Протоколы модуля сетевого управления
Универсальность данной схемы взаимодействия систем заключается в том, что одноименные модули в различных системах взаимодействуют между собой как бы напрямую, аналогично взаимодействию протоколов в рамках эталонной модели взаимодействия открытых систем. Таким образом, различие в протоколах модуля сетевого управления не сказывается на IP-протоколах.
Протоколы ТСР и IP располагаются в середине эталонной модели взаимодействия открытых систем и тесно связаны с протоколами других уровней. В связи с этим термин «TCP/IP» обычно охватывает все, что связано с протоколами ТСР и IP. Сюда входит целое семейство протоколов, прикладные программы и даже сама сеть.
Протокол UDP (User Datagram Protocol) – протокол пользовательских дейтаграмм является одним из двух протоколов, расположенных непосредственно над протоколом IP. Он представляет прикладным процессам ограниченный набор транспортных услуг, не обеспечивая надежной доставки дейтаграмм. Протокол UDP использует такие сетевые приложения, как NFS (Network File System) сетевая файловая система и SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой протокол управления сетью.
Протокол Telnet является протоколом эмуляции терминала и позволяет рассматривать все удаленные терминалы как стандартные сетевые виртуальные терминалы.
Протокол FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов, позволяет пользователю просмотреть каталог удаленного компьютера, скопировать одни или несколько файлов.
Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты, поддерживает передачу электронной почты между произвольными узлами сети Интернет.
Протокол ARP (Address Resolution Protocol) – протокол разрешения адресов, осуществляет преобразование (отображение) IP-адресов в Ethernet адреса. Обратное преобразование осуществляется с помощью протокола RARP (Reverse Address Resolution Protocol) – обратный протокол разрешения адресов.
Последовательность протоколов, непосредственно участвующих в передаче информации, называется стеком протоколов или протокольным стеком. Например, при передаче файлов через сеть Ethernet протокольный стек содержит: FTP/TCP/IP/IEEE 803.2 протоколы.
Кроме описанных выше услуг, сетью Internet предоставляются следующие услуги:
- Telnet – удаленный доступ, пользователь может работать на любом компьютере сети, как на своем собственном;
- Rsh (Remote Shell) – удаленный доступ, в отличие от Telnet работает только в случае, когда на удаленном компьютере установлена операционная система UNIX;
- NFS (Network File System) – распределенная файловая система, абонент может пользоваться файловой системой удаленного компьютера, как своей собственной;
- Rexec (Remote Execution) – выполнение одной команды на удаленном Unix-компьютере;
- Lpr – сетевая печать, то есть отправка файлов на печать на удаленном (сетевом) принтере;
- Lpq – сетевая печать, показывает файлы, стоящие в очереди на печать на сетевом принтере;
- Talk – обеспечивает установление взаимодействия («разговора») с пользователем удаленного компьютера, при этом на экране дисплея одновременно виден вводимый текст и ответ удаленного пользователя;
- Intunnet – позволяет получить доступ к серверу ЛВС NetWare, с которым отсутствует непосредственная связь по ЛВС, но есть связь по сети Internet;
- Whois – адресная книга сети Internet, абонент которой имеет возможность по своему запросу получить информацию о принадлежности удаленного компьютера и о пользователях;
- Finger – получение информации о пользователях удаленного компьютера;
- Webster – сетевая версия толкового словаря английского языка;
- Факс-сервис – дает возможность пользователю отправлять сообщения по факсимильной связи, пользуясь факс-сервером сети;
- Электронный переводчик – осуществляет перевод текста с одного языка на другой, обращение к электронным переводчикам происходит через электронную почту;
- Шлюзы – дают возможность абоненту отправлять сообщения в сети, не работающие с протоколами TCP/IP.
Для подключения индивидуального компьютера к сети Internet необходимо иметь модем, телефонную линию и провайдера – поставщика сетевых услуг, имеющего шлюз и эту сеть. Обычно при этом предлагается коммутируемый (dial-up) доступ к ресурсам сети и предоставляется возможность использовать компьютер поставщика, непосредственно подключенный к Internet.
Такой компьютер называется «хостом». На хосте запускаются имеющиеся у поставщика программы-клиенты, которые позволяют получить доступ к каждому серверу сети. Такое коммутируемое подключение отличается тем, что обеспечивает доступ только к тем клиентам, которые имеются на хост-машине. Пересылаемая из сети информация сначала попадает на хост, а затем перекачивается на индивидуальный компьютер.
Более полноценным является такое подключение индивидуального компьютера к сети, когда провайдеры обеспечивают связь по коммутируемым линиям по протоколу SLIP или PPP. В этом случае индивидуальный компьютер превращается как бы в хост-компьютер; программы и файлы, получаемые из сети, хранятся на индивидуальном компьютере.
Локальная сеть подключается к Internet обычно не по коммутируемым линиям, а по выделенным арендуемым линиям связи через шлюз с использованием дополнительного программного обеспечения. Это прямое (on-line) подключение, обеспечивающее оперативное предоставление сетевых ресурсов организации, располагающей большим количеством компьютеров, объединенных в локальную сеть. Для доступа к Web-серверам и другим ресурсам сети Internet каждый компьютер ЛВС должен иметь IP-адрес. Такой доступ обеспечивает шлюз (коммуникационный узел), связывающий ЛВС с Internet.
Организация связи в многоточечном режиме, обеспечивающем экономию на транспортных расходах популярна в компьютерных сетях (особенно в ЛВС) из-за снижения затрат по сравнению с затратами при большом количестве монопольно используемых связных ресурсов в двухточечном режиме.
Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или более) конечными пунктами устанавливается связь по запросу.
Существуют соединяющие методы коммутации:
- коммутация каналов (целей);
- коммутация с промежуточным хранением, в свою очередь разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.
Сети с коммутацией каналов используются в корпоративных сетях в основном для удаленного доступа многочисленных домашних пользователей и гораздо реже – для соединения локальных сетей.
Отличительными особенностями всех сетей с коммутацией каналов является: работа в режиме установления соединений; возможность блокировки вызова конечным абонентом или промежуточным коммутатором, необходимость использования на общих концах сети устройств, поддерживающих одну и ту же скорость передачи данных, так как этот вид сетей не выполняет промежуточную буферизацию данных.
Сети с коммутацией каналов делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые сети могут использовать аналоговую FDM – Frequency Division Multiplexing и цифровую TDM – Time Division Multiplexing коммутацию, на в них всегда абонент подключен по аналоговому двухпроводному окончанию. В цифровых сетях мультиплексирование и коммутация всегда выполняется по способу коммутации TDM, а абоненты всегда подключаются по цифровому абонентскому окончанию DSL – Digital Subscriber Line.
Указанные сети хорошо коммутируют потоки данных постоянной интенсивности, но не могут перераспределять пропускную способность магистральных каналов между потоками абонентских каналов динамически.
Общая структура сети с коммутацией каналов представлена на рис. 70.
Сети с коммутацией пакетов были специально разработаны для эффективной передачи пульсирующего компьютерного трафика. Буферизация пакетов разных абонентов в коммутаторных позволяет сгладить неравномерности интенсивности трафика каждого абонента и равномерно загрузить каналы связи между коммутаторами.
При коммутации пакетов все передаваемые пользователи сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Сообщение – логически завершенная порция данных – запрос на передачу файла, ответ на этот запрос , содержащий весь файл. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис. 71). Пакеты трансформируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от
` 
конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге – узлу назначения.
Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, когда выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета.
Сети с коммутацией пакетов были разработаны для эффективной передачи пульсирующего компьютерного трафика. Буферизация пакетов разных абонентов в коммутаторах позволяет сладить неравномерности интенсивности трафика каждого абонента и равномерно загрузить каналы связи между коммутаторами. Объем передаваемых данных от всех абонентов сети в единицу времени больше, чем при использовании сети с коммутацией каналов.
Сети с коммутацией пакетов могут работать в одном из двух режимов: дейтаграммном режиме или режиме виртуальных каналов. Дейтаграммный способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга, пакет за пакетом. Механизм виртуальных каналов учитывает существование в сети потоков данных и прокладывает для всех пакетов потока единый маршрут.
Если предприятие (корпорация) не строит свою территориальную сеть, а пользуется услугами общественной, то внутренняя структура этой сети его не интересует. Для абонента общественной сети главное – это предоставление сетью услуги определение интерфейса взаимодействия с сетью, чтобы его оконечное оборудование и программное обеспечение корректно сопрягались с соответствующим оборудованием и программным обеспечением общественной сети.
Поэтому в глобальной сети с коммуникацией пакетов обычно строго описан и стандартизирован интерфейс «пользователь – сеть» (User-to-Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммутационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например Х.25).
Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети называется интерфейс «сеть – сеть» (Network-to-Network Interface, NNI) и используется в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов.
Коммутация сообщений по своим принципам близка к коммутации пакетов. Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на длине каждого компьютера (рис. 72). Сообщение в отличие от пакетов имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение. Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с
коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами или сеть временно перегружена.
По такой схеме передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты. Режим передачи с промежуточным хранением на диске называется режим хранения и передачи (store-and-forward) и предназначен для организации взаимодействия пользователей в автономном (off-line) режиме.