Стандартні стеки комунікаційних протоколів (реферат)

Реферат на тему:

Стандартні стеки комунікаційних протоколів

Найважливішим напрямом стандартизації в області обчислювальних мереж є
стандартизація комунікаційних протоколів. У наш час в мережах 
використовується велика кількість стеків комунікаційних протоколів.
Найбільш популярними є стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA
і OSI. Всі ці стеки, крім SNA на нижніх рівнях фізичному і канальному,
використовують одні і ті ж добре стандартизовані протоколи Ethernet,
Token Ring, FDDI і деякі інші, які дозволяють використати у всіх
мережах  одну і ту ж апаратуру. Поте на верхніх рівнях всі стеки
працюють по своїх власних протоколах. Ці протоколи часто не відповідають
розбиттю, що рекомендується моделлю OSI на рівні. Зокрема, функції
сеансового і представницького рівня, як правило, об’єднані з прикладним
рівнем. Така невідповідність пов’язана з тим, що модель OSI з’явилася як
результат узагальнення вже існуючих і стеків, що реально
використовуються, а не навпаки.

Стек OSI

Потрібно чітко розрізнювати модель OSI і стек OSI. У той час як модель
OSI є концептуальною схемою взаємодії відкритих систем, стек OSI являє
собою набір цілком конкретних специфікацій протоколів. На відміну від
інших стеків протоколів стек OSI повністю відповідає моделі OSI, він
включає специфікації протоколів для всіх семи рівнів взаємодії,
визначених в цій моделі. На нижніх рівнях стек OSI підтримує Ethernet,
Token Ring, FDDI, протоколи глобальних мереж, Х.25 і ISDN, тобто
використовує розроблені поза стеком протоколи нижніх рівнів, як і всі
інші стеки. Протоколи мережевого, транспортного і сеансового рівнів
стека OSI специфіковані і реалізовані різними виробниками, але поширені
поки мало. Найбільш популярними протоколами стека OSI є прикладні
протоколи. До них відносяться: протокол передачі файлів FTAM, протокол
емуляції термінала VTP, протоколи довідкової служби Х.500, електронної
пошти Х.400 і ряд інших.

Протоколи стека OSI відрізняє велика складність і неоднозначність
специфікацій. Ці властивості були результатом загальної політики
розробників стека, що прагнули врахувати в своїх протоколах всі випадки
життя і всі існуючі і технології, що з’являються. До цього треба ще
додати і спадок великої кількості політичних компромісів, неминучих при
прийнятті міжнародних стандартів з такого злободенного питання, як
побудова відкритих обчислювальних мереж.

Через свою складність протоколи OSI вимагають великих витрат
обчислювальної потужності центрального процесора, що робить їх найбільш
відповідними для могутніх машин, а не для мереж персональних
комп’ютерів.

Стік OSI міжнародний, незалежний від виробників стандарт. Його підтримує
уряд США в своїй програмі GOSIP, відповідно до якої всі комп’ютерні
мережі, що встановлюються в урядових установах США після 1990 року,
повинні або безпосередньо підтримувати стек OSI, або забезпечувати
засоби для переходу на цей стек в майбутньому. Проте стек OSI більш
популярний в Європі, ніж в США, оскільки в Європі залишилося менш старих
мереж, працюючих по своїх власних протоколах. Більшість організацій поки
тільки планують перехід до стека OSI, і дуже небагато хто приступив до
створення пілотних проектів. З тих, хто працює в цьому напрямі, можна
назвати Військово-морське відомство США і мережу NFSNET. Одним з
найбільших виробників, підтримуючих OSI, є компанія AT&Т, її мережа
Stargroup повністю базується на цьому стеку.

Стек TCP/IP

Стек TCP/IP був розроблений з ініціативи Міністерства оборони США більше
за 20 років  для зв’язку експериментальної мережі ARPAnet з іншими
мережами як набір загальних протоколів для різнорідної обчислювальної
середи. Великий внесок в розвиток стека TCP/IP, який отримав свою назву
по популярних протоколах IP і TCP, вніс університет Берклі,
реалізовувавши протоколи стека в своєї версії ОС UNIX. Популярність цієї
операційної системи привела до широкого поширення протоколів TCP, IP і
інших протоколів стека. Сьогодні цей стек використовується для зв’язку
комп’ютерів всесвітньої інформаційної мережі Internet, а також у
величезному числі корпоративних мереж.

Стек TCP/IP на нижньому рівні підтримує всі популярні стандарти
фізичного і канального рівнів: для локальних мереж це Ethernet, Token
Ring, FDDI, для глобальних протоколи роботи на аналогових комутованих і
виділених лініях SLIP, РРР, протоколи територіальних мереж Х.25 і ISDN.

Основними протоколами стека, що дали йому назву, є протоколи IP і TCP.
Ці протоколи в термінології моделі OSI відносяться до мережевого і
транспортного рівнів відповідно. IP забезпечує просування пакету по
складовій мережі, а TCP гарантує надійність його доставки.

За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек
TCP/IP увібрав в себе велику кількість протоколів прикладного рівня. До
них відносяться такі популярні протоколи, як протокол пересилки файлів
FTP, протокол емуляції термінала telnet, поштовий протокол SMTP, що
використовується в електронній пошті мережі Internet, гіпертекстові
сервіси служби WWW і багато інших.

Сьогодні стек TCP/IP являє собою один з самих поширених стеків
транспортних протоколів обчислювальних мереж. Дійсно, тільки в мережі
Internet об’єднано більше 10 мільйонів комп’ютерів по всьому світу, які
взаємодіють один з одним за допомогою стека протоколів TCP/IP.

Стрімке зростання популярності Internet привело і до змін в розставлянні
сил в світі комунікаційних протоколів протоколи TCP/IP, на яких
побудований Internet, стали швидко тіснити безперечного лідера минулих
років стік IPX/SPX компанії Novell. Сьогодні в світі загальна кількість
комп’ютерів, на яких встановлений стек TCP/IP, порівнялося із загальною
кількістю комп’ютерів, на яких працює стек IPX/SPX, і це говорить про
різкий перелом відносно адміністраторів локальних мереж до протоколів,
що використовуються на настільних комп’ютерах, оскільки саме вони
складають переважне число світового комп’ютерного парку і саме на них
раніше майже скрізь працювали протоколи компанії Novell, необхідні для
доступу до файлових серверів NetWare. Процес становлення стека TCP/IP як
стек номер один в будь-яких типах мереж продовжується, і зараз люба
промислова операційна система обов’язково включає програмну реалізацію
цього стека в своєму комплекті постачання.

Хоч протоколи TCP/IP нерозривно пов’язані з Internet і кожний з
багатомільйонної армади комп’ютерів Internet працює на основі цього
стека, існує велика кількість локальних, корпоративних і територіальних
мереж, що безпосередньо не є частинами Internet, в яких також
використовують протоколи TCP/IP. Щоб відрізняти їх від Internet, ці
мережі називають мережами TCP/IP або просто IP-мережами.

Оскільки стек TCP/IP спочатку створювався для глобальної мережі
Internet, він має багато особливостей, що дають йому перевагу перед
іншими протоколами, коли мова заходить про побудову мереж, що включають
глобальні зв’язки. Зокрема, дуже корисною властивістю, що робить
можливим застосування цього протоколу у великих мережах, є його
здатність фрагментувати пакети. Дійсно, велика  мережа часто складається
з мереж, побудованих на абсолютно різних принципах. У кожній з цих мереж
може бути встановлена власна величина максимальної довжини одиниці
даних, що передаються (кадру). У такому випадку при переході з однієї
мережі, що має велику максимальну довжину, в мережу з меншою
максимальною довжиною може виникнути необхідність розподілу кадру, що
передається на декілька частин. Протокол IP стека TCP/IP ефективно
вирішує цю задачу.

Іншою особливістю технології TCP/IP є гнучка система адресації, що
дозволяє більш просто в порівнянні з іншими протоколами аналогічного
призначення включати в интромережу мережі інших технологій. Ця
властивість також сприяє застосуванню стека TCP/IP для побудови великих
гетерогенных мереж.

У стеку TCP/IP дуже економно використовуються можливості широкомовних
розсилок. Ця властивість абсолютно необхідна при роботі на повільних
каналах зв’язку, характерних для територіальних мереж.

Однак, як і завжди, за переваги, що отримуються треба платити, і платою
тут виявляються високі вимоги до ресурсів і складність адміністрування
IP-мереж. Могутні функціональні можливості протоколів стека TCP/IP
вимагають для своєї реалізації високих обчислювальних витрат. Гнучка
система адресації і відмова від широкомовних розсилок приводять до
наявності в IP-мережі різних централізованих служб типу DNS, DHCP і т.
п. Кожна з цих служб направлена на полегшення адміністрування мережі, в
тому числі і на полегшення конфігурування обладнання, але в той же час
сама вимагає пильної уваги з боку адміністраторів.

Можна приводити і інші доводи за і проти стека протоколів Internet,
однак факт залишається фактом сьогодні це самий популярний стек
протоколів, що широко використовується як в глобальних, так і локальних
мережах.

Стек IPX/SPX

Цей стек є оригінальним стеком протоколів фірми Novell, розробленим для
мережевої операційної системи NetWare ще на початку 80-х років.
Протоколи мережевого і сеансового рівнів Internetwork Packet Exchange
(IPX) і Sequenced Packet Exchange (SPX), які дали назву стеку, є прямою
адаптацією протоколів XNS фірми Xerox, поширених в набагато меншій мірі,
ніж стік IPX/SPX. Популярність стека IPX/SPX безпосередньо пов’язана з
операційною системою Novell NetWare, яка ще зберігає світове лідерство
по числу встановлених систем, хоч останнім часом її популярність дещо
знизилася і по темпах зростання вона відстає від Microsoft Windows NT.

Багато які особливості стека IPX/SPX зумовлені орієнтацією ранніх версій
ОС NetWare (до версії 4.0) на роботу в локальних мережах невеликих
розмірів, що складаються з персональних комп’ютерів зі скромними
ресурсами. Зрозуміло, що для таких комп’ютерів компанії Novell потрібні
були протоколи, на реалізацію яких була б потрібна мінімальна кількість
оперативної пам’яті (обмеженої в IBM-сумісних комп’ютерах під
управлінням MS-DOS об’ємом 640 Кбайт) і які б швидко працювали на
процесорах невеликої обчислювальної потужності. У результаті протоколи
стека IPX/SPX донедавна добре працювали в локальних мережах і не дуже у
великих корпоративних мережах, оскільки вони дуже перевантажували
повільні глобальні зв’язки широкомовними пакетами, які інтенсивно
використовуються декількома протоколами цього стека (наприклад, для
встановлення зв’язку між клієнтами і серверами). Ця обставина, а також
той факт, що стек IPX/SPX є власністю фірми Novell і на його реалізацію
треба отримувати ліцензію (тобто відкриті специфікації не
підтримувалися), довгий час обмежували поширеність його тільки мережами
NetWare. Однак з моменту випуску версії NetWare 4.0 Novell внесла і
продовжує вносити в свої протоколи серйозні зміни, направлені на їх
адаптацію для роботи в корпоративних мережах. Зараз стек IPX/ SPX
реалізований не тільки в NetWare, але і в декількох інших популярних
мережевих ОС, наприклад SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Стек NetBIOS/SMB

Цей стек широко використовується в продуктах компаній IBM і Microsoft.
На фізичному і канальному рівнях цього стека використовуються всі
найбільш поширені протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI і інші. На
верхніх рівнях працюють протоколи NetBEUI і SMB.

Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) з’явився в 1984
році як мережеве розширення стандартних функцій базової системи
введення/виведення (BIOS) IBM PC для мережевої програми PC Network фірми
IBM. Надалі цей протокол був замінений так званим протоколом розширеного
призначеного для користувача інтерфейсу NetBEUI NetBIOS Extended User
Interface. Для забезпечення сумісності додатків як інтерфейс до
протоколу NetBEUI був збережений інтерфейс NetBIOS. Протокол NetBEUI
розроблявся як ефективний протокол, що споживає небагато ресурсів і
призначений для мереж, що нараховують не більше за 200 робочих станцій.
Цей протокол містить багато корисних мережевих функцій, які можна
віднести до мережевого, транспортного і сеансовому рівнів моделі OSI,
однак з його допомогою неможлива маршрутизація пакетів. Це обмежує
застосування протоколу NetBEUI локальними мережами, не розділеними на
підмережі, і унеможливлює його використання в складових мережах. Деякі
обмеження NetBEUI знімаються реалізацією цього протоколу NBF (NetBEUI
Frame), яка включена в операційну систему Microsoft Windows NT.

Протокол SMB (Server Message Block) виконує функції сеансового,
представницького і прикладного рівнів. На основі SMB реалізовується
файлова служба, а також служби друку і передачі сполучень між додатками.

Стеки протоколів SNA фірми IBM, DECnet корпорації Digital Equipment і
AppleTalk/AFP фірми Apple застосовуються в основному в операційних
системах і мережевому обладнанні цих фірм.

Модель OSI

 

IBM /Microsoft

 

TCP/IP

 

Novell

 

Стек OSI

Прикладний

 

SMB

 

Telnet,

FTP,

SNMP,

WWW

 

NCP,

SAP

 

X.400,

X.500,

FTMA

Представницький

 

 

 

 

Представницький протокол OSI

Сеансовий

 

NetBios

 

TCP

 

 

Сеансовий протокол OSI

Транспортний

 

 

 

SPX

 

Транспортний протокол OSI

Мережевий

 

IP,

RIP,

OSPF

 

IP,

RIP,

NLSP

 

ES-TS,

IS-IS

Канальний

 

802.3 (Ethernet), 802.5 (Token Ring), FDDI, Fast Ethernet, SLIP,
100VG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP

Фізичний

 

Коаксіальний, екранована і неекранована вита пара, оптичневолокно,
радіохвилі

Рис. 1.30. Відповідність популярних стеків протоколів моделі OSI

 

На мал. 1.30 показана відповідність деяких, найбільш популярних
протоколів рівням моделі OSI. Часто ця відповідність вельми умовна,
оскільки модель OSI це тільки керівництво до дії, причому досить
загальне, а конкретні протоколи розроблялися для рішення специфічних
задач, причому багато хто з них з’явився до розробки моделі OSI. У
більшості випадків розробники стеків віддавали перевагу швидкості роботи
мережі в збиток модульності жоден стек, крім стека OSI, не розбитий на
сім рівнів. Частіше за все в стеку явно виділяються 3-4 рівні: рівень
мережевих адаптерів, в якому реалізовуються протоколи фізичного і
канального рівнів, мережевий рівень, транспортний рівень і рівень служб,
що вбирає в себе функції сеансового, представницького і прикладного
рівнів.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *