Лекции. 1. информационные сети. Основные понятия становление информационных сетей
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
BGP (Border Gateway Protocol), IDRP (Inter-Domain Routing Protocol). Уровень II стека называется основным. На этом уровне функ- ционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную пере- дачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспе- чивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между се- тевым протоколом и многочисленными прикладными процессами. Транспортные протоколы TCP и UDP не приспособлены для поддержки приложений реального времени, с этой целью разра- ботана группа протоколов реального времени RTP (Real-Time Protocol), RTCP (Real-Time Control Protocol), RSVP (Resource ReSerVation Protocol). Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За дол- гие годы использования в сетях различных стран и организаций 68 стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол передачи файлов FTP (File Transfer Pro- tocol), протокол эмуляции терминала Telnet, почтовый протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), используемый в электрон- ной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к уда- ленной информации, такие как WWW и многие другие. Протокол пересылки файлов FTP реализует удаленный до- ступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений – TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP пред- лагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется воз- можность интерактивной работы с удаленным компьютером: например, он может распечатать содержимое его каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Преж- де, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP-архивов Internet парольная аутенти- фикация не требуется, и ее обходят за счет использования для та- кого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous. В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не тре- буются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол – простейший протокол пересылки фай- лов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализу- ет только передачу файлов, причем в качестве транспорта ис- пользуется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения – UDP. Протокол Telnet наиболее часто используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. Пользователь сервиса Telnet фактически управляет удаленным компьютером так же, как и ло- кальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хоро- шей защиты. Поэтому серверы Telnet всегда используют как ми- нимум аутентификацию по паролю, а зачастую и более мощные средства защиты. 69 Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) ис- пользуется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым ком- муникационным оборудованием – коммутаторами, сетевыми адаптерами и т.п. Проблема управления в протоколе SNMP раз- деляется на две задачи. Первая из них связана с передачей ин- формации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия SNMP-агента, работаю- щего в управляемом оборудовании, и SNMP-монитора, работаю- щего на компьютере администратора, который часто называют также консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются агенты и монитор. Вторая задача связана с контролируемыми переменными, харак- теризующими состояние управляемого устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапли- ваться в устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство должно со- хранять, и допустимые операции над ними. Несмотря на то, что стек TCP/IP неразрывно связан с гло- бальной сетью Internet, рабочие станции которой используют протоколы именно этого стека, существует большое количество локальных, территориальных и корпоративных сетей, непосред- ственно не являющихся частями Internet, но в которых также ис- пользуют протоколы TCP/IP. Подчеркивая отличие этих сетей от Internet, их называют IP-сетями (реже – сетями TCP/IP). Стек TCP/IP изначально ориентирован на использование в глобальных сетях, поэтому он имеет ряд особенностей, обеспечи- вающих ему преимущество перед другими протоколами, когда речь идет о построении сетей, использующих глобальные связи. Одним из таких несомненных преимуществ выступает способность фрагментировать пакеты. В общем случае составная сеть объеди- 70 няет сети, построенные на совершенно разных платформах. В каж- дой из этих сетей установлена собственная величина максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра, пакета). В этом слу- чае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальную длину кадра, в сеть с меньшей максимальной длиной, как правило, возникает необходимость деления передаваемого кадра на не- сколько частей. Протокол IP эффективно решает эту задачу. Ещё одной выигрышной особенностью стека TCP/IP являет- ся гибкая система адресации, позволяющая более просто по срав- нению с другими протоколами аналогичного назначения объеди- нять в составную сеть сети различных технологий. Это также обеспечивает стеку TCP/IP преимущества при построении боль- ших гетерогенных сетей. В стеке TCP/IP очень экономно используются возможности широковещательных рассылок. Это свойство необходимо при ра- боте на медленных каналах связи, всё ещё широко используемых в территориальных сетях. Платой за получаемые преимущества в данном случае ока- зываются высокие требования к ресурсам и сложность админи- стрирования IP-сетей. Мощные функциональные возможности протоколов стека TCP/IP требуют для своей реализации высоких вычислительных затрат. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к необходимости ис- пользования в IP-сетях различных централизованных служб типа DNS (Domain Name System – служба доменных имен, англ.) и т.п. Каждая из подобных служб нацелена на облегчение администри- рования сети, в том числе и на облегчение конфигурирования оборудования, но в то же время сама требует пристального вни- мания со стороны администраторов. На сегодняшний день стек TCP/IP – самый популярный стек протоколов, широко используемый как в глобальных, так и в локальных сетях. 6.3. Стек протоколов SNA Логическая архитектура SNA состоит из пяти уровней (см. раздел 5.2. настоящего пособия). Два верхних уровня обеспечивают 71 организацию и обслуживание сессий при обмене данными, а три нижних уровня – маршрутизацию и физическую передачу данных. Для обмена информацией в SNA используется набор прото- колов связи между эквивалентными уровнями. Однородные уровни взаимодействуют путем обмена параметрами, содержа- щимися в заголовках. Основной функцией уровня управления звеном данных яв- ляется обеспечение безошибочной передачи кадров, для чего ор- ганизуется повторная передача искаженных кадров. В качестве основного протокола звена передачи данных используется прото- кол SDLC (Synchronous Data-Link Control – управление синхрон- ным каналом передачи данных, англ.). Могут также поддержи- ваться и другие протоколы, включая BSC (Binary Synchronous Communication protocol – двоичный синхронный протокол связи, англ.), асинхронные стартстопные процедуры и протокол Х.25. На уровне управления маршрутом работает протокол РС (Path Control – управление маршрутом, англ.). На этом уровне формируется заголовок ТН (Таblе Неаder – табличный заголовок, англ.) кадра, имеющий несколько возможных форматов. На уровне управления передачей используется протокол ТС (Transmission Control – управление передачей, англ.). Здесь фор- мируется заголовок RH, содержащий совокупность параметров управления передачей. Уровень управления потоком данных, используя протокол DFC (Data Flow Control – управление потоком данных, англ.), поддерживает поток и логическое формирование данных между оконечными пользователями с помощью методов сцепления (за- ключения в скобки) и формирования режимов запросов-ответов. Скобки – это последовательность запросов и ответов, которые составляют цикл обмена. Соответствующие параметры помеща- ются в заголовки RН. Перечень протоколов, используемых в стеке SNA, не исчер- пывается основными протоколами уровней, приведенными выше. С другими протоколами этого стека и схемой их взаимодействия можно ознакомиться, например, в [11]. Абоненты сети SNA через шлюзы сетевого уровня (протокол 72 РС) могут взаимодействовать с абонентами сетей, использующих коммуникационные стеки протоколов OSI, TCP/IP и наоборот. 6.4. Стек протоколов DNA Как и другие протокольные стеки, DNA поддерживает раз- личные реализации физического и канального уровней. Помимо поддержки традиционных сетевых технологий DNA также пред- лагает протокол канального уровня для двухточечного соедине- ния, называемый Digital Data Communications Message Protocol (DDCMP – протокол сообщений цифровой связи, англ.). Сеть DECnet поддерживает на сетевом уровне услуги, как без установления соединения, так и с установлением соединения. В обоих случаях услуги реализуются протоколами OSI. Реализа- ции без установления соединения используют CLNP и CLNS. Услуги с установлением соединения поддерживаются про- токолами PLP и CMNP. В сети DECnet версии PhaseV значительная часть прото- кольного стека приведена в соответствие с OSI. Маршрутизация DNA PhaseV включает в себя маршрутизацию OSI (ES-IS и IS-IS) и постоянную поддержку протокола маршрутизации DECnet PhaseIV ЕS-IS и IS-IS. Транспортный уровень DNA реализуется различными про- токолами транспортного уровня, как патентованными, так и стандартными. Поддерживаются протоколы транспортного уров- ня OSI: ТР0, ТР2 и ТР4. Принадлежащий Digital Протокол услуг сети (Network ser- vices protocol – NSP) по функциональным возможностям похож на ТР4 тем, что обеспечивает ориентированное на соединение, с контролируемым потоком обслуживание, с фрагментацией и по- вторной сборкой сообщений. Обеспечиваются два подканала – один для «нормальных» данных, второй для срочных данных и информации управления потоком. Поддерживается два типа управления потоком – простой механизм старт/стоп, при котором получатель сообщает отправителю, когда следует завершать и возобновлять передачу данных, и более сложная техника управ- ления потоком, при которой получатель сообщает отправителю, 73 сколько сообщений он может принять. NSP может также реаги- ровать на уведомления о перегрузке, поступающие из сетевого уровня, путем уменьшения числа невыполненных сообщений, ко- торое он может допустить. Перечень протоколов используемых архитектурой DNA приведен в таблице 6.1. Таблица 6.1 обозна- чение название протокола (англ.) назначение протокола DRP DECnet Routing Protocol протокол маршрутизации и коммутации пакетов NSP Network Services Protocol DNA протокол сетевой службы SSP Network Information and Command Exchange Protocol протокол обмена сетевой ин- формацией управления DAP Data Access Protocol протокол доступа к данным CNTRM Network Command Termi- nal протокол сетевого командно- го терминала MOP Maintenance Operations Protocol протокол технического об- служивания LAT Local Area Transport Proto- col транспортный протокол ло- кальной области DNS Distributed Name Server распределенный сервер имен SCP Session Control Protocol DNA протокол управления сеансом DNA FOUND Foundation Services протокол управления основ- ными сервисами SCP Session Control Protocol протокол управления сеансом 6.5. Стек протоколов AppleTalk Компания Apple разработала протокольный стек архитекту- ры AppleTalk таким образом, чтобы он был независимым от ка- нального уровня. Иначе говоря, теоретически, он может работать в дополнение к любой технологии канального уровня, обеспечи- 74 вая различные его реализации, включая LocalTalk 23 , Ethernet, To- ken Ring, FDDI. Apple ссылается на AppleTalk, работающий в Ethernet, как на EtherTalk, в Тоkеn Ring – как на TokenTalk и в FDDI – как на FDDITalk. На сетевом уровне архитектуры AppleTalk (см. раздел 5.4 настоящего пособия), помимо прочего, решается задача назначе- ния адресов узлам сети. Для минимизации затрат, связанных с администрированием сети, адреса узлов AppleTalk назначаются динамически. Для установления связи адресов AppleTalk с кон- кретными адресами носителя используется протокол разрешения адреса AppleTalk (AARP – AppleTalk Address Resolution Protocol, англ.). AARP устанавливает связи между адресами других прото- колов и аппаратными адресами узлов. Механизм работы этого протокола традиционен и схож с работой аналогичного протоко- ла из стека TCP/IP – ARP. Основным протоколом сетевого уровня AppleTalk является протокол доставки дейтаграмм (DDP – datagram delivery proto- col, англ.). Как следует из названия, DDP обеспечивает обслужи- вание без установления соединения. Задачу организации и обслуживания таблиц маршрутизации решает протокол поддержки маршрутной таблицы (RTMP – routing table maintenance protocol, англ.). Маршрутные таблицы RTMP содержат данные о каждой сети, до которой может дойти дейтаграмма. Протокол привязки по именам AppleTalk (NBP – Name Bind- ing Protocol, англ.) устанавливает связь символьных имен узлов сети AppleTalk с адресами. С помощью протокола информации зоны (ZIP – Zone Infor- mation Protocol, англ.) осуществляется поиск имени в зоне – группе логически связанных узлов. Протокол обновляемой маршрутизации AppleTalk (AURP – AppleTalk Update-Based Routing Protocol, англ.) даёт возможность администратору сети подключать сеть AppleTalk к внешней сети, реализованной на иной архитектуре, например к IP-сети. 23 LocalTalk – запатентованный компанией Apple метод доступа к разделяемой среде передачи, базирующийся на конкурентном праве получения доступа. 75 AppleTalk эхо-протокол (AEP – AppleTalk Echo Protocol, англ.) генерирует пакеты, которые могут быть использованы для провер- ки способности различных узлов сети создавать повторное эхо. Транспортный уровень AppleTalk реализуется двумя основ- ными протоколами AppleTalk: протоколом транзакций AppleTalk (ATP – AppleTalk Transaction Protocol, англ.) и протоколом потока данных AppleTalk (ADSP – AppleTalk Data Stream Protocol, англ.). В транзакции АТР входят запросы (requests) от клиентов и ответы (replies) от служебных устройств. Каждая пара запрос- ответ имеет отдельный идентификатор транзакции. ADSP организует и поддерживает передачу данных между узлами сети AppleTalk. ADSP является надежным протоколом в том плане, что он гарантирует доставку байтов в том же порядке, в каком они были отправлены, а также то, что они не будут дуб- лированы. ADSP нумерует каждый байт, чтобы отслеживать от- дельные элементы потока данных. На верхних уровнях AppleTalk поддерживает несколько протоколов. Протокол сеансов AppleTalk (ASP – AppleTalk Session Proto- col, англ.) организует и поддерживает сеансы (логические диало- ги) между клиентом AppleTalk и служебным устройством. Протокол доступа к принтеру (РАР – Printer Access Protocol, англ.) является ориентированным по связи протоколом, который организует и поддерживает связи между клиентами и служебными устройствами (использование термина «printer» в заголовке этого протокола является в большей степени исторической традицией). Наконец, протокол ведения картотеки AppleTalk (AFP– AppleTalk Filing Protocol, англ.) помогает клиентам коллективно использовать служебные файлы в сети. В последние годы компания Apple Computer отказалась от ис- пользования сетевой архитектурыAppleTalk и соответствующего протокольного стека, отдавая предпочтение архитектуре TCP/IP. 7. АРХИТЕКТУРЫ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ Из самого названия – «мобильная сеть», – вытекает назна- 76 чение этого вида средств информационных коммуникаций: обес- печение информационного взаимодействия между подвижными абонентами (пользователями сети) и стационарными серверами с использованием радиоканалов. Основой развития мобильных сетей выступают сотовые то- пологии [4], обусловившие широкое использование другого названия этого вида сетей – сети [подвижной] сотовой связи. Использовавшиеся изначально в целях обеспечения теле- фонной (голосовой) связи, к настоящему времени мобильные се- ти стали полноценным средством обмена информацией самого различного рода, а также средством доступа к популярным сете- вым сервисам – электронной почте, www-сервису и др. |