Инфокоммуникационные системы и сети (ИКСС)

Функции всех уровней модели OSI относят к одной из двух групп: или к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с программами.

Три нижних уровня (физический, канальный, сетевой) являются сетезависимыми, протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на другое, как правило более современное оборудование означает смену протоколов физического и канального уровня во всех сетевых узлах.

Три верхних уровня (сеансовый, уровень представления, прикладной) ориентированы только на приложения и практически не зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования, как и переход на другую сетевую технологию.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних уровней. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений в сети.

Одна рабочая станция (абонент) взаимодействует с другой рабочей станцией посредством протоколов всех семи уровней.

Это взаимодействие абоненты осуществляют через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа эти устройства могут работать:

- только на физическом уровне (повторитель);

- на физическом и канальном уровнях (мост);

- на физическом, канальном и сетевом уровнях, иногда используя и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет собой хотя и очень важную, но только одну из многих коммуникационных моделей. Эти модели и связанные с ними наборы протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях, и другими параметрами.

Иерархически организованная совокупность протоколов, решающих задачу взаимодействия абонентов сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Протоколы соседних уровней, находящихся в одном узле, взаимодействуют между собой также в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень модели OSI предоставляет вышележащему уровню.

Протоколы^[1] – это набор правил и процедур, регулирующих порядок взаимодействия в сети. Компьютеры, участвующие в обмене, должны работать по одним и тем же протоколам, чтобы в результате передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде.

Связь сетевого адаптера с сетевым программным обеспечением осуществляют драйверы сетевых адаптеров. Драйвер унифицирует, делает единообразным взаимодействие программных средств высокого уровня с любым адаптером данного класса. Сетевые драйверы, поставляемые вместе с сетевыми адаптерами, позволяют сетевым программам одинаково работать с оборудованием разных поставщиков и с платами локальных сетей разных видов (Ethernet, Arcnet, Token-Ring и т.д.). Если рассматривать стандартную модель OSI, то драйверы, как правило, выполняют функции канального уровня, хотя иногда они реализуют и часть функций сетевого уровня. Так, драйверы формируют передаваемый пакет в буферной памяти адаптера, читают из этой памяти пришедший по сети пакет, дают команду на передачу, сообщают компьютеру о приеме пакета.

Протоколы высоких уровней

Существует несколько стандартных наборов (стеков) протоколов, получивших в настоящее время широкое распространение:

- набор протоколов ISO/OSI;

- IBM System Network Architecture (SNA);

- Digital DECnet;

- Novell NetWare;

- Apple AppleTalk;

- набор протоколов глобальной сети Интернет - TCP/IP.

Включение в этот список протоколов глобальной сети вполне объяснимо, ведь модель OSI используется для любой открытой системы: на базе как локальной, так и глобальной сети или комбинации этих сетей. Протоколы перечисленных наборов делятся на три основных типа:

- Прикладные протоколы (выполняющие функции трех верхних уровней модели OSI – прикладного, представительского и сеансового);

- Транспортные протоколы (реализующие функции средних уровней модели OSI – транспортного и сетевого);

- Сетевые протоколы (осуществляющие функции трех нижних уровней модели OSI).

Прикладные протоколы обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними. Наиболее популярны:

- FTAM (File Transfer Access and Management) - протокол OSI доступа к файлам;

- X.400 – протокол CCITT для международного обмена электронной почтой;

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для обмена электронной почтой;

- FTP (File Transfer Protocol) – протокол глобальной сети Интернет для передачи файлов;

- Telnet – протокол глобальной сети Интернет для регистрации на удаленных серверах и обработки данных на них;

- NCP (Novell NetWare Core Protocol) и клиентские оболочки фирмы Novell.

Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между абонентами (компьютерами) и гарантируют надежный обмен данными.

Наиболее популярные из них следующие:

- TCP (Transmission Control Protocol) – часть набора TCP/IP для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов;

- SPX - часть набора протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов (компания Novell);

- NWLink – реализация протокола IPX/SPX компании Microsoft.

Сетевые протоколы управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу. Широко распространены следующие из них:

- IP (Internet Protocol) – TCP/IP-протокол без установления соединений для негарантированной передачи пакетов;

- IPX (Internetwork Packet Exchange) – протокол компании NetWare для маршрутизации пакетов и негарантированной их передачи.

Все эти протоколы могут быть поставлены в соответствие тем или иным уровням эталонной сетевой модели OSI, но при этом нужно учитывать, что разработчики протоколов не строго придерживаются этих уровней.