Общие принципы построения вычислительных сетей Эволюция вычислительных систем

 

Уровень представления (Presentation layer)

 

Отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. 

Возможно осуществление:

• сжатия/распаковки или кодирования/декодирования данных;
• перенаправления запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Пример: протокол SSL (обеспечивает секретных обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня TCP/IP).

 

Прикладной уровень (Application layer)

 

• Является набором разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, организуют совместную работу.
• Обеспечивает взаимодействие сети и пользователя.
• Разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты.
• Отвечает за передачу служебной информации.
• Предоставляет приложениям информацию об ошибках.
• Формирует запросы к уровню представления. 
• Пример: HTTP, POP3, SMTP.

 

Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели OSI

 

• Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.
• Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием.
• Три верхних уровня - сеансовый, уровень представления и прикладной - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. 

Стандартные стеки коммуникационных протоколов

 

Наиболее популярными являются стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI (не путать стек OSI и модель OSI).

Стек OSI

 

Достоинства:

• стек OSI - международный, независимый от производителей стандарт;
• стек OSI полностью соответствует модели OSI;
• включает спецификации протоколов для всех семи уровней взаимодействия;
• на нижних уровнях стек OSI использует популярные сетевые технологии: Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколы глобальных сетей, Х.25 и ISDN и другие;
• протоколы сетевого, транспортного и сеансового уровней стека OSI специфицированы и реализованы различными производителями, но распространены  мало;
• довольно удачны и популярны прикладные протоколы: протокол передачи файлов FTAM, протокол эмуляции терминала VTP, протоколы справочной службы Х.500, электронной почты Х.400 и ряд других;

Недостатки:

• протоколы стека OSI отличает большая сложность и неоднозначность спецификаций, т.к. разработчики стремились создать универсальное средство на все случаи жизни;
• из-за своей сложности протоколы OSI требуют больших затрат вычислительной мощности.

Стек TCP/IP

 

Достоинства:

• наиболее популярный на сегодняшний день стек сетевых протоколов;
• стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей;
• Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей — это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных — протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN.
• Основными протоколами стека, давшими ему название, являются протоколы IP и TCP. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, a TCP гарантирует надежность его доставки.
• Стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня: FTP, telnet, SMTP, HTTP и многие другие.
• Cтек TCP/IP изначально создавался для глобальной сети Internet, в связи с этим:

а) способен фрагментировать пакеты;

б) имеет гибкую систему адресации; 

в) экономно использует возможности широковещательных рассылок.

 

Недостатки:

• Мощные функциональные возможности протоколов стека TCP/IP требуют для своей реализации высоких вычислительных затрат;
• Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т. п.

Стек IPX/SPX

 

• разработан фирмой Novell для сетевой операционной системы NetWare;
• не требует большой вычислительной мощности;
• многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ранних версий ОС NetWare (до версии 4.0) на работу в локальных сетях небольших размеров. В результате протоколы стека IPX/SPX до недавнего времени хорошо работали в локальных сетях и не очень — в больших корпоративных сетях, так как они слишком перегружали  глобальные связи широковещательными пакетами, которые интенсивно используются несколькими протоколами этого стека (например, для установления связи между клиентами и серверами);
• с выпуском версии NetWare 4.0 Novell внесла и продолжает вносить в свои протоколы серьезные изменения, направленные на адаптацию для работы в корпоративных сетях. Сейчас стек IPX/ SPX реализован не только в NetWare, но и в нескольких других популярных сетевых ОС: SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

 

Стек NetBIOS/SMB

 

• широко используется в продуктах компаний IBM и Microsoft;
• на физическом и канальном уровнях этого стека используются все наиболее распространенные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и другие;
• на верхних уровнях работают протоколы NetBEUI и SMB;
• протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) появился в 1984 году как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM;
• после этот протокол был заменен так называемым протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI — NetBIOS Extended User Interface;
• для обеспечения совместимости приложений в качестве интерфейса к протоколу NetBEUI был сохранен интерфейс NetBIOS;
• протокол SMB (Server Message Block) выполняет функции сеансового, представительного и прикладного уровней. На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.