СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ. Министерствообразованияинаукироссийскойфедерации
 Скачать 4.29 Mb.
|
|
Бит -стаффинг (bit stuffing – вставка битов) – техника вставки и стирания битов, используемая в высокоскоростных цифровых каналах связи с большим числом линий связи, не имеющих взаимной синхронизации, а также средство синхронизации в протоколах управления каналом связи типа HDLC. Бит-стаффинг реализуется следующим образом. На передающем узле после пяти подряд следующих единиц внутри кадра принудительно вставляется 0, который автоматически изымается на приемном узле. Таким образом, исключается возможность появления внутри кадра последовательности битов 01111110, используемой для разделения кадров. На рис.1.46 иллюстрируется процедура бит-стаффинга. Положим, что необходимо передать кадр, показанный на рис.1.46,а), в котором встречаются: • шесть подряд идущих единиц (которые находятся между двумя нулевыми битами и могут быть восприняты как граница кадра); • ровно пять единиц; • более шести единиц. В соответствии с рассмотренным выше принципом реализации бит- стаффинга в передающем узле после пяти любых подряд идущих единиц принудительно будут вставлены нулевые биты, как это показано на Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 64 рис.1.46,б). Отметим, что нули вставляются не зависимо от того, совпадает или не совпадает внутрикадровая битовая последовательность с флагом 01111110, используемым для разделения кадров. В результате такой процедуры по каналу связи будет передана последовательность битов, показанная на рис.1.46,в), которая анализируется в принимающем узле. Если после пяти подряд поступивших в узел единиц два последующих бита имеют значения 1 и 0, то такая комбинация рассматривается как граница кадра. Если же после пяти единиц следующий бит равен 0, то он изымается, и текст кадра принимает исходный вид рис.1.46,а). При использовании в качестве границы кадров специальных стартовых и стоповых символов (байтов) реализуется «байт-стаффинг» – техника вставки, а точнее замены байтов, совпадающих с граничными в тексте кадра, на определённые последовательности других символов (см.протокол SLIP). 1.5.6. Управление трафиком на канальном уровне На канальном уровне управление потоком в канале связи между двумя узлами реализуется за счет применения: • механизма квитирования; • механизма тайм-аута; • механизма скользящего окна. 1.5.6.1. Квитирование Механизм квитирования предназначен для обеспечения надёжной передачи данных (кадров или пакетов) и может быть реализован как на канальном, так и на более высоком уровне (например, сетевом или транспортном) OSI-модели. Реализация механизма квитирования на канальном уровне (в звене передачи данных) показана на рис.1.47 Положим, что в некоторый момент времени узел У 1 отправляет в узел У 2 кадр с данными (Д), причём копия отправленного кадра сохраняется в буферной памяти узла (рис.1.47,а). Узел У 2 после получения кадра от узла У 1 подсчитывает контрольную сумму и сравнивает её со значением, содержащимся в концевике. Если эти значения не совпадают, то узел У 2 формирует и отправляет узлу У 1 специальный служебный кадр (К–), называемый отрицательной квитанцией, свидетельствующей о том, что кадр был передан с ошибкой (рис.1.47,б). Узел У 1 анализирует квитанцию и, если квитанция была отрицательной, повторно посылает тот же самый 1000 11111 0 1 01100111010110 11111 00110000 11111 011 1000111111011001110101101111101100001111111 01111110 1000 11111 0 1 01100111010110 11111 0 0110000 11111 0 11 01111110 а) б) в) 1.46 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 65 кадр Д (рис.1.47,в). Если подсчитанная в узле У 2 контрольная сумма совпадает со значением, содержащимся в концевике, то узел У 2 формирует и отправляет положительную квитанцию(К+), свидетельствующую о том, что кадр был передан без ошибок (рис.1.47,г). Узел У 1 анализирует квитанцию и, если квитанция была положительной, удаляет сохранённую копию этого кадра из буферной памяти (рис.1.47,д). 1.5.6.2. Тайм - аут Недостаток рассмотренного механизма квитирования состоит в том, что в случае потери кадра данных или квитанции в процессе передачи между узлами У 1 и У 2 узел-отправитель У 1 может ожидать прихода квитанции бесконечно долго. При этом становится невозможной передача других данных к узлу У 2 , что может привести в конечном счёте к прекращению передачи данных в сети. Для исключения подобной ситуации был реализован механизм тайм-аута, заключающийся в следующем. Узел-отправитель У 1 после завершения передачи данных (кадра) к узлу У 2 запускает таймер и ожидает поступления квитанции (положительной или отрицательной) в течение ограниченного промежутка времени t ∆ , называемого тайм-аутом. Величина тайм-аута выбирается из следующего условия: t ∆ должно быть больше, чем удвоенное время передачи кадра между узлами, то есть к 2 τ > ∆ t Время передачи кадра между узлами к τ складывается из времени Д Д У 1 У 2 а ) Д б ) Д К– в ) Д Д Д г ) Д К + д ) Д 1.47 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 66 распространения сигнала по каналу связи с τ и времени передачи кадра максимальной длины max τ : max с к τ τ τ + = Время распространения сигнала по каналу связи определяется как v L = с τ , где L – длина канала и v – скорость распространения сигнала в среде передачи Время передачи кадра максимальной длины зависит от длины кадра max l и пропускной способности канала КС C : КС max max C l = τ Тогда : КС max к C l v L + = τ и условие для выбора величины тайм - аута примет вид : + > ∆ КС max 2 C l v L t Если по истечении тайм - аута t ∆ узел - отправитель У 1 не получает квитанцию , то он повторно передаёт тот же кадр Для исключения бесконечного числа передач одного и того же кадра обычно устанавливается некоторое предельное количество попыток передать кадр , после которого передача этого кадра прекращается , и данное направление передачи ( маршрут ) исключается из рассмотрения и в дальнейшем не используется , поскольку предполагается , что канал или узел данного маршрута находится в неисправном состоянии Для рассматриваемого кадра выбирается новое направление передачи в соответствии с используемым методом маршрутизации Недостатком рассмотренного способа передачи данных является низкий коэффициент полезной загрузки канала , обусловленный большими накладными расходами на ожидание и передачу служебных квитанций Коэффициент полезной загрузки канала , измеряемый как доля времени , используемого для передачи непосредственно пользовательских данных , составляет менее 30%, в чём несложно убедиться , используя следующие рассуждения Пусть время передачи кадра данных равно к τ Как показано выше , величина тайм - аута выбирается из условия : ( ) max с 2 τ τ + > ∆ t , где с τ – время распространения сигнала в канале связи , max τ – время передачи кадра максимальной длины С учётом того , что max к τ τ < и 0 с > τ , положим к 3 τ = ∆ t Тогда коэффициент полезной загрузки канала : 33 , 0 ∆ к = = t КС τ ρ Следует иметь в виду, что этот результат справедлив при условии, что положительная квитанция поступила с первого раза. Если же первая передача кадра окажется неудачной, и в узел-отправитель поступит отрицательная квитанция, что потребует повторной передачи кадра, коэффициент полезной загрузки канала окажется гораздо ниже и составит: Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 67 165 , 0 2∆ к = = t КС τ ρ , то есть менее 20%. Это означает , что реальная скорость передачи данных по каналу с пропускной способностью 10 Мбит / с будет составлять менее 2 Мбит / с Очевидно , что такая ситуация является экономически неприемлемой , особенно для высокоскоростных каналов 1.5.6.3. Скользящее окно Для увеличения коэффициента полезной загрузки канала используется механизм «скользящего окна» Предварительно отметим , что если рассмотренные выше механизмы квитирования и тайм - аута предполагали наличие между взаимодействующими узлами полудуплексного канала , то механизм скользящего окна может быть реализован только при наличии дуплексного канала При этом , кадры данных и квитанции могут передаваться одновременно по разным каналам ( рис .1.48). Суть механизма « скользящего окна » заключается в следующем Узел - отправитель может послать подряд несколько кадров данных без получения на эти кадры квитанций При этом кадры циклически нумеруются от 1 до W , где W – размер (ширина) окна – максимальное количество кадров , которые могут быть переданы без подтверждения Номер кадра указывается в заголовке Ширина окна может быть выбрана из условия максимальной загрузки прямого канала связи от узла - отправителя к узлу - получателю , которая может быть достигнута за счёт передачи ещё нескольких кадров за время ожидания квитанции на первый кадр : к o с к o к с к 2 2 ) ( 2 τ τ τ τ τ τ τ τ + + = + + = > T W , где o к с ) ( 2 τ τ τ + + = T – минимальное время ожидания квитанции ; к τ – время передачи кадра , с τ – время распространения сигнала по каналу связи , о τ – время , затрачиваемое в узле - получателе на обработку кадра и формирование квитанции Как следует из представленного выражения , если пренебречь временем распространения сигнала по каналу связи и временем обработки кадра в узле - получателе У 2 , то минимальная ширина окна должна быть не менее 2. Д Д 6 У 1 У 2 К 3 + 1.48 Д 5 Д 4 Д Д 1 Д Д Д 1 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 68 Положим, что в начальный момент времени окно узла-отправителя У 1 выглядит так, как это показано на рис.1.49,а), что означает возможность передачи W кадров без подтверждения. Для того чтобы простой канала связи свести к минимуму, квитанция в узле-получателе может быть сформирована раньше, чем закончится передача всех W кадров, то есть узел-получатель может отправить квитанцию узлу-отправителю в любой удобный для него момент времени. Такой момент обычно связан с формированием кадра данных, посылаемого по обратному каналу от узла У 2 к узлу У 1 . При этом в заголовок этого кадра вставляется квитанция, указывающая номер последнего кадра, который был принят без ошибок (положительная квитанция) или с ошибкой (отрицательная квитанция). Если квитанция на кадр с номером ) 1 ( W k k < < – положительная , то окно в узле У 1 сдвигается так , как это показано на рис .1.49, б ), что означает возможность передачи ещё W кадров с номерами k W k ,..., 1 , ..., , 1 + без квитанции Если квитанция на кадр с номером ) 1 ( W k k < < – отрицательная , то это означает , что кадры с номерами до ( 1 − k ) приняты правильно , а кадры , начиная с номера k, должны быть переданы повторно При этом окно в узле У 1 сдвигается так , как это показано на рис .1.49, в ) что означает возможность передачи ещё W кадров с номерами 1 ,..., 1 , ..., , − k W k без квитанции Таким образом , квитанция может формироваться не на все передаваемые кадры , а только на некоторые из них , причём , если положительная квитанция пришла на кадр с номером k, то считается , что этот кадр и все предыдущие кадры с номерами от 1 до ) 1 ( − k приняты без ошибок Аналогично , отрицательная квитанция на кадр с номером k означает , что все предыдущие кадры приняты без ошибок , и повторной передаче подлежат все ранее переданные кадры , начиная с номера k. 1.5.7. Управление трафиком на высших уровнях OSI- модели На сетевом уровне управление потоком в сети передачи данных реализуется за счет : • применения различных методов маршрутизации ; • установления приоритетов между различными типами трафика На транспортном уровне управление потоком между конечными узлами сети реализуется за счет : а ) 1 2 … k-1 k k+1 … W б ) k+1 k+2 … W 1 2 … k в ) k k+1 … W-1 W 1 … k-1 1.49 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 69 • установления приоритетов между различными типами трафика; • ограничения поступающего от абонента трафика (например, когда скорость работы отправителя выше скорости получателя); • ограничения доступа в сеть передачи данных. На сеансовом уровне управление в коммутируемых сетях сеансом связи реализуется за счет применения различных способов установления соединения между абонентами. 1.6. Параметры и характеристики компьютерных сетей Эффективность компьютерной сети может быть охарактеризована совокупностью величин, которые можно разделить на два класса (рис.1.50): • параметры; • характеристики. Параметры компьютерной сети представляют собой величины, описывающие структурно-функциональную организацию сети и ее взаимодействие с внешней средой, в том числе, создаваемую в сети нагрузку. Характеристики компьютерной сети описывают её эффективность и зависят от параметров. Характеристики определяются в процессе эксплуатации сети путем измерений с помощью специальных измерительных средств – сетевых мониторов и в процессе решения задач системного анализа как функции параметров, т.е. являются вторичными по отношению к параметрам. 1.6.1. Параметры компьютерных сетей Все параметры компьютерной сети можно разделить на три группы (см. рис.1.50): 1) структурные параметры, описывающие состав и структуру сети; Величины, описывающие эффективность компьютерной сети Параметры Характеристики Структурные Функциональные Нагрузочные Качественные Количественные Операционные возможности Масштабируемость Управляемость Гибкость 1.50 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 70 2) функциональные параметры, описывающие стратегию управления передачей данных в компьютерной сети и стратегию управления обработкой данных в узлах; 3) нагрузочные параметры, описывающие взаимодействие сети с внешней средой, то есть нагрузку, создаваемую в сети решаемыми прикладными задачами и передаваемыми в вычислительной сети данными. В качестве структурных параметров компьютерных сетей используются: • количество узлов, входящих в состав сети, и их взаимосвязь (топология сети); • типы узлов, состав и количество оборудования (ЭВМ и сетевых устройств); • технические данные устройств (производительность ВС и сетевых устройств – маршрутизаторов и коммутаторов, пропускные способности каналов связи и т.п.). К функциональным параметрам компьютерных сетейотносятся: • способ коммутации; • метод доступа к каналу связи; • алгоритм выбора маршрута передачи данных в сети; • распределение прикладных задач по узлам сети; • режим функционирования ВС; • последовательность выполнения прикладных задач в ВС; • приоритеты задач и т.д. В качестве нагрузочных параметров компьютерных сетеймогут использоваться: • число типов потоков данных (аудио, видео, компьютерные данные); • интенсивности поступления сообщений (пакетов, кадров) разных типов в сеть или к отдельным ресурсам (узлам и каналам связи); • длина передаваемых по сети блоков данных (пакетов, кадров); • число типов прикладных задач; • ресурсоемкость каждой задачи и т.д. 1.6.2. Характеристики компьютерных сетей Характеристики компьютерных сетей – это совокупность показателей эффективности (качества) сети. Характеристики компьютерных сетей можно разделить на две группы (см. рис.1.50): • качественные; • количественные. Примерами качественных характеристик могут служить: • операционные возможности сети, представляющие собой перечень услуг (сервисов) по передаче и обработке данных, предоставляемых пользователям сети, таких как передача данных между удаленными пользователями сети, доступ к удаленным файлам, доступ к Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 71 разнообразным вычислительным средствам, в том числе, к высокопроизводительным ВС, электронная почта, возможность передачи по сети разнообразных данных (речь, аудио, видео) и т.д.; • масштабируемость – способность сети при ее наращивании (при увеличении ресурсов) линейно увеличивать свою производительность, которую можно оценить количественно через отношение прироста производительности системы к приросту ресурсов: чем ближе это отношение к единице, тем выше масштабируемость; • управляемость – возможность администрирования с целью выявления и разрешения возникающих в сети проблем, а также планирования развития и модернизации сети; • гибкость – сохранение качества функционирования сети при изменении её состава и конфигурации в результате выхода из строя оборудования или добавления новых устройств. Количественные характеристики компьютерных сетей можно разделить на две группы (рис.1.51): • глобальные, определяющие наиболее важные свойства сети как целостного объекта; • локальные, определяющие свойства отдельных устройств или частей сети и позволяющие получить более детальное представление об эффективности сети. К глобальным характеристикам относятся: • характеристики производительности; • характеристики оперативности; • характеристики надежности; • стоимостные характеристики; • прочие характеристики (энергопотребления, массогабаритные и т.п.). 1.6.2.1. Характеристики производительности Производительность компьютерной сети – мера мощности сети, определяющая количество работы, выполняемой сетью в единицу времени. Понятие производительности охватывает широкую номенклатуру показателей эффективности компьютерной сети, определяющих качество Количественные характеристики компьютерных сетей Глобальные Локальные Производительности Оперативности Надёжности 1.51 Стоимостные Прочие Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 72 функционирования как сети в целом, так и отдельных ее подсистем и элементов – технических и программных средств. Производительность сети зависит, в первую очередь, от производительности отдельных ее элементов, называемой скоростью работы или быстродействием устройств, например, скорость передачи данных по каналам связи, измеряемая объёмом данных, передаваемых за единицу времени, быстродействие ЭВМ или, точнее, процессора, измеряемое числом команд, выполняемых в единицу времени, и т.п. Для оценки производительности компьютерной сети в целом используется следующая совокупность показателей: • производительность СТК (сети передачи данных), измеряемая числом сообщений (пакетов, кадров, бит) передаваемых по сети за единицу времени; • производительность СВТ (средств обработки данных), представляющая собой суммарную производительность всех средств ВТ (ЭВМ и систем), входящих в состав сети. Производительность СТК (коммуникационная мощность) может быть задана следующими показателями: • максимальная или предельная производительность, называемая пропускной способностью сети передачи данных иизмеряемая количеством пакетов (кадров), передаваемых в сети за единицу времени; • реальная или фактическая производительность сети передачи данных, которая может быть задана как среднее значение на некотором интервале времени или как мгновенное значение в конкретный момент времени. Производительность СВТ (вычислительная мощность) в целом складывается из производительностей ВС, выполняющих обработку данных в сети. Наиболее важным показателем производительности ВС, как совокупности технических и программных средств, является системная производительность 0 λ , измеряемая числом задач, выполняемых системой за единицу времени: T T m T ) ( lim 0 ∞ → = λ , где m(T) - число задач, выполненных за время T. Очевидно, что системная производительность зависит от режима функционирования, реализуемого управляющими программами операционной системы, и класса решаемых задач, т.е. вычислительной нагрузки. 1.6.2.2. Характеристики оперативности Характеристики оперативности описывают задержки, возникающие при передаче и обработке данных в сети. Для оценки оперативности сети в целом используются следующие показатели: Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 73 • время доставки пакетов (сообщений); • время отклика (ответа). Время доставки (время задержки) пакетовхарактеризует эффективность организации передачи данных в вычислительной сети и представляет собой интервал времени, измеряемый от момента поступления пакета или сообщения в сеть до момента получения пакета адресатом. В общем случае, время задержки – величина случайная, что обусловлено случайным характером процессов поступления и передачи данных в сети. В компьютерных сетях обычно время доставки задаётся средним значением Т, на которое может налагаться ограничение Т< Т* в зависимости от типа передаваемых данных. При передаче мультимедийных данных кроме среднего значения времени доставки пакетов важной характеристикой является вариация или джиттер задержки, представляющая собой среднеквадратическое отклонение времени задержки разных пакетов. Время отклика (ответа) – интервал времени от момента поступления запроса (сообщения, транзакции) в сеть до момента завершения его обслуживания, связанного с выполнением некоторой прикладной или обслуживающей программы, с обращением к базе данных и т.п. Время ответа представляет собой время пребывания запроса в сети и характеризует эффективность как телекоммуникационных, так и вычислительных средств компьютерной сети. Время отклика, как и время задержки, – величина случайная и может задаваться средним значением U или в виде вероятности P(t u < U*) непревышения некоторого заданного значения U*. В сетях реального времени вместо термина "время ответа" часто используют термин "время реакции". 1.6.2.3. Характеристики надежности Надежность - способность компьютерной сети сохранять свои наиболее существенные свойства на заданном уровне и выполнять возложенные на нее функции в течение фиксированного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. При рассмотрении вопросов надежности следует различать отказы и сбои. Отказ – частичная или полная утрата работоспособности сети, приводящая к невыполнению или неправильному выполнению возложенных на нее функций. Для восстановления работоспособности системы при отказе требуется проведение ремонта. Сбой – кратковременная утрата работоспособности сети, характеризуемая возникновением ошибки при передаче и обработке данных. Для восстановления работоспособности сети при сбое требуется проведение повторных действий по передаче (обработке) данных или части данных или перезагрузки отдельных узлов или всей сети. Сбои не Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 74 приводят к выходу сети из строя, однако могут существенно снизить эффективность функционирования, что проявляется в ухудшении характеристик функционирования сети (увеличивается время доставки сообщений и снижается производительность сети). В качестве характеристик надежности обычно используются следующие показатели: • вероятность безотказной работы сети P(t) – вероятность того, что в течение времени t не произойдет отказа; • интенсивность отказов о λ – среднее число отказов за единицу времени; • время наработки на отказ – промежуток времени между двумя смежными отказами – величина случайная, а ее среднее значение T o называется средней наработкой на отказ T o = 1/ λ o ; • время восстановления – интервал времени от момента наступления отказа до момента восстановления работоспособности системы – величина случайная и обычно задается средним значением T в , называемым средним временем восстановления; • коэффициент готовности K г – доля времени, в течение которого сеть работоспособна: K г = T о /(T о +T в ). Величина K г может трактоваться как вероятность того, что в любой момент времени сеть работоспособна. Аналогично, значение (1–K г ) определяет вероятность того, что сеть находится в состоянии восстановления (неработоспособна). 1.6.2.4. Стоимостные характеристики В качестве стоимостных (экономических) характеристик компьютерной сети могут использоваться следующие показатели: • полная стоимость владения (Total cost of ownership, TCO) – затраты, рассчитываемые на всех этапах жизненного цикла сети и включающие стоимость технических, информационных и программных средств (прямые затраты) и затраты на эксплуатацию сети (косвенные затраты); • стоимость (цена) передачи данных и обработки данных в сети, определяемая объемом и стоимостью используемых ресурсов сети соответственно при передаче и обработке данных. 1.6.2.5. Локальные характеристики СВ В качестве локальных характеристик компьютерных сетей могут использоваться в зависимости от целей исследования самые разнообразные показатели эффективности. Локальные характеристики описывают эффективность функциони- рования: • узлов и каналов связи; • отдельных сегментов сети; • узлов обработки данных: ВС и ее подсистем. Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 75 Локальные характеристики могут быть разбиты на две группы: • временные; • безразмерные. К временным характеристикам относятся: • время доставки (задержки) пакетов при передаче между соседними узлами сети; • время ожидания передачи данных в узлах сети или освобождения ресурсов ВС (сервера); • время пребывания данных в различных узлах, устройствах или подсистемах. К безразмерным характеристикам относятся: • число пакетов, находящихся в буферной памяти узлов (маршрутизаторов, коммутаторов); • коэффициенты загрузок узлов, каналов связи и устройств ВС и т.д. Коэффициент загрузки или просто загрузка ρ устройства – это доля времени, в течение которого устройство работает: T t T ∞ → = lim ρ , где t – время, в течение которого устройство работало; T – время наблюдения. Загрузка ρ характеризует степень использования устройства и часто называется коэффициентом использования устройства. Поскольку 1 0 ≤ ≤ ρ , то загрузка может трактоваться как вероятность того, что в любой момент времени устройство работает. Величина ρ η − = 1 называется коэффициентом простоя устройства и характеризует долю времени, в течение которого устройство не работает (простаивает). 1.7. Сетевые протоколы В современном мире существует большое количество различных сетевых технологий, каждая из которых реализуется множеством протоколов. Множество протоколов разных уровней одной сетевой технологии называется стеком протоколов. В настоящее время существует большое количество сетевых технологий с соответствующими стеками протоколов, в том числе: TCP/IP, XNS, IPX, AppleTalk, DECnet, SNA и др. Рассмотрим кратко некоторые из них и попытаемся установить их соответствие разработанной OSI-модели. 1.7.1. TCP/IP Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) разработан по заказу Министерства обороны США с целью обеспечения быстрого увеличения числа компьютеров с разными операционными системами в сети за счет стандартизации. Содержит 4 уровня. Уровень 1 – сетевой интерфейс – реализует функции физического и канального уровня в OSI-модели: Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 76 • управляет обменом данными между устройством и сетью; • маршрутизирует данные между устройствами одной сети. Уровень 2 – межсетевой – соответствует сетевому уровню в OSI- модели: • управляет обменом данными между устройствами, находящимися в разных сетях (обеспечивает дейтаграммный сервис в терминах IEEE- модели); • отвечает за функции сетевой адресации. Уровень 3 – транспортный – соответствует транспортному уровню в OSI-модели: обеспечивает связь "end-to-end" между источником и приемником данных. Уровень 4 – прикладной – соответствует высшим уровням (5-7) в OSI-модели и обеспечивает функции, необходимые пользовательским (прикладным) программам, например, удаленное подключение к машине, передача файлов и т.д. 1.7.2. XNS Стек протоколов XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) разработан компанией Xerox для передачи данных по сетям Ethernet. Содержит 5 уровней. Уровень 1 – среда передачи – реализует функции физического и канального уровня в OSI-модели: • управляет обменом данными между устройством и сетью; • маршрутизирует данные между устройствами одной сети. Уровень 2 – межсетевой – соответствует сетевому уровню в OSI- модели: • управляет обменом данными между устройствами, находящимися в разных сетях (обеспечивает дейтаграммный сервис в терминах IEEE- модели); • описывает способ прохождения данных через сеть. Уровень 3 – транспортный – соответствует транспортному уровню в OSI-модели: • обеспечивает связь "end-to-end" между источником и приемником данных. Уровень 4 – контрольный – соответствует сессионному и представительному уровню в OSI-модели: • управляет представлением данных; • управляет контролем над ресурсами устройств. Уровень 5 – прикладной – соответствует высшим уровням в OSI- модели: • обеспечивает функции обработки данных для прикладных задач. Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 77 1.7.3. IPX Протокол IPX (Internet Packet Exchange) описан компанией Novell как "сервис", который позволяет приложениям посылать и получать сообщения через сеть. Поддерживает большое многообразие топологий ЛВС и физических средств передачи данных. Содержит, как и протокол XNS, 5 уровней и во многом повторяет XNS. Отличие заключается только в том, что IPX имеет несколько добавочных функций, например, возможность передачи служебных сообщений. Протокол IPX обеспечивает: • высокую производительность файлового сервера в ЛВС; • простоту администрирования в малых и средних сетях; • может работать в больших сетях и сетях с неоднозначными маршрутами, в том числе с несколькими соединениями сервера для распределения нагрузки. Протокол IPX не гарантирует доставки сообщения, т.е. IPX-пакет может быть потерян. Для обеспечения гарантированной доставки разработан протокол SPX (Sequenced Packet Exchange - последовательный обмен пакетами), обеспечивающий подтверждение успешного прохождения сообщения по сети. В большинстве случаев IPX и SPX реализуются как единый протокол (одной программой) IPX/SPX. 1.7.4. AppleTalk Протокол AppleTalk (компании Apple Computer) предназначен для связи между компьютерами Macintosh и наиболее близок к OSI-модели - содержит 6 уровней, причем высший (представительный) уровень объединяет в себе функции прикладного и представительного уровней OSI-модели. 1.7.5. DECnet Стек протоколов DECnet (Digital Equipment Corporation net) содержит 7 уровней (рис.1.52). Уровень Наименование 7 Прикладной (пользовательский) 6 Сетевые приложения 5 Контроль сессии 4 Коммуникации "конец связи" 3 Маршрутизационный 2 Канальный 1 Физический канал 1.52 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 78 Несмотря на разницу в терминологии, уровни DECnet очень похожи на уровни OSI-модели. DECnet реализует концепцию сетевой архитектуры DNA (Digital Network Architecture), разработанную фирмой DEC, согласно которой разнородные вычислительные системы (ЭВМ разных классов), функционирующие под управлением различных операционных систем, могут быть объединены в территориально-распределенные информационно-вычислительные сети. 1.7.6. SNA Протокол SNA (System Network Architecture) компании IBM предназначен для удаленной связи с большими компьютерами и содержит 7 уровней (рис.1.53). SNA основана на концепции главной (хост)-машины и обеспечивает доступ удаленных терминалов к мейнфреймам IBM. Основной отличительной чертой SNA является наличие возможности доступа каждого терминала к любой прикладной программе главной ЭВМ. Системная сетевая архитектура реализована на базе виртуального телекоммуникационного метода доступа (Virtual Telecommunication Access Method - VTAM) в главной ЭВМ. VTAM управляет всеми линиями связи и терминалами, причем каждый терминал имеет доступ ко всем прикладным программам. 1.7.7. Сопоставление коммуникационных моделей и протоколов Ниже в табл.1.2 представлены рассмотренные стеки протоколов и показано их соответствие рекомендованной Международной организацией по стандартизации OSI-модели. Уровень Наименование 7 Сервис транзакций 6 Представительный сервис 5 Контроль потока данных 4 Контроль передачи 3 Контроль маршрута 2 Контроль канала 1 Физический контроль 1.53 Раздел 1. Общие принципы организации сетей ЭВМ 79 Таблица 1.2 OSI TCP/IP XNS(IPX) AppleTalk DECnet SNA 7 Прикладной Прикладной Прикладной Представления Прикладной (пользова- тельский) Сервис транзак- ций 6 Представле- ния Контрольный Сетевые приложения Предста- вительный сервис 5 Сеансовый (сессионный) Сессионный Контроль сессии Контроль потока данных 4 Транспорт- ный Транспорт- ный Транспортный Транспортный Коммуника- ции "конец- связи" Контроль передачи 3 Сетевой Межсетевой Межсетевой Сетевой Маршрути- зационный Контроль маршрута 2 Канальный (передачи данных) Сетевой интерфейс Канальный интерфейс Канальный Канальный Контроль канала 1 Физический Физический Физический канал Физичес- кий контроль |