Имя материала: Сетевая экономика

Автор: Бугорский Владимир Николаевич

2.2. организация межсоединений в сети интернет

Основное, что отличает Интернет от других сетей, — это ее протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol).

Несмотря на то, что в сети Интернет используется большое число других протоколов, ее часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими.

В Интернете существует семь уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический (канальный), сетевой, транспортный, сеансов связи, представительский и прикладной. Каждому уровню взаимодействия соответствует свой набор протоколов, или правил взаимодействия.

Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Интернете используются практически все известные в настоящее время способы связи — от простого провода до волоконно-оптических линий связи.

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, реализующий управление и передачу информации по каналу (форматирование блока данных, контроль ошибок, адресация и другие функции, необходимые для точной передачи данных между соседними системами). К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol).

Протоколы сетевого уровня — IP и ARP (Address Resolution Protocol) — отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, т.е. обеспечивают маршрутизацию пакетов в сети.

Протоколы транспортного уровня — TCP и UDP (User Datagram Protocol) — управляют передачей данных из одной программы в другую.

Протоколы уровня сеансов связи — уже упомянутые протоколы TCP и UDP, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) — отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов.

Протоколы представительского уровня обеспечивают обслуживание прикладных программ, запускаемых для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам, например, относятся: telnet-сервер, FTP (File Transfer Protocol)-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и др. Этот уровень определяет способ представления информации для обмена между прикладными программами и имеет дело лишь с синтаксисом данных.

7. Протоколы прикладного уровня отвечают за предоставление сетевых информационных услуг и используются непосредственно пользователем прикладных программ. На этом уровне реализуются функции, отвечающие потребностям пользователя. Расширение функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к созданию дружественного и полезного инструментария.

Наиболее полной в настоящее время считается модель открытой системы межсоединений — OSI (Open System Interconnection). Она описывает систему взаимодействий в процессах обмена сообщениями и данными между узлами сетей. Модель основана на декомпозиции среды на семь вышерассмот-ренных уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами, что обеспечивает практически полную прозрачность взаимодействия через эти уровни вне зависимости от того, каким образом построен любой из уровней в каждой конкретной реализации.

 

Межсетевой протокол (IP)

С помощью линий связи обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Интернет может доставлять данные во многие точки мира.

Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети.

Если проводить аналогию между Интернетом и почтой, рассматривая доставку данных в нужную точку, то линии связи и сети будут эквивалентны средствам доставки почты (поезд, автомобиль, самолет и т.п.), а маршрутизаторы будут играть роль почтовых отделений (там решается, куда направлять конверты с почтой).

Правила, называемые протоколами, регламентируют порядок работы Интернета. Межсетевой протокол (IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с вашими данными, когда они поступят. Следуя аналогии с почтовым ведомством, можно сказать, что межсетевой протокол выполняет функции конверта с адресом.

Адресная информация приводится в начале любого сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных.

Начало адреса содержит информацию для маршрутизаторов о том, к какой сети относится ваш компьютер. Правая часть адреса служит для того, чтобы сообщить сети, какой компьютер должен получить этот пакет. Интернет выполнит свою задачу, когда маршрутизаторы направят данные в соответствующую сеть, а эта локальная сеть — в соответствующий компьютер.

По целому ряду технических причин (в основном это аппаратные ограничения) информация, посылаемая по ІР-сетям, разбивается на порции, называемые пакетами. В одном пакете обычно посылается до 1500 символов информации. Это не дает возможности одному пользователю монополизировать сеть, однако позволяет каждому из них рассчитывать на своевременное обслуживание. Это также означает, что в случае перегрузки сети качество ее работы несколько ухудшается для всех пользователей. Поскольку данные помещаются в «IP-конверт», сеть имеет всю информацию, необходимую для перемещения этого пакета в пункт назначения. Здесь возникает сразу несколько проблем:

в большинстве случаев объем пересылаемой информации превышает 1500 символов;

может произойти ошибка, так как сети иногда теряют пакеты или повреждают их при передаче;

последовательность доставки пакетов может быть нарушена, т.е. отосланные по одному адресу одно за другим два письма не придут в порядке их отправления.

 

Протоколы управления передачей данных

Для решения упомянутых выше проблем используется «протокол управления передачей» (TCP).

Информацию, передаваемую по сети, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, чтобы можно было проверить, вся ли информация получена, и разложить данные в правильном порядке. Порция данных помещается в «пакет ТСР», который, в свою очередь, помещается в «конверт ІР» и передается в сеть.

На принимающей стороне программное обеспечение протокола TCP собирает конверты, извлекает из них данные и располагает их в правильном порядке. Если каких-нибудь пакетов нет, программа просит отправителя передать их еще раз. После размещения всей информации в правильном порядке эти данные передаются той прикладной программе, которая использует услуги TCP.

В реальной жизни пакеты не только теряются, но и претерпевают изменения по дороге ввиду кратковременных отказов телефонных линий. TCP решает эту проблему. При помещении данных в пакет проводится вычисление контрольной суммы. Когда пакет прибывает в пункт назначения, TCP обеспечивает вычисление контрольной суммы и сравнивает ее с той, которую послал отправитель. Если значения не совпадают, то при передаче произошла ошибка. Принимающий TCP отключает этот пакет и запрашивает повторную передачу.

Протокол TCP создает видимость выделенной линии связи между двумя прикладными программами, так как гарантирует, что информация, входящая на одном конце линии, выходит на втором. В действительности не существует выделенного канала между отправителем и получателем, однако создается впечатление, что он есть, и на практике этого обычно бывает достаточно.

Формирование TCP-соединения требует значительных расходов и затрат времени. Если этот механизм не нужен, лучше не использовать его. Если данные, которые необходимо послать, помещаются в одном пакете и гарантия доставки не особенно важна, может быть использован другой протокол, который позволяет избежать таких расходов. Он называется «протокол пользовательских датаграмм» (UDP) и используется в некоторых прикладных программах.

UDP используется для тех случаев, когда посылают только короткие сообщения и могут повторить передачу данных, если ответ задерживается.

Итак, иерархию управления в сетях TCP/IP можно представить в виде пятиуровневой концептуальной модели (рис. 2.1).

< NFS >

Уровни

 

( FTP )< Telnet)( RPC )(TFTPV DNS )< RIP )

Прикладной

 

<JJgj>

( UDP )

Транспортный

 

( ARP )      (   IP )

Сетевой

 

( Enet )      ( SLIP )

( PPP )

Канальный

 

^Ethemet^      ^ Modern^

( ADSL )

Физический

 

Рис. 2.1. Иерархия TCP/IP

Общим и основополагающим элементом этой структуры является Internet Protocol. Он осуществляет передачу информации от узла к узлу.

Первый уровень (физический) описывает ту или иную среду передачи данных.

На втором уровне (канальном) аппаратно-зависимое программное обеспечение реализует распространение информации на том или ином отрезке среды передачи данных.

Третий уровень (сетевой) представляет собой протокол IP. Его главная задача — маршрутизация (выбор пути через множество промежуточных узлов) при доставке информации от узла-отправителя до узла-адресата. Вторая важная задача протокола IP — сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интерфейса для доставки информации. Достигаемая при этом канальная (аппаратная) независимость и обеспечивает многоплатформенное применение приложений, работающих под управлением IP.

При этом протокол IP не гарантирует доставку пакетов, сохранение порядка и целостности пакетов и не различает логические объекты (процессы), порождающие поток информации.

Это задачи других протоколов — TCP и UDP, относящихся к четвертому (транспортному) уровню.

На пятом уровне (прикладном) лежат прикладные задачи, ; запрашивающие услуги у транспортного уровня.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 |