Принципы пакетной передачи данных

Для взаимодействия между устройствами в сети используется приём разделения основной задачи на более простые – модули. Для каждого модуля определены функции и способы взаимодействия между собой.

В результате получается многоуровневый способ решения задачи. Модули образуют уровни, которые составляют иерархическую структуру. Количество уровней и их назначение зависит от сети, но для всех сетей каждый уровень должен предоставлять определённый сервис для более высокого уровня, скрывая реализацию своей задачи.

Уровень N первого ПК поддерживает связь со вторым ПК по определённым правилам или согласованиям, которые называются протоколами уровня Т. но данные передаются только посредством физического уровня. Передача данных между уровнями происходит с помощью межуровневого интерфейса.

üСвой собственный интерфейс. ü Интерфейс с соседними уровнями.

В 80-е годы международная организация по стандартизации разработала модель передачи данных, в которой все процессы разбиты на взаимоподчинённые уровни – модель взаимодействия открытых систем. В ней обмен информацией можно представить в виде стека.

Стек модели OSI представляет собой спецификацию протоколов:

− Формальное описание аппаратных и программных компонентов.

− Способы функционирования и взаимодействия.

Сетевой, канальный и физический уровни тесно связаны с технической реализацией сетевого подключения и их протоколы называются сетезависимыми.

Транспортный уровень – сквозной, промежуточный, скрывает детали функционирования нижних уровней от верхних к нижним и наоборот. Такой подход даёт возможность разрабатывать приложения, не зависимо от технической транспортировки сообщения по сети.

Оставшиеся уровни ориентированы на приложения и их протоколы называются сетезависимыми и они не меняются в случае изменения типа подключения к сети.

В зависимости от типов коммуникационного оборудования, модель может поддерживать работу например только на физическом уровне – в этом случае устройство будет называться повторителем.

Если используются физический и канальный уровни – мост.

Если работа поддерживается на физическом, канальном и сетевом уровнях – маршрутизатор.

Стандартные стеки коммуникационных протоколов

В настоящее время используется большое количество стеков протоколов. Наиболее популярными являются стеки:

Все эти стеки на нижнем уровне (физический и канальный) используются одни и те же стандартизированные протоколы Ethernet, TokenRing, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру, но на верхних уровнях все стеки работают по своим собственным протоколам.

Протокол – набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. Стек OSI представляет собой набор конкретных протоколов, который полностью соответствует модели OSI и включает протоколы для всех семи уровней взаимодействия. Наиболее популярными протоколами стека OSI являются прикладные протоколы:

Стек ТСР был разработан по инициативе министерства обороны США в 80-е годы для связи с экспериментальной сетью и другими сетями как набор общих протоколов для неоднородной вычислительной среды. Сегодня стек ТСР используется для связи компьютеров в интерсетях. Этот стек на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней для локальных сетей:

Основными протоколами являются протоколы TCP и IP. Эти протоколы относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP обеспечивает продвижение пакетов по составной сети, а TCP гарантирует надёжность его доставки.

− Протокол FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов. Служит для обмена файлами меду компьютерами сети Интернет. Компьютеры, на которых есть файлы для общего пользования, называются FTP-серверами.

− Протокол DNS (Domain Name System) – позволяет преобразовывать имена хостов в сетевые адреса.

− Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – разработан для обмена почтовыми сообщениями в сети. Взаимодействие в рамках протокола строится по принципу двухсторонней связи, которая устанавливается между отправителями и получателями.

− Протокол IMAP (Interactive Mail Access Protocol) – обладает широкими возможностями по управлению процессом обмена с сервером.

− Протокол POP3 (Post Office Protocol (version 3)) – предназначен для пересылки почты из почтовых ящиков пользователей на их рабочие места при помощи программ-клиентов.

− NNTP – протокол передачи новостей. Определяет механизм запросов и ответов для обмена сообщениями между серверами, а так же между сервером и программами-клиентами.

− HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – используется для передачи гипертекстовой информации сети Интернет.

− TCP (Transmission Control Protocol) – используется в том случае, когда контроль передачи данных по сети имеет особое значение для приложения. Его надёжность обеспечивается тем, что источник данных продолжает их передачу в том случае, если получит от адресата подтверждение об успешном получении. Этот протокол на разбивает входной поток данных на отдельные пакеты и передаёт их межсетевому уровню. На пункте получения получающий протокол восстанавливает из полученных сообщений входной поток.

− UDP (User Datagram Protocol) – пользовательский протокол данных. Позволяет прикладной программе передавать свои сообщения по сети с минимальными издержками. Является ненадёжным, не использует последовательное управление потоком (как в предыдущем пункте), а использует собственное управление. Используется в том случае, где оперативность передачи важнее достоверности.

Они управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу пакетов. Наиболее распространёнными являются следующие протоколы:

− IP (Internet Protocol) – применяется для работы с глобальной сетью, обеспечивает совместимость между компьютерами разных типов, поддерживает маршрутизацию.

− ICMP (Internet Control Message Protoсol) – используется для рассылки информационных и управляющих сообщений.

− ARP (Address Resolution Protocol) – используется для определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов.

− RIP (Routing Informational Protocol) – предназначен для автоматического обновления таблиц маршрутов, при этом используется информация о состоянии сети, и эта информация рассылается маршрутизаторами.

В соответствии с протоколом любая машина может быть маршрутизатором. При этом все маршрутизаторы делятся на активные и пассивные.

Активные маршрутизаторы сообщают о маршрутах, которые они поддерживают в сети.

Пассивные маршрутизаторы читают эти сообщения и исправляют свои таблицы маршрутов, но при этом сами информацию не предоставляют.

Обычно в качестве активных маршрутизаторах выступаю шлюзы, а в качестве пассивных – обычные компьютеры (хосты).

Это протокол межсетевого взаимодействия, т.е. передаёт пакеты между сетями. Он относится к протоколам без установления соединения. Он обрабатывает каждый пакет как независимую единицу.

IP-пакет состоит из заголовка и поля данных. Заголовок, как правило, имеющий длину 20 байт, имеет следующую структуру:

В поле «№ версии» указывают версию протокола IP.

Поле «Длина заголовка» указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах (обычно заголовок имеет длину 20 байт, это 5 32-битовых слов).

Поле «Тип сервиса» задаёт приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута.

PR – приоритет (принимает значения от 0 – нормальный пакет до 7 – пакет, управляющий информацией).

D – маршрут, выбирается для минимизации задержки доставки;

Поле «Общая длина» означает общую пакета с учётом заголовка и поля данных.

Поле «Идентификатор пакета» используется для распознавания пакетов, образовавшихся путём фрагментации исходного пакета. Все фрагменты имеют одинаковое значение этого поля.

D – запрет маршрутизатору фрагментировать данный пакет;

М – говорит о том, что данный пакет является промежуточным (непоследним).

Поле «Смещение фрагмента» используется при сборке/разборке фрагментов пакетов. Должно быть кратно 8 байтам.

Поле «Время жизни» означает предельный срок, в течение которого пакет может передаваться по сети.

Поле «Протокол верхнего уровня» указывает, какому протоколу принадлежит информация, размещённая в поле данных пакета.

Поле «Контрольная сумма» рассчитывается по заголовку пакета. Если она не верна, пакет отбрасывается.

IP-адрес источника и IP-адрес назначения состоят из 4-х цифр, разделённых точкой.

Поле «Опции» является необязательным. Там можно указать точный маршрут, регистрировать проходимые пакетом маршрутизаторы.

Поле «Выравнивание» служит для того, чтобы убедиться в том, что IP-заголовок заканчивается на 32-битной границе.

− Локальные (аппаратные адреса) – тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, которая является элементом составной сети. Адрес имеет формат 6 байт и назначается производителем оборудования и является уникальным.

− IP-адрес – представляет собой основной тип адресов, на основании которого сетевой уровень передаёт пакеты между сетями. Эти адреса состоят из 4 байт, назначаются администратором во время конфигурирования компьютера и маршрутизатора. Адрес состоит из 2-х частей:

ü № сети – выбирается администратором произвольно или назначается службой InterNic.

ü № узла в сети – назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор имеет столько адресов, сколько сетевых связей.

− Символьно-доменное имя – символьные имена разделяются точками.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, диапазон номера от 1 до 126. таких сетей немного, зато количество узлов в них может достигать 224.

Если адрес начинается с 10, то сеть относят к классу В. Является сетью средних размеров, максимальное число узлов в которой равняется 216.

Если адрес начинается последовательностью 110, то он относится к классу С, количество узлов в котором равняется 28.

Если адрес начинает последовательностью 1110, то эта сеть относится к классу D. Она назначает групповой адрес – Multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет получают все узлы, которым присвоен данный класс.

Если адрес начинает последовательностью 1110, то эта сеть относится к классу Е. адреса этого класса зарезервированы для будущего применения.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: