Транспортный уровень

Сеть в UNIX

Презентация 6-01: введение в сети

Сети стали неотъемлемой составляющей современных вычислительных систем. Технологии взаимодействия между информационными системами развиваются с 1970-х годов, ненамного опередив развитие UNIX. Операционная система UNIX почти с самого рождения интегрировала в себя технологии организации локальных сетей, на её основе затем была построена сеть Internet, распространившаяся ныне по всему миру.

Введение в сети

Организация взаимодействия между устройствами и программами в сети является сложной задачей. Сеть объединяет разное оборудование, различные операционные системы и программы — их успешное взаимодействие было бы невозможно без принятия общепринятых правил, стандартов.

В области компьютерных сетей существует множество международных и промышленных стандартов, среди которых следует особенно выделить международный стандарт OSI и набор стандартов IETF (Internet Engineering Task Force).

Семиуровневая модель OSI

Презентация 6-02: взаимодействие открытых систем

В модели OSI, называемой также моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection — OSI) и разработанной Международной Организацией по Стандартам (International Organization for Standardization — ISO), средства сетевого взаимодействия делятся на семь уровней, для которых определены стандартные названия и функции (см. Рисунок 2.33, «Уровни ISO OSI»).

Рисунок 2.33. Уровни ISO OSI

Каждый уровень предоставляет интерфейс к вышележащему уровню, скрывая детали реализации. При построении транспортной подсистемы какого-либо приложения наибольший интерес представляют функции физического, канального и сетевого уровней, тесно связанные с используемым в данной сети оборудованием: сетевыми адаптерами, концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами. Функции прикладного и сеансового уровней, а также уровня представления реализуются операционными системами и системными приложениями конечных узлов. Транспортный уровень выступает посредником между этими двумя группами протоколов.

Находящиеся на разных узлах сети процессы при обмене информацией взаимодействуют только с самым верхним уровнем, но данные при продвижении по сети проходят сначала через все уровни — от самого верхнего к самому нижнему — на одном узле и затем в обратном порядке на другом узле.

Рассмотрим подробнее назначение каждого из уровней:

Физический уровень

Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким как витая пара, оптоволоконный кабель или радиоволны. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электромагнитных сигналов.

Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в сетях с типовой топологией либо между двумя соседними узлами в сетях с произвольной топологией, отвечает за установление соединения и корректность доставки данных по физическим каналам. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами (Media Access Control, управление доступом к среде). Часть канального уровня требует аппаратной реализации, в операционной системе он, как правило, представлен драйвером сетевой карты.

Сетевой уровень

Сетевой уровень в первую очередь должен предоставлять средства для решения следующих задач:

• доставки пакетов в сети с произвольной топологией;
• структуризации сети путем надежной локализации трафика;
• согласования различных протоколов канального уровня.

Сетевой уровень позволяет передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети (при этом не берёт на себя никаких обязательств по надежности передачи данных). Это достигается благодаря наличию адресации — каждый узел в сети имеет свой уникальный идентификатор.

Реализация протокола сетевого уровня подразумевает наличие в сети специального устройства — маршрутизатора. Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по меньшей мере две).

Транспортный уровень

Транспортный уровень обеспечивает передачу данных между любыми узлами сети с требуемым уровнем надежности. Для этого на транспортном уровне имеются средства установления соединения, нумерации, буферизации и упорядочивания пакетов.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень предоставляет средства управления диалогом, позволяющие фиксировать, какая из взаимодействующих сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями.