Вспомогательные протоколы транспортной системы

Настало время сказать, что на рис. 4.15 показан упрощенный вариант распределения протоколов между элементами сети. В реальных сетях некоторые из коммуникационных устройств поддерживают не только протоколы трех нижних уровней, но и протоколы верх­них уровней. Так, маршрутизаторы реализуют протоколы маршрутизации, позволяющие автоматически строить таблицы маршрутизации, а концентраторы и коммутаторы часто поддерживают протоколы SNMP и telnet, которые не нужны для выполнения основных функций этих устройств, но позволяют конфигурировать их и управлять ими удаленно. Все эти протоколы являются протоколами прикладного уровня и выполняют некоторые вспомогательные (служебные) функции транспортной системы. Очевидно, что для работы прикладных протоколов сетевые устройства должны также поддерживать протоколы про­межуточных уровней, таких как IP и TCP/UDP

Вспомогательные протоколы можно разделить на группы в соответствии с их функ­циями.

§ Первую группу вспомогательных протоколов представляют протоколы маршрутизации, такие как RIP, OSPF, BGP. Без этих протоколов маршрутизаторы не смогут продвигать пакеты, так как таблица маршрутизации будет пустой (если только администратор не заполнит ее вручную, но это не очень хорошее решение для крупной сети). Если рассматривать не только стек TCP/IP, но и стеки протоколов сетей с виртуальными каналами, то в эту группу попадают служебные протоколы, которые используются для установления виртуальных каналов.

§ Другая группа вспомогательных протоколов выполняет преобразование адресов. Здесь работает протокол DNS, который преобразует символьные имена узлов в IP-адреса. Протокол DHCP позволяет назначать IP-адреса узлам динамически, а не статически, что облегчает работу администратора сети.

§ Третью группу образуют протоколы, которые используются для управления сетью. В стеке TCP/IP здесь находится протокол SNMP (Simple Network Management Proto­col — простой протокол управления сетью), который позволяет автоматически собирать информацию об ошибках и отказах устройств, а также протокол Telnet, с помощью которого администратор может удаленно конфигурировать коммутатор или маршру­тизатор.

При рассмотрении вспомогательных протоколов мы столкнулись с ситуацией, когда деле­ния протоколов на уровни иерархии (то есть деления «по вертикали»), присущего модели OSI, оказывается недостаточно. Полезным оказывается деление протоколов на группы «по горизонтали».

И хотя такое деление отсутствует в модели OSI, оно существует в других стеках про­токолов. Например, при стандартизации сетей ISDN, которые, как мы уже упоминали, используют как принцип коммутации пакетов, так и принцип коммутации каналов, все протоколы разделяют на три слоя (рис. 4.16):

§ пользовательский слой (user plane) образует группа протоколов, предназначенных для того, чтобы переносить пользовательский голосовой трафик;

§ слой управления (control plane) составляют протоколы, необходимые для установления соединений в сети;

§ слой менеджмента (management plane) объединяет протоколы, поддерживающие опе­рации менеджмента, такие как анализ ошибок и конфигурирование устройств.

Рис. 4.16. Три группы протоколов

 

И хотя такое «горизонтальное» деление протоколов пока не является общепринятым для компьютерных сетей, оно полезно, так как позволяет глубже понять назначение прото­колов. Кроме того, оно объясняет сложности, возникающие при соотнесении некоторых протоколов уровням,модели OSI. Например, в книгах одних авторов протоколы марш­рутизации могут находиться на сетевом уровне, в книгах других — на прикладном. Это происходит не из-за небрежности авторов, а из-за объективных трудностей классифика­ции. Модель OSI хорошо подходит для стандартизации протоколов, которые переносят пользовательский трафик, то есть протоколов пользовательского слоя. В то же время она в гораздо меньшей степени годится для стандартизации вспомогательных протоколов.

Поэтому многие авторы и помещают протоколы маршрутизации на сетевой уровень, чтобы каким-то образом отразить функциональную близость этих протоколов к транспортным услугам сети, которые реализуются протоколом IP.

Выводы

Эффективной моделью средств взаимодействия компьютеров в сети является многоуровневая структура, в которой модули вышележащего уровня при решении своих задач рассматривают сред­ства нижележащего уровня как некий инструмент. Каждый уровень данной структуры поддерживает интерфейсы двух типов. Во-первых, это интерфейсы услуг с выше- и нижележащими уровнями «своей» иерархии средств. Во-вторых, это одноранговый интерфейс со средствами другой взаи­модействующей стороны, расположенными на том же уровне иерархии. Этот интерфейс называют протоколом.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для взаимодействия узлов в сети, называется стеком протоколов. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией про­граммных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней — как правило, программными средствами. Программный модуль, реализующий некоторый протокол, называют протокольной сущностью, или тоже протоколом.

В начале 80-х годов ISO, ITU-T при участии некоторых других международных организаций по стан­дартизации разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем (OSI). Модель OSI содержит описание обобщенного представления средств сетевого взаимодействия и используется в качестве своего рода универсального языка сетевых специалистов, именно поэтому ее называют справочной моделью. Модель OSI определяет 7 уровней взаимодействия, дает им стандартные имена, указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В зависимости от области действия различают стандарты отдельных компаний, стандарты специ­альных комитетов и объединений, национальные стандарты, международные стандарты.

Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандарти­зация коммуникационных протоколов. Примерами стандартизованных стеков протоколов являются TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, OSI, DECnet, SNA. Лидирующее положение занимает стек TCP/IP, он используется для связи десятков миллионов компьютеров всемирной информационной сети Интернет.

Вопросы и задания

1. Что стандартизирует модель OSI?

2. Можно ли представить еще один вариант модели взаимодействия открытых систем с другим количеством уровней, например 8 или 5?

3. Какие из приведенных утверждений не всегда справедливы:

а) протокол — это стандарт, описывающий правила взаимодействия двух систем;

б) протокол — это формализованное описание правил взаимодействия, включая по­следовательность обмена сообщениями и их форматы;

в) логический интерфейс — это формализованное описание правил взаимодействия, включая последовательность обмена сообщениями и их форматы.

4. На каком уровне модели OSI работает прикладная программа?

5. Как вы считаете, протоколы транспортного уровня устанавливаются:

а) только на конечных узлах;

б) только на промежуточном коммуникационном оборудовании (маршрутизаторах);

в) и там, и там.

6. На каком уровне модели OSI работают сетевые службы?

7. Назовите известные вам организации, работающие в области стандартизации ком­пьютерных сетей.

8. Какие из перечисленных терминов являются синонимами:

а) стандарт;

б) спецификация;

в) RFC;

г) все;

д) никакие.

9. К какому типу стандартов могут относиться современные документы RFC? Варианты ответов:

а) к стандартам отдельных фирм;

б) к государственным стандартам;

в) к национальным стандартам;

г) к международным стандартам.

10. №. Пусть на двух компьютерах установлено идентичное программное и аппаратное обе­спечение за исключением того, что драйверы сетевых адаптеров Ethernet поддержи­вают разные интерфейсы с протоколом сетевого уровня IP. Будут ли эти компьютеры нормально взаимодействовать, если их соединить в сеть?

11. И. Опишите ваши действия в случае, если вам необходимо проверить, на каком этапе находится процесс стандартизации технологии MPLS?

12. Выясните, в каком направлении IETF работает в настоящее время наиболее интенсив­но (в качестве критерия можно использовать, например, количество рабочих групп)?

ГЛАВА 5 Примеры сетей

В этой главе рассматриваются примеры наиболее популярных типов сетей — сетей операторов связи, корпоративных сетей и Интернет.

Глава начинается с классификации типов сетей, которая дает общее представление о наиболее существенных признаках, характеризующих сети.

Несмотря на различия между этими типами сетей, они имеют много общего и, прежде всего, схо­жую структуру. Поэтому перед обсуждением каждого из перечисленных типов сетей мы рассмотрим обобщенную структуру телекоммуникационной сети.

Заканчивается глава описанием Интернета. Эта сеть, уникальная во многих отношениях, оказала критическое влияние на развитие сетевых технологий в современном мире.