Conceptul de „stivă de protocoale de comunicare”. Stiva OSI. Rezumat, model OSI cu șapte straturi, stive de protocol

Baza metodologică pentru standardizarea în rețelele de calculatoare este o abordare pe mai multe niveluri a dezvoltării instrumentelor de interacțiune a rețelei. Pe această abordare se bazează modelul standard OSI (Open System Interconnection) de interacțiune între sistemele deschise. A fost creat la începutul anilor 1980 pe baza propunerilor tehnice de la Institutul de Standarde Internaționale ISO și a jucat un rol important în dezvoltarea rețelelor de calculatoare.

Modelul OSI definește diferite straturi de interacțiune cu sistem, le dă nume standard și specifică ce funcții ar trebui să îndeplinească fiecare strat. Modelul ISO/OSI a fost dezvoltat pe baza experienței practice extinse acumulate în crearea de rețele de calculatoare, în principal globale, în anii 1970.

În modelul OSI (Fig. 1.1), mijloacele de comunicare sunt împărțite în șapte straturi: aplicație, prezentare, sesiune, transport, legătură, fizic și rețea. Se aplică cel mai înalt nivel. În această etapă, utilizatorul interacționează cu sistemul de calcul. Nivelul cel mai jos - fizic - asigură schimbul de semnale între dispozitive. Schimbul de date în sistemele de comunicație are loc prin mutarea datelor de la nivelul superior la nivelul inferior, apoi transportarea acestora de-a lungul liniilor de comunicație și, în final, redarea datelor în computerul clientului ca urmare a mișcării acestora de la nivelul inferior la nivelul superior.

Pentru a asigura compatibilitatea necesară, protocoale standard speciale operează la fiecare dintre cele șapte niveluri ale arhitecturii rețelei de calculatoare. Sunt reguli formalizate care determină succesiunea și formatul mesajelor schimbate între componentele rețelei situate la același nivel, dar în noduri de rețea diferite.

Un set de protocoale organizat ierarhic suficient pentru a asigura interacțiunea nodurilor dintr-o rețea se numește stivă de protocoale de comunicare. Ar trebui făcută o distincție clară între modelul OSI și stiva de protocol OSI. Modelul OSI este un cadru conceptual pentru interconectarea sistemelor deschise, iar stiva de protocol OSI este un set de specificații de protocol foarte specifice pentru cele șapte straturi de interoperabilitate care sunt definite în modelul OSI

Protocoalele de comunicație pot fi implementate atât în software, cât și în hardware. Protocoalele de nivel inferior sunt adesea implementate folosind o combinație de software și hardware, în timp ce protocoalele de nivel superior sunt de obicei implementate exclusiv în software.

Modulele care implementează protocoale ale straturilor învecinate și sunt situate în același nod de rețea trebuie să interacționeze între ele și în conformitate cu reguli clar definite și folosind formate de mesaje standardizate.

Aceste reguli sunt numite interfață încrucișată. O interfață definește un set de servicii furnizate de un anumit nivel vecinului său. În esență, un protocol și o interfață sunt concepte similare, dar în mod tradițional în rețele li se atribuie diferite domenii de acțiune: protocoalele definesc regulile de interacțiune a modulelor de același nivel în diferite noduri ale rețelei, iar interfețele definesc regulile pentru interacțiunea modulelor de niveluri învecinate în același nod.

Să luăm în considerare modul în care, în modelul OSI cu șapte straturi, schimbul de date are loc între doi utilizatori de rețea aflați în orașe diferite:

la nivel de aplicație, folosind aplicații speciale, utilizatorul creează un document (mesaj, desen etc.);

la nivel reprezentativ, sistemul de operare (OS) al computerului său înregistrează unde se află datele create (în RAM, într-un fișier de pe hard disk etc.) și asigură interacțiunea cu nivelul următor;

La nivel de sesiune, computerul utilizatorului interacționează cu o rețea locală sau globală. Protocoalele de la acest nivel verifică permisiunile utilizatorului de a „treni în aer” și de a transmite documentul la protocoalele stratului de transport;

La nivelul de transport, documentul este convertit în forma în care datele ar trebui să fie transmise în rețeaua utilizată. Astfel, documentul poate fi împărțit în pachete mici de dimensiune standard.

Stratul de rețea determină ruta pentru mișcarea datelor în rețea. De exemplu, dacă la nivel de transport datele au fost „tăiate” în pachete, atunci la nivel de rețea fiecare pachet trebuie să primească o adresă la care va fi livrat independent de celelalte;

Stratul de legătură este necesar pentru a modula semnalele care circulă la nivelul fizic în conformitate cu datele primite de la nivelul de rețea. Într-un computer, aceste funcții sunt realizate de o placă de rețea sau modem;

Transferul real de date are loc la nivelul fizic. Nu există documente, nici pachete, nici măcar octeți, sunt doar biți, adică unitățile elementare de reprezentare a datelor. Facilitățile stratului fizic sunt situate în afara computerului. În rețelele locale care utilizează modemuri telefonice, acestea sunt linii telefonice, echipamente de comutare ale centralelor telefonice etc.

Pe computerul destinatarului informațiilor are loc procesul de conversie inversă - de la semnalele de biți la document, trecând treptat de la nivelul inferior la cel superior de interacțiune.

Schimbul de informații este un proces multifuncțional. Funcțiile înrudite sunt grupate după scop și aceste grupuri sunt numite „niveluri de interacțiune”. Unificarea nivelurilor vă permite să creați rețele eterogene cu topologii complexe. Unificarea se bazează pe conceptul unui model de rețea de referință. Modelul ca atare descrie doar ordinea interacțiunii rețelei, care este implementată sub forma unei stive de protocoale.

Schimbul de informații între computerele din rețea este o sarcină foarte complexă. Acest lucru se datorează faptului că există mulți producători de hardware și software pentru sisteme de calcul. Singura cale de ieșire este unificarea mijloacelor de interfațare a sistemelor, și anume utilizarea sisteme deschise. Un sistem deschis interacționează cu alte sisteme pe baza standardelor și specificațiilor comune disponibile publicului.

În 1984 Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) a introdus un standard industrial - model de interacțiune cu sisteme deschise(Open System Interconnection Reference Model - OSI/RM, în literatura sovietică - EMVOS) pentru a ajuta furnizorii să creeze hardware și software de rețea compatibil. În conformitate cu acest model, se disting următoarele niveluri (Fig. 1):

Orez. 1. Model de referință OSI

fizic (Fizic);
canal (Data Link);
rețea (rețea);
transport (Transport);
sesiune (Sesiune);
reprezentant (Prezentare);
aplicat (Aplicație).

Conform modelului de referință OSI, aceste straturi interacționează așa cum se arată în Fig. 2. Astfel, sarcina complexă de schimb de informații între computerele dintr-o rețea este împărțită într-un număr de subsarcini relativ independente și mai puțin complexe. interacțiunile dintre nivelurile adiacente.

Orez. 2. Interacțiunea dintre straturile OSI

Comunicarea între straturile a două noduri de rețea ( interacțiune orizontală) se desfășoară în conformitate cu regulile unificate - protocoale de interacțiune

Într-un sistem autonom, transferul de date între niveluri ( interacțiune verticală) este implementat prin interfețe API

Granița dintre straturile de sesiune și transport poate fi considerată ca granița dintre protocoalele de nivel de aplicație și protocoalele de nivel inferior. Dacă straturile de aplicație, prezentare și sesiune asigură procesele de aplicare ale sesiunii de interacțiune, atunci cele patru straturi inferioare rezolvă problemele transportului de date.

Cele două niveluri inferioare - fizic și canal - sunt implementate în hardware și software, restul de cinci niveluri superioare sunt implementate, de regulă, în software.

La transmiterea informațiilor dintr-un proces de aplicație către rețea către stratul fizic, aceasta este procesată, care constă în împărțirea datelor transmise în blocuri separate, transformarea formei de reprezentare sau codificarea datelor din bloc și adăugarea fiecărui bloc. antet(antet) de nivelul corespunzător (vezi exemplu). Fiecare antet caracterizează protocolul de procesare a datelor utilizat, iar fiecare strat percepe ca date întregul bloc primit de la stratul anterior, inclusiv antetul atașat. Această construcție a modelului de referință ne permite să stabilim ( încapsulate) în fiecare bloc de informații transmis pe mediul fizic, informații necesare pentru selectarea unei secvențe de protocoale pentru implementarea transformărilor inverse pe partea receptoare.

Strat fizic

Acest strat definește caracteristicile mecanice, electrice, procedurale și funcționale ale stabilirii, menținerii și eliberării conexiunilor fizice între sistemele terminale. Stratul fizic definește caracteristicile conexiunii, cum ar fi nivelurile de tensiune, temporizarea și ratele de date fizice, distanțele maxime de transmisie, parametrii de proiectare a conectorilor și alte caracteristici similare. Standarde binecunoscute RS-232-C, V.24 și IEEE 802.3 (Ethernet).

Stratul de legătură de date

Stratul de legătură de date (stratul de legătură de date, stratul de legătură de date) este responsabil pentru transmisia fiabilă a datelor printr-un canal fizic, și anume:

furnizează adresare fizică (spre deosebire de adresarea de rețea sau logică);
asigură detectarea erorilor în transmisie și recuperarea datelor;
monitorizează topologia rețelei și asigură disciplină în utilizarea canalului de rețea de către sistemul final;
asigură notificarea defecțiunilor;
asigură livrarea ordonată a blocurilor de date și controlul fluxului de informații.

Pentru o rețea LAN, stratul de legătură este împărțit în două subniveluri:

LLC (Logical Link Control) - oferă controlul unei legături logice, de exemplu. funcțiile efective ale stratului de legătură;
MAC (Media Access Control) - oferă metode speciale de accesare a mediilor de distribuție.

Stratul de rețea

Acest strat oferă conectivitate și selecția rutei între două sisteme terminale conectate la diferite subrețele (segmente), care pot fi separate de mai multe subrețele și pot fi situate în locații geografice diferite. Protocoalele de rutare permit unei rețele de routere să selecteze rute optime între subrețele interconectate.

Stratul de transport

Stratul de transport oferă servicii de transport de date către straturi superioare, și anume:

asigură transportul fiabil al datelor prin rețeaua interconectată;
oferă mecanisme pentru stabilirea, menținerea și terminarea ordonată a canalelor virtuale;
asigură detectarea și eliminarea defecțiunilor de transport;
asigură că sistemul final nu este supraîncărcat cu prea multe date.

Cu alte cuvinte, stratul de transport asigură o interfață între procese și rețea, stabilește canale logice între procese și asigură transmiterea blocurilor de informații pe aceste canale. Aceste canale logice sunt numite canale de transport.

Stratul de sesiune

Stratul de sesiune implementează stabilirea, întreținerea și terminarea unei sesiuni de interacțiune între procesele de aplicare a abonaților. Stratul de sesiune sincronizează dialogul dintre obiectele stratului reprezentativ, definește puncte de sincronizare pentru controlul intermediar și recuperarea în timpul transferurilor de fișiere. Acest nivel permite, de asemenea, schimbul de date în modul specificat de programul de aplicație sau oferă posibilitatea de a selecta modul de schimb.

Pe lângă funcția de control de bază a dialogului, stratul de sesiune oferă facilități pentru selecția clasei de serviciu și notificarea excepțiilor (probleme de sesiune, prezentare și nivel de aplicație).

Nivel reprezentativ

Nivelul reprezentativ (nivel de prezentare a datelor) definește sintaxa, formatele și structurile de prezentare a datelor transmise (dar nu afectează semantica, sensul datelor). Pentru ca informațiile trimise de la nivelul de aplicație al unui sistem să poată fi citite la nivelul de aplicație al altui sistem, stratul reprezentativ se traduce între formatele de prezentare a informațiilor cunoscute prin utilizarea unui format unificat de prezentare a informațiilor.

Astfel, acest nivel asigură operațiuni de serviciu, selectate la nivelul aplicației, pentru interpretarea datelor transmise și primite: controlul comunicațiilor, afișarea datelor și managementul datelor structurate. Aceste date de serviciu permit conectarea între diferite tipuri de terminale și dispozitive de calcul. Un exemplu de protocol la acest nivel este XDR.

Strat de aplicație

Spre deosebire de alte straturi, stratul de aplicație - stratul OSI cel mai apropiat de utilizator - nu oferă servicii altor straturi OSI, dar oferă procese de aplicație care sunt în afara domeniului de aplicare al modelului OSI.

Stratul de aplicație oferă suport direct pentru procesele aplicației și programele utilizatorului final (DBMS, procesoare de text, programe terminale bancare etc.) și gestionarea interacțiunii acestor programe cu rețeaua de date:

identifică și stabilește prezența potențialilor parteneri de comunicare;
sincronizează programe de aplicație care lucrează în comun;
Stabilește acordul privind procedurile de rezolvare a erorilor și managementul integrității informațiilor;
determină suficiența resurselor disponibile pentru racordarea propusă.

Modelul OSI nu este o implementare, ci doar sugerează o ordine pentru organizarea interacțiunilor dintre componentele sistemului. Implementările acestor reguli sunt stive de protocol.

Stive de protocol

Stiva OSI

Protocoalele stivei OSI și distribuția lor între nivelurile modelului de rețea sunt prezentate în Fig. 3.

Stiva NetBIOS/SMB

Microsoft și IBM au lucrat împreună la instrumente de rețea pentru computere personale, astfel încât stiva de protocoale NetBIOS/SMB este creația lor comună. Instrumentele NetBIOS au apărut în 1984 ca o extensie de rețea a funcțiilor standard ale sistemului de bază de intrare/ieșire (BIOS) al PC-ului IBM pentru programul de rețea IBM PC Network, care la nivel de aplicație (Fig. 4) folosea protocolul SMB pentru implementarea serviciilor de rețea.

Protocol NetBIOS funcționează la trei niveluri ale modelului de interacțiune a sistemelor deschise: rețea, transport și sesiune. NetBIOS poate oferi un nivel de serviciu mai ridicat decât protocoalele IPX și SPX, dar nu are capabilități de rutare. Astfel, NetBIOS nu este un protocol de rețea în sensul strict al cuvântului. NetBIOS conține multe funcții utile de rețea care pot fi atribuite straturilor de rețea, transport și sesiune, dar nu poate fi folosit pentru a ruta pachete, deoarece protocolul de schimb de cadre NetBIOS nu introduce un astfel de concept ca rețea. Acest lucru limitează utilizarea protocolului NetBIOS la rețelele locale care nu sunt subrețele. NetBIOS acceptă atât comunicații bazate pe datagramă, cât și pe conexiune.

Protocol SMB, corespunzătoare nivelurilor de aplicație și reprezentative ale modelului OSI, reglementează interacțiunea stației de lucru cu serverul. Funcțiile SMB includ următoarele operații:

Managementul sesiunii. Crearea și întreruperea unui canal logic între stația de lucru și resursele de rețea ale serverului de fișiere.
Acces la fișiere. O stație de lucru poate contacta serverul de fișiere cu solicitări de a crea și șterge directoare, de a crea, deschide și închide fișiere, de a citi și de a scrie în fișiere, de a redenumi și de a șterge fișiere, de a căuta fișiere, de a obține și de a seta atribute de fișiere și de a bloca înregistrările.
Serviciu de imprimare. Stația de lucru poate pune în coadă fișiere pentru imprimare pe server și poate obține informații despre coada de imprimare.
Serviciu de mesagerie. SMB acceptă mesagerie simplă cu următoarele funcții: trimite un mesaj simplu; trimite un mesaj difuzat; trimite începutul blocului de mesaje; trimite text blocat mesaj; trimite sfârșitul blocului de mesaje; transmite numele de utilizator; anularea expedierii; obțineți numele mașinii.

Datorită numărului mare de aplicații care utilizează funcțiile API furnizate de NetBIOS, multe sisteme de operare de rețea implementează aceste funcții ca interfață pentru protocoalele lor de transport. NetWare are un program care emulează funcțiile NetBIOS bazate pe protocolul IPX și există emulatori software pentru NetBIOS pentru Windows NT și stiva TCP/IP.

Stiva TCP/IP

Stiva TCP/IP, numită și stiva DoD și stiva Internet, este una dintre cele mai populare stive de protocoale de comunicare. Stack-ul a fost dezvoltat la inițiativa Departamentului de Apărare al SUA (DoD) pentru a conecta rețeaua experimentală ARPAnet cu alte rețele de satelit ca un set de protocoale comune pentru un mediu de calcul eterogen. Rețeaua ARPA a sprijinit dezvoltatorii și cercetătorii din domeniile militare. În rețeaua ARPA, comunicarea între două computere s-a realizat folosind Internet Protocol (IP), care este încă protocolul principal în stiva TCP/IP și apare în numele stivei.

Universitatea Berkeley a adus o contribuție majoră la dezvoltarea stivei TCP/IP prin implementarea protocoalelor stivei în versiunea sa a sistemului de operare UNIX. Adoptarea pe scară largă a sistemului de operare UNIX a dus, de asemenea, la adoptarea pe scară largă a IP și a altor protocoale de stivă. Această stivă alimentează, de asemenea, Internetul, al cărui grup operativ de inginerie Internet (IETF) este un contributor major la dezvoltarea standardelor stivei publicate sub forma specificațiilor RFC.

Deoarece stiva TCP/IP a fost dezvoltată înainte de apariția modelului de interconectare a sistemelor deschise ISO/OSI, deși are și o structură pe mai multe niveluri, corespondența nivelurilor stivei TCP/IP cu nivelurile modelului OSI este mai degrabă condiționată. .

Structura protocoalelor TCP/IP este prezentată în Fig. 5. Protocoalele TCP/IP sunt împărțite în 4 niveluri.

Cel mai de jos (nivelul IV) - nivelul interfețelor gateway - corespunde straturilor fizice și de legătură de date ale modelului OSI. Acest nivel în protocoalele TCP/IP nu este reglementat, dar acceptă toate standardele populare ale stratului fizic și de legătură de date: pentru canalele locale acestea sunt Ethernet, Token Ring, FDDI, pentru canalele globale - propriile protocoale pentru operarea pe apel analogic - linii up și închiriate SLIP/PPP, care stabilesc conexiuni punct la punct prin legături seriale WAN și protocoale WAN X.25 și ISDN. De asemenea, a fost dezvoltată o specificație specială care definește utilizarea tehnologiei ATM ca transport de nivel de legătură de date.

Următorul strat (layer III) este stratul de internetworking, care se ocupă cu transmiterea de datagrame folosind diverse rețele locale, rețele X.25, legături ad-hoc, etc. Ca principal protocol de nivel de rețea (în ceea ce privește modelul OSI ) în protocolul de stivă utilizat IP, care a fost conceput inițial ca un protocol pentru transmiterea de pachete în rețele compuse constând dintr-un număr mare de rețele locale conectate atât prin conexiuni locale cât și globale. Prin urmare, protocolul IP funcționează bine în rețelele cu topologii complexe, utilizând rațional prezența subsistemelor în ele și utilizând economic lățimea de bandă a liniilor de comunicație cu viteză redusă. Protocolul IP este un protocol de datagramă.

Nivelul de interconectare include, de asemenea, toate protocoalele legate de compilarea și modificarea tabelelor de rutare, cum ar fi protocoalele pentru colectarea informațiilor de rutare RIP.(Routing Internet Protocol) și OSPF(Deschideți mai întâi calea cea mai scurtă), precum și protocolul pentru mesaje de control pe internet ICMP(Internet Control Message Protocol). Ultimul protocol este conceput pentru a face schimb de informații despre erori între router și gateway, sistemul sursă și sistemul destinație, adică pentru a organiza feedback-ul. Folosind pachete speciale ICMP, se raportează că este imposibil să se livreze un pachet, că a fost depășită durata de viață sau durata asamblarii unui pachet din fragmente, valori anormale ale parametrilor, o modificare a rutei de redirecționare și a tipului de serviciu, starea sistemul etc.

Următorul nivel (nivelul II) se numește de bază. Protocolul de control al transmisiei operează la acest nivel TCP(Transmission Control Protocol) și User Datagram Protocol UDP(Protocolul de datagramă utilizator). Protocolul TCP oferă o conexiune virtuală stabilă între procesele aplicației de la distanță. Protocolul UDP asigură transmiterea pachetelor de aplicație folosind metoda datagramei, adică fără a stabili o conexiune virtuală și, prin urmare, necesită mai puțină supraîncărcare decât TCP.

Nivelul superior (nivelul I) se numește aplicație. De-a lungul multor ani de utilizare în rețelele diferitelor țări și organizații, stiva TCP/IP a acumulat un număr mare de protocoale și servicii la nivel de aplicație: protocol de copiere a fișierelor FTP, protocoale de control la distanță telnet și ssh, protocol de e-mail SMTP, servicii hipertext pt. accesarea informațiilor de la distanță, cum ar fi WWW și multe altele. Să ne uităm pe scurt la unele dintre protocoalele de stivă care sunt cel mai strâns legate de subiectele acestui curs.

Protocol SNMP(Simple Network Management Protocol) este utilizat pentru a organiza managementul rețelei. Problema managementului este împărțită aici în două probleme. Prima sarcină este legată de transferul de informații. Protocoalele de transfer de informații de control determină procedura de interacțiune între server și programul client care rulează pe gazda administratorului. Acestea definesc formatele de mesaje care sunt schimbate între clienți și servere, precum și formatele pentru nume și adrese. A doua provocare este legată de datele controlate. Standardele reglementează ce date trebuie stocate și acumulate în gateway-uri, numele acestor date și sintaxa acestor nume. Standardul SNMP definește o specificație pentru o bază de date de informații de gestionare a rețelei. Această specificație, cunoscută sub numele de Management Information Base (MIB), definește elementele de date pe care o gazdă sau un gateway trebuie să le stocheze și operațiunile permise asupra acestora.

Protocolul de transfer de fișiere FTP(File Transfer Protocol) implementează accesul la fișiere de la distanță. Pentru a asigura o transmisie fiabilă, FTP utilizează protocolul orientat spre conexiune TCP ca transport. Pe lângă protocolul de transfer de fișiere, FTP oferă și alte servicii. Acest lucru oferă utilizatorului posibilitatea de a interacționa interactiv cu o mașină la distanță, de exemplu, el poate imprima conținutul directoarelor acesteia; FTP permite utilizatorului să specifice tipul și formatul datelor care urmează să fie stocate. În cele din urmă, FTP autentifică utilizatorii. Înainte de a accesa fișierul, protocolul solicită utilizatorilor să furnizeze numele de utilizator și parola.

În stiva TCP/IP, FTP oferă cel mai cuprinzător set de servicii de fișiere, dar este și cel mai complex de programat. Aplicațiile care nu necesită capacități complete ale FTP pot utiliza un alt protocol, mai rentabil, Protocolul simplu de transfer de fișiere. TFTP(Protocol de transfer de fișiere trivial). Acest protocol implementează doar transferul de fișiere, iar transportul utilizat este un protocol fără conexiune mai simplu decât TCP - UDP.

Protocol telnet asigură transferul unui flux de octeți între procese, precum și între un proces și un terminal. Cel mai adesea, acest protocol este folosit pentru a emula un terminal de computer la distanță.

Întrebări de control

Pentru ce este modelul OSI?
Listați straturile modelului OSI
Ce probleme rezolvă stratul de aplicare al modelului OSI?
Ce probleme rezolvă stratul de prezentare al modelului OSI?
Ce sarcini rezolvă stratul de transport al modelului OSI?
Ce probleme rezolvă stratul de rețea al modelului OSI?
Ce probleme rezolvă stratul de legătură de date al modelului OSI?
Ce probleme rezolvă stratul fizic al modelului OSI?
Cum schimbă modelul OSI date între straturi?
Ce este o „stivă de protocol”

Adresa permanentă a acestei pagini:

Toate aceste stive, cu excepția SNA de la nivelurile inferioare - fizică și legătură de date - folosesc aceleași protocoale bine standardizate Ethernet, Token Ring, FDDI și o serie de altele, care fac posibilă utilizarea aceluiași echipament în toate rețelele. Dar la nivelurile superioare, toate stivele funcționează conform propriilor protocoale. Aceste protocoale nu sunt adesea conforme cu stratificarea recomandată de modelul OSI.

osi stivă

Modelul OSI este un cadru conceptual pentru interconectarea sistemelor deschise, iar stiva OSI este un set de specificații de protocol foarte specifice.

Spre deosebire de alte stive de protocoale, stiva OSI urmează pe deplin modelul OSI și include specificații de protocol pentru toate cele șapte straturi de interoperabilitate definite în acel model. La nivelurile inferioare, stiva OSI acceptă protocoale Ethernet, Token Ring, FDDI, WAN, X.25 și ISDN - adică utilizează protocoale de nivel inferior dezvoltate în afara stivei, ca toate celelalte stive. Protocoalele straturilor de rețea, transport și sesiune ale stivei OSI sunt specificate și implementate de diverși producători, dar nu sunt încă răspândite. Cele mai populare protocoale din stiva OSI sunt protocoalele de aplicație. Acestea includ: protocolul de transfer de fișiere FTAM, protocolul de emulare a terminalului VTP, protocoalele biroului de asistență X.500, protocoalele de e-mail X.400 și o serie de altele.

Protocoalele din stiva OSI sunt complexe și au specificații ambigue. Aceste proprietăți au fost rezultatul politicii generale a dezvoltatorilor de stive, care au căutat să ia în considerare toate cazurile și toate tehnologiile existente în protocoalele lor. La aceasta trebuie să adăugăm și consecințele unui număr mare de compromisuri politice care sunt inevitabile la adoptarea standardelor internaționale pe o problemă atât de presantă precum construcția de rețele deschise de calculatoare.

Datorită complexității lor, protocoalele OSI necesită multă putere de procesare a procesorului, ceea ce le face mai potrivite pentru mașini puternice, mai degrabă decât pentru rețelele de computere personale.

stiva tcp/ip

Stack-ul TCP/IP a fost dezvoltat la inițiativa Departamentului de Apărare al SUA în urmă cu mai bine de 20 de ani pentru a conecta rețeaua experimentală ARPAnet cu alte rețele ca un set de protocoale comune pentru medii de calcul eterogene. O contribuție majoră la dezvoltarea stivei TCP/IP, care și-a luat numele de la popularele protocoale IP și TCP, a fost adusă de specialiștii de la Universitatea Berkeley, care au implementat protocoalele stivei în versiunea UNIX OS. Popularitatea acestui sistem de operare a dus la adoptarea pe scară largă a TCP, IP și alte stive de protocoale. Astăzi, această stivă este folosită pentru a conecta computere pe Internet, precum și într-un număr mare de rețele corporative.

Stack-ul TCP/IP de la nivelul inferior acceptă toate standardele populare ale straturilor fizice și de legătură de date: pentru rețelele locale - acestea sunt Ethernet, Token Ring, FDDI, pentru rețelele globale - protocoale pentru lucrul la linii analogice și închiriate SLIP , PPP, protocoale de rețea teritorială X.25 și ISDN.

Principalele protocoale ale stivei, care îi dau numele, sunt IP și TCP. IP asigură că pachetul călătorește prin rețeaua compozită, iar TCP asigură fiabilitatea livrării acestuia.

De-a lungul multor ani de utilizare în rețele din diferite țări și organizații, stiva TCP/IP a încorporat un număr mare de protocoale la nivel de aplicație. Acestea includ protocoale populare precum protocolul de transfer de fișiere FTP, protocolul de emulare a terminalului telnet, protocolul de e-mail SMTP utilizat în e-mail-ul de pe Internet, serviciile de hipertext ale serviciului WWW și multe altele.

Ceea ce poate fi folosit în rețelele mari este capacitatea sa de a fragmenta pachete. Într-adevăr, o rețea compozită complexă constă adesea din rețele construite pe principii complet diferite. Fiecare dintre aceste rețele își poate seta propria valoare pentru lungimea maximă a unei unități de date transmise (cadru). În acest caz, atunci când se trece de la o rețea cu o lungime maximă mai mare la alta cu o lungime maximă mai mică, poate fi necesară împărțirea cadrului transmis în mai multe părți. Protocolul IP al stivei TCP/IP rezolvă eficient această problemă.

Un sistem de adresare flexibil care facilitează includerea rețelelor altor tehnologii în Internet în comparație cu alte protocoale cu scopuri similare.

Stiva TCP/IP folosește capabilitățile de difuzare foarte puțin. Această proprietate este pur și simplu necesară atunci când se lucrează pe canale lente de comunicare tipice rețelelor teritoriale.

Implementarea funcționalității puternice a stivei de protocoale TCP/IP necesită un efort de calcul semnificativ. Un sistem de adresare flexibil și refuzul difuzărilor duc la prezența în rețeaua IP a diferitelor servicii centralizate precum DNS, DHCP etc. Fiecare dintre aceste servicii simplifică administrarea rețelei și configurarea echipamentelor, dar, în același timp, el însuși necesită aproape atenție din partea administratorilor.

Stive de protocol

O stivă de protocoale este un set organizat ierarhic de protocoale de rețea la diferite niveluri, suficient pentru a organiza și asigura interacțiunea nodurilor din rețea. În prezent, rețelele folosesc un număr mare de stive de protocoale de comunicație. Cele mai populare stive sunt: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA și OSI. Toate aceste stive, cu excepția SNA, la nivelurile inferioare - fizică și legătură de date - folosesc aceleași protocoale bine standardizate Ethemet, Token Ring, FDDI și altele, care permit utilizarea aceluiași echipament în toate rețelele. Dar la nivelurile superioare, toate stivele funcționează conform propriilor protocoale. Aceste protocoale nu sunt adesea conforme cu stratificarea recomandată de modelul OSI. În special, funcțiile straturilor de sesiune și prezentare sunt de obicei combinate cu stratul de aplicație. Această discrepanță se datorează faptului că modelul OSI a apărut ca urmare a unei generalizări a stivelor deja existente și utilizate efectiv, și nu invers.

Toate protocoalele incluse în stivă au fost dezvoltate de un singur producător, adică sunt capabile să funcționeze cât mai rapid și eficient posibil.

Un punct important în funcționarea echipamentelor de rețea, în special a unui adaptor de rețea, este legarea protocoalelor. Vă permite să utilizați diferite stive de protocoale atunci când deserviți un adaptor de rețea. De exemplu, puteți utiliza stivele TCP/IP și IPX/SPX simultan. Dacă dintr-o dată apare o eroare la încercarea de a stabili o conexiune cu destinatarul folosind prima stivă, atunci va avea loc automat trecerea la utilizarea protocolului din stiva următoare. Un punct important în acest caz este ordinea obligatorie, deoarece afectează în mod clar utilizarea unuia sau altuia protocol din diferite stive.

Indiferent de câte adaptoare de rețea sunt instalate în computer, legarea poate fi efectuată fie „unu la mai multe” fie „mai multe la unul”, adică o stivă de protocoale poate fi legată de mai multe adaptoare simultan sau mai multe stive la un adaptor .

NetWare este un sistem de operare în rețea și un set de protocoale de rețea care sunt utilizate în acest sistem pentru a interacționa cu computerele client conectate la rețea. Protocoalele de rețea ale sistemului se bazează pe stiva de protocoale XNS. NetWare acceptă în prezent protocoalele TCP/IP și IPX/SPX. Novell NetWare a fost popular în anii 80 și 90 datorită eficienței sale mai mari în comparație cu sistemele de operare de uz general. Aceasta este acum o tehnologie învechită.

Stiva de protocoale XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) a fost dezvoltat de Xerox pentru transmiterea datelor prin rețele Ethernet. Conține 5 niveluri.

Nivelul 1 - mediu de transmisie - implementează funcțiile straturilor fizice și de legătură de date în modelul OSI:

* gestionează schimbul de date între dispozitiv și rețea;

* direcționează datele între dispozitive din aceeași rețea.

Layer 2 - internetwork - corespunde stratului de rețea din modelul OSI:

* gestionează schimbul de date între dispozitive situate pe diferite rețele (oferă serviciu de datagramă în ceea ce privește modelul IEEE);

* descrie modul în care datele circulă prin rețea.

Stratul 3 - transport - corespunde stratului de transport din modelul OSI:

* oferă comunicare end-to-end între sursa de date și destinație.

Nivelul 4 - control - corespunde nivelurilor de sesiune și reprezentative în modelul OSI:

* controlează prezentarea datelor;

* gestionează controlul asupra resurselor dispozitivului.

Nivelul 5 - aplicație - corespunde celor mai înalte niveluri din modelul OSI:

* oferă funcții de procesare a datelor pentru sarcinile aplicației.

Stiva de protocoale TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) este cea mai comună și cea mai funcțională astăzi. Funcționează în rețele locale de orice dimensiune. Această stivă este stiva principală de pe Internetul global. Suportul stivei a fost implementat pe computerele care rulează sistemul de operare UNIX. Ca urmare, popularitatea protocolului TCP/IP a crescut. Stiva de protocoale TCP/IP include destul de multe protocoale care operează la diferite niveluri, dar și-a primit numele datorită a două protocoale - TCP și IP.

TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol de transport conceput pentru a controla transmisia de date în rețele folosind stiva de protocoale TCP/IP. IP (Internet Protocol) este un protocol de nivel de rețea conceput pentru a furniza date printr-o rețea compusă folosind unul dintre protocoalele de transport, cum ar fi TCP sau UDP.

Nivelul inferior al stivei TCP/IP utilizează protocoale standard de transfer de date, ceea ce face posibilă utilizarea în rețele care utilizează orice tehnologie de rețea și pe computere cu orice sistem de operare.

Protocolul TCP/IP a fost dezvoltat inițial pentru a fi utilizat în rețele globale, motiv pentru care este extrem de flexibil. În special, datorită capacității de fragmentare a pachetelor, datele, în ciuda calității canalului de comunicație, ajung în orice caz la destinatar. În plus, datorită prezenței protocolului IP, transferul de date între segmente de rețea diferite devine posibil.

Dezavantajul protocolului TCP/IP este complexitatea administrării rețelei. Astfel, pentru funcționarea normală a rețelei, sunt necesare servere suplimentare, precum DNS, DHCP etc., a căror funcționare ocupă cea mai mare parte a timpului administratorului de sistem. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Administrarea sistemului și a rețelelor. a 2-a ed. anul 2009. 944с

Stiva de protocoale IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) este dezvoltată și deținută de Novell. A fost dezvoltat pentru nevoile sistemului de operare Novell NetWare, care până de curând ocupa una dintre pozițiile de lider în rândul sistemelor de operare pentru servere.

Protocoalele IPX și SPX funcționează la nivelurile de rețea și, respectiv, de transport ale modelului ISO/OSI și, prin urmare, se completează perfect.

Protocolul IPX poate transmite date folosind datagrame folosind informații de rutare a rețelei. Cu toate acestea, pentru a transmite date de-a lungul rutei găsite, trebuie mai întâi stabilită o conexiune între expeditor și destinatar. Aceasta este ceea ce face protocolul SPX sau orice alt protocol de transport care funcționează în tandem cu IPX.

Din păcate, stiva de protocoale IPX/SPX este concepută inițial pentru a servi rețelelor mici, astfel încât utilizarea sa în rețele mari este ineficientă: utilizarea excesivă a difuzării pe linii de comunicație de viteză redusă este inacceptabilă.

La nivelurile fizice și de legătură de date, stiva OSI acceptă protocoalele Ethernet, Token Ring, FDDI, precum și protocoalele LLC, X.25 și ISDN, adică utilizează toate protocoalele populare de nivel inferior dezvoltate în afara stivei. , ca majoritatea celorlalte stive. Stratul de rețea include Protocolul de rețea orientat pe conexiune (CONP) și Protocolul de rețea fără conexiune (CLNP) utilizat relativ rar. Protocoalele de rutare ale stivei OSI sunt ES-IS (End System -- Intermediate System) între sistemele finale și intermediare și IS-IS (Intermediate System -- Intermediate System) între sistemele intermediare. Stratul de transport al stivei OSI ascunde diferențele dintre serviciile de rețea orientate spre conexiune și cele fără conexiune, astfel încât utilizatorii să primească calitatea dorită a serviciului, indiferent de stratul de rețea subiacent. Pentru a oferi acest lucru, stratul de transport solicită utilizatorului să specifice calitatea dorită a serviciului. Serviciile de nivel de aplicație oferă transfer de fișiere, emulare terminale, servicii de directoare și e-mail. Dintre acestea, cele mai populare sunt serviciul de directoare (standard X.500), poșta electronică (X.400), protocolul terminal virtual (VTP), protocolul de transfer de fișiere, acces și gestionare (FTAM), protocol de redirecționare și gestionare a joburilor (JTM). .

O stivă de protocoale destul de populară dezvoltată de IBM și, respectiv, Microsoft, care vizează utilizarea în produsele acestor companii. La fel ca TCP/IP, protocoalele standard precum Ethernet, Token Ring și altele funcționează la nivelurile fizice și de legătură de date ale stivei NetBIOS/SMB, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia împreună cu orice echipament de rețea activ. La nivelurile superioare funcționează protocoalele NetBIOS (Network Basic Input/Output System) și SMB (Server Message Block).

Protocolul NetBIOS a fost dezvoltat la mijlocul anilor 80 ai secolului trecut, dar a fost înlocuit în curând cu protocolul NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), mai funcțional, care permite schimbul de informații foarte eficient în rețele formate din cel mult 200 de computere.

Pentru a face schimb de date între computere, sunt folosite nume logice care sunt atribuite computerelor în mod dinamic atunci când sunt conectate la rețea. În acest caz, tabelul de nume este distribuit fiecărui computer din rețea. De asemenea, acceptă lucrul cu nume de grup, ceea ce vă permite să transferați date către mai mulți destinatari simultan.

Principalele avantaje ale protocolului NetBEUI sunt viteza și cerințele foarte reduse de resurse. Dacă trebuie să organizați un schimb rapid de date într-o rețea mică, formată dintr-un singur segment, nu există un protocol mai bun pentru aceasta. În plus, o conexiune stabilită nu este o cerință obligatorie pentru livrarea mesajului: dacă nu există conexiune, protocolul folosește metoda datagramei, unde mesajul este echipat cu adresa destinatarului și a expeditorului și „decolează”, trecând de la de la un computer la altul.

Cu toate acestea, NetBEUI are și un dezavantaj semnificativ: este complet lipsit de conceptul de rutare a pachetelor, astfel încât utilizarea sa în rețele compozite complexe nu are sens. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Calculatoare, rețele și sisteme de telecomunicații Moscova 2009. 292s

În ceea ce privește protocolul SMB (Server Message Block), acesta este folosit pentru a organiza funcționarea rețelei la cele mai înalte trei niveluri - niveluri de sesiune, prezentare și aplicație. Când îl utilizați, devine posibil accesul la fișiere, imprimante și alte resurse de rețea. Acest protocol a fost îmbunătățit de mai multe ori (au fost lansate trei versiuni), ceea ce face posibilă utilizarea acestuia chiar și în sistemele de operare moderne precum Microsoft Vista și Windows 7. Protocolul SMB este universal și poate funcționa în tandem cu aproape orice protocol de transport , cum ar fi TCP/IP și SPX.

Stiva de protocole DECnet (Digital Equipment Corporation net) conține 7 straturi. În ciuda diferenței de terminologie, straturile DECnet sunt foarte asemănătoare cu straturile modelului OSI. DECnet implementează conceptul DNA (Digital Network Architecture) de arhitectură de rețea, dezvoltat de DEC, conform căruia sistemele de calcul eterogene (calculatoare de diferite clase), care funcționează sub diferite sisteme de operare, pot fi combinate în rețele de calcul și informații distribuite geografic.

Protocolul IBM SNA (System Network Architecture) este conceput pentru comunicarea de la distanță cu computere mari și conține 7 straturi. SNA se bazează pe conceptul de mașină gazdă și oferă acces la terminale de la distanță la mainframe-urile IBM. Principala caracteristică distinctivă a SNA este capacitatea fiecărui terminal de a accesa orice program de aplicație al computerului gazdă. Arhitectura de rețea a sistemului este implementată pe baza unei metode de acces la telecomunicații virtuale (VTAM) în computerul gazdă. VTAM gestionează toate legăturile și terminalele de comunicații, fiecare terminal având acces la toate programele aplicației.

Stive de protocoale de comunicare standard

Cel mai important domeniu de standardizare în domeniul rețelelor de calculatoare este standardizarea protocoalelor de comunicație. În prezent, rețelele folosesc un număr mare de stive de protocoale de comunicație. Cele mai populare stive sunt: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB și OSI. Toate aceste stive de la nivelurile inferioare - fizică și legătură de date - folosesc aceleași protocoale bine standardizate Ethernet, Token Ring, FDDI și altele, care permit utilizarea aceluiași echipament în toate rețelele. Dar la nivelurile superioare, toate stivele funcționează conform propriilor protocoale.

Trebuie făcută o distincție clară între modelul OSI și stiva OSI. În timp ce modelul OSI este un model conceptual pentru interconectarea sistemelor deschise, stiva OSI este un set de specificații de protocol foarte specifice. Spre deosebire de alte stive de protocoale, stiva OSI urmează pe deplin modelul OSI și include specificații de protocol pentru toate cele șapte straturi de interoperabilitate definite în model. La nivelurile inferioare, stiva OSI acceptă protocoale Ethernet, Token Ring, FDDI, WAN, X.25 și ISDN - adică utilizează protocoale de nivel inferior dezvoltate în afara stivei, ca toate celelalte stive. Protocoalele straturilor de rețea, transport și sesiune ale stivei OSI sunt specificate și implementate de diverși producători, dar nu sunt încă răspândite. Cele mai populare protocoale din stiva OSI sunt protocoalele de aplicație. Acestea includ: protocolul de transfer de fișiere RTAM, protocolul de emulare a terminalului VTP, protocoalele biroului de asistență X.500, protocoalele de e-mail X.400 și o serie de altele.

Protocoalele stivei OSI sunt caracterizate de o mare complexitate și ambiguitate a specificațiilor. Aceste proprietăți au fost rezultatul politicii generale a dezvoltatorilor de stive, care au căutat să ia în considerare toate cazurile de utilizare și toate tehnologiile existente și emergente în protocoalele lor.

Stiva OSI- standard internațional, independent de producător. Este susținut de guvernul SUA în programul său GOSIP, conform căruia toate rețelele de calculatoare

instalat în agențiile guvernamentale americane după 1990 trebuie fie să suporte direct stiva OSI, fie să ofere un mijloc de migrare la acel stivă în viitor. Unul dintre cei mai mari producători care susțin OSI este AT&T, rețeaua Stargroup se bazează în întregime pe această stivă.

Stiva TCP/IP a fost dezvoltat la inițiativa Departamentului de Apărare al SUA în urmă cu mai bine de 20 de ani. Universitatea Berkeley a adus o contribuție majoră la dezvoltarea stivei TCP/IP, care și-a luat numele de la popularele protocoale IP și TCP, prin implementarea protocoalelor stivei în versiunea sa a sistemului de operare UNIX. Popularitatea acestui sistem de operare a dus la adoptarea pe scară largă a TCP, IP și alte stive de protocoale. Astăzi, această stivă este folosită pentru a conecta computere pe Internet, precum și într-un număr mare de rețele corporative.

Principalele protocoale ale stivei, care îi dau numele, sunt IP și TCP. Aceste protocoale, în terminologia modelului OSI, aparțin straturilor de rețea și, respectiv, de transport. IP asigură că pachetul călătorește prin rețeaua compozită, iar TCP asigură fiabilitatea livrării acestuia.

Astăzi, stiva TCP/IP este una dintre cele mai comune stive de protocoale de transport din rețelele de calculatoare. Numai Internetul conectează aproximativ 10 milioane de computere din întreaga lume care interacționează între ele folosind stiva de protocoale TCP/IP.

Creșterea rapidă a popularității Internetului a dus și la schimbări în raportul de putere în lumea protocoalelor de comunicații - protocoalele TCP/IP pe care este construit Internetul au început să-l alunge rapid pe liderul incontestabil al anilor trecuți - Novell's Stiva IPX/SPX. Acum, orice sistem de operare industrial include în mod necesar o implementare software a acestei stive în pachetul său de livrare.

Deși protocoalele TCP/IP sunt indisolubil legate de Internet și fiecare dintre armatele de milioane de dolari de computere pe internet rulează pe baza acestei stive, există un număr mare de rețele locale, corporative și teritoriale care nu sunt direct părți ale Internetului. care utilizează și protocoale TCP/IP. Pentru a le distinge de Internet, aceste rețele sunt numite rețele TCP/IP sau pur și simplu rețele IP.

Deoarece stiva TCP/IP a fost concepută inițial pentru Internetul global, are multe caracteristici care îi conferă un avantaj față de alte protocoale atunci când vine vorba de construirea de rețele care includ comunicații pe suprafață largă. În special, o caracteristică foarte utilă care face posibil acest protocol în rețelele mari este capacitatea sa de a fragmenta pachete. Într-adevăr, o rețea compusă mare constă adesea din rețele construite pe principii complet diferite. Fiecare dintre aceste rețele își poate seta propria valoare pentru lungimea maximă a unei unități de date transmise (cadru). În acest caz, atunci când treceți de la o rețea cu o lungime maximă mai mare la o rețea cu o lungime maximă mai scurtă, poate fi necesară împărțirea cadrului transmis în mai multe părți. Protocolul IP al stivei TCP/IP rezolvă eficient această problemă.

O altă caracteristică a tehnologiei TCP/IP este sistemul său flexibil de adresare, care facilitează includerea în Internet a rețelelor altor tehnologii în comparație cu alte protocoale cu scopuri similare. Această proprietate facilitează, de asemenea, utilizarea stivei TCP/IP pentru construirea de rețele mari eterogene.

Stiva TCP/IP folosește capabilitățile de difuzare foarte puțin. Această proprietate este absolut necesară atunci când se lucrează pe canale lente de comunicare caracteristice rețelelor teritoriale.

Cu toate acestea, ca întotdeauna, trebuie să plătiți pentru beneficiile pe care le obțineți, iar prețul aici este cerințele mari de resurse și complexitatea administrării rețelelor IP. Funcționalitatea puternică a stivei de protocoale TCP/IP necesită costuri de calcul ridicate pentru implementare. Un sistem de adresare flexibil și refuzul difuzărilor duc la prezența în rețeaua IP a diverselor servicii centralizate precum DNS, DHCP etc. Fiecare dintre aceste servicii are ca scop facilitarea administrării rețelei, inclusiv facilitarea configurației echipamentelor, dar în același timp timpul în sine necesită o atenție deosebită din partea administratorilor.