Файл: Учебнометодический комплекс по учебной дисциплине компьютерные системы и сети для специальности 1 40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий.pdf

44
Недостатки данного метода:
- более медленный метод;
- плохо приспособлен к неравномерной загрузке сети.
Методы доступа с маркером:
- Token Ring (IBM);
- ArcNet (Datapoint);
- FDDI.
2.5. Модель взаимодействия открытых систем
Обмен информацией между компьютерами, объединенными в сеть, очень сложная задача. Это связано с тем, что существует много производителей аппаратных и программных средств вычислительных систем. Единственный выход — унифицировать средства сопряжения систем, а именно использовать открытые системы. Открытая система взаимодействует с другими системами на основе единых общедоступных стандартов и спецификаций.
Международная Организация по Стандартизации (ISO) представила индустриальный стандарт — модель взаимодействия открытых систем (Open
System Interconnection Reference Model — OSI/RM, чтобы помочь поставщикам создавать совместимые сетевые аппаратные и программные средства. В соответствии с этой моделью выделяются следующие уровни
(рис.1.4)
В соответствии с эталонной моделью OSI задача обмена информацией между компьютерами в сети разбивается на ряд относительно независимых и менее сложных подзадач взаимодействия между смежными уровнями (рис.
2.22).
Рисунок 2.22. – Взаимодействие между уровнями OSI
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
и
н
те
р
фе
й
сы
хост 1
хост 2
протоколы

45
Связь между уровнями двух сетевых узлов (горизонтальное взаимодействие) выполняется в соответствии с унифицированными правилами — протоколами взаимодействия.
В автономной системе передача данных между уровнями (вертикальное взимодействие) реализуется через интерфейсы API.
Границу между сеансовым и транспортным уровнями можно рассматривать как границу между протоколами прикладного уровня и протоколами низших уровней. Если прикладной, представительный и сеансовый уровни обеспечивают прикладные процессы сеанса взаимодействия, то четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.
Два самых низших уровня — физический и канальный — реализуются аппаратными и программными средствами, остальные пять более высоких уровней реализуются, как правило, программными средствами.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть на физический уровень происходит ее обработка, которая заключается в разбиении передаваемых данных на отдельные блоки, преобразовании формы представления или кодировки данных в блоке и добавлении к каждому блоку заголовка
(header) соответствующего уровня.
Каждый заголовок характеризует используемый протокол обработки данных, причем каждый уровень воспринимает в качестве данных весь блок, полученный от предыдущего уровня, включая присоединенный заголовок. Такое построение эталонной модели позволяет заложить (инкапсулировать) в каждый передаваемый по физической среде информационный блок сведения, необходимые для выбора последовательности протоколов для осуществления обратных преобразований на принимающей информацию стороне.
Физический уровень определяет такие характеристики соединения, как уровни напряжений, синхронизацию и физическую скорость передачи данных, максимальные расстояния передачи, конструктивные параметры разъемов и другие аналогичные характеристики. Известные стандарты RS-
232-C, V.24 и IEEE 802.3 (Ethernet).
Канальный уровень отвечает за надежную передачу данных через физический канал, а именно:
• обеспечивает физическую адресацию (в отличие от сетевой или логической адресации);
• обеспечивает обнаружение ошибок в передаче и восстановление данных;
• отслеживает топологию сети и обеспечивает дисциплину использования сетевого канала конечной системой;

46
• обеспечивает уведомление о неисправностях;
• обеспечивает упорядоченную доставку блоков данных и управление потоком информации.
Для ЛВС канальный уровень разбивается на два подуровня:
LLC (Logical Link Control) — обеспечивает управление логическим звеном, т.е. собственно функции канального уровня;
MAC (Media Access Control) — обеспечивает специальные методы доступа к среде распространения.
Сетевой уровень протоколы маршрутизации сети которого позволяют выбирать оптимальные маршруты через связанные между собой подсети.
Транспортный уровень обеспечивает высшим уровням услуги по транспортировке данных, а именно:
• обеспечивает надежную транспортировку данных через объединенную сеть;
• обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов;
• обеспечивает обнаружение и устранение неисправностей транспортировки;
• следит за тем, чтобы конечная система не была перегружена слишком большим количеством данных.
Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительного уровня, определяет точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче файлов. Этот уровень также позволяет производить обмен данными в режиме, заданном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена.
Кроме основной функции управления диалогом сеансовый уровень предоставляет средства для выбора класса услуг и уведомления об исключительных ситуациях (проблемах сеансового, представительного и прикладного уровней).
Представительный уровень обеспечивает служебные операции, выбираемые на прикладном уровне, для интерпретации передаваемых и получаемых данных: управление информационным обменом, отображение данных и управление структурированными данными. Эти служебные данные позволяют связывать воедино терминалы и вычислительные средства различных типов. Примером протокола этого уровня является XDR.
Прикладной уровень — самый близкий к пользователю уровень OSI — не предоставляет услуги другим уровням OSI, однако он обеспечивает прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI, а так же:

47
• идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи;
• синхронизирует совместно работающие прикладные программы;
• устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информации;
• определяет достаточность наличных ресурсов для предполагаемой связи.
Модель OSI не является реализацией, она лишь предлагает порядок организации взаимодействия между компонентами системы. Реализациями этих правил являются стеки протоколов.
Протоколы стека OSI и их распределение по уровням сетевой модели приведены рисунке 2.23
Рисунок 2.23. - Протоколы стека OSI ISO
Стек NetBIOS/SMB. Фирмы Microsoft и IBM совместно работали над сетевыми средствами для персональных компьютеров, поэтому стек протоколов NetBIOS/SMB является их совместным детищем. Средства
NetBIOS появились в 1984 году как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для сетевой программы PC
Network фирмы IBM, которая на прикладном уровне (рис. 2.24) использовала для реализации сетевых сервисов протокол SMB.
X.226, ISO 8823
X.209, ISO 8825 BER
X.216, ISO 8822
X.225, ISO 8327
X.215, ISO 8326
X.224, ISO 8073/AD 2
(X.214, ISO 8072/AD 2)
class4
ISO 9542 (ES-IS)
ISO 10589 (IS-IS LEVEL 1)/ ISO 10747 (IS-IS LEVEL 2)
ISO 7776 LapB
X.25 Data Link Layer
X.21/X21bis
V.35/G.703 2M TS n
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
FTAM
ISO 8571
ACSE
X.227, ISO 8650
X.217, ISO 8649
ACSE
X.227, ISO 8650
X.217, ISO 8649
ROSE
ISO 9072
X.219, X.229
CMISE
ISO 9596
ISO 9595
ISO 8473-3 (CLNS)
ISO 8208 X.25 Packet Level
ISO 8473-2
(CLNS)
ISO 8473-4
(CLNS)
ISO 802.2 LLC
ISO 802.3 MAC
Q.921
LapD
ISO 802.2
Ethernet
SDH-DCC
2M TS n

48
Рисунок 2.24. - Стек NetBIOS/SMB
Протокол NetBIOS работает на трех уровнях модели взаимодействия открытых систем: сетевом, транспортном и сеансовом. NetBIOS может обеспечить сервис более высокого уровня, чем протоколы IPX и SPX, однако не обладает способностью к маршрутизации. Таким образом, NetBIOS не является сетевым протоколом в строгом смысле этого слова. NetBIOS содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов, так как в протоколе обмена кадрами
NetBIOS не вводится такое понятие как сеть. Это ограничивает применение протокола NetBIOS локальными сетями, не разделенными на подсети.
NetBIOS поддерживает как дейтаграммный обмен, так и обмен с установлением соединений.
Протокол SMB, соответствующий прикладному и представительному уровням модели OSI, регламентирует взаимодействие рабочей станции с сервером. В функции SMB входят следующие операции:
- Управление сессиями. Создание и разрыв логического канала между рабочей станцией и сетевыми ресурсами файлового сервера.
- Файловый доступ. Рабочая станция может обратиться к файл-серверу с запросами на создание и удаление каталогов, создание, открытие и закрытие файлов, чтение и запись в файлы, переименование и удаление файлов, поиск файлов, получение и установку файловых атрибутов, блокирование записей.
- Сервис печати. Рабочая станция может ставить файлы в очередь для печати на сервере и получать информацию об очереди печати.
- Сервис сообщений. SMB поддерживает простую передачу сообщений со следующими функциями: послать простое сообщение; послать широковещательное сообщение; послать начало блока сообщений; послать текст блока сообщений; послать конец блока сообщений; переслать имя
SMB
NetBIOS
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический

49 пользователя; отменить пересылку; получить имя машины.
Из-за большого количества приложений, которые используют функции
API, предоставляемые NetBIOS, во многих сетевых ОС эти функции реализованы в виде интерфейса к своим транспортным протоколам. В NetWare имеется программа, которая эмулирует функции NetBIOS на основе протокола
IPX, существуют программные эмуляторы NetBIOS для Windows и стека
TCP/IP.
Стек TCP/IP, называемый также стеком DoD и стеком Интернет, является одним из наиболее популярных стеков коммуникационных протоколов. Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США
(Department of Defence, DoD) для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Сеть ARPA поддерживала разработчиков и исследователей в военных областях. В сети ARPA связь между двумя компьютерами осуществлялась с использованием протокола Internet Protocol
(IP), который и по сей день является основным в стеке TCP/IP и фигурирует в названии стека.
Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.
Структура протоколов TCP/IP приведена на рис. 2.25. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.
Рисунок 2.25. - Стек TCP/IP
Самый нижний (уровень IV) — уровень межсетевых интерфейсов —
WWW
Gopher
WAIS
TCP
IP
7 6
5 4
3 2
1
SNMP FTP
telnet
SMTP
TFTP
UDP
ISMP
RIP
OSPF
Не регламентируется
Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25 SPIP
I
II
III
IV
Уровни cтека
TCP/IP
Уровни модели
ISO

50 соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных каналов это
Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных каналов — собственные протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях
SLIP/PPP, которые устанавливают соединения типа "точка — точка" через последовательные каналы глобальных сетей, и протоколы территориальных сетей X.25 и ISDN. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня.
Следующий уровень (уровень III) — это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей дейтаграмм с использованием различных локальных сетей, территориальных сетей X.25, линий специальной связи и т. п. В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи.
Протокол IP является дейтаграммным протоколом.
К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации

51
Протокол TCP обеспечивает устойчивое виртуальное соединение между удаленными прикладными процессами. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным методом, то есть без установления виртуального соединения, и поэтому требует меньших накладных расходов, чем TCP.
Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня: протокол копирования файлов FTP, протоколы удаленного управления telnet и ssh, почтовый протокол SMTP, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие.
2.6. Базовые технологии локальных сетей
Основным разработчиком стандартов локальных сетей является комитет
802, организованный в 1980 году в IEEE. В рамках этого комитета были образованы подкомитеты 802.1, 802.2,…, в которых разрабатываются стандарты разных уровней IEEE-модели и различных технологий построения
ЛВС. На рис.2.26 перечислены некоторые из этих стандартов, представляющие собой рекомендации по разработке ЛВС, обеспечивающие выполнение основных требований к организации сетей, таких как открытость, гибкость и совместимость. Стандарты ЛВС обрастают дополнениями, которые находят отражение в обозначениях 802.х в виде букв, например 802.1p
(стандарт, описывающий приоритезацию трафика на канальном уровне), а также пополняются новыми стандартами, отражающими появление новых технологий локальных сетей, например беспроводных сетей 802.11 и 802.16.
Рисунок 2.26. - Стандарты локальных сетей