Модели и протоколы компьютерных сетей

Протокол (сетевой) – это формализованные правила, определяющие; порядок и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты одного уровня находящиеся в разных узлах сети.

Сетевая модель – это соглашения на концептуальном уровне о том, как принимать и передавать данные для всех этапов сетевого взаимодействия, начиная от передачи и приема битов до определения того, как интерпретировать принятые решения.

Стек протоколов – это иерархически организованная совокупность протоколов для обеспечения взаимодействия узлов компьютерной сети.

Известно несколько стеков протоколов, самыми широко распространенны­ми из которых являются TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB. Мы ограничимся рассмотрением стека TCP/IP, поскольку на протоколах этого стека построен весь Интернет.

Стек протоколов TCP/IP

Уровень сетевых интерфейсов

Уровню сетевых интерфейсов не сопоставлен ни один протокол, но на нем реа­лизована поддержка практически всех известных сегодня технологий и протоколов объединения компьютеров в сеть.

Уровень межсетевого взаимодействия

На уровне межсетевого взаимодействия решаются задачи маршрутизации данных. На этом уровне работают несколько протоколов. IP (Internet Protocol – протокол межсетевого взаимодействия). Решает задачу передачи данных между сетями.

RIP (Routing Information Protocol – протокол маршрутной информации) и OSPF (Open Shortest Path First – выбор кратчайшего пути первым). Протоколы сбора и конфигурирования маршрутной информации, отвечающие за выбор оптимального маршрута передачи данных.

ICMP (Internet Control Message Protocol – протокол межсетевых управляющих сообщений). При помощи этого протокола собирается информация об ошибках доставки и длительности жизни пакетов, а также передаются тестирующие сообщения, подтверждающие наличие запрошенного узла в сети.

Транспортный уровень

Транспортный уровень предоставляет механизмы доставки данных.

TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей). Описывает правила создания логического соединения между удаленными процессами и механизм обработки ошибок доставки пакетов (механизм повторной передачи «сбойных» пакетов).

UDP (User Datagramm Protocol – протокол пользовательских датаграмм). Упрощенный вариант протокола доставки данных без установления логического соединения и проверки ошибок доставки пакетов.

Прикладной уровень

К прикладному уровню относятся протоколы, носящие прикладной характер. Большинство этих протоколов связано с соответствующими прикладными программами, работающими на их основе.

FTP (File Trancfer Protocol – протокол передачи файлов). В качестве транс­портного протокола этот протокол использует TCP, что повышает надежность передачи файлов через большое количество промежуточных узлов.

TFTP (Trivial File Trancfer Protocol – простейший протокол передачи файлов). Этот протокол базируется на UDP и используется в локальных сетях.

SNMP (Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетью).

Telnet – протокол, используемый для эмуляции терминала удаленной станции.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи сообщений). Передает сообщения электронной почты при помощи транспортного протокола TCP.

HTTP (Hiper Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста). Базовый протокол Всемирной паутины, без которой сегодня невозможно представить себе Интернет. Именно он обеспечивает передачу страниц сайтов на наши компьютеры.

Кроме перечисленных базовых протоколов, в состав стека TCP/IP на прикладном уровне входит еще множество протоколов.

Сетевая модель OSI

Когда стек протоколов TCP/IP уже в полную силу обеспечивал функциониро­вание самых разнообразных сетей, международная организация по стандартизации (International Organization for Standartization, ISO) разработала концептуальную модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Эта модель оказалась настолько удачной, что в настоящее время многие сетевые процессы и проблемы принято описывать именно в терминах модели OSI. В модели OSI три базовых понятия: уровень, интерфейс и протокол.

Уровни пронумерованы от 7-го (верхний уровень) до 1-го (нижний уровень). Чем выше уровень, тем более глобальны решаемые им задачи. Каждый вышестоящий уровень реализует свою функциональность, получая услуги от нижележащего уровня и управляя им. Управление и передача услуг осуществляются через стандартные интерфейсы, благодаря которым вышестоящий уровень изолируется от детализации того, как именно реализует услуги нижележащий уровень. Взаимодействие протоколов смежных уровней в одном узле осуществляется через интерфейсы.

Уровни модели OSI перечислены в табл. 9.2.

Таблица 9.2. Уровни модели 0SI