1.3 Работы с сетевыми протоколами

Сетевой протокол - правила и технические процедуры, позволяющие компьютерам, объединенным в сеть, осуществлять соединение и обмен данными. Три основные момента, касающиеся протоколов:

-Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи.

-Протоколы работают на разных уровнях модели OSI . Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.

-Несколько протоколов могут работать совместно. В этом случае они образуют так называемый стэк протоколов или набор протоколов.

Рис. 1.3.1-Немаршрутизируемые протоколы

Немаршрутизируемые протоколы - могут обеспечить связь между компьютерами только внутри локальной сети

Рис. 1.3.2-Маршрутизируемые протоколы

Маршрутизируемые протоколы

- могут обеспечить связь между компьютерами внутри локальной сети

- могут обеспечить связь между локальными сетями (между компьютерами из разных локальных сетей)

Сетевая модель OSI (эталонная модель взаимодействия открытых систем -- англ. Open Systems Interconnection Reference Model-OSI) -- абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов.

Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Для наглядности процесс работы сети разделен на семь уровней. В верхней части модели располагается приложение, которому нужен доступ к сети, в нижней - сетевая среда передачи данных. По мере того, как данные продвигаются от уровня к уровню вниз, действующие на этих уровнях протоколы постепенно подготавливают эти данные для передачи по сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия.

1. Прикладной уровень (Application Layer)

2. Уровень представления (Presentation Layer)

3. Сеансовый уровень (Session Layer)

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

5. Сетевой уровень (Network Layer)

6. Канальный уровень (Data-Link Layer)

7. Физический уровень (Physical Layer)

Основные функции протоколов уровней OSI

1. Физический уровень (Physical Layer)

Имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи (различные типы кабелей, беспроводные каналы). На этом уровне определяется тип сигнала для передачи данных по сетевой среде (электрический сигнал, световой импульс и т.д.) и его характеристики (уровень, частота и т.д).

2. Канальный уровень (Data-Link Layer)

Основные функции протокола канального уровня:

А. Формирование кадра (пакета) для передачи по сети. Протокол канального уровня добавляет к данным полученным от сетевого уровня заголовок и трейлер, превращая их в кадр. В заголовке содержатся адреса системы-отправителя и системы получателя пакета. Это так называемые аппаратные адреса или MAC-адреса, присвоенные сетевым адаптерам на заводе изготовителе (MAC - Media Access Control - управление доступом к среде).

Б. Реализация механизма контроля доступа к среде (методы доступа CSMA/CD, CSMA/CA, Token Passing и др). Функции протокола канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

3. Сетевой уровень (Network Layer)

Протоколы сетевого уровня обеспечивают «сквозную» передачу пакета от передающего до принимающего компьютера (end-to-end). При этом передатчик и приемник могут находится в одной ЛВС или в разных ЛВС, соединенных между собой специальными устройствами - маршрутизаторами (шлюзами). Пример: протокол сетевого уровня - IP (Internet Protocol), который входит в стек протоколов TCP/IP.

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

Протоколы транспортного уровня обеспечивают приложениям ту степень надежности доставки сообщения, которая им требуется. Существует два типа протоколов транспортного уровня:

А. Протоколы ориентированные на соединение (connection-oriented) Такие протоколы перед передачей данных обмениваются сообщениями, чтобы установить связь друг с другом. После установки связи выполняется передача, а затем протоколы обмениваются сообщениями о доставке пакета. Пример: протокол ТСР (Transmission Control Protocol) - входит в стек протоколов TCP/IP, обеспечивает приложениям гарантированную доставку данных с подтверждением приема, обнаружением и коррекцией ошибок.

Б. Протоколы не ориентированные на соединение (connectionless) Передают информацию целевой системе не проверяя готова ли она к приему и существует ли она вообще Пример: протокол UDР (User Datagram Protocol) - входит в стек протоколов TCP/IP, не обеспечивает приложениям гарантированную доставку данных.

5. Сеансовый уровень (Session Layer)

Обеспечивает процесс взаимодействия сторон, фиксирует какая из сторон сейчас является активной и предоставляет средства синхронизации сеанса. Эти средства позволяют в ходе длинных передач сохранять информацию о состоянии этих передач в виде контрольных точек, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. Этот уровень редко реализуется в виде отдельных протоколов. Функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

6. Уровень представления (Presentation Layer)

На этом уровне выполняется функция трансляции синтаксиса между различными системами (например, различная кодировка символов в разных системах - ASCII и EBCDIC).

7. Прикладной уровень (Application Layer)

Это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к ресурсам, таким как файлы, принтеры, гипертекстовые документы, а также организуют свою совместную работу, например, по протоколу электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением.