Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2009
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Архітектура комп’ютерних мереж
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до курсів “Комп’ютерні мережі”для студентів базового напряму 050101 “Комп’ютерні науки”та “Цифрові мережі” для студентів базового напряму 051501 “Видавничо-поліграфічна справа”
Затверджено
на засіданні кафедри АСУ
Протокол № 1 від 03.09.2009р.
Львів – 2009
Архітектура комп’ютерних мереж: Методичні вказівки до курсу “Комп’ютерні мережі” для студентів базового напряму 050101 “Комп’ютерні науки” та “Цифрові мережі” для студентів базового напряму 051501 “Видавничо-поліграфічна справа” / Укл. К.М. Обельовська. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2009. – 21 с.
Укладач Обельовська К.М., к.т.н., доцент
Відповідальна за випуск Шпак З.Я., к.т.н., доцент
Рецензент Ткаченко Р.О., д.т.н., професор
EMBED Equation.3
1. ПОНЯТТЯ АРХІТЕКТУРИ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
Сучасні комп’ютерні мережі будуються в строго структурованому вигляді, що відповідає певній архітектурі. Під архітектурою розуміють концепцію зв`язку елементів складних систем.
Обмін інформацією між комп`ютерами через мережу є надзвичайно складною задачею. Нехай система (станція) А є відправником інформації і повинна взаємодіяти з системою Б через мережу (рис. 1).
SHAPE \* MERGEFORMAT Мережа
...
...
...
...
i+1
i+1
i
i
i-1
i-1
Рис. 1. Поняття рівня в архітектурі комп’ютерних мереж.
Система А
Система Б
Для організації обміну через мережу необхідно забезпечити виконання в ній різноманітних функцій. Прикладами функцій, що реалізуються в комп`ютерних мережах є:
передавання сигналів по лiнiї зв'язку;
прийом сигналів з лінії;
виявлення помилок, що мали мiсце при передаванні та їх виправлення;
знаходження маршруту передачі та його оптимiзацiя;
забезпечення iнтерфейсу користувач-мережа;
органiзацiя, підтримка та ліквідація сеансу зв’язку;
захист даних, шифрування-дешифрування;
компресія - декомпресія даних;
взаємодія прикладних процесів.
Рівні, протоколи, інтерфейси
Відповідно до концепції мережевої архітектури функції, що реалізуються в мережі, поділено на рівні (рис. 1). Кожен рівень (layer) виконує визначену логічну функцію і забезпечує визначений набір послуг (service) для рівня розташованого над ним.
Нижні рiвнi (мережеві) вiдповiдають за своєчасну i правильну доставку iнформацiї, вищi рiвнi (користувацькi) - за надання iнформацiї користувачу в доступнiй формi.
Вимоги до рiвнiв
Рiвнi функцiонують i будуються за iєрархiчним принципом. Будь-який проміжний i-й рiвень користується послугами тiльки i-1-го рiвня i надає послуги тiльки i+1-му рiвню. Перший рівень тільки надає послуги другому рівню, а останній рівень тільки користується послугами передостаннього. Для кожного i-го рiвня всi нижчi рiвнi є прозорими.
Функцiї, що виконуються конкретним рiвнем повиннi мати змiстовну завершенiсть, це облегшує створення апаратно-програмного забезпечення.
З метою спрощення інтеграції рiвнiв їх кількість не повинна бути великою.
Границі між рівнями встановлюються так, щоб взаємодія між ними була мінімальною.
Правила взаємодiї двох однакових рiвнiв рiзних систем називають протоколом (protocol).
Взаємодія сумiжних рiвнiв однiєї системи здійснюється через iнтерфейс (interface). Інтерфейс визначає послуги, які рівень надає суміжному верхньому рівню, і спосіб доступу до них.
Набір рівнів і протоколів називають мережевою архітектурою (network architecture).
Рисунок 2 на прикладі семирівневої мережевої архітектури ілюструє поняття рівня, інтерфейсу і протоколу.
Кожен рівень на одному комп'ютері працює так, ніби він має безпосередній зв'язок з таким же рівнем на іншому комп'ютері. На рисунку 2 цей логічний (віртуальний) зв'язок показано пунктиром. Обмін інформацією між однаковими рівнями різних систем забезпечують протоколи відповідних рівнів мережевої архітектури. Одиниця обміну називається протокольним блоком даних (Protocol Data Unit, PDU).
Безпосередньо передати інформацію відповідному рівню іншого комп'ютера може тільки найнижчий (фізичний) рівень.
Припустимо, що система А (Host A на рис. 2) має інформацію для відправки в систему В (Host B). Прикладна програма системи А з'єднується з рівнем 7 системи А, який з'єднується з рівнем 6 системи А, а він в свою чергу з'єднується з рівнем 5 системи А, і т.д. до рівня 1 системи.
SHAPE \* MERGEFORMAT Layer 7
Layer 7 protocol
Host A
Host B
Physical medium
Layer 6/7 interface
Layer 5/6 interface
Layer 4/5 interface
Layer 3/4 interface
Layer 2/3 interface
Layer 1/2 interface
віртуальний зв'язок
фізичний зв'язок
Рис. 2. Рівні, протоколи, інтерфейси
[5].
Layer 7
Layer 6
Layer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
Layer 6
Layer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
Layer 6 protocol
Layer 5 protocol
Layer 4 protocol
Layer 3 protocol
Layer 2 protocol
Layer 1 protocol
Задачею рівня 1 є відправити інформацію в фізичне середовище (physical medium). Після того, як інформація проходить через фізичне середовище мережі, вона піднімається через рівні системи В в зворотньому порядку (спочатку рівень 1, згодом рівень 2 і т.д.), поки в результаті не досягне прикладної програми системи В.
Хоч кожен з рівнів системи А з'єднується з суміжними рівнями цієї системи, їх головною задачею є з'єднання з відповідними рівнями системи В. Наприклад, основним завданням рівня 1 системи А є зв'язок з рівнем 1 системи В; рівня 2 системи А - зв'язок з рівнем 2 системи В і т.д. Це необхідно тому, що кожен рівень системи має свої визначенні завдання. Щоб виконати ці завдання, він повинен з`єднатись з аналогічним рівнем віддаленої системи.
Багаторівнева архітектура спрощує побудову мереж. Крім того, використання багаторівневої архітектури дозволяє легше модифікувати функції системи - для цього треба внести зміни лише у відповідний рівень, не змінюючи структури системи в цілому.
2. ЕТАЛОННА МОДЕЛЬ ВЗАЄМОДІЇ ВІДКРИТИХ СИСТЕМ (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION REFRENCE MODEL, OSI)
Різні мережеві архітектури відрізняються одна від однієї кількістю рівнів, їх змістом та назвами. Прикладами найбільш відомих однорідних мережевих архітектур можна вважати мережеві архітектури SNA (System Network Architecture) фірми IBM та DNA (Digital Network Architecture) компанії DEC.
В 1978 році міжнародна організація стандартів ISO випустила набір специфікацій, що описують архітектуру мережі з неоднорідними пристроями. Версія 1984 року дістала назву еталонної моделі взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection refrence model) і стала міжнародним стандартом.
Модель OSI розбиває процеси, що відбуваються під час сеансу зв’язку, на сім функціональних рівнів:
фізичний рівень (Physical Layer - PhL);
канальний рівень (Data Link Layer - DLL);
мережевий рівень (Network Layer - NL);
транспортний рівень (Transport Layer - TL);
сеансовий рівень (Session Layer - SL);
рівень представлення (Presentation Layer - PL);
прикладний рівень (Application Layer - AL).
Архітектура моделі OSI показана на рисунку 3. Вона передбачає наявність семи рівнів в кінцевих вузлах та трьох рівнів в вузлах комутацїі [5].
Характеристика рівнів моделі OSI
Розглянемо коротко основні функції рівнів моделі OSI.
Фізичний рівень
Фізичний рівень (Physical Layer) є найнижчим рівнем моделі OSI і забезпечує передачу потоку бітів по фізичних лініях зв’язку. Він визначає електротехнічні, механічні, процедурні і функціональні характеристики для активації, підтримки та деактивації фізичного каналу між кінцевими системами. Специфікації фізичного рівня визначають такі характеристики як рівні напруг, спосіб і параметри синхронізації, швидкість передавання, максимальні відстані передавання, фізичні з’єднувачі та інші аналогічні характеристики.
Application protocol
SHAPE \* MERGEFORMAT 7
6
4
3
2
Network layer Host - Router protocol
Data link layer Host - Router protocol
Physical layer Host - Router protocol
Рис. 3. Архітектура еталонної моделі взаємодії
відкритих систем OSI/
[5].
Application
Layer
Presentation
Layer
Session
Layer
Transport
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Application
Layer
Presentation
Layer
Session
Layer
Transport
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Presentation protocol
Session protocol
Transport protocol
Network
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Physical
Layer
Communication subnet boundary
Internal subnet protocol
Router
Router
1
5
Нижньою границею фізичного рівня є фізичний роз’єм підключений до середовища передачі . Саме середовище передачі не є в компетенції фізичного рівня, фізичний рівень тільки регламентує потрібні для його функціонування характеристики продуктивності середовища передачі.
Прикладами протоколів фізичного рівня можуть бути специфікації 10Base-T, 100Base-T технології Ethernet.
Канальний рівень
Канальний рівень (Data Link Layer) забезпечує передавання кадру даних між сусідніми вузлами мережі.
Канальний рівень відповідає за правильність передавання даних через фізичний канал. Для виконання цієї задачі на канальному ріві здійснюється
• нумерація і буферизація кадрів;
• перевірка кадрів на наявність помилки;
• організація повторної передачі кадрів та виправлення помилок;
• управління потоком інформації в ланці передачі даних;
•видача на верхній рівень повідомлення про неполадки.
У протоколах канального рівня закладений певний алгоритм обміну між комп’ютерами та способи їх адресації. Адреси, що використовуються на канальному рівні в локальних мережах часто називають MAC - адресами.
Прикладами протоколів канального рівня можуть бути Ethernet, Token Ring, PPP, LAP-B.
Мережевий рівень
Мережевий рівень (Network Layer) служить для створення транспортної системи, що може об’єднувати ряд мереж з різними технологіями передавання та довільними топологіями. Він забезпечує доставку даних між будь-якими двома вузлами в мережі, при цьому він не бере на себе ніяких обов’язків по надійності передачі даних.
Мережевий рівень відповідає за адресацію в мережі. Він здійснює вибір маршруту між двома кінцевими системами, в тому числі і у випадку підключення їх до різних мереж. Протоколи маршрутизації знаходять оптимальні маршрути для передавання з врахуванням вимог до аередачі даних, стану мережі та її завантаження.
Транспортний рівень
Транспортний рівень (Transport Layer) забезпечує передавання даних між будь-якими вузлами мережі з потрібним рівнем надійності. Для цього транспортний рівень має в своєму складі засоби встановлення з’єднання, нумерації, буферизації та впорядковування пакетів.
Транспортний рівень намагається забезпечити послуги по транспортуванню даних, які звільняють вищі рівні від необхідності вникати в проблеми передавання даних. Для забезпечення надійних послуг транспортний рівень здійснює встановлення, підтримування та закриття віртуальних каналів, виявляє і усуває неполадки транспортування та управляє інформаційним потоком з метою запобігання переповнення системи.
Сеансовий рівень
Сеансовий рівень (Session Layer) встановлює, підтримує і завершує сеанси зв’язку. Він визначає режим передачі: дуплексний чи напвівдуплексний, дозволяє зафіксувати, яка з взаємодіючих сторін є активною в даний момент, і управляє діалогом. Сеансовий рівень дозволяє в довгих сеансах вставляти контрольні точки, щоб у випадку відмов можна було повернутись до останньої контрольної точки, а не починати все з початку і повторяти передавання тексту, який вже був прийнятий правильно.
На практиці сеансовий рівень рідко реалізується у вигляді окремих протоколів, хоча функції цього рівня часто об’єднують з функціями прикладного рівня і реалізують в одному протоколі.
Рівень представлення
Рівень представлення (Presentation Layer) на відміну від нижчележачих рівнів, що відповідають за надійну та ефективну передачу даних від відправника до адресата, має справу з зовнішнім представленням даних. На цьому рівні можуть виконуватися перетворення даних різного виду. Рівень представлення відповідає за компресію і декомпресію даних, їх шифрування та дешифрування.
При необхідності рівень представлення комп’ютера-відправника здійснює трансляцію даних прийнятих з прикладного рівня в загальноприйнятий проміжний формат. Рівень представленя комп’ютера, що приймає інформацію, переводить інформацію з проміжного формату в той, що використовується прикладним рівнем даного комп’ютера.
Прикладний рівень
Прикладний рівень (Application Layer) - це найближчий до користувача рівень моделі OSI. Він відрізняється від інших рівнів тим, що не забезпечує послуг жодному з інших рівнів. Це по суті набір різноманітних мережевих сервісів, що надаються кінцевим користувачам та застосуванням. Прикладами таких сервісів є, наприклад, електронна пошта, передавання файлів.
Прикладний рівень ідентифікує і встановлює наявність партнерів для зв’язку, синхронізує прикладні програми, що працюють разом, встановлює домовленість по процедурах усунення помилок та управління цілісністю інформації. Прикладний рівень також визначає, чи є в наявності достатньо ресурсів для сеансу зв’язку, що встановлюється.
3. ОРГАНІЗАЦІЯ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ В РАМКАХ МОДЕЛІ OSI
Розглянемо послідовність дій, які вівідбуваються на передаючій та прийомній станціях, що взаємодіють між собою (рис. 4).
Процес, що посилає дані (sending process), формує дані (data), які треба відіслати процесу-адресату (receiving process).
На прикладному рівні дані можуть бути доповнені заголовком (header) прикладного рівня (Application Header, AH). Цей заголовок може бути і нульовим. Сукупність даних і заголовку прикладного рівня називається блоком даних протоколу прикладного рівня (Application Protocol Data Unit, APDU).
Блок даних прикладного рівня є одиницею обміну на прикладному рівні, для рівня представлення він є даними, які той мусить передати рівню представлення віддаленої системи.
Рівень представлення передаючої сторони додає до даних, що поступили на його рівень, заголовок рівня представлення (Presentation Header, PH).
Сукупність даних, що поступили з прикладного рівня (а це APDU) і заголовку PH є одиницею обміну інформацією на рівні представлення, яка називається блоком даних протоколу представлення (Presentation Protocol Data Unit, PPDU).
Аналогічно кожному рівню відповідає свій заголовок та протокольний блок даних.
SHAPE \* MERGEFORMAT Рис. 4. Приклад використання моделі OSI. OSI.
Application
Layer
Application
Layer
Presentation
Layer
Presentation
Layer
Session
Layer
Session
Layer
Transport
Layer
Transport
Layer
Network
Layer
Network
Layer
Data Link
Layer
Data Link
Layer
Physical
Layer
Physical
Layer
Data
Sending
process
Receiving
process
AH
PH
Data
SH
Data
TH
Data
NH
Bits
Data
DH
DT
APD
PPDU
SPDU
TPDU
Packet
Frame
Bit
Data
Data
Data transmission path
На рівні сесій це заголовок SH (Session Header) і блок SPDU (Session Protocol Data Unit), на транспортному рівні - заголовок TH (Transport Header) та блок TPDU (Transport Protocol Data Unit), на мережевому рівні - заголовок NH (Network Header) та блок NPDU (Network Protocol Data Unit).
Блок даних транспортного рівня називають сегментом (segment), мережевого - пакетом (packet).
Блок даних канального протоколу крім заголовку DH (Data link Header) має кінцевик (трейлер) DT (Data link Trailer). Кінцевик використовується для виявлення помилок, причиною яких є спотворення в каналі зв’язку. Кінцевик містить надлишкові символи завадостійкого коду. В більшості випадків в якості завадостійкого коду використовуються циклічні коди CRC (Cyclic Redundancy Code).
Протокольний блок даних канального рівня називають кадром (frame), також вживають термін рамка.
Одиницею обміну фізичного рівня є біти.
Отже, в загальному випадку, незалежно від рівня, дані, що передаються між рівноправними об’єктами, містять:
- дані, що поступають з вищого рівня;
- керуючу інформацію протоколу, яка додається на даному рівні.
Система-адресат здійснює процес зворотній до того, що відбувався на передаючій стороні. Відповідний рівень приймає відповідний протокольний блок даних, аналізує службову інформацію (заголовок і кінцевик або заголовок). У випадку успішного завершення обміну на даному рівні службова інформація відкидається, а дані передаються на вищий рівень.
Підтримка протоколів може бути апаратною, програмною або змішаною.Протоколи верхніх рівнів (від транспортного до прикладного) практично завжди реалізуються програмно.
Протоколи фізичного і канального рівнів підтримуються апаратно мережевою картою. Мережевий рівень може підтримуватися як апаратно, так і програмно.
4. N-ОБ’ЄКТИ, N-ПОСЛУГИ, ПРИМІТИВИ
Активні елементи кожного рівня називаються об’єктами (entites). Об’єкт може бути програмним (таким як процес), або апаратним. Об’єкти рівня N називаються N-об’єктами. Об’єкти одного рівня є рівноправними об’єктами.
Типовий рівень надає набір послуг об’єктам вищого рівня. Кожен N-ий рівень, крім першого, є користувачем послуг (service user) рівня N-1. Кожен N-ий рівень, крім останнього, є постачальником послуг (service provider) рівню N+1.
Послуги рівня N надаються рівню N+1 в точках між рівнями N і N+1, що називаються точками доступу до послуг SAP (Service Access Points).
На рисунку 5 показано N-об’єкти і N-послуги та точки доступу до послуг.
SHAPE \* MERGEFORMAT N+111
N-послуги
Точки
доступу
до
N-послуг
Рівень
N
N-об'єкти
(N-1) -
послуги
Рівень
N-1
Рівень
Точки
доступу
до (N-1) -
послуг
(N-1) -
об'єкти
об'єкти
(N+1)-
Рис. 5. N-об'єкти, N-послуги та точки доступу
до послуг.
Розрізняють два типи послуг, що надаються рівнями:
- послуги орієнтовані на з’єднання (connection-oriented services);
- послуги не орієнтовані на з’єднання (connectionless services).
Прикладом системи, в якій надаються послуги орієнтовані на з’єднання можна вважати телефонну систему.
Поштова система є прикладом системи з наданням послуг не орієнтованих на з’єднання.
У випадку зв’язку орієнтованого на з’єднання в роботі рівня можна виділити три фази:
- фазу встановлення з’єднання;
- фазу передачі даних;
- фазу ліквідації (роз’єднання) з’єднання.
Ці три фази роботи протоколу N-рівня показані на рисунку 6.
Система A
Система Б
SHAPE \* MERGEFORMAT Фаза встановлення з'єднання
Фаза роз'єднання
Фаза передачі даних
Час
Рис. 6. Три фази зв'язку при передачі орієнтованій на
з'єднання.
Примітиви
Для специфікації послуг використовують примітиви (primitives).
Міжнародна організація стандартів (МОС) стандартизувала використання на кожному рівні архітектури чотирьох класів примітивів:
- запит (request);
- ознака (indication);
- відповідь (response);
- підтвердження (confirm).
Не всі типи примітивів повинні обов’язково використовуватися на кожному рівні.
Схематично примітиви показані на рисунку 7.
Примітив ЗАПИТ формується рівнем N+1 системи А з метою звернення до процедури протоколу постачальника послуги рівня N. Це приводить до пересилання протокольного блоку даних N-го рівня (БДП-N) в систему Б.
Блок БДП-N прийнятий N-им рівнем системи Б, викликає появу примітиву ОЗНАКА, що випускається постачальником послуги рівня N.
Примітив ВІДПОВІДЬ випускається рівнем N+1 системи Б, як реакція на примітив ОЗНАКА, що поступає в точку доступу до послуги SAP між рівнями N і N+1. Протокол рівня N в системі Б генерує блок даних БДП-N, який приймається рівнем N системи А.
Система А
Система Б
SHAPE \* MERGEFORMAT Рівень N
Рівень N+1
Користувач
послуг
Рис. 7. Примітиви.
Постачальник
послуг
Користувач
послуг
Постачальник
послуг
Рівень N
Рівень N+1
Запит
Ознака
Відповідь
Підтвердження
Мережа
Час
Рівень N системи А генерує примітив ПІДТВЕРДЖЕННЯ. В результаті процедура розпочата запитом в точці SAP між рівнями N і N+1 системи А завершується в цій же точці.
5. СТАНДАРТНІ СТЕКИ КОМУНІКАЦІЙНИХ ПРОТОКОЛІВ
Стек протоколів - це група впорядкованих по рівнях протоколів для реалізації комунікаційного процесу.
Для забезпечення взаємодії двох комп’ютерів на кожному з них повинен виконуватись один і той самий стек протоколів. При цьому комп’ютери можуть мати різні операційні системи.
Існують різні стеки комунікаційних протоколів: стек TCP/IP, стек IPX/SPX фірми Novell, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA, OSI. Важливо розрізняти модель OSI та стек протоколів OSI. Модель OSI – це концептуальна схема взаємодії відкритих систем, стек протоколів OSI – це набір специфікацій конкретних протоколів. Протоколи стеку OSI характеризуються складністю, оскільки розробники намагались врахувати в них різноманіття мережевих технологій.
Всі перелічені вище стеки на фізичному та канальному рівнях використовують одні і ті ж протоколи. Це дозволяє використовувати у всіх стеках одну і ту ж апаратуру. Проте на верхніх рівнях стеки працюють за своїми власними протоколами, причому розбиття на рівні часто не відповідає рекомендаціям моделі OSI. Звичайно стеки мають менше ніж сім рівнів, тобто в них в якійсь мірі (порівняно з стеком OSI) знехтувано модульніcтю.
Стек TCP/IP
Стек протоколів TCP/IP на даний час є найбільш популярним стеком, оскільки кожен комп’ютер, що підключається до мережі Internet, працює на основі цього стеку. Він використовується як в глобальних, так і в локальних мережах. Переважна більшість корпоративних мереж базується на використанні стеку TCP/IP. Стек TCP/IP реалізований в мережевих операційних системах для персональних комп’ютерів.
Однією з основних причин, що забезпечили популярність цього стеку, є його здатність фрагментувати повідомлення. Ця властивість дозволяє забезпечувати сумісну роботу різних мереж, що мають різні значення максимально можливої довжини кадрів. Іншою позитивною особливістю стеку TCP/IP є гнучка система адресації.
Популярність стеку TCP/IP пояснюється також наступними його властивостями [40]:
- TCP/IP найбільш завершений стандартний і в той же час популярний стек мережевих протоколів, що має багаторічну історію;
- майже всі великі мережі передають основну частину свого трафіку за допомогою протоколів стеку TCP/IP;
- TCP/IP забезпечує доступ до мережі Internet;
- cтек TCP/IP служить основою для створення intranet - корпоративної мережі, що використовує транспортні послуги Internet і гіпертекстову технологію WWW;
- всі сучасні операційні системи підтримують стек TCP/IP;
- стек TCP/IP це гнучка технологія для з’єднання різнорідних систем як на рівні транспортних підсистем, так і на рівні прикладних сервісів.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - це стандарт стеку протоколів, розроблений для глобальних мереж. Стандарти TCP/IP опубліковані в серії документів, що мають назву Request for Comment (RFC).
Стек TCP/IP був розроблений біля 30 років тому з ініціативи Міністерства оборони США (Department of Defence, DoD) для зв’язку мережі ARPAnet з іншими мережами. Великий внесок в розвиток стеку TCP/IP вніс університет Берклі, який реалізував протоколи стеку в своїй версії ОС UNIX.
Структура стекy TCP/IP
Оскільки стек TCP/IP був розроблений до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, то, хоча він також має багаторівневу структуру (модель DoD), відповідність рівнів стеку TCP/IP рівням моделі OSI досить умовна.
Оскільки стек TCP/IP був розроблений до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, то, хоча він також має багаторівневу структуру (модель DoD), відповідність рівнів стеку TCP/IP рівням моделі OSI досить умовна.
Модель DoD
Модель DoD - мережева архітектура, в яку входять наступні чотири рівні (рис. 8):
рівень I - прикладний рівень (Application);
рівень II - транспортний рівень (Host-to-Host Transport);
рівень III - рівень міжмережевої взаємодії (Internet);
рівень IV - рівень мережевого інтерфейсу (Network Access).
Application
I
Host-to-Host
II
Transport
Internet
III
Network Access
IV
Рис. 8. Модель DoD.
Рисунок 9 ілюструє відповідність рівнів моделі DoD рівням моделі OSI та основні протоколи стеку TCP/IP.
Найнижчий рівень (рівень IV) має назву рівень мережевих інтерфейсів. Він відповідає тільки за організацію взаємодії з технологіями проміжних мереж, що зустрічаються на шляху між взаємодіючими об’єктами.
В протоколах стеку TCP/IP цей рівень не регламентується, але він підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівня, наприклад: для локальних мереж - Ethernet, Token Ring, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, WiFi; для глобальних - протокол двоточкового з’єднання PPP, технології комутаціії пакетів X.25, Frame Relay, ATM. Для кожної нової технології повинні бути розроблені власні інтерфейсні засоби.
Звичайно при появі нової технології локальних або глобальних мереж вона швидко включається в стек TCP/IP шляхом розробки відповідного RFC.
Для забезпечення інтерфейсу між технологією TCP/IP та будь-якими мережевими технологіями, що відповідають фізичному та канальному рівням моделі OSI, необхідно:
визначити спосіб інкапсуляції IP-пакету в блоки даних (кадри), що передаються цими технологіями;
Рівні моделі
OSI
Рівні
стеку
TCP/IP
визначити спосіб перетворення мережевих адрес в апаратні адреси проміжних технологій.
EMBED Word.Picture.8
Рисунок 9. Відповідність рівнів та протоколів стеку TCP/IP рівням моделі OSI.
Наступний рівень архітектури DoD (рівень III) називають мережевим рівнем, рівнем міжмережевої взаємодії, рівнем Інтернету. Він відповідає за передачу пакетів від вузла-джерела до вузла-адресата через проміжні мережі, що знаходяться між ними.
Основним протоколом цього рівня є міжмережевий протокол IP (Internet Protocol). Його завданням є транспортування пакетів від одного маршрутизотора до іншого до тих пір, поки пакет не попаде в мережу призначення. Протокол IP не орієнтований на з’єднання, тобто він не гарантує доставку пакетів до вузла призначення.
До рівня міжмережевої взаємодії відносяться ряд протоколів, що виконують по відношенню до IP-протоколу допоміжні функції. Серед них:
протоколи маршрутизації RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (Open Shortest Path First);
протокол відображення фізичних адрес на IP-адреси ARP (Address Resolution Protocol) і протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol), що використовується для оберненої процедури;
протокол міжмережевих керуючих повідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol).
Протоколи маршрутизації відповідають за вивчення топології мережі, визначення маршрутів, формування маршрутних таблиць. На основі записів маршрутної таблиці IP-протокол направляє пакети в потрібному напрямку.
Протокол ICMP призначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизаторами мережі і вузлом, що є джерелом пакету. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляється про неможливість доставки пакету, про перевищення часу життя або тривалості збирання пакету з фрагментів, про аномальні величини параметрів пакету, про зміну маршруту пересилання, про стан системи і т.п.
Наступний рівень (рівень II) відповідає транспортному рівню моделі OSI. Основними протоколами цього рівня є:
протокол управління передачею TCP (Transmission Control Protocol);
протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol).
Протокол TCP забезпечує надійну передачу за рахунок утворення віртуальних з’єднань. Протокол UDP, як і протокол IP, є протоколом, що не встановлює з’єднання.
Верхній рівень (рівень I) – прикладний, він відповідає трьом верхнім рівням моделі OSI: прикладному, представлення та сеансовому. За довгі роки використання стек TCP/IP нагромадив велику кількість протоколів і сервісів прикладного рівня. До них відносяться:
протокол копіювання файлів FTP (File Transfer Protocol);
поштовий протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), що використовується в електронній пошті мережі Internet;
протокол передачі гіпертексту HTTP (Hyper Text Transfer Protocol);
протокол емуляції терміналу telnet;
протокол мережевого управління SNMP (Simple Network Management Protocol) та інші.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
Що означає термін протокол в комп’ютерних мережах?
Що таке архітектура комп’ютерних мереж?
Дайте характеристику кожного рівня моделі OSI.
Що таке протокольний блок даних, пакет, кадр?
Які заголовки містяться в протокольному блоці даних кожного рівня?
Чим відрізняються протоколи орієнтовані на з’єднання від протоколів не орієнтованих на з’єднання?
Дайте характеристику стеку протоколів TCP/IP/
ЛІТЕРАТУРА
Буров Є.В. Комп’ютерні мережі. Підручник. – Львів: “Магнолія плюс:, 2006. – 264 c.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. - СПб: Питер, 2006. - 958 с.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы компьютерных сетей. - СПб: Питер, 2009. - 352 с.
Семенов Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ). Telecommunication technologies - телекоммуникационные технологии (v3.1, 19 марта 2008 года). HYPERLINK "http://book.itep.ru/" http://book.itep.ru/).
Tanenbaum A. Computer Networks, 4-d Ed. U.S.Edition, 2003.
НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до курсів “Комп’ютерні мережі”для студентів базового напряму 050101 “Комп’ютерні науки”та “Цифрові мережі” для студентів базового напряму 051501 “Видавничо-поліграфічна справа”
Укладач Обельовська Квітослава Михайлівна
Редактор
Комп’ютерне верстання
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора