6.4. Стандартизация компьютерных сетей. Понятия интерфейса, протокола и стека
На Рис.2 схематически показана модель взаимодействия двух компьютеров в сети. Для упрощения показаны четыре уровня модулей для каждого компьютера. Процедура взаимодействие каждого уровня этих компьютеров может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары модулей соответствующих уровней.
Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются модули, лежащие на одном уровне, но в различных компьютерах называются протоколами. Модули, реализующие протоколы соседнего уровня и находящиеся в одном компьютере, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называются интерфейсом и определяют набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню. Другими словами, в сетевых технологиях традиционно принято, что протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня, но в разных компьютерах, а интерфейсы – соседних уровней в одном компьютере. Модули, таким образом, должны обрабатывать: во- первых свой собственный протокол, а во- вторых интерфейсы с соседними уровнями.
Иерархически организованный набор протоколов для взаимодействия компьютеров в сети называется стеком коммуникационных протоколов.
Модули, реализующие протоколы соседнего уровня и находящиеся в одном компьютере, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называются интерфейсом и определяют набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню.
Другими словами, в сетевых технологиях традиционно принято, что протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня, но в разных компьютерах, а интерфейсы – соседних уровней в одном компьютере. Модули, таким образом, должны обрабатывать: во- первых свой собственный протокол, а во- вторых интерфейсы с соседними уровнями.
Иерархически организованный набор протоколов для взаимодействия компьютеров в сети называется стеком коммуникационных протоколов.
1-й компьютер 2-й компьютер
Протокол 1
Модуль 1-го уровня
Модуль 1-го уровня
Протокол 2
Модуль 2-го уровня
Модуль 2-го уровня
Протокол 3
Модуль 3-го уровня
Модуль 3-го уровня
Протокол 4
Модуль 4-го уровня
Модуль 4-го уровня
Рис. 2 Взаимодействие двух компьютеров в сети
Независимость протоколов каждого уровня друг от друга и взаимодействие самих уровней посредством интерфейсов является важнейшей предпосылкой для создания ряда стандартных протоколов для компьютерных сетей.
6.5. Протокол тcp/ip
Как уже указывалось выше, основой сети Интернет является стек проколов TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol). В этом протоколе существую четыре уровня взаимодействия: канальный + физический уровен , уровень IP (адресация пакетов), TCP (управление передачей), прикладной уровень.
Рассмотрим в самом общем виде принцип взаимодействия компьютеров в сети, основываясь на выше описанной многоуровневой модели.
Данные
Данные
Зг1
Прикладной уровень
Данные
Зг1
Зг2
TCP- уровень
Данные
Зг1
Зг2
Зг3
IP- уровень
Зг4
Зг1
Данные
Зг2
Зг3
Канальный + Физический уровень
В линию связи
Рис. 3 Передача сообщения в сеть
2- й компьютер
Данные
Данные
Зг1
Прикладной уровень
Данные
Зг1
Зг2
TCP-уровень
Данные
Зг1
Зг2
Зг3
IP- уровень
Зг4
Зг1
Данные
Зг2
Зг3
Канальный + Физический уровень
Из линии связи
Рис. 4 Прием сообщения из сети
Что же конкретно делает протокол TCP ? Основной задачей TCP – уровня является доставка всей информации компьютеру получателя, контроль последовательности предаваемой информации, повторная отправка не доставленных пакетов в случае сбоев работы сети. Надежность доставки информации достигается следующим образом. В заголовке TCP – уровня содержится порядковый номер блока данных (сегмента), полученных от прикладного уровня, а также специальный идентификатор, который называется портом. (Принимающий компьютер должен «знать, что ему пересылают»).
На IP- уровне происходит адресация компьютеров в сети Интернет. Адрес отправителя и адрес получателя помещается в заголовок пакета. IP- адресация построена на концепции сети, состоящей из хостов. Хост представляет собой объект сети, который может передавать и принимать IP- пакеты, например, компьютер, рабочая станция или специальное устройство маршрутизатор. Хосты соединяются между собой через одну или несколько сетей. IP – адрес любого из хостов состоит из адреса (номера) сети и адреса хоста в этой сети.
В соответствии принятым в момент разработки IP – протокола соглашением, адрес представляется четырьмя десятичными числами, разделенными точками. Например, сеть имеет адрес 10.1.1.10. Каждое из этих чисел не может превышать 255 и представляет один байт 4- байтного IP- адреса. Выделение всего лишь четырех байт для адресации всей сети Интернет связано с тем, что в то время массового распространения локальных сетей пока не предвиделось. О персональных компьютерах и рабочих станциях вообще не было речи. В результате под IP-адрес было отведено 32 бита.