Меню

Настройка взаимодействия различного уровня протоколов и пределах сетей



Сетевые протоколы

Уровни протоколов

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI. В соответствии с ней протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями):

В основном используются протокол TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP (Протокол управления передачей/Протокол Интернета)

Большинство операционных систем сетевых серверов и рабочих станций поддерживает TCP/IP, в том числе серверы NetWare, все системы Windows, UNIX, последние версии Mac OS, системы OpenMVS и z/OS компании IBM, а также OpenVMS компании DEC. Кроме того, производители сетевого оборудования создают собственное системное программное обеспечение для TCP/IP, включая средства повышения производительности устройств. Стек TCP/IP изначально применялся на UNIX-системах, а затем быстро распространился на многие другие типы сетей.

Протоколы локальных сетей

  • IPX/SPX;
  • NetBEUI;
  • AppleTalk;
  • TCP/IP;
  • SNA;
  • DLC;
  • DNA;

Свойства протоколов локальной сети

В основном протоколы локальных сетей имеют такие же свойства, как и Другие коммуникационные протоколы, однако некоторые из них были разработаны давно, при создании первых сетей, которые работали медленно, были ненадежными и более подверженными электромагнитным и радиопомехам. Поэтому для современных коммуникаций некоторые протоколы не вполне пригодны. К недостаткам таких протоколов относится слабая защита от ошибок или избыточный сетевой трафик. Кроме того, определенные протоколы были созданы для небольших локальных сетей и задолго до появления современных корпоративных сетей с развитыми средствами маршрутизации.

Протоколы локальных сетей должны иметь следующие основные характеристики:

  • обеспечивать надежность сетевых каналов;
  • обладать высоким быстродействием;
  • обрабатывать исходные и целевые адреса узлов;
  • соответствовать сетевым стандартам, в особенности — стандарту IEEE 802.

В основном все протоколы, рассматриваемые в этой главе, соответствуют перечисленным требованиям, однако, как вы узнаете позднее, у одних протоколов возможностей больше, чем у других.

В таблице перечислены протоколы локальных сетей и операционные системы, с которыми эти протоколы могут работать. Далее в главе указаны протоколы и системы (в частности, операционные системы серверов и хост компьютеров) будут описаны подробнее.

Таблица Протоколы локальных сетей и сетевые операционные системы

Соответствующая операционная система

Первые версии операционных систем Microsoft Windows

UNIX, Novel NetWare, современные версии операционных систем Microsoft Windows, операционные системы мэйнфреймов IBM

Операционные системы мэйнфреймов и миникомпьютеров IBM

Клиентские системы, взаимодействующие с мэйнфреймами IBM, настроенными на работу с протоколом SNA

Понятие протокола Интернет

Очевидно, что рано или поздно компьютеры, расположенные в разных точках земного шара, по мере увеличения своего количества должны были обрести некие средства общения. Такими средствами стали компьютерные сети. Сети бывают локальными и глобальными. Локальная сеть — это сеть, объединяющая компьютеры, географически расположенные на небольшом расстоянии друг от друга — например, в одном здании. Глобальные сети служат для соединения сетей и компьютеров, которых разделяют большие расстояния — в сотни и тысячи километров. Интернет относится к классу глобальных сетей.

Простое подключение одного компьютера к другому — шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры «понимают» друг друга. Как же компьютеры «общаются» по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название «протоколы». Протокол — это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов. Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.

Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.

Основные протоколы
Интернет:

Краткое описание протоколов Интернет

TCP/IP

Над созданием протоколов, необходимых для существования глобальной сети, трудились лучшие умы человечества. Одним из них был Винтон Серф (Vinton G. Cerf). Сейчас этого человека называют «отцом Интернета». В 1997 году Президент США Билл Клинтон наградил Винтона Серфа и его коллегу Роберта Кана (Robert E. Kahn) Национальной медалью за заслуги в области технологии, отметив их вклад в становление и развитие Интернета. Ныне Винтон Серф занимает пост старшего вице-президента по Интернет-архитектуре в корпорации MCI WorldCom Inc.

В 1972 году группа разработчиков под руководством Винтона Серфа разработала протокол TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Протокол Интернета).

Эксперимент по разработке этого протокола проводился по заказу Министерства обороны США. Данный проект получил название ARPANet (Advanced Research Projects Agency Network — Сеть агентства важных исследовательских проектов). Очевидно, что в обстановке войны, когда необходимость в обмене информацией встает как никогда остро, возникает проблема непредсказуемости состояния пути, по которому будет передана та или иная информация — любой из узлов передачи в любой момент может быть выведен из строя противником. Поэтому главной задачей при разработке сетевого протокола являлась его «неприхотливость» — он должен был работать с любым сетевым окружением и, кроме того, обладать гибкостью в выборе маршрута при доставке информации.

Читайте также:  Настройки сети билайн ручные настройки

Позже TCP/IP перерос свое изначальное предназначение и стал основой стремительно развивавшейся глобальной сети, ныне известной как Интернет, а также небольших сетей, использующих технологии Интернета — интранет. Стандарты TCP/IP являются открытыми и непрерывно совершенствуются.

На самом деле TCP/IP является не одним протоколом, а целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.

Схема функционирования протокола TCP/IP:

Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol — Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP — протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность созерцать страницы Сети во всем великолепии. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.

Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс браузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке браузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка — например, очередной Web-страницы.

Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом — в соответствии с замыслом создателя страницы — он размечается с помощью особых текстовых меток — тегов языка разметки гипертекста (HyperText Markup Language, HTML).

Адреса ресурсов Интернета, к которым вы обращаетесь по протоколу HTTP, выглядит примерно следующим образом: http://www.tut.by

Протокол FTP (File Transfer Protocol — Протокол передачи файлов) специально разработан для передачи файлов по Интернету. Позже мы поговорим о нем подробно. Сейчас скажем лишь о том, что адрес FTP-ресурса в Интернете выглядит следующим образом: ftp://ftp.netscape.com

TELNET

С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь (если наделены соответствующими правами, то есть знаете имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере.

Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведется из командной строки. Если вам нужно воспользоваться услугами этого протокола, не стоит рыскать по дебрям Интернета в поисках подходящей программы. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.

Чтобы дать команду клиенту Telnet соединиться с удаленным компьютером, подключитесь к Интернету, выберите в меню Пуск (Start) команду Выполнить (Run) и наберите в строке ввода, например, следующее: telnet lib.ru

(Вместо lib.ru вы, разумеется, можете ввести другой адрес.) После этого запустится программа Telnet, и начнется сеанс связи.

WAIS расшифровывается как Wide-Area Information Servers. Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных — каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы — клиента WAIS.

Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности.

Даже в наши дни, когда систему WAIS можно считать морально устаревшей, специалисты во многих областях при проведении научных исследований тем не менее обращаются к ней в поисках специфической информации, которую не могут найти традиционными средствами.

Адрес ресурса WAIS в Интернете выглядит примерно так: wais://site.edu

Gorpher

Протокол Gopher — протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был провозвестником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать и не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS.

Gopher переводится как «суслик», что отражает славное университетское прошлое разработчиков этой системы. Студенческие спортивные команды Университета Миннесоты носили название Golden Gophers («Золотые суслики»).

Сейчас ресурсы Gopher можно просматривать с помощью обычного Web-браузера, так как современные браузеры поддерживают этот протокол.

Адреса информационных ресурсов Gopher имеют примерно следующий вид: gopher://gopher.tc.umn.edu

WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com (бывшей Unwired Planet) для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств — таких, как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др., использующих различные стандарты связи.

К примеру, если ваш мобильный телефон поддерживает протокол WAP, то, набрав на его клавиатуре адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона. В настоящее время подавляющее большинство производителей устройств уже перешли к выпуску моделей с поддержкой WAP, который также продолжает совершенствоваться.

Читайте также:  Настройка сети цшт 7

Источник

Протоколы сетевого взаимодействия

Модель OSI представляет собой стандартизированный каркас и общие рекомендации, требования же к конкретным компонентам сетевого программного обеспечения задаются протоколами.

Протокол является стандартом в области сетевого програм­много обеспечения и определяет совокупность функциональных и эксплуатационных требований к какому-либо его компоненту, которых придерживаются производи гели этого компонента. Требования протокола могут отличаться от требований эталон­ной модели OSI.

Международный институт инженеров по электротехнике и ра­диоэлектронике (IEEE) разработал стандарты дня протоколов пере­дачи данных в локальных сетях. Эти стандарты описывают методы доступа к сетевым каналам данных и называются IEEE 802.

Протоколы сетевого взаимодействия можно классифициро­вать по степени близости к физической среде передачи дан­ных:

§ протоколы нижнего уровня, распространяемые на каналь­ный и физический уровни модели OSI;

§ протоколы среднего уровня, распространяемые на сетевой, транспортный и сеансовый уровни OSI;

§ протоколы верхнего уровня, распространяемые на уровень представления и прикладной уровень модели OSI.

Каждая из реализаций протоколов вышестоящих уровней использует в процессе своей работы реализации протоколов нижестоящих уровней.

Протоколы нижнего уровня OSIсоответствуют уровню се­тевых аппаратных средств и нижнему уровню сетевого про­граммного обеспечения. Среди наиболее распространенных стандартов данного уровня можно выделить:

§ стандарт NDIS (Network Driver Interface Specification спецификация интерфейса сетевых драйверов), разработанный совместно фирмами Microsoft и 3Com;

§ стандарт ODI (Open DataLink Interface — открытый интер­фейс связи), разработанный совместно фирмами Novell и Apple Computer.

Данные стандарты позволяют реализовывать протоколы среднего уровня независимо от сетевых аппаратных средств и обеспечиваю! совместное функционирование разнотипных про­токолов среднего уровня. Универсальный интерфейс канально­го уровня представлен на рис. 7.5. Производители сетевых ап­паратных средств, как правило, разрабатывают драйверы, удовлетворяющие обоим стандартам.

Драйвер сетевого адаптера является последним программным компонентом перед физическим уровнем модели OSI и называ­ется подуровнем управления доступом к среде MAC (Media Access Control):

Рис. 7.5. Универсальный интерфейс канального уровня

— подуровень МАС ориентирован на выполнение таких функ­ций, как непосредственное управление доступом к передающей среде, проверка пакетов сообщений на наличие ошибок;

— подуровень LLC (Logical Linc Control) считается независи­мым от особенностей физической передающей среды и исполь­зуемых методов доступа к каналам передачи данных. Стандар­ты по разработке интерфейсов для связи реализаций протоколов среднего уровня модели OSI с драйверами сетевых аппаратных средств как раз относятся прежде всего к подуровню LLC.

Протоколы среднего уровня распространяются на сетевой, транспортный и сеансовый уровни эталонной модели. По типу межкомпьютерного обмена эти протоколы можно классифици­ровать на сеансовые (протоколы виртуального соединения) и дейтаграммные протоколы.

Сеансовые протоколы определяют организацию передачи информации между компьютерами по так называемому вирту­альному каналу в три этапа: установление виртуального канала (установка сеанса); реализация непосредственного обмена инфор­мацией; уничтожение виртуального канала (разъединение).

В сеансовых протоколах порядок следования пакетов при передаче соответствует их исходному порядку в сообщении, а передача осуществляется с подтверждением доставки, а в слу­чае потери отправленных пакетов они передаются повторно.

При использовании дейтаграммных протоколов пакеты со­общений передаются так называемыми дейтаграммами неза­висимо друг от друга, поэтому порядок доставки пакетов каж­дого сообщения может не соответствовать их исходному порядку в сообщении. При этом пакеты сообщений передаются без подтверждения.

Таким образом, с точки зрения достоверности, сеансовые протоколы являются более предпочтительными, зато скорость передачи при использовании дейтаграммных протоколов гораз­до выше.

Любой протокол среднего уровня предусматривает такие этапы реализации межкомпьютерного обмена, как инициализа­ция связи, непосредственный информационный обмен, заверше­ние обмена.

Наиболее часто используемыми наборами протоколов средне­го уровня являются:

— набор протоколов SPX/IPX, используемый в локальных сетях, функционирующих под управлением сетевой операцион­ной системы NetWare;

— протоколы NetBIOS и NetBEUI, поддерживаемые большин­ством сетевых операционных систем и используемых только в локальных сетях;

— протоколы ТСР/IР, являющиеся стандартом для глобаль­ной сети Internet, используемые в локальных сетях и поддер­живаемые большинством сетевых операционных систем.

Набор протоколов 8РХ/1РХ используется в сетевой опера­ционной системе Netware фирмы Novell.

Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange — межсетевой обмен пакетами) является дейтаграммным протоколом и соответ­ствует сетевому уровню эталонной модели. Применяется для вы­полнения функций адресации при обмене пакетами сообщений.

Протокол SPX (Swquenced Packet Exchange — последователь­ный обмен пакетами) является сеансовым протоколом и соот­ветствует транспортному и сеансовому уровням эталонной мо­дели. По степени близости к самому низкому уровню эталонной модели протокол SPX находится над протоколом IPX и исполь­зует этот протокол.

Драйвер, реализующий протокол SPX, использует в процес­се своей работы драйвер, реализующий протокол IРХ. Протокол IРХ является более быстродействующим, чем протокол SРХ. Важным недостатком протоколов SРХ и IРХ является несо­вместимость с протоколами ТСР/IР, используемыми в глобаль­ной сети Internet.

Для подключения локальной сети Netware к Internet ис­пользуется один из способов:

— непосредственная инсталляция на каждом сетевом компью­тере драйверов, реализующих набор протоколов ТСР/IР;

— подключение локальной сети к Internet через шлюз IPX-XP.

Протоколы NetBIOS и NetBEUI разработаны фирмой IВМ и предназначены только для локальных компьютерных сетей.

Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System базовая система ввода-вывода) соответствует сетевому, транс­портному и сеансовому уровням эталонной модели. Реализация данного протокола обеспечивает прикладной интерфейс, ис­пользуемый для создания сетевых программных приложений.

Читайте также:  Настройка домашней сети lan

Протокол NetBEUI (Extended User Interface NetBIOS рас­ширенный пользовательский интерфейс NetBIOS) является модификацией предыдущего протокола и распространяется только на сетевой и транспортный уровни.

Реализация протоколов NetBIOS и NetBEUI обеспечивает решение таких задач, как поддержка имен, поддержка сеансо­вого и дейтаграммного взаимодействия, получение информации о состоянии сети,

Достоинствами протоколов NetBIOS и NetBEUI являются: удобная адресация, высокая производительность, самонастрой­ка и хорошая защита от ошибок, экономное использование оперативной памяти. Недостатки NetBIOS и NetBEUI связаны с отношением к глобальным сетям: отсутствие поддержки функ­ций маршрутизации и низкая производительность.

Семейство протоколов ТСР/IР было разработано для объеди­нения различных компьютерных сетей в одну глобальную сеть, получившую название Internet.

Семейство протоколов ТСР/IР включает протоколы, отно­сящиеся как к средним, так и другим уровням модели OSI:

§ прикладной уровень и уровень представления: протокол передачи файлов FTP, протоколы электронной почты SМТР, РОРЗ. IМАР4, протоколы удаленного доступа SLIP, РРР, Telnet, протокол сетевой файловой системы NPS, протокол управления сетями SNMP, протокол передачи гипертекста НТTР и др.;

§ сеансовый и транспортные уровни: протоколы ТСР и UDP;

§ сетевой уровень: протоколы IР, ICMP, IGMP;

§ канальный уровень: протоколы ARP, RARP.

Дейтаграммный протокол IР (Internet Protocol) является основным для сетевого уровня и обеспечивает маршрутизацию предаваемых пакетов сообщений.

Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) отвечает за обмен сообщениями об ошибках и другой важной информацией с программными средствами сетевого уровня на другом компьютере, маршрутизаторе или шлюзе.

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) исполь­зуется для отправки 1Р-пакетов множеству компьютеров в сети.

Протокол ТСР (Transmission Control Protocol) является про­токолом сетевого уровня и обеспечивает надежную передачу данных между двумя компьютерами путем организации вирту­ального канала обмена и использования его для передачи боль­ших массивов данных.

Протокол UDP (User Datagram Protocol) реализует гораздо более простой сервис передачи, обеспечивая надежную достав­ку данных без установления логического соединения.

Протоколы верхнего уровня соответствуют уровню пользо­вателей и прикладных программ и распространяются на уровень представления и прикладной уровень эталонной модели сетево­го взаимодействия. Наиболее распространенными являются следующие высокоуровневые протоколы:

— протоколы перенаправления запросов и обмена сообщения­ми SМВ, NСР;

— протокол управления сетями SNМР;

— протокол сетевой файловой системы NFS;

— протокол вызова удаленных процедур RPC:

— протоколы, повышающие эффективность использования протоколов ТСР/IР среднего уровня DNS, DHSP;

— протоколы удаленного доступа к компьютерным ресурсам SLIP, РРР, Теlnet;

— протокол передачи файлов FТР;

— протокол передачи гипертекста НТТР; протоколы электронной почты SМТР, РОРЗ, IМАР4;

— протокол организации электронных конференций и систе­мы новостей NNТР.

Протокол SМВ (Server Message Blocks блоки серверных сообщений), разработанный совместно корпорациями Microsoft, Intel и IВМ, используется в сетевых операционных системах Windows, LAN Manager, LAN Server. Данный протокол определяет серии команд, используемых для передачи инфор­мации между сетевыми компьютерами.

Протокол NCP (Netware Core Protocol — протокол ядра Netware) разработан фирмой Novell и используется в сетевых ОС Netware.

Протокол SNМР (Simple Network Management Protocol простой протокол управления сетью) осуществляет гибкое и полное управление сетью, предполагая выполнение администратором следующих функций: управление конфигурацией, управ­ление доступом к общим сетевым ресурсам, управление произ­водительностью, управление подготовкой к восстановлению, управление восстановлением. При этом любая из функций управ­ления должна обеспечивать решение трех базовых задач:

— получение информации о состоянии управляемого объек­та;

— анализ полученной информации и выработка управляющих воздействий;

— передача управляющих воздействий на исполнение.

Протокол NFS (Network File System — сетевая файловая система) предназначен для предоставления универсального интерфейса работы с файлами для различных операционных систем, сетевых архитектур и протоколов среднего уровня.

Протокол RPC (Remote Procedure Call — сервис вызова уда­ленных процедур) предназначен для организации межпрограм­мных взаимодействий для сети «клиент-сервер» и обеспечивает связь между процессами-клиентами и процессами-серверами, функционирующими на разных компьютерах сети.

Протокол DNS (Domain Name Systems — система доменных имен) предназначен для установления соответствия между смысловыми символьными именами и IР-адресами компьюте­ров.

Протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — про­токол динамической конфигурации компьютеров) позволяет автоматически назначать IР-адреса подключаемых к сети ком­пьютеров и изменять их при перемещении из одной подсети в другую.

Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol — протокол Internet последовательного соединения) обеспечивает работу про­токолов ТСР/IР при коммутируемом телефонном соединении.

Протокол РРР (Point-to_Point Protocol — протокол «точка-точка») обеспечивает установление соединения и реализацию непосредственного обмена информацией, а также (по сравнению со SLIP) позволяет решать следующие задачи:

§ конфигурация и проверка качества связи; подтверждение подлинности (аутентификация) удаленного пользователя;

§ динамическое присвоение адресов IР и управление этими адресами;

§ обнаружение и коррекция ошибок и др.

Протокол РРТР (Point-To-Point Tunneling Protocol — туннельный протокол «точка-точка») ориентирован на поддержку мультипротокольных виртуальных частных сетей (Virtual Private Networks), предоставляя возможность удаленным пользователям иметь безопасный доступ к корпоративным сетям по Internet.

Протокол Теlnet является общепризнанным стандартом уда­ленного дистанционного управления в Internet, позволяющим в режиме командной строки запускать и выполнять программы на компьютере, с которым установлено удаленное соединение.

Источник

Adblock
detector