Программное обеспечение сетей

Протоколы Интернет

Для того чтобы различные компьютеры могли взаимодействовать друг с другом через любую сеть, они должны иметь общий язык для понимания, иными словами, общий протокол. В контексте построения сетей термин «протокол» имеет отношение к набору правил, которые регулируют процесс передачи информации. Для компьютеров протоколы означают то же самое, что язык для человека. Так как эта книга переведена на русский язык, то для того чтобы ее понять, вам необходимо уметь читать по‑русски, так же как для того чтобы прочесть оригинал, нужно уметь читать по‑английски. Подобным же образом, для того, чтобы два устройства в сети могли успешно взаимодействовать, они должны понимать одни и те же протоколы.

Различные протоколы, являющиеся частью уровней 5, 6 и 7, используются в современном мире Интернета, и данная книга была бы неполной без их полного перечисления и краткого описания.

TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

Эти два набора протоколов являются самыми популярными среди остальных протокольных связок, используемых в сейчас в Интернете. После того как работы были профинансированы Управлением перспективного планирования оборонных научно‑исследовательских работ США (DARPA), данный протокол был внедрен в середине 1970‑х годов Стэнфордским университетом, а также фирмой Bolt Beranek and Newman (BBN). Впервые появился в составе версии BSD UNIX.

TCP является надежным протоколом, т. е. пакеты данных гарантированно доставляются на целевой объект в правильном порядке.

IP является основным протоколом набора TCP/IP. IP определяет средства идентификации и достижения целевого компьютера в сети. Компьютеры в IP‑среде идентифицируются уникальными номерами, называемыми IP‑адресами (объяснение будет дано далее в этой главе).

РРР (Point‑to‑Point Protocol)

Протокол для установления связи TCP/IP типа «точка‑точка» в рамках как синхронных, так и асинхронных систем.

Протокол РРР обеспечивает соединение хоста с сетью или соединение двух маршрутизаторов. Он также обладает средствами защиты. РРР хорошо известен как протокол для соединения по обычным телефонным линиям, когда на обоих концах используются модемы. Данный протокол широко используется для соединения персональных компьютеров с сетью Интернет.

SUP (Serial Line Internet Protocol)

Протокол двухточечной связи используется при последовательном соединении и является предшественником протокола соединения «точка‑точка» (РРР). Существует также усовершенствованная версия данного протокола, известная под названием CSLIP (IP‑протокол последовательной линии со сжатием), который снижает количество служебных сигналов при соединении на основе SLIP‑протокола посредством пересылки только содержимого заголовка, если это возможно, тем самым повышая скорость передачи пакетов.

FTP (File Transfer Protocol)

Протокол, дающий возможность передачи текста и бинарных файлов посредством каналов связи на базе протокола TCP. Протокол FTP предусматривает передачу файлов в соответствии со строгим механизмом разграничения прав доступа. На сегодняшний день это один из наиболее часто используемых протоколов в сети Интернет.

Telnet

Протокол эмуляции терминала, определенный стандартом RFC854 для использования при связи на базе TCP. Позволяет пользователям подключаться к удаленным хостам и использовать их ресурсы на локальном хосте.

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

Протокол, предназначенный для пересылки на удаленный сервер сообщений электронной почты, исходящих с локального хоста, на базе протокола TCP. Протокол SMTP определяет набор правил, которые позволяют двум программам отправлять и получать почту по сети. Протокол определяет структуру данных, которые будут доставлены с указанием информации об отправителе, получателе (или нескольких получателях), и, конечно, тело самого сообщения.

HTTP (Hyper Text Transport Protocol)

Протокол используется для передачи гипертекстовых страниц в рамках глобальной электронной сети WWW.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Простой протокол, которым определяются сообщения, имеющие отношение к управлению сетью.

При помощи протокола SNMP такие сетевые устройства, как маршрутизаторы, могут быть сконфигурированы удаленно любым хост‑компьютером в локальной сети.

UDP (User Datagram Protocol)

Простой протокол, с помощью которого передаются пакеты данных на удаленный компьютер. UDP не гарантирует того, что пакеты будут получены в том же порядке, в каком они отправлялись. Фактически, этот протокол совсем не гарантирует доставку.

ARP (Address Resolution Protocol)

Для преобразования IP‑адреса в физический адрес компьютер использует протокол переопределения адресов ARP при помощи которого транслируется сообщение‑запрос, содержащее IP‑адрес, на которое целевой компьютер отвечает уже с указанием исходного IP‑адреса и присвоенного физического адреса.

NNTP (Network News Transport Protocol)

Протокол, используемый для пересылки сообщений службы передачи новостей USENET между клиентами этой службы и серверами USENET.

Семиуровневая эталонная коммуникационная модель OSI

В основе построения сетей лежит так называемая семиуровневая эталонная модель OSI. Сокращение OSI, предложенное в 1984 году Международной организацией по стандартизации (ISO), в обратном порядке можно прочитать как ISO, но на самом деле оно означает эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection ).

Модель взаимодействия открытых систем OSI описывает, каким образом информация программного приложения с одного компьютера проходит через сетевую среду и доставляется программному приложению на другом компьютере. Модель OSI рассматривается как основная архитектурная модель для связи между компьютерами.

Идеей, лежащей в основе такой модели, является упрощение задачи передачи информации между сетевыми компьютерами и превращение такой передачи в легко управляемый процесс. Затем для каждого из семи уровней OSI назначается задача или группа задач.

Каждый из уровней является в достаточной степени автономным, поэтому задачи, определенные для каждого уровня, могут выполняться независимо друг от друга.

Сетевая архитектура OSI состоит из двух основных компонентов:

– абстрактная модель организации сетей (базовая эталонная модель, или семиуровневая модель);

– набор конкретных протоколов.

Компоненты OSI оказывают влияние на развитие протоколов сети Интернет, но не в большей мере, чем сама абстрактная модель, документально подтвержденная стандартом OSI 7498 и различными приложениями к нему. В данной модели система построения сети делится на несколько уровней. В рамках каждого уровня одна или более сущностей‑объектов (прикладных частей) обеспечивают функциональность данного уровня. Каждая прикладная часть взаимодействует напрямую только с непосредственно нижележащим уровнем и обеспечивает средства для использования вышележащим уровнем. Протоколы дают возможность логическим объектам одного хоста взаимодействовать с соответствующим логическим объектом равного уровня на удаленном хосте.

Базовая эталонная модель OSI включает в себя семь уровней (от нижнего уровня к верхнему):

7 – Прикладной уровень

6 – Уровень представления

5 – Сеансовый уровень

4 – Транспортный уровень

3 – Сетевой уровень

2 – Канальный уровень

1 – Физический уровень

Рис. 11.24. Семь уровней модели OSI

Многие предпочитают перечислять уровни модели OSI, начиная от нижнего уровня 1 и заканчивая верхним уровнем 7, но на практике это не имеет значения, до тех пор пока мы считаем эти уровни главными строительными кирпичиками всей сетевой технологии.

Все семь уровней можно разделить на две группы: верхние и нижние уровни.

Верхние уровни модели OSI имеют дело с вопросами программного обеспечения и обычно реализуются только программно. Уровень 7 (прикладной уровень) находится ближе всего к пользователю, так как он представляет программное приложение, передающее информацию пользователю. В общих чертах, пользователь и процесс прикладного уровня взаимодействуют с программным приложением, которое содержит коммуникационный компонент.

Чем дальше мы спускаемся вниз по иерархической лестнице уровней, тем ближе мы подходим к физической среде передачи. Таким образом, нижние уровни модели OSI ближе находятся к аппаратному обеспечению (что, впрочем, не исключает и программное обеспечение) и отвечают за непосредственную транспортировку данных.

Нижний уровень находится ближе всего к физической среде передачи, то есть к сетевым интерфейсным картам и сетевые кабелям, которые и отвечают за передачу данных в сеть.

Теперь разберемся, за что отвечает каждый уровень, подробнее и начнем с самого нижнего уровня.