6. Сетевое программноеобеспечение

Здесь мы рассмотрим иерархию и структуру организации сетевого программного обеспечения.

1. Иерархия протоколов

В целях борьбы со сложностью сеть, как правило, организована в виде иерархии слоев или уровней. В разных сетях число уровней, их название, содержание и функции могут быть разными. Однако, во всех сетях назначение каждого уровня -

• обеспечить определенный сервис верхним уровням;

• сделать независимыми верхние уровни от деталей реализаций сервиса на нижних уровнях.

Уровень n на одной машине обеспечивает связь с уровнем n на другой машине. Правила и соглашения по установлению этой связи и ее поддержанию называются протоколом. По существу, протокол – это соглашение о том, как устанавливать связь между взаимодействующими сторонами, как ею управлять и поддерживать, как ее разрывать. Протокол существует и среди людей – это правила поведения или этикет.

Уровень n на одной стороне непосредственно с уровнем n на другой стороне не взаимодействует. Он передает данные нижележащему уровню в иерархии.

Между каждой парой уровней есть интерфейс. Интерфейс определяет какие примитивы - элементарные операции - и какие услуги (сервис) нижележащий уровень должен обеспечивать для верхнего уровня. Нижележащий уровень реализует строго определенный набор функций, которые формируют интерфейс между уровнями, определяют набор примитивных операций, реализуют сервис. Интерфейс скрывает то, как эти функции реализованы. Важно лишь, чтобы их интерфейс был неизменен.

Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети. Описание архитектуры сети должна содержать достаточно информации, чтобы разработчик сетевого программного обеспечения мог написать надлежащие программы для каждого уровня, а инженер электронщик - надлежащую аппаратуру. Ни вопросы реализации, ни определения интерфейсов не относятся к архитектуре сети.

Рис.1-9

Конкретный набор протоколов, используемый на конкретной машине, называется стеком протоколов. Архитектуры сетей, стеки протоколов, сами протоколы - вот основные предметы, рассматриваемые в данном курсе.

Пример рис.1-10.

На рис.1-11. Показана схема взаимодействия между верхними уровнями пятиуровневой сети. Пример Здесь на каждом уровне к сообщению добавляется заголовок. Заголовок содержит управляющую информацию - кому адресовано сообщение, время, дата, порядковый номер и т.д.

Виртуальное и фактическое взаимодействие; протокол и интерфейс - это принципиально разные сущности.

2. Основные вопросы организации уровней

Основные вопросы организации уровней распределены по уровням иерархии сети. Здесь перечислены наиболее важные среди них.

• на каждом уровне нужен механизм для определения отправителей и получателей;

• правила передачи данных

• simplex, half-duplex, duplex

• количество виртуальных каналов через одно соединение и приоритеты между ними

• обнаружение и исправление ошибок

• сохранение исходной последовательности данных при передаче

• на каждом уровне нужен механизм предотвращающий ситуацию когда получатель начинает «захлебываться»

• не все процессы на любом уровне могут работать с сообщениями произвольной длины

• разбиение, передача и сборка сообщений

• как быть если процесс работает со столь короткими сообщениями, что их раздельная пересылка не эффективна

• мультиплексирование и демультиплексирование виртуальных каналов

• когда между получателем и отправителем есть несколько маршрутов: какой выбрать?