Επίπεδο παρουσίασης μοντέλου osi. Μοντέλο δικτύου OSI. Περιγραφή των επιπέδων του μοντέλου δικτύου

Ακριβώς επειδή ένα πρωτόκολλο είναι μια συμφωνία που υιοθετείται από δύο αλληλεπιδρώντες οντότητες, στην προκειμένη περίπτωση δύο υπολογιστές που λειτουργούν σε ένα δίκτυο, δεν σημαίνει ότι είναι απαραίτητα τυπικό. Αλλά στην πράξη, κατά την υλοποίηση δικτύων, συνήθως χρησιμοποιούν τυπικά πρωτόκολλα. Αυτά μπορεί να είναι επώνυμα, εθνικά ή διεθνή πρότυπα.

Στις αρχές της δεκαετίας του '80, ένας αριθμός διεθνών οργανισμών τυποποίησης - ISO, ITU-T και ορισμένοι άλλοι - ανέπτυξαν ένα μοντέλο που έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των δικτύων. Αυτό το μοντέλο ονομάζεται μοντέλο ISO/OSI.

Μοντέλο Διαλειτουργικότητας Ανοικτών Συστημάτων (Open System Interconnection, OSI) ορίζει διαφορετικά επίπεδα αλληλεπίδρασης μεταξύ συστημάτων στο δίκτυα μεταγωγής πακέτων, τους δίνει τυπικά ονόματα και καθορίζει ποιες λειτουργίες πρέπει να εκτελεί κάθε επίπεδο.

Το μοντέλο OSI αναπτύχθηκε με βάση την εκτενή εμπειρία που αποκτήθηκε από τη δημιουργία δικτύων υπολογιστών, κυρίως παγκόσμιων, τη δεκαετία του '70. Η πλήρης περιγραφή αυτού του μοντέλου καταλαμβάνει περισσότερες από 1000 σελίδες κειμένου.

Στο μοντέλο OSI (Εικ. 11.6), τα μέσα επικοινωνίας χωρίζονται σε επτά επίπεδα: εφαρμογή, εκπρόσωπος, συνεδρία, μεταφορά, δίκτυο, κανάλι και φυσική. Κάθε επίπεδο ασχολείται με μια συγκεκριμένη πτυχή της αλληλεπίδρασης συσκευών δικτύου.

Ρύζι. 11.6.

Το μοντέλο OSI περιγράφει μόνο τις επικοινωνίες συστήματος που υλοποιούνται από το λειτουργικό σύστημα, βοηθητικά προγράμματα συστήματοςκαι υλικό. Το μοντέλο δεν περιλαμβάνει μέσα για την αλληλεπίδραση με την εφαρμογή τελικού χρήστη. Οι εφαρμογές υλοποιούν τα δικά τους πρωτόκολλα επικοινωνίας με πρόσβαση σε εργαλεία συστήματος. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ του επιπέδου αλληλεπίδρασης μεταξύ των εφαρμογών και στρώμα εφαρμογής.

Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η εφαρμογή μπορεί να αναλάβει τις λειτουργίες ορισμένων από τα ανώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI. Για παράδειγμα, ορισμένα DBMS έχουν ενσωματωμένα εργαλεία απομακρυσμένη πρόσβασησε αρχεία. Σε αυτήν την περίπτωση, η εφαρμογή δεν χρησιμοποιεί την υπηρεσία αρχείων συστήματος κατά την πρόσβαση σε απομακρυσμένους πόρους. παρακάμπτει τα ανώτερα στρώματα του μοντέλου OSI και έχει άμεση πρόσβαση στις υπεύθυνες εγκαταστάσεις του συστήματος Μεταφοράμηνύματα μέσω του δικτύου, τα οποία βρίσκονται στα χαμηλότερα επίπεδα του μοντέλου OSI.

Έτσι, ας υποθέσουμε ότι μια εφαρμογή κάνει ένα αίτημα σε ένα επίπεδο εφαρμογής, όπως μια υπηρεσία αρχείων. Με βάση αυτό το αίτημα, το λογισμικό επιπέδου εφαρμογής δημιουργεί ένα μήνυμα σε τυπική μορφή. Ένα τυπικό μήνυμα αποτελείται από μια κεφαλίδα και ένα πεδίο δεδομένων. Η κεφαλίδα περιέχει πληροφορίες υπηρεσίας που πρέπει να περάσουν μέσω του δικτύου στο επίπεδο εφαρμογής του μηχανήματος προορισμού για να του πει τι δουλειά πρέπει να γίνει. Στην περίπτωσή μας, η κεφαλίδα προφανώς πρέπει να περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη θέση του αρχείου και τον τύπο της λειτουργίας που πρέπει να εκτελεστεί. Το πεδίο δεδομένων μηνύματος μπορεί να είναι κενό ή να περιέχει ορισμένα δεδομένα, όπως δεδομένα που πρέπει να εγγραφούν σε ένα τηλεχειριστήριο . Αλλά για να παραδοθούν αυτές οι πληροφορίες στον προορισμό τους, υπάρχουν ακόμη πολλά καθήκοντα που πρέπει να επιλυθούν, την ευθύνη για τα οποία φέρουν χαμηλότερα επίπεδα.

Μετά τη δημιουργία του μηνύματος στρώμα εφαρμογήςτο στέλνει στη στοίβα αντιπροσωπευτικό επίπεδο. Πρωτόκολλο αντιπροσωπευτικό επίπεδομε βάση πληροφορίες που λαμβάνονται από την κεφαλίδα επιπέδου εφαρμογής, εκτελεί τις απαιτούμενες ενέργειες και προσθέτει τις δικές της πληροφορίες υπηρεσίας στο μήνυμα - κεφαλίδα αντιπροσωπευτικό επίπεδο, το οποίο περιέχει οδηγίες για το πρωτόκολλο αντιπροσωπευτικό επίπεδομηχανή προορισμού. Το μήνυμα που προκύπτει μεταδίδεται επίπεδο συνεδρίας, το οποίο με τη σειρά του προσθέτει την κεφαλίδα του κ.λπ. (Μερικά πρωτόκολλα τοποθετούν τις πληροφορίες υπηρεσίας όχι μόνο στην αρχή του μηνύματος με τη μορφή κεφαλίδας, αλλά και στο τέλος, με τη μορφή ενός λεγόμενου «τρέιλερ».) Τελικά, το μήνυμα φτάνει στο κάτω μέρος, σωματικό επίπεδο , το οποίο μάλιστα το μεταδίδει μέσω γραμμών επικοινωνίας στο μηχάνημα παραλήπτη. Σε αυτό το σημείο, το μήνυμα είναι «κατάφυτο» με κεφαλίδες όλων των επιπέδων (

Μοντέλο Διασύνδεση ανοιχτών συστημάτων (OSI)είναι ο σκελετός, το θεμέλιο και η βάση όλων των οντοτήτων του δικτύου. Το μοντέλο ορίζει πρωτόκολλα δικτύου, κατανέμοντάς τα σε 7 λογικά επίπεδα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι σε οποιαδήποτε διαδικασία, ο έλεγχος μετάδοσης δικτύου μετακινείται από επίπεδο σε επίπεδο, συνδέοντας διαδοχικά πρωτόκολλα σε κάθε επίπεδο.

Βίντεο: Μοντέλο OSI σε 7 λεπτά

Τα κατώτερα στρώματα είναι υπεύθυνα για τις φυσικές παραμέτρους μετάδοσης, όπως τα ηλεκτρικά σήματα. Ναι - ναι, τα σήματα στα καλώδια μεταδίδονται χρησιμοποιώντας αναπαράσταση σε ρεύματα :) Τα ρεύματα αντιπροσωπεύονται ως ακολουθία μονάδων και μηδενικών (1 και 0), στη συνέχεια τα δεδομένα αποκωδικοποιούνται και δρομολογούνται μέσω του δικτύου. Τα υψηλότερα επίπεδα καλύπτουν ερωτήματα που σχετίζονται με την παρουσίαση δεδομένων. Σχετικά μιλώντας, τα υψηλότερα επίπεδα είναι υπεύθυνα για τα δεδομένα δικτύου από τη σκοπιά του χρήστη.

Το μοντέλο OSI επινοήθηκε αρχικά ως τυπική προσέγγιση, μια αρχιτεκτονική ή μοτίβο που θα περιγράφει την αλληλεπίδραση δικτύου οποιασδήποτε εφαρμογής δικτύου. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά, έτσι;

#01: Φυσικό επίπεδο

Στο πρώτο επίπεδο Μοντέλα OSIφυσικά σήματα (ρεύματα, φως, ραδιόφωνο) μεταδίδονται από την πηγή στον παραλήπτη. Σε αυτό το επίπεδο λειτουργούμε με καλώδια, επαφές σε βύσματα, κωδικοποίηση μονάδων και μηδενικών, διαμόρφωση κ.λπ.

Μεταξύ των τεχνολογιών που ζουν σε πρώτο επίπεδο, μπορούμε να επισημάνουμε το πιο βασικό πρότυπο - το Ethernet. Είναι πλέον σε κάθε σπίτι.

Σημειώστε ότι όχι μόνο ηλεκτρικά ρεύματα. Ραδιοσυχνότητες, φως ή υπέρυθρα κύματα χρησιμοποιούνται επίσης παντού στα σύγχρονα δίκτυα.

Οι συσκευές δικτύου που ανήκουν στο πρώτο επίπεδο είναι διανομείς και επαναλήπτες - δηλαδή, «ανόητα» κομμάτια υλικού που μπορούν απλά να λειτουργήσουν με ένα φυσικό σήμα χωρίς να εμβαθύνουν στη λογική του (χωρίς αποκωδικοποίηση).

#02: Επίπεδο συνδέσμου δεδομένων

Φανταστείτε, λάβαμε ένα φυσικό σήμα από το πρώτο επίπεδο - φυσικό. Αυτό είναι ένα σύνολο τάσεων διαφορετικού πλάτη, κυμάτων ή ραδιοσυχνοτήτων. Κατά την παραλαβή, το δεύτερο επίπεδο ελέγχει και διορθώνει τα σφάλματα μετάδοσης. Στο δεύτερο επίπεδο, λειτουργούμε με την έννοια του «πλαισίου», ή όπως λένε και «πλαίσιο». Εδώ εμφανίζονται τα πρώτα αναγνωριστικά - διευθύνσεις MAC. Αποτελούνται από 48 bit και μοιάζουν κάπως έτσι: 00:16:52:00:1f:03.

Το επίπεδο σύνδεσης είναι πολύπλοκο. Επομένως, χωρίζεται συμβατικά σε δύο υποεπίπεδα: λογικός έλεγχος καναλιών (LLC, Logical Link Control) και έλεγχος πρόσβασης πολυμέσων (MAC, Media Access Control).

Συσκευές όπως διακόπτες και γέφυρες ζουν σε αυτό το επίπεδο. Παρεμπιπτόντως! Το πρότυπο Ethernet είναι επίσης εδώ. Βρίσκεται άνετα στο πρώτο και δεύτερο επίπεδο (1 και 2) του μοντέλου OSI.

#03: Επίπεδο δικτύου

Ας ανεβούμε! Το επίπεδο δικτύου εισάγει τον όρο «δρομολόγηση» και, κατά συνέπεια, τη διεύθυνση IP. Παρεμπιπτόντως, για τη μετατροπή διευθύνσεων IP σε διευθύνσεις MAC και πίσω, χρησιμοποιείται Πρωτόκολλο ARP.

Σε αυτό το επίπεδο συμβαίνει η δρομολόγηση της κυκλοφορίας ως τέτοια. Αν θέλουμε να πάμε στον ιστότοπο δικτυακός τόπος, μετά στέλνουμε, λαμβάνουμε μια απάντηση με τη μορφή διεύθυνσης IP και την αντικαθιστούμε στο πακέτο. Ναι - ναι, αν στο δεύτερο επίπεδο χρησιμοποιήσουμε τον όρο πλαίσιο/πλαίσιο, όπως είπαμε νωρίτερα, τότε εδώ χρησιμοποιούμε πακέτο.

Από τις συσκευές, η Αυτού Μεγαλειότητα ο Δρομολογητής μένει εδώ :)

Η διαδικασία κατά τη μεταφορά δεδομένων από τα ανώτερα επίπεδα στα κατώτερα ονομάζεται ενθυλάκωσηδεδομένα, και όταν αντίθετα, ανοδικά, από το πρώτο, φυσικό στο έβδομο, τότε αυτή η διαδικασία ονομάζεται αποκαψυλίωσηδεδομένα

#04: Επίπεδο μεταφοράς

Το επίπεδο μεταφοράς, όπως υποδηλώνει το όνομα, παρέχει μετάδοση δεδομένων μέσω του δικτύου. Υπάρχουν δύο βασικοί ροκ σταρ εδώ - το TCP και το UDP. Η διαφορά είναι ότι διαφορετικά μέσα μεταφοράς χρησιμοποιούνται για διαφορετικές κατηγορίες κυκλοφορίας. Η αρχή είναι η εξής:

• Η κυκλοφορία είναι ευαίσθητη σε απώλειες- Κανένα πρόβλημα, TCP (Transmission Control Protocol)! Παρέχει έλεγχο στη μεταφορά δεδομένων.
• Θα χάσουμε λίγο - τίποτα σπουδαίο- Στην πραγματικότητα, τώρα που διαβάζετε αυτό το άρθρο, μπορεί να έχουν χαθεί μερικά πακέτα. Αλλά αυτό δεν είναι αισθητό για εσάς ως χρήστη. Το UDP (User Datagram Protocol) είναι καλό για εσάς. Κι αν ήταν τηλεφωνία; Η απώλεια πακέτων εκεί είναι κρίσιμη, καθώς η φωνή σε πραγματικό χρόνο θα αρχίσει απλώς να «κροτσάρει».

#05: Επίπεδο συνεδρίας

Ζητήστε από οποιονδήποτε μηχανικό δικτύου να σας εξηγήσει το επίπεδο συνεδρίας. Θα του είναι δύσκολο να το κάνει αυτό, 100%. Το γεγονός είναι ότι στην καθημερινή εργασία, ένας μηχανικός δικτύου αλληλεπιδρά με τα πρώτα τέσσερα επίπεδα - φυσικό, κανάλι, δίκτυο και μεταφορά. Τα υπόλοιπα, ή τα λεγόμενα «ανώτερα» επίπεδα, σχετίζονται περισσότερο με τη δουλειά των προγραμματιστών λογισμικού :) Αλλά θα προσπαθήσουμε!

Το επίπεδο συνεδρίας είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση των συνδέσεων, ή απλά, των περιόδων σύνδεσης. Τα σκίζει. Θυμηθείτε το μιμίδιο για το " ΔΕΝ ΕΓΙΝΕ ΟΥΤΕ ένα διάλειμμα"; Θυμόμαστε. Λοιπόν, αυτό είναι το πέμπτο επίπεδο που δοκιμάστηκε :)

#06 Επίπεδο παρουσίασης

Στο έκτο επίπεδο, πραγματοποιείται μετατροπή μορφών μηνυμάτων, όπως κωδικοποίηση ή συμπίεση. Τα JPEG και GIF, για παράδειγμα, ζουν εδώ. Το επίπεδο είναι επίσης υπεύθυνο για τη μετάδοση του ρεύματος στο τέταρτο (στρώμα μεταφοράς).

#07 Επίπεδο εφαρμογής

Στον έβδομο όροφο, στην κορυφή του παγόβουνου, ζει το στρώμα εφαρμογής! Υπάρχουν υπηρεσίες δικτύου εδώ που μας επιτρέπουν, ως τελικούς χρήστες, να σερφάρουμε στο Διαδίκτυο. Κοιτάξτε, ποιο πρωτόκολλο χρησιμοποιείτε για να ανοίξετε τη βάση γνώσεών μας; Αυτό είναι σωστό, HTTPS. Αυτός ο τύπος είναι από τον έβδομο όροφο. Απλό HTTP, FTP και SMTP ζουν επίσης εδώ.

Σας ήταν χρήσιμο αυτό το άρθρο;

Παρακαλώ πές μου γιατί?

Λυπούμαστε που το άρθρο δεν ήταν χρήσιμο για εσάς: (Παρακαλώ, αν δεν είναι δύσκολο, αναφέρετε γιατί; Θα είμαστε πολύ ευγνώμονες για μια λεπτομερή απάντηση. Σας ευχαριστούμε που μας βοηθήσατε να γίνουμε καλύτεροι!

Στην επιστήμη των δικτύων, όπως και σε κάθε άλλο γνωστικό πεδίο, υπάρχουν δύο θεμελιώδεις προσεγγίσεις στη μάθηση: η μετάβαση από το γενικό στο ειδικό και το αντίστροφο. Λοιπόν, δεν είναι ότι στη ζωή οι άνθρωποι χρησιμοποιούν αυτές τις προσεγγίσεις στην καθαρή τους μορφή, αλλά παρόλα αυτά, στα αρχικά στάδια, κάθε μαθητής επιλέγει για τον εαυτό του μία από τις προαναφερθείσες κατευθύνσεις. Για την τριτοβάθμια εκπαίδευση (τουλάχιστον το (μετα)σοβιετικό μοντέλο) η πρώτη μέθοδος είναι πιο χαρακτηριστική, για την αυτοεκπαίδευση πιο συχνά η δεύτερη: ένα άτομο δούλευε στο δίκτυο, λύνοντας μικρές διοικητικές εργασίες ενός χρήστη κατά καιρούς και ξαφνικά θέλησε να καταλάβει πώς, στην πραγματικότητα, πώς λειτουργεί όλο αυτό το χάλι;

Όμως ο σκοπός αυτού του άρθρου δεν είναι φιλοσοφικές συζητήσεις για τη μεθοδολογία διδασκαλίας. Θα ήθελα να παρουσιάσω την προσοχή των αρχαρίων δικτυωτών ότι γενικόςκαι το πιο σημαντικό, από το οποίο, σαν από σόμπα, μπορείτε να χορέψετε στα πιο εκλεπτυσμένα ιδιωτικά μαγαζιά. Κατανοώντας το μοντέλο OSI επτά επιπέδων και μαθαίνοντας να «αναγνωρίζετε» τα επίπεδα του στις τεχνολογίες που ήδη γνωρίζετε, μπορείτε εύκολα να προχωρήσετε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση του κλάδου δικτύωσης που επιλέγετε. Το μοντέλο OSI είναι το πλαίσιο στο οποίο θα αναρτηθεί κάθε νέα γνώση για τα δίκτυα.

Αυτό το μοντέλο αναφέρεται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο σε σχεδόν οποιαδήποτε σύγχρονη βιβλιογραφία για δίκτυα, καθώς και σε πολλές προδιαγραφές συγκεκριμένων πρωτοκόλλων και τεχνολογιών. Μη νιώθοντας την ανάγκη να επανεφεύρω τον τροχό, αποφάσισα να δημοσιεύσω αποσπάσματα από το έργο των N. Olifer, V. Olifer (Κέντρο Τεχνολογίες πληροφορικής) με τίτλο «Ο ρόλος των πρωτοκόλλων επικοινωνίας και ο λειτουργικός σκοπός των κύριων τύπων εξοπλισμού στα εταιρικά δίκτυα», το οποίο θεωρώ την καλύτερη και πιο ολοκληρωμένη δημοσίευση για αυτό το θέμα.

αρχισυντάκτης

μοντέλο

Ακριβώς επειδή ένα πρωτόκολλο είναι μια συμφωνία μεταξύ δύο αλληλεπιδρώντων οντοτήτων, σε αυτήν την περίπτωση δύο υπολογιστών που λειτουργούν σε ένα δίκτυο, δεν σημαίνει ότι είναι απαραίτητα ένα πρότυπο. Αλλά στην πράξη, κατά την υλοποίηση δικτύων, τείνουν να χρησιμοποιούν τυπικά πρωτόκολλα. Αυτά μπορεί να είναι ιδιόκτητα, εθνικά ή διεθνή πρότυπα.

Ο Διεθνής Οργανισμός Προτύπων (ISO) έχει αναπτύξει ένα μοντέλο που ορίζει με σαφήνεια τα διαφορετικά επίπεδα αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστημάτων, τους δίνει τυπικές ονομασίες και καθορίζει τη δουλειά που πρέπει να κάνει κάθε επίπεδο. Αυτό το μοντέλο ονομάζεται μοντέλο διασύνδεσης ανοιχτού συστήματος (OSI) ή μοντέλο ISO/OSI.

Στο μοντέλο OSI, η επικοινωνία χωρίζεται σε επτά επίπεδα ή επίπεδα (Εικόνα 1.1). Κάθε επίπεδο ασχολείται με μια συγκεκριμένη πτυχή της αλληλεπίδρασης. Έτσι, το πρόβλημα αλληλεπίδρασης αναλύεται σε 7 συγκεκριμένα προβλήματα, καθένα από τα οποία μπορεί να λυθεί ανεξάρτητα από τα άλλα. Κάθε επίπεδο διατηρεί διεπαφές με τα επίπεδα πάνω και κάτω.

Ρύζι. 1.1. Μοντέλο Διασύνδεσης Ανοικτών Συστημάτων ISO/OSI

Το μοντέλο OSI περιγράφει μόνο επικοινωνίες συστήματος, όχι εφαρμογές τελικού χρήστη. Οι εφαρμογές εφαρμόζουν τα δικά τους πρωτόκολλα επικοινωνίας με πρόσβαση στις εγκαταστάσεις του συστήματος. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η εφαρμογή μπορεί να αναλάβει τις λειτουργίες ορισμένων από τα ανώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI, οπότε, εάν είναι απαραίτητο, μέσω διαδικτύου έχει άμεση πρόσβαση στα εργαλεία συστήματος που εκτελούν τις λειτουργίες των υπόλοιπων κατώτερων επιπέδων του Μοντέλο OSI.

Μια εφαρμογή τελικού χρήστη μπορεί να χρησιμοποιήσει εργαλεία αλληλεπίδρασης συστήματος όχι μόνο για να οργανώσει ένα διάλογο με μια άλλη εφαρμογή που εκτελείται σε άλλο μηχάνημα, αλλά και απλώς για να λάβει τις υπηρεσίες μιας συγκεκριμένης υπηρεσίας δικτύου, για παράδειγμα, πρόσβαση σε απομακρυσμένα αρχεία, λήψη αλληλογραφίας ή εκτύπωση σε έναν κοινόχρηστο εκτυπωτή.

Έτσι, ας υποθέσουμε ότι μια εφαρμογή κάνει ένα αίτημα σε ένα επίπεδο εφαρμογής, όπως μια υπηρεσία αρχείων. Με βάση αυτό το αίτημα, το λογισμικό σε επίπεδο εφαρμογής δημιουργεί ένα μήνυμα τυπικής μορφής, το οποίο περιέχει πληροφορίες υπηρεσίας (κεφαλίδα) και, πιθανώς, μεταδιδόμενα δεδομένα. Στη συνέχεια, αυτό το μήνυμα προωθείται στο αντιπροσωπευτικό επίπεδο. Το επίπεδο παρουσίασης προσθέτει την κεφαλίδα του στο μήνυμα και μεταβιβάζει το αποτέλεσμα στο επίπεδο περιόδου λειτουργίας, το οποίο με τη σειρά του προσθέτει την κεφαλίδα του και ούτω καθεξής. Ορισμένες υλοποιήσεις πρωτοκόλλου προβλέπουν ότι το μήνυμα δεν περιέχει μόνο μια κεφαλίδα, αλλά και ένα τρέιλερ. Τέλος, το μήνυμα φτάνει στο χαμηλότερο, φυσικό επίπεδο, το οποίο στην πραγματικότητα το μεταδίδει κατά μήκος των γραμμών επικοινωνίας.

Όταν ένα μήνυμα φθάνει σε άλλο μηχάνημα μέσω του δικτύου, μετακινείται διαδοχικά προς τα πάνω από επίπεδο σε επίπεδο. Κάθε επίπεδο αναλύει, επεξεργάζεται και διαγράφει την κεφαλίδα του επιπέδου του, εκτελεί λειτουργίες που αντιστοιχούν σε αυτό το επίπεδο και περνά το μήνυμα στο ανώτερο επίπεδο.

Εκτός από τον όρο "μήνυμα", υπάρχουν και άλλα ονόματα που χρησιμοποιούνται από ειδικούς του δικτύου για να ορίσουν μια μονάδα ανταλλαγής δεδομένων. Τα πρότυπα ISO για πρωτόκολλα οποιουδήποτε επιπέδου χρησιμοποιούν τον όρο «μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου» - Μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου (PDU). Επιπλέον, χρησιμοποιούνται συχνά τα ονόματα frame, packet και datagram.

Λειτουργίες επιπέδου μοντέλου ISO/OSI

Φυσικό στρώμα: Αυτό το στρώμα ασχολείται με τη μετάδοση bit μέσω φυσικών καναλιών, όπως ομοαξονικό καλώδιο, καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους ή καλώδιο οπτικών ινών. Αυτό το επίπεδο σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά των φυσικών μέσων μετάδοσης δεδομένων, όπως το εύρος ζώνης, η θόρυβος, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση και άλλα. Στο ίδιο επίπεδο, προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών σημάτων, όπως απαιτήσεις για ακμές παλμού, επίπεδα τάσης ή ρεύματος του εκπεμπόμενου σήματος, τύπος κωδικοποίησης, ταχύτητα μετάδοσης σήματος. Επιπλέον, εδώ τυποποιούνται οι τύποι των συνδέσμων και ο σκοπός κάθε επαφής.

Οι λειτουργίες φυσικού επιπέδου υλοποιούνται σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Στην πλευρά του υπολογιστή, οι λειτουργίες του φυσικού επιπέδου εκτελούνται από τον προσαρμογέα δικτύου ή τη σειριακή θύρα.

Ένα παράδειγμα πρωτοκόλλου φυσικού στρώματος είναι η προδιαγραφή τεχνολογίας 10Base-T Ethernet, η οποία ορίζει το καλώδιο που χρησιμοποιείται ως μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος Κατηγορίας 3 με χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση 100 Ohm, υποδοχή RJ-45, μέγιστο μήκοςφυσικό τμήμα 100 μέτρων, κωδικός Μάντσεστερ για την αναπαράσταση δεδομένων στο καλώδιο και άλλα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος και ηλεκτρικά σήματα.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων: Το φυσικό επίπεδο απλώς μεταφέρει bits. Αυτό δεν λαμβάνει υπόψη ότι σε ορισμένα δίκτυα στα οποία οι γραμμές επικοινωνίας χρησιμοποιούνται (κοινόχρηστες) εναλλάξ από πολλά ζεύγη υπολογιστών που αλληλεπιδρούν, το φυσικό μέσο μετάδοσης μπορεί να είναι κατειλημμένο. Επομένως, ένα από τα καθήκοντα του επιπέδου σύνδεσης είναι να ελέγξει τη διαθεσιμότητα του μέσου μετάδοσης. Ένα άλλο καθήκον του επιπέδου σύνδεσης είναι η εφαρμογή μηχανισμών ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων. Για να γίνει αυτό, στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, τα bit ομαδοποιούνται σε σύνολα που ονομάζονται πλαίσια. Το επίπεδο σύνδεσης διασφαλίζει ότι κάθε πλαίσιο μεταδίδεται σωστά τοποθετώντας μια ειδική ακολουθία δυαδικών ψηφίων στην αρχή και στο τέλος κάθε πλαισίου για να το επισημάνετε, και επίσης υπολογίζει ένα άθροισμα ελέγχου αθροίζοντας όλα τα byte του πλαισίου με συγκεκριμένο τρόπο και προσθέτοντας το άθροισμα ελέγχου στο πλαίσιο. Όταν φτάσει το πλαίσιο, ο δέκτης υπολογίζει ξανά το άθροισμα ελέγχου των λαμβανόμενων δεδομένων και συγκρίνει το αποτέλεσμα με το άθροισμα ελέγχου από το πλαίσιο. Εάν ταιριάζουν, το πλαίσιο θεωρείται σωστό και αποδεκτό. Εάν τα αθροίσματα ελέγχου δεν ταιριάζουν, καταγράφεται ένα σφάλμα.

Σε πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης που χρησιμοποιούνται σε τοπικά δίκτυα, καθορίζεται μια ορισμένη δομή συνδέσεων μεταξύ υπολογιστών και μέθοδοι αντιμετώπισής τους. Αν και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων παρέχει παράδοση πλαισίου μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων σε ένα τοπικό δίκτυο, αυτό το κάνει μόνο σε ένα δίκτυο με πολύ συγκεκριμένη τοπολογία σύνδεσης, ακριβώς την τοπολογία για την οποία σχεδιάστηκε. Τυπικές τοπολογίες που υποστηρίζονται από πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης LAN περιλαμβάνουν κοινόχρηστο δίαυλο, δακτύλιο και αστέρι. Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου σύνδεσης είναι το Ethernet, το Token Ring, το FDDI, το 100VG-AnyLAN.

Στα τοπικά δίκτυα, τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης χρησιμοποιούνται από υπολογιστές, γέφυρες, διακόπτες και δρομολογητές. Στους υπολογιστές, οι λειτουργίες του επιπέδου σύνδεσης υλοποιούνται μέσω των κοινών προσπαθειών των προσαρμογέων δικτύου και των προγραμμάτων οδήγησης τους.

Στα παγκόσμια δίκτυα, τα οποία σπάνια έχουν κανονική τοπολογία, το επίπεδο ζεύξης δεδομένων διασφαλίζει την ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ δύο γειτονικών υπολογιστών που συνδέονται με μια μεμονωμένη γραμμή επικοινωνίας. Παραδείγματα πρωτοκόλλων από σημείο σε σημείο (όπως ονομάζονται συχνά τέτοια πρωτόκολλα) είναι τα ευρέως χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα PPP και LAP-B.

Επίπεδο δικτύου Αυτό το επίπεδο χρησιμεύει για να σχηματίσει ένα ενοποιημένο σύστημα μεταφοράς που ενώνει πολλά δίκτυα με διαφορετικές αρχές για τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ των τελικών κόμβων. Ας δούμε τις λειτουργίες του επιπέδου δικτύου χρησιμοποιώντας τοπικά δίκτυα ως παράδειγμα. Το πρωτόκολλο επιπέδου σύνδεσης τοπικού δικτύου διασφαλίζει την παράδοση δεδομένων μεταξύ οποιωνδήποτε κόμβων μόνο σε ένα δίκτυο με το κατάλληλο τυπική τοπολογία. Αυτός είναι ένας πολύ αυστηρός περιορισμός που δεν επιτρέπει τη δημιουργία δικτύων με ανεπτυγμένη δομή, για παράδειγμα, δίκτυα που συνδυάζουν πολλά εταιρικά δίκτυα σε ένα ενιαίο δίκτυο ή δίκτυα υψηλής αξιοπιστίας στα οποία υπάρχουν περιττές συνδέσεις μεταξύ κόμβων. Προκειμένου, αφενός, να διατηρηθεί η απλότητα των διαδικασιών μεταφοράς δεδομένων για τυπικές τοπολογίες και, αφετέρου, να επιτραπεί η χρήση αυθαίρετων τοπολογιών, χρησιμοποιείται ένα πρόσθετο επίπεδο δικτύου. Σε αυτό το επίπεδο εισάγεται η έννοια του «δικτύου». Σε αυτή την περίπτωση, ένα δίκτυο νοείται ως μια συλλογή υπολογιστών που συνδέονται μεταξύ τους σύμφωνα με μία από τις τυπικές τυπικές τοπολογίες και χρησιμοποιούν ένα από τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης που ορίζονται για αυτήν την τοπολογία για τη μετάδοση δεδομένων.

Έτσι, μέσα στο δίκτυο, η παράδοση δεδομένων ρυθμίζεται από το επίπεδο ζεύξης δεδομένων, αλλά η παράδοση δεδομένων μεταξύ δικτύων διαχειρίζεται το επίπεδο δικτύου.

Συνήθως καλούνται μηνύματα επιπέδου δικτύου πακέτα. Κατά την οργάνωση της παράδοσης πακέτων σε επίπεδο δικτύου, χρησιμοποιείται η έννοια "αριθμός δικτύου". Σε αυτήν την περίπτωση, η διεύθυνση του παραλήπτη αποτελείται από τον αριθμό δικτύου και τον αριθμό υπολογιστή σε αυτό το δίκτυο.

Τα δίκτυα συνδέονται μεταξύ τους με ειδικές συσκευές που ονομάζονται δρομολογητές. Δρομολογητήςείναι μια συσκευή που συλλέγει πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία των συνδέσεων διαδικτύου και, βάσει αυτής, προωθεί πακέτα επιπέδου δικτύου στο δίκτυο προορισμού. Προκειμένου να μεταδοθεί ένα μήνυμα από έναν αποστολέα που βρίσκεται σε ένα δίκτυο σε έναν παραλήπτη που βρίσκεται σε άλλο δίκτυο, πρέπει να πραγματοποιείτε έναν αριθμό μεταφορών (hops) μεταξύ δικτύων, επιλέγοντας κάθε φορά την κατάλληλη διαδρομή. Έτσι, μια διαδρομή είναι μια ακολουθία δρομολογητών μέσω των οποίων διέρχεται ένα πακέτο.

Το πρόβλημα της επιλογής της καλύτερης διαδρομής ονομάζεται δρομολόγησηκαι η λύση του είναι το κύριο καθήκον του επιπέδου δικτύου. Αυτό το πρόβλημα περιπλέκεται από το γεγονός ότι η συντομότερη διαδρομή δεν είναι πάντα η καλύτερη. Συχνά το κριτήριο για την επιλογή μιας διαδρομής είναι ο χρόνος μετάδοσης δεδομένων κατά μήκος αυτής της διαδρομής· εξαρτάται από τη χωρητικότητα των καναλιών επικοινωνίας και την ένταση της κυκλοφορίας, η οποία μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Ορισμένοι αλγόριθμοι δρομολόγησης προσπαθούν να προσαρμοστούν στις αλλαγές στο φορτίο, ενώ άλλοι λαμβάνουν αποφάσεις με βάση τους μακροπρόθεσμους μέσους όρους. Η διαδρομή μπορεί να επιλεγεί με βάση άλλα κριτήρια, για παράδειγμα, την αξιοπιστία μετάδοσης.

Σε επίπεδο δικτύου, ορίζονται δύο τύποι πρωτοκόλλων. Ο πρώτος τύπος αναφέρεται στον ορισμό κανόνων για τη μετάδοση πακέτων δεδομένων τερματικού κόμβου από τον κόμβο στον δρομολογητή και μεταξύ δρομολογητών. Αυτά είναι τα πρωτόκολλα που συνήθως εννοούνται όταν οι άνθρωποι μιλούν για πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου. Το επίπεδο δικτύου περιλαμβάνει επίσης έναν άλλο τύπο πρωτοκόλλου που ονομάζεται πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης. Χρησιμοποιώντας αυτά τα πρωτόκολλα, οι δρομολογητές συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία των συνδέσεων διαδικτύου. Τα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου υλοποιούνται από λειτουργικές μονάδες λογισμικού, καθώς και από λογισμικό και υλικό δρομολογητή.

Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου δικτύου είναι το πρωτόκολλο Internetwork IP στοίβας TCP/IP και το Πρωτόκολλο Internetwork στοίβας Novell IPX.

Επίπεδο μεταφοράς: Κατά τη διαδρομή από τον αποστολέα στον παραλήπτη, τα πακέτα ενδέχεται να καταστραφούν ή να χαθούν. Ενώ ορισμένες εφαρμογές έχουν το δικό τους χειρισμό σφαλμάτων, υπάρχουν άλλες που προτιμούν να αντιμετωπίσουν μια αξιόπιστη σύνδεση αμέσως. Η δουλειά του επιπέδου μεταφοράς είναι να διασφαλίσει ότι οι εφαρμογές ή τα ανώτερα στρώματα της στοίβας - εφαρμογή και περίοδος λειτουργίας - μεταφέρουν δεδομένα με τον βαθμό αξιοπιστίας που απαιτούν. Το μοντέλο OSI ορίζει πέντε κατηγορίες υπηρεσιών που παρέχονται από το επίπεδο μεταφοράς. Αυτοί οι τύποι υπηρεσιών διακρίνονται από την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών: επείγουσα ανάγκη, δυνατότητα επαναφοράς των διακοπτόμενων επικοινωνιών, διαθεσιμότητα μέσων για την πολυπλεξία πολλαπλών συνδέσεων μεταξύ διαφορετικών πρωτοκόλλων εφαρμογών μέσω ενός κοινού πρωτοκόλλου μεταφοράς και το σημαντικότερο, η ικανότητα εντοπισμού και διορθώσει τα σφάλματα μετάδοσης, όπως παραμόρφωση, απώλεια και αντιγραφή πακέτων.

Η επιλογή της κλάσης υπηρεσίας επιπέδου μεταφοράς καθορίζεται, αφενός, από τον βαθμό στον οποίο το πρόβλημα της διασφάλισης αξιοπιστίας επιλύεται από τις εφαρμογές και τα πρωτόκολλα υψηλότερων επιπέδων από το επίπεδο μεταφοράς και, αφετέρου, αυτή η επιλογή εξαρτάται από πόσο αξιόπιστο είναι ολόκληρο το σύστημα μεταφοράς δεδομένων στο διαδίκτυο. Έτσι, για παράδειγμα, εάν η ποιότητα των καναλιών επικοινωνίας είναι πολύ υψηλή και η πιθανότητα σφαλμάτων που δεν εντοπίζονται από πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου είναι μικρή, τότε είναι λογικό να χρησιμοποιήσετε μία από τις ελαφριές υπηρεσίες επιπέδου μεταφοράς που δεν επιβαρύνονται με πολλούς ελέγχους , χειραψία και άλλες τεχνικές για την αύξηση της αξιοπιστίας. Αν οχήματαείναι αρχικά πολύ αναξιόπιστα, τότε συνιστάται να απευθυνθείτε στην πιο ανεπτυγμένη υπηρεσία επιπέδου μεταφοράς, η οποία λειτουργεί χρησιμοποιώντας τα μέγιστα μέσα για τον εντοπισμό και την εξάλειψη σφαλμάτων - εγκαθιστώντας πρώτα μια λογική σύνδεση, παρακολουθώντας την παράδοση μηνυμάτων χρησιμοποιώντας αθροίσματα ελέγχουκαι κυκλική αρίθμηση πακέτων, ρύθμιση χρονικών ορίων παράδοσης κ.λπ.

Κατά κανόνα, όλα τα πρωτόκολλα, ξεκινώντας από το επίπεδο μεταφοράς και πάνω, υλοποιούνται λογισμικότερματικοί κόμβοι του δικτύου - στοιχεία των λειτουργικών συστημάτων του δικτύου τους. Παραδείγματα πρωτοκόλλων μεταφοράς περιλαμβάνουν τα πρωτόκολλα TCP και UDP της στοίβας TCP/IP και το πρωτόκολλο SPX της στοίβας Novell.

Επίπεδο περιόδου λειτουργίας: Το επίπεδο συνεδρίας παρέχει διαχείριση συνομιλιών για την καταγραφή του μέρους που είναι ενεργό αυτήν τη στιγμή και παρέχει επίσης ευκολίες συγχρονισμού. Τα τελευταία σας επιτρέπουν να εισάγετε σημεία ελέγχου σε μεγάλες μεταφορές, ώστε σε περίπτωση αποτυχίας να μπορείτε να επιστρέψετε στο τελευταίο σημείο ελέγχου, αντί να ξεκινήσετε από την αρχή. Στην πράξη, λίγες εφαρμογές χρησιμοποιούν το επίπεδο συνεδρίας και σπάνια υλοποιείται.

Παρουσίαση: Αυτό το στρώμα παρέχει τη διαβεβαίωση ότι οι πληροφορίες που μεταφέρονται από το επίπεδο εφαρμογής θα γίνουν κατανοητές από το στρώμα εφαρμογής σε άλλο σύστημα. Εάν είναι απαραίτητο, το επίπεδο παρουσίασης μετατρέπει τις μορφές δεδομένων σε κάποια κοινή μορφή παρουσίασης και στη λήψη, κατά συνέπεια, εκτελεί την αντίστροφη μετατροπή. Με αυτόν τον τρόπο, τα επίπεδα εφαρμογής μπορούν να ξεπεράσουν, για παράδειγμα, συντακτικές διαφορές στην αναπαράσταση δεδομένων. Σε αυτό το επίπεδο μπορεί να πραγματοποιηθεί κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση δεδομένων, χάρη στην οποία διασφαλίζεται το απόρρητο της ανταλλαγής δεδομένων για όλες τις υπηρεσίες εφαρμογών ταυτόχρονα. Ένα παράδειγμα ενός πρωτοκόλλου που λειτουργεί στο στρώμα παρουσίασης είναι το πρωτόκολλο Secure Socket Layer (SSL), το οποίο παρέχει ασφαλή μηνύματα για τα πρωτόκολλα στρώματος εφαρμογής της στοίβας TCP/IP.

Layer Application. Το στρώμα εφαρμογής είναι πραγματικά ένα σύνολο διαφόρων πρωτοκόλλων με τα οποία οι χρήστες του δικτύου έχουν πρόσβαση κοινόχρηστοι πόροι όπως αρχεία, εκτυπωτές ή ιστοσελίδες hypertext και οργανώνουν επίσης τη συνεργασία τους, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ. Η μονάδα δεδομένων στην οποία λειτουργεί το επίπεδο εφαρμογής συνήθως ονομάζεται μήνυμα .

Υπάρχει μια πολύ μεγάλη ποικιλία πρωτοκόλλων επιπέδου εφαρμογής. Ας δώσουμε ως παραδείγματα τουλάχιστον μερικές από τις πιο κοινές υλοποιήσεις υπηρεσιών αρχείων: NCP στο λειτουργικό σύστημα Novell NetWare, SMB σε Microsoft Windows NT, NFS, FTP και TFTP περιλαμβάνονται στη στοίβα TCP/IP.

Το μοντέλο OSI, αν και πολύ σημαντικό, είναι μόνο ένα από τα πολλά μοντέλα επικοινωνίας. Αυτά τα μοντέλα και οι σχετικές στοίβες πρωτοκόλλων μπορεί να διαφέρουν στον αριθμό των στρωμάτων, τις λειτουργίες τους, τις μορφές μηνυμάτων, τις υπηρεσίες που παρέχονται στα ανώτερα στρώματα και άλλες παραμέτρους.

Χαρακτηριστικά δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων επικοινωνίας

Έτσι, η αλληλεπίδραση των υπολογιστών στα δίκτυα συμβαίνει σύμφωνα με ορισμένους κανόνες για την ανταλλαγή μηνυμάτων και των μορφών τους, δηλαδή σύμφωνα με ορισμένα πρωτόκολλα. Ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων, επίλυση του προβλήματοςΗ αλληλεπίδραση των κόμβων δικτύου ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλου επικοινωνίας.

Υπάρχουν πολλές στοίβες πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται ευρέως στα δίκτυα. Αυτές είναι στοίβες που είναι διεθνή και εθνικά πρότυπα και ιδιόκτητες στοίβες που έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες λόγω της επικράτησης του εξοπλισμού από μια συγκεκριμένη εταιρεία. Παραδείγματα δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων περιλαμβάνουν τη στοίβα IPX/SPX της Novell, τη στοίβα TCP/IP που χρησιμοποιείται σε Δίκτυα Διαδικτύουκαι σε πολλά δίκτυα που βασίζονται σε λειτουργία συστήματα UNIX, στοίβα OSI του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης, στοίβα DECnet της Digital Equipment Corporation και κάποιες άλλες.

Η χρήση μιας συγκεκριμένης στοίβας πρωτοκόλλων επικοινωνίας σε ένα δίκτυο καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την όψη του δικτύου και τα χαρακτηριστικά του. Τα μικρότερα δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο μία στοίβα. Σε μεγάλα εταιρικά δίκτυα σύνδεση διάφορα δίκτυα, κατά κανόνα, πολλές στοίβες χρησιμοποιούνται παράλληλα.

Ο εξοπλισμός επικοινωνίας εφαρμόζει πρωτόκολλα χαμηλότερου στρώματος που είναι πιο τυποποιημένα από τα πρωτόκολλα υψηλότερης στρώσης, και αυτό αποτελεί προϋπόθεση για επιτυχή συνεργασίαεξοπλισμό από διάφορους κατασκευαστές. Η λίστα των πρωτοκόλλων που υποστηρίζονται από μια συγκεκριμένη συσκευή επικοινωνίας είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά αυτής της συσκευής.

Οι υπολογιστές εφαρμόζουν πρωτόκολλα επικοινωνίας με τη μορφή αντίστοιχων στοιχείων λογισμικού ενός λειτουργικού συστήματος δικτύου, για παράδειγμα, τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης συνήθως εφαρμόζονται με τη μορφή οδηγών προσαρμογέα δικτύου και τα πρωτόκολλα ανώτερου επιπέδου υλοποιούνται με τη μορφή στοιχείων διακομιστή και πελατών υπηρεσιών δικτύου.

Η ικανότητα να λειτουργεί καλά σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον λειτουργικού συστήματος είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του εξοπλισμού επικοινωνιών. Μπορείτε συχνά να διαβάσετε σε διαφημίσεις για έναν προσαρμογέα δικτύου ή διανομέα ότι έχει σχεδιαστεί ειδικά για να λειτουργεί σε δίκτυο NetWare ή UNIX. Αυτό σημαίνει ότι οι προγραμματιστές υλικού έχουν βελτιστοποιήσει τα χαρακτηριστικά του για τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το λειτουργικό σύστημα δικτύου ή για μια δεδομένη έκδοση της εφαρμογής τους εάν αυτά τα πρωτόκολλα χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της εφαρμογής πρωτοκόλλων σε διάφορα λειτουργικά συστήματα, ένα από τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού επικοινωνίας είναι η πιστοποίησή του για την ικανότητα να εργάζεται στο περιβάλλον ενός δεδομένου λειτουργικού συστήματος.

Στα χαμηλότερα επίπεδα - φυσικός σύνδεσμος και σύνδεση δεδομένων - σχεδόν όλες οι στοίβες χρησιμοποιούν τα ίδια πρωτόκολλα. Αυτά είναι καλά τυποποιημένα πρωτόκολλα: Ethernet, Token Ring, FDDI και μερικά άλλα, τα οποία επιτρέπουν τη χρήση του ίδιου εξοπλισμού σε όλα τα δίκτυα.

Τα πρωτόκολλα δικτύου και ανώτερων επιπέδων των υπαρχόντων τυπικών στοίβων είναι πολύ μεταβλητά και γενικά δεν συμμορφώνονται με τη διαστρωμάτωση που προτείνεται από το μοντέλο ISO. Συγκεκριμένα, σε αυτές τις στοίβες, οι συναρτήσεις του επιπέδου συνόδου και παρουσίασης συνδυάζονται συχνότερα με το επίπεδο εφαρμογής. Αυτή η απόκλιση οφείλεται στο γεγονός ότι το μοντέλο ISO εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα μιας γενίκευσης των ήδη υπαρχόντων και όντως χρησιμοποιούμενων στοίβων και όχι το αντίστροφο.

Στοίβα OSI

Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ της στοίβας πρωτοκόλλου OSI και του μοντέλου OSI. Ενώ το μοντέλο OSI ορίζει εννοιολογικά τη διαδικασία για την αλληλεπίδραση ανοιχτών συστημάτων, αποσυνθέτοντας την εργασία σε 7 επίπεδα, τυποποιεί τον σκοπό κάθε επιπέδου και εισάγει τυπικά ονόματα για τα επίπεδα, η στοίβα OSI είναι ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων προδιαγραφών πρωτοκόλλου που σχηματίζουν μια συνεπή στοίβα πρωτοκόλλου. Αυτή η στοίβα πρωτοκόλλων υποστηρίζεται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ στο πρόγραμμα GOSIP. Ολα δίκτυα υπολογιστώνΟι κυβερνητικές εγκαταστάσεις μετά το 1990 πρέπει είτε να υποστηρίζουν άμεσα τη στοίβα OSI είτε να παρέχουν ένα μέσο για τη μετάβαση σε αυτήν τη στοίβα στο μέλλον. Ωστόσο, η στοίβα OSI είναι πιο δημοφιλής στην Ευρώπη από ό,τι στις ΗΠΑ, καθώς η Ευρώπη έχει λιγότερα εγκατεστημένα δίκτυα παλαιού τύπου που χρησιμοποιούν τα δικά τους πρωτόκολλα. Υπάρχει επίσης μεγάλη ανάγκη για ένα κοινό stack στην Ευρώπη, καθώς υπάρχουν τόσες πολλές διαφορετικές χώρες.

Αυτό είναι ένα διεθνές πρότυπο, ανεξάρτητο από τον κατασκευαστή. Μπορεί να επιτρέψει τη συνεργασία μεταξύ εταιρειών, συνεργατών και προμηθευτών. Αυτή η αλληλεπίδραση περιπλέκεται από την αντιμετώπιση, την ονομασία και τα θέματα ασφάλειας δεδομένων. Όλα αυτά τα προβλήματα επιλύονται εν μέρει στη στοίβα OSI. Τα πρωτόκολλα OSI απαιτούν μεγάλη υπολογιστική ισχύ κεντρικός επεξεργαστής, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για ισχυρά μηχανήματα παρά για δίκτυα προσωπικούς υπολογιστές. Οι περισσότεροι οργανισμοί απλώς σχεδιάζουν τη μετάβαση στη στοίβα OSI. Μεταξύ εκείνων που εργάζονται προς αυτή την κατεύθυνση είναι το Υπουργείο Ναυτικού των ΗΠΑ και το δίκτυο NFSNET. Ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές που υποστηρίζουν το OSI είναι η AT&T. Το δίκτυο Stargroup του βασίζεται εξ ολοκλήρου στη στοίβα OSI.

Για προφανείς λόγους, η στοίβα OSI, σε αντίθεση με άλλες τυπικές στοίβες, συμμορφώνεται πλήρως με το μοντέλο διασύνδεσης OSI· περιλαμβάνει προδιαγραφές και για τα επτά επίπεδα του μοντέλου διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων (Εικόνα 1.3).

Ρύζι. 1.3. Στοίβα OSI

Επί Η στοίβα OSI υποστηρίζει πρωτόκολλα Ethernet, Token Ring, FDDI, καθώς και πρωτόκολλα LLC, X.25 και ISDN. Αυτά τα πρωτόκολλα θα συζητηθούν λεπτομερώς σε άλλες ενότητες του εγχειριδίου.

Υπηρεσίες δίκτυο, μεταφορά και συνεδρίαεπίπεδαείναι επίσης διαθέσιμα στη στοίβα OSI, αλλά δεν είναι πολύ συνηθισμένα. Το επίπεδο δικτύου υλοποιεί πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση και βασισμένα σε σύνδεση. Το πρωτόκολλο μεταφοράς στοίβας OSI, σύμφωνα με τις λειτουργίες που ορίζονται για αυτό στο μοντέλο OSI, κρύβει τις διαφορές μεταξύ υπηρεσιών δικτύου που προσανατολίζονται στη σύνδεση και χωρίς σύνδεση, έτσι ώστε οι χρήστες να λαμβάνουν την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας ανεξάρτητα από το υποκείμενο επίπεδο δικτύου. Για να παρέχεται αυτό, το επίπεδο μεταφοράς απαιτεί από τον χρήστη να καθορίσει την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας. Έχουν οριστεί 5 κατηγορίες υπηρεσιών μεταφοράς, από τη χαμηλότερη κλάση 0 έως την υψηλότερη κλάση 4, οι οποίες διαφέρουν ως προς τον βαθμό ανοχής σφαλμάτων και τις απαιτήσεις για ανάκτηση δεδομένων μετά από σφάλματα.

Υπηρεσίες επίπεδο εφαρμογής περιλαμβάνουν μεταφορά αρχείων, εξομοίωση τερματικού, υπηρεσίες καταλόγου και αλληλογραφία. Από αυτά, τα πιο πολλά υποσχόμενα είναι η υπηρεσία καταλόγου (πρότυπο X.500), το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (X.400), το πρωτόκολλο εικονικού τερματικού (VT), το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, πρόσβασης και διαχείρισης (FTAM), πρωτόκολλο προώθησης και διαχείρισης εργασιών (JTM) . Πρόσφατα, ο ISO έχει επικεντρώσει τις προσπάθειές του σε υπηρεσίες ανώτατου επιπέδου.

Οι συστάσεις X.400 καθορίζουν το ακόλουθο ελάχιστο απαιτούμενο σύνολο υπηρεσιών που παρέχονται στους χρήστες: Έλεγχος πρόσβασης, συντήρηση μοναδικών αναγνωριστικών μηνυμάτων συστήματος, παράδοσης μηνυμάτων ή ειδοποίησης μη παράδοσης με λογική, ένδειξη τύπου μηνυμάτων, ένδειξη μετατροπής μηνυμάτων, μετάδοση, μετάδοση και τα χρονικά σήματα παράδοσης, επιλέγοντας μια κατηγορία παράδοσης (επείγουσα, μη επείγουσα, φυσιολογική), παράδοση πολλαπλών μεταδόσεων, καθυστερημένη παράδοση (έως και συγκεκριμένο χρονικό σημείο), μετατρέποντας το περιεχόμενο σε διασύνδεση με ασυμβίβαστα συστήματα αλληλογραφίας όπως οι υπηρεσίες Telex και Fax, ερωτώντας εάν Ένα συγκεκριμένο μήνυμα παραδόθηκε, λίστες αλληλογραφίας, οι οποίες μπορεί να έχουν μια ένθετη δομή, μέσα προστασίας μηνυμάτων από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση, βασισμένη σε ένα ασύμμετρο κρυπτοσυστήρα δημόσιου κλειδιού.

Ο σκοπός των συστάσεων Χ.500είναι η ανάπτυξη παγκόσμιων προτύπων γραφείο βοήθειας. Η διαδικασία παράδοσης ενός μηνύματος απαιτεί γνώση της διεύθυνσης του παραλήπτη, η οποία αποτελεί πρόβλημα σε μεγάλα δίκτυα, επομένως είναι απαραίτητο να έχουμε ένα γραφείο βοήθειας που βοηθά στην απόκτηση των διευθύνσεων των αποστολέων και των παραληπτών. Γενικά, μια υπηρεσία X.500 είναι μια κατανεμημένη βάση δεδομένων ονομάτων και διευθύνσεων. Όλοι οι χρήστες μπορούν ενδεχομένως να συνδεθούν σε αυτήν τη βάση δεδομένων χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σύνολο χαρακτηριστικών.

Οι ακόλουθες λειτουργίες ορίζονται στη βάση δεδομένων ονομάτων και διευθύνσεων:

• ανάγνωση - λήψη διεύθυνσης με γνωστό όνομα,
• αίτημα - απόκτηση ονόματος βάσει γνωστών χαρακτηριστικών διεύθυνσης,
• τροποποίηση που περιλαμβάνει τη διαγραφή και την προσθήκη εγγραφών σε μια βάση δεδομένων.

Οι κύριες προκλήσεις για την εφαρμογή των συστάσεων X.500 προέρχονται από την κλίμακα αυτού του έργου, η οποία θεωρεί ότι είναι μια παγκόσμια υπηρεσία αναφοράς. Επομένως, το λογισμικό που εφαρμόζει τις συστάσεις X.500 είναι πολύ δυσκίνητο και θέτει υψηλές απαιτήσεις στην απόδοση του υλικού.

Πρωτόκολλο VTλύνει το πρόβλημα της ασυμβατότητας μεταξύ διαφορετικών πρωτοκόλλων εξομοίωσης τερματικού. Επί του παρόντος, ένας χρήστης ενός προσωπικού υπολογιστή συμβατού με έναν υπολογιστή IBM πρέπει να αγοράσει τρία διάφορα προγράμματαγια τερματική εξομοίωση διάφοροι τύποικαι χρησιμοποιώντας διαφορετικά πρωτόκολλα. Εάν κάθε κεντρικός υπολογιστής διέθετε λογισμικό πρωτοκόλλου εξομοίωσης τερματικού ISO, τότε ο χρήστης θα χρειαζόταν μόνο ένα πρόγραμμα που να υποστηρίζει το πρωτόκολλο VT. Στο πρότυπό του, το ISO έχει συσσωρεύσει ευρέως χρησιμοποιούμενες λειτουργίες εξομοίωσης τερματικού.

Η μεταφορά αρχείων είναι η πιο κοινή υπηρεσία υπολογιστή. Η πρόσβαση σε αρχεία, τόσο τοπικά όσο και απομακρυσμένα, απαιτείται από όλες τις εφαρμογές - συντάκτες κειμένου, email, βάσεις δεδομένων ή προγράμματα απομακρυσμένης εκκίνησης. Το ISO παρέχει μια τέτοια υπηρεσία στο πρωτόκολλο FTAM. Μαζί με το πρότυπο X.400, είναι το πιο δημοφιλές πρότυπο στοίβας OSI. Το FTAM παρέχει διευκολύνσεις για εντοπισμό και πρόσβαση σε περιεχόμενο αρχείων και περιλαμβάνει ένα σύνολο οδηγιών για την εισαγωγή, αντικατάσταση, επέκταση και εκκαθάριση περιεχομένου αρχείων. Το FTAM παρέχει επίσης ευκολίες για το χειρισμό του αρχείου στο σύνολό του, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας, διαγραφής, ανάγνωσης, ανοίγματος, κλεισίματος του αρχείου και επιλογής των χαρακτηριστικών του.

Πρωτόκολλο προώθησης και ελέγχου εργασίας JTMΕπιτρέπει στους χρήστες να προωθήσουν εργασίες που πρέπει να ολοκληρωθούν στον κεντρικό υπολογιστή. Η γλώσσα ελέγχου εργασιών που επιτρέπει την υποβολή εργασιών λέει στον κεντρικό υπολογιστή ποιες ενέργειες πρέπει να εκτελεστούν σε ποια προγράμματα και αρχεία. Το πρωτόκολλο JTM υποστηρίζει την παραδοσιακή επεξεργασία κατά παρτίδες, την επεξεργασία συναλλαγών, την απομακρυσμένη καταχώριση εργασίας και την κατανεμημένη πρόσβαση στη βάση δεδομένων.

Στοίβα TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP, που ονομάζεται επίσης στοίβα DoD και στοίβα Διαδικτύου, είναι μία από τις πιο δημοφιλείς και πολλά υποσχόμενες στοίβες πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Εάν αυτή τη στιγμή διανέμεται κυρίως σε δίκτυα με UNIX OS, τότε η εφαρμογή του σε πιο πρόσφατες εκδόσειςλειτουργικά συστήματα δικτύου για προσωπικούς υπολογιστές (Windows NT, NetWare) αποτελεί καλή προϋπόθεση για την ταχεία αύξηση του αριθμού των εγκαταστάσεων της στοίβας TCP/IP.

Η στοίβα αναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ (DoD) πριν από περισσότερα από 20 χρόνια για τη σύνδεση του πειραματικού δικτύου ARPAnet με άλλα δορυφορικά δίκτυα ως ένα σύνολο κοινών πρωτοκόλλων για ετερογενή υπολογιστικά περιβάλλοντα. Το δίκτυο ARPA υποστήριξε προγραμματιστές και ερευνητές σε στρατιωτικούς τομείς. Στο δίκτυο ARPA, η επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP), το οποίο μέχρι σήμερα είναι ένα από τα κύρια στη στοίβα TCP / IP και εμφανίζεται στο όνομα της στοίβας.

Το Πανεπιστήμιο του Berkeley συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP εφαρμόζοντας πρωτόκολλα στοίβας στην έκδοση του ONIX OS. Η ευρεία υιοθέτηση του λειτουργικού συστήματος UNIX οδήγησε επίσης στην ευρεία υιοθέτηση των πρωτοκόλλων IP και άλλων stack. Σε όλο τον κόσμο λειτουργεί στην ίδια στοίβα δίκτυο πληροφοριώνΤο Internet, του οποίου η διαίρεση, η Task Force Engineering Internet (IETF), συμβάλλει σημαντικά στη βελτίωση των προτύπων στοίβας που δημοσιεύονται με τη μορφή προδιαγραφών RFC.

Δεδομένου ότι η στοίβα TCP/IP αναπτύχθηκε πριν από την έλευση του μοντέλου διασύνδεσης ISO/OSI Open Systems, αν και έχει επίσης μια δομή πολλαπλών επιπέδων, η αντιστοιχία των επιπέδων στοίβας TCP/IP στα επίπεδα του μοντέλου OSI είναι μάλλον υπό όρους υπό όρους .

Η δομή των πρωτοκόλλων TCP/IP φαίνεται στο Σχήμα 1.4. Τα πρωτόκολλα TCP/IP χωρίζονται σε 4 επίπεδα.

Ρύζι. 1.4. Στοίβα TCP/IP

Το χαμηλότερο ( επίπεδο IV ) - επίπεδο μεταξύ διεπαφές δικτύου- αντιστοιχεί στα φυσικά επίπεδα και τα επίπεδα σύνδεσης δεδομένων του μοντέλου OSI. Αυτό το επίπεδο στα πρωτόκολλα TCP/IP δεν ρυθμίζεται, αλλά υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρότυπα του επιπέδου φυσικής και σύνδεσης δεδομένων: Για τα τοπικά κανάλια αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, για παγκόσμια κανάλια - τα δικά τους πρωτόκολλα για τη λειτουργία σε αναλογικό dial- up και μισθωμένες γραμμές SLIP/PPP, οι οποίες δημιουργούν συνδέσεις από σημείο σε σημείο μέσω σειριακών συνδέσεων παγκόσμια δίκτυα, και πρωτόκολλα WAN X.25 και ISDN. Έχει επίσης αναπτυχθεί μια ειδική προδιαγραφή που ορίζει τη χρήση της τεχνολογίας ATM ως μεταφοράς επιπέδου ζεύξης δεδομένων.

Επόμενο επίπεδο ( επίπεδο III ) είναι το στρώμα διαδικτύου που ασχολείται με τη μετάδοση των datagrams χρησιμοποιώντας διάφορα τοπικά δίκτυα, X.25 δίκτυα περιοχής, ad hoc γραμμές κλπ. Η στοίβα χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο IP, το οποίο σχεδιάστηκε αρχικά ως πρωτόκολλο για τη μετάδοση πακέτων σε σύνθετα δίκτυα που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό τοπικών δικτύων που συνδέονται τόσο με τοπικές όσο και με καθολικές συνδέσεις. Επομένως, το πρωτόκολλο IP λειτουργεί καλά σε δίκτυα με πολύπλοκες τοπολογίες, χρησιμοποιώντας ορθολογικά την παρουσία υποσυστημάτων σε αυτά και δαπανώντας οικονομικά διακίνησηγραμμές επικοινωνίας χαμηλής ταχύτητας. Το πρωτόκολλο IP είναι ένα πρωτόκολλο datagram.

Το επίπεδο διαδικτύου περιλαμβάνει επίσης όλα τα πρωτόκολλα που σχετίζονται με τη σύνταξη και την τροποποίηση πινάκων δρομολόγησης, όπως πρωτόκολλα για τη συλλογή πληροφοριών δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.(Πρωτόκολλο Διαδικτύου δρομολόγησης) και OSPF(Ανοίξτε πρώτα τη συντομότερη διαδρομή), καθώς και το πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Internet ICMP(Internet Control Message Protocol). Το τελευταίο πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί για να ανταλλάσσει πληροφορίες σφάλματος μεταξύ του δρομολογητή και της πύλης, του συστήματος προέλευσης και του συστήματος προορισμού, δηλαδή για οργάνωση ανατροφοδότηση. Χρησιμοποιώντας ειδικά πακέτα ICMP, αναφέρεται ότι είναι αδύνατο να παραδοθεί ένα πακέτο, ότι έχει ξεπεραστεί η διάρκεια ζωής ή η συναρμολόγηση ενός πακέτου από θραύσματα, ανώμαλες τιμές παραμέτρων, αλλαγή στη διαδρομή προώθησης και τον τύπο της υπηρεσίας, την κατάσταση του το σύστημα κ.λπ.

Επόμενο επίπεδο ( επίπεδο II) ονομάζεται βασικός. Το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης λειτουργεί σε αυτό το επίπεδο TCP(Transmission Control Protocol) και User Datagram Protocol UDP(Πρωτόκολλο User Datagram). Το πρωτόκολλο TCP παρέχει μια σταθερή εικονική σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων διαδικασιών εφαρμογής. Το πρωτόκολλο UDP εξασφαλίζει τη μετάδοση πακέτων εφαρμογών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Datagram, δηλαδή χωρίς να δημιουργεί εικονική σύνδεση και συνεπώς απαιτεί λιγότερη επιβάρυνση από το TCP.

Κορυφαίο επίπεδο ( επίπεδο Ι) ονομάζεται εφαρμοσμένη. Πάνω από πολλά χρόνια χρήσης στα δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει συγκεντρώσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων και υπηρεσιών επιπέδου εφαρμογών. Αυτά περιλαμβάνουν πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται ευρέως όπως πρωτόκολλο αντιγραφής αρχείων FTP, πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού telnet, αλληλογραφία Πρωτόκολλο SMTP, που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρονικό ταχυδρομείο του Διαδικτύου και στο ρωσικό υποκατάστημά του RELCOM, υπηρεσίες υπερκειμένου για πρόσβαση σε απομακρυσμένες πληροφορίες, όπως το WWW και πολλές άλλες. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε μερικά από αυτά που σχετίζονται στενότερα με τα θέματα αυτού του μαθήματος.

Πρωτόκολλο SNMPΤο (Simple Network Management Protocol) χρησιμοποιείται για την οργάνωση της διαχείρισης δικτύου. Το πρόβλημα διαχείρισης χωρίζεται εδώ σε δύο προβλήματα. Η πρώτη εργασία σχετίζεται με τη μεταφορά πληροφοριών. Τα πρωτόκολλα μεταφοράς πληροφοριών ελέγχου καθορίζουν τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του διακομιστή και του προγράμματος -πελάτη που εκτελείται στον κεντρικό υπολογιστή του διαχειριστή. Καθορίζουν τις μορφές μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ πελατών και διακομιστών, καθώς και τις μορφές για ονόματα και διευθύνσεις. Η δεύτερη πρόκληση σχετίζεται με ελεγχόμενα δεδομένα. Τα πρότυπα ρυθμίζουν τα δεδομένα που πρέπει να αποθηκεύονται και να συσσωρεύονται σε πύλες, τα ονόματα αυτών των δεδομένων και τη σύνταξη αυτών των ονομάτων. Το πρότυπο SNMP ορίζει μια προδιαγραφή βάση πληροφοριώνδεδομένα διαχείρισης δικτύου. Αυτή η προδιαγραφή, γνωστή ως Βάση Πληροφοριών Διαχείρισης (MIB), ορίζει τα στοιχεία δεδομένων που πρέπει να αποθηκεύσει ένας κεντρικός υπολογιστής ή πύλη και τις επιτρεπόμενες λειτουργίες σε αυτά.

Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP(Μεταφορά αρχείων Protocol) υλοποιεί απομακρυσμένη πρόσβαση σε αρχεία. Προκειμένου να διασφαλιστεί η αξιόπιστη μεταφορά, το FTP χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο προσανατολισμένο στη σύνδεση - TCP - ως μεταφορά του. Εκτός από το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, το FTP προσφέρει και άλλες υπηρεσίες. Αυτό δίνει στον χρήστη την ευκαιρία διαδραστική εργασίαμε ένα απομακρυσμένο μηχάνημα, για παράδειγμα, μπορεί να εκτυπώσει τα περιεχόμενα των καταλόγων του· το FTP επιτρέπει στο χρήστη να καθορίσει τον τύπο και τη μορφή των δεδομένων που θα αποθηκευτούν. Τέλος, το FTP ελέγχει την ταυτότητα των χρηστών. Πριν από την πρόσβαση στο αρχείο, το πρωτόκολλο απαιτεί από τους χρήστες να δώσουν το όνομα χρήστη και τον κωδικό πρόσβασής τους.

Στη στοίβα TCP/IP, το FTP προσφέρει το πιο ολοκληρωμένο σύνολο υπηρεσιών αρχείων, αλλά είναι επίσης το πιο πολύπλοκο στον προγραμματισμό. Οι εφαρμογές που δεν απαιτούν όλες τις δυνατότητες του FTP μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα άλλο, πιο οικονομικό πρωτόκολλο - το Simple File Transfer Protocol TFTP(Trivial File Transfer Protocol). Αυτό το πρωτόκολλο υλοποιεί μόνο μεταφορά αρχείων και η μεταφορά που χρησιμοποιείται είναι απλούστερο από το πρωτόκολλο TCP, χωρίς σύνδεση - UDP.

Πρωτόκολλο telnetπαρέχει τη μεταφορά μιας ροής byte μεταξύ διεργασιών, καθώς και μεταξύ μιας διεργασίας και ενός τερματικού. Τις περισσότερες φορές, αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για την εξομοίωση ενός απομακρυσμένου τερματικού υπολογιστή.

Στοίβα IPX/SPX

Αυτή η στοίβα είναι η αρχική στοίβα πρωτοκόλλου Novell, την οποία ανέπτυξε για το λειτουργικό της σύστημα δικτύου NetWare στις αρχές της δεκαετίας του '80. Τα πρωτόκολλα Internetwork Packet Exchange (IPX) και Sequence Packet Exchange (SPX), τα οποία δίνουν το όνομά της στη στοίβα, είναι άμεσες προσαρμογές των πρωτοκόλλων XNS της Xerox, τα οποία είναι πολύ λιγότερο κοινά από το IPX/SPX. Σε ό,τι αφορά τις εγκαταστάσεις, τα πρωτόκολλα IPX/SPX κατέχουν ηγετική θέση, και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ίδιο το NetWare OS κατέχει ηγετική θέση με μερίδιο εγκαταστάσεων παγκοσμίως περίπου 65%.

Η οικογένεια πρωτοκόλλων Novell και η αντιστοιχία τους με το μοντέλο ISO/OSI παρουσιάζονται στο Σχήμα 1.5.

Ρύζι. 1.5. Στοίβα IPX/SPX

Επί επίπεδα φυσικών συνδέσμων και δεδομένων Τα δίκτυα Novell χρησιμοποιούν όλα τα δημοφιλή πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων (Ethernet, Token Ring, FDDI και άλλα).

Επί επίπεδο δικτύου το πρωτόκολλο λειτουργεί στη στοίβα Novell IPX, καθώς και πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.Και NLSP(ανάλογο με το πρωτόκολλο OSPF της στοίβας TCP/IP). Το IPX είναι ένα πρωτόκολλο που ασχολείται με τη διεύθυνση και τη δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα Novell. Οι αποφάσεις δρομολόγησης IPX βασίζονται στα πεδία διευθύνσεων στην κεφαλίδα του πακέτου καθώς και σε πληροφορίες από πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης. Για παράδειγμα, το IPX χρησιμοποιεί πληροφορίες που παρέχονται είτε από το RIP είτε από το NLSP (NetWare Link State Protocol) για να προωθήσει πακέτα στον υπολογιστή προορισμού ή στον επόμενο δρομολογητή. Το πρωτόκολλο IPX υποστηρίζει μόνο τη μέθοδο datagram ανταλλαγής μηνυμάτων, λόγω της οποίας καταναλώνει οικονομικά υπολογιστικούς πόρους. Έτσι, το πρωτόκολλο IPX παρέχει τρεις λειτουργίες: ορισμό διεύθυνσης, δημιουργία διαδρομής και αποστολή datagrams.

Το επίπεδο μεταφοράς του μοντέλου OSI στη στοίβα Novell αντιστοιχεί στο πρωτόκολλο SPX, το οποίο πραγματοποιεί μεταφορά μηνυμάτων προσανατολισμένη στη σύνδεση.

Στην κορυφή επίπεδα εφαρμογής, παρουσίασης και συνεδρίαςΤα πρωτόκολλα NCP και SAP λειτουργούν. Πρωτόκολλο NCP(NetWare Core Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο για αλληλεπίδραση μεταξύ του διακομιστή NetWare και του κελύφους του σταθμού εργασίας. Αυτό το πρωτόκολλο επιπέδου εφαρμογής υλοποιεί την αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή στα ανώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI. Χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες αυτού του πρωτοκόλλου, ο σταθμός εργασίας συνδέεται με τον διακομιστή, αντιστοιχίζει τους καταλόγους διακομιστή με τοπικά γράμματα μονάδας δίσκου, περιηγείται στο σύστημα αρχείων διακομιστή, αντιγράφει διαγραμμένα αρχεία, αλλάζει τα χαρακτηριστικά τους κ.λπ., και εκτελεί επίσης διαίρεση εκτυπωτή δικτύουμεταξύ σταθμών εργασίας.

Οι διακομιστές και οι δρομολογητές χρησιμοποιούν το SAP για να διαφημίσουν τις υπηρεσίες και τις διευθύνσεις δικτύου τους. Το πρωτόκολλο SAP επιτρέπει στις συσκευές δικτύου να ενημερώνουν συνεχώς πληροφορίες σχετικά με τις υπηρεσίες που είναι διαθέσιμες αυτήν τη στιγμή στο δίκτυο. Κατά την εκκίνηση, οι διακομιστές χρησιμοποιούν το SAP για να ειδοποιούν το υπόλοιπο δίκτυο σχετικά με τις υπηρεσίες τους. Όταν ένας διακομιστής τερματίζεται, χρησιμοποιεί το SAP για να ειδοποιήσει το δίκτυο ότι οι υπηρεσίες του έχουν σταματήσει.

Στα δίκτυα Novell, οι διακομιστές NetWare 3.x αποστέλλουν πακέτα εκπομπής SAP κάθε λεπτό. Τα πακέτα SAP φράζουν σημαντικά το δίκτυο, επομένως ένα από τα κύρια καθήκοντα των δρομολογητών που έχουν πρόσβαση στις παγκόσμιες επικοινωνίες είναι να φιλτράρουν την κυκλοφορία από τα πακέτα SAP και τα πακέτα RIP.

Τα χαρακτηριστικά της στοίβας IPX/SPX καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά του λειτουργικού συστήματος NetWare, δηλαδή τον προσανατολισμό του προηγούμενες εκδόσεις(έως 4.0) για εργασία σε μικρά τοπικά δίκτυα που αποτελούνται από προσωπικούς υπολογιστές με μέτριους πόρους. Επομένως, η Novell χρειαζόταν πρωτόκολλα που απαιτούσαν έναν ελάχιστο αριθμό μνήμη τυχαίας προσπέλασης(περιορίζεται σε υπολογιστές συμβατούς με IBM με MS-DOS έως 640 KB) και οι οποίοι θα λειτουργούσαν γρήγορα σε επεξεργαστές χαμηλής επεξεργαστικής ισχύος. Ως αποτέλεσμα, τα πρωτόκολλα στοίβας IPX/SPX μέχρι πρόσφατα λειτουργούσαν καλά σε τοπικά δίκτυα και όχι τόσο καλά σε μεγάλα εταιρικά δίκτυα, καθώς υπερφόρτωσαν αργές παγκόσμιες συνδέσεις με πακέτα εκπομπής που χρησιμοποιούνται εντατικά από πολλά πρωτόκολλα σε αυτήν τη στοίβα (για παράδειγμα, δημιουργία επικοινωνίας μεταξύ πελατών και διακομιστών).

Αυτή η περίσταση, καθώς και το γεγονός ότι η στοίβα IPX/SPX είναι ιδιοκτησία της Novell και απαιτεί άδεια για την υλοποίησή της, έχει περιορίσει εδώ και πολύ καιρό τη διανομή της μόνο στα δίκτυα NetWare. Ωστόσο, τη στιγμή που κυκλοφόρησε το NetWare 4.0, η Novell είχε κάνει και συνεχίζει να κάνει σημαντικές αλλαγές στα πρωτόκολλά της με στόχο την προσαρμογή τους ώστε να λειτουργούν σε εταιρικά δίκτυα. Τώρα η στοίβα IPX/SPX εφαρμόζεται όχι μόνο στο NetWare, αλλά και σε πολλά άλλα δημοφιλή λειτουργικά συστήματα δικτύου - SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Στοίβα NetBIOS/SMB

Η Microsoft και η IBM συνεργάστηκαν σε εργαλεία δικτύωσης για προσωπικούς υπολογιστές, επομένως η στοίβα πρωτοκόλλων NetBIOS/SMB είναι το κοινό τους πνευματικό τέκνο. Το NetBIOS εισήχθη το 1984 ως επέκταση δικτύου των τυπικών λειτουργιών του IBM PC Basic Input/Output System (BIOS) για πρόγραμμα δικτύου PC Network από την IBM, η οποία σε επίπεδο εφαρμογής (Εικ. 1.6) χρησιμοποιούσε το πρωτόκολλο SMB (Server Message Block) για την υλοποίηση υπηρεσιών δικτύου.

Ρύζι. 1.6. Στοίβα NetBIOS/SMB

Πρωτόκολλο NetBIOSλειτουργεί σε τρία επίπεδα του μοντέλου αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων: δίκτυο, μεταφορά και συνεδρία. Το NetBIOS μπορεί να παρέχει υψηλότερο επίπεδο υπηρεσιών από τα πρωτόκολλα IPX και SPX, αλλά δεν διαθέτει δυνατότητες δρομολόγησης. Επομένως, το NetBIOS δεν είναι πρωτόκολλο δικτύου με τη στενή έννοια της λέξης. Το NetBIOS περιέχει πολλές χρήσιμες λειτουργίες δικτύωσης που μπορούν να αποδοθούν στα επίπεδα δικτύου, μεταφοράς και συνεδρίας, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δρομολόγηση πακέτων, καθώς το πρωτόκολλο ανταλλαγής πλαισίων NetBIOS δεν εισάγει μια τέτοια έννοια ως δίκτυο. Αυτό περιορίζει τη χρήση του πρωτοκόλλου NetBIOS σε τοπικά δίκτυα που δεν είναι υποδικτυακά. Το NetBIOS υποστηρίζει τόσο το datagram όσο και τις επικοινωνίες που βασίζονται σε σύνδεση.

Πρωτόκολλο SMB, που αντιστοιχεί στα επίπεδα εφαρμογής και αντιπροσωπευτικά του μοντέλου OSI, ρυθμίζει την αλληλεπίδραση του σταθμού εργασίας με τον διακομιστή. Οι λειτουργίες SMB περιλαμβάνουν τις ακόλουθες λειτουργίες:

• Διαχείριση συνεδρίας. Δημιουργία και διακοπή ενός λογικού καναλιού μεταξύ του σταθμού εργασίας και των πόρων δικτύου του διακομιστή αρχείων.
• Πρόσβαση σε αρχείο. Ένας σταθμός εργασίας μπορεί να επικοινωνήσει με τον διακομιστή αρχείων με αιτήματα για δημιουργία και διαγραφή καταλόγων, δημιουργία, άνοιγμα και κλείσιμο αρχείων, ανάγνωση και εγγραφή σε αρχεία, μετονομασία και διαγραφή αρχείων, αναζήτηση αρχείων, λήψη και ρύθμιση χαρακτηριστικών αρχείων και κλείδωμα εγγραφών.
• Υπηρεσία εκτύπωσης. Ο σταθμός εργασίας μπορεί να βάλει στην ουρά αρχεία για εκτύπωση στον διακομιστή και να λάβει πληροφορίες σχετικά με την ουρά εκτύπωσης.
• Υπηρεσία ανταλλαγής μηνυμάτων. Η SMB υποστηρίζει απλά μηνύματα με τις ακόλουθες λειτουργίες: αποστολή απλού μηνύματος. αποστολή μηνύματος εκπομπής. αποστολή έναρξης μπλοκ μηνύματος. αποστολή κειμένου μπλοκ μηνύματος. αποστολή τέλους μπλοκ μηνύματος. προώθηση ονόματος χρήστη. ακυρώστε την αποστολή· λάβετε το όνομα του μηχανήματος.

Λόγω του μεγάλου αριθμού εφαρμογών που χρησιμοποιούν τις λειτουργίες API που παρέχονται από το NetBIOS, πολλά λειτουργικά συστήματα δικτύου υλοποιούν αυτές τις λειτουργίες ως διεπαφή με τα πρωτόκολλα μεταφοράς τους. Το NetWare έχει ένα πρόγραμμα που προσομοιώνει τις λειτουργίες NetBIOS με βάση το πρωτόκολλο IPX και υπάρχουν εξομοιωτές λογισμικού για το NetBIOS για Windows NT και τη στοίβα TCP/IP.

Γιατί χρειαζόμαστε αυτή την πολύτιμη γνώση; (σύνταξης)

Κάποτε ένας συνάδελφος μου έκανε μια δύσκολη ερώτηση. Λοιπόν, λέει, ξέρεις ποιο είναι το μοντέλο OSI... Και γιατί το χρειάζεσαι, ποιο είναι το πρακτικό όφελος αυτής της γνώσης: εκτός αν κάνεις επίδειξη μπροστά σε ανδρείκελα; Δεν είναι αλήθεια, τα οφέλη αυτής της γνώσης είναι μια συστηματική προσέγγιση για την επίλυση πολλών πρακτικών προβλημάτων. Για παράδειγμα:

• αντιμετώπιση προβλημάτων (