15.3. Основні підходи до реалізації взаємодії мереж

Основні проблеми при організації взаємодії різних мереж пов'язані з тим, що ці мережі використовують різні стеки комунікаційних протоколів. У кожному конкретному стеку протоколів, чи то стек Novell NetWare чи інший, засоби, що забезпечують інтерфейс для вищого рівня своєї системи і користуються послугами інтерфейсних функцій нижнього рівня. Наприклад, засоби реалізації протоколу Novell IPX у сервері надають інтерфейсні послуги протоколу NCP для прийому запитів від робочих станцій і пересилання їм відповідей. У свою чергу протокол IPX використовується інтерфейсними функціями драйвера мережевого адаптера Ethernet, щоб передати пакет для відправлення в мережу.

Якби в комп'ютерному світі існував тільки один стек протоколів, то в незалежних розроблювачів мережевого і програмного забезпечення не було б ніяких проблем: мережеві адаптери разом зі своїми драйверами підходили б будь-якій мережевій ОС за рахунок єдиного інтерфейсу між канальним і мережевим рівнями, розроблювачі транспортних засобів нових ОС могли б використовувати існуючі реалізації протоколу мережевого рівня, а розроблювачі мережевих додатків використовували б єдиний API для звертання до сервісних послуг прикладного рівня ОС.

На жаль, у реальному світі комп'ютерних мереж існує чимало стеків протоколів, що вже завоювали своє місце під сонцем і не збираються ним поступатися. Наприклад, якщо на підприємстві використовуються мейнфрейми IBM, то вони швидше за усе використовують протоколи мережевої архітектури SNA і апаратуру Token Ring. Використання комп'ютерів DEC з операційною системою VAX означає, що використовуються протоколи DECnet і Ethernet. Мережі локальних комп'ютерів використовують найчастіше протоколи Novell NetWare, Banyan VINES, IBM LAN Server чи Microsoft LAN Manager з апаратурою Ethernet, Token Ring чи ARCnet.

Існування багатьох стеків протоколів не вносить ніяких проблем доти, поки не з'являється потреба в їхній взаємодії, тобто потреба в доступі користувачів мережі NetWare до мейнфрейму IBM чи користувачів графічних робочих станцій UNIX до комп'ютера VAX. У цих випадках виявляється несумісність близьких по призначенню, але різних по форматах даних і алгоритмах протоколів.

Спільність різних стеків протоколів виявляється тільки на нижніх рівнях - фізичному і канальному. Тут у даний час майже немає проблем для взаємодії, тому що більшість стеків можуть використовувати загальні протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI. Виключення складають тільки мейнфрейми IBM, що на нижньому рівні в основному використовують протоколи типу ведучий-ведений із синхронною передачею даних, орієнтовані на ієрархічну супідрядну структуру мейнфрейм - груповий контролер - термінали. Та й з'єднання двох комп'ютерів, що використовують на нижньому рівні різні протоколи, а на верхніх - однакові не складає проблеми - ця задача вирішується апаратно за допомогою моста, що транслює, чи маршрутизатора.

Складніше стоїть справа зі сполученням мереж, що використовують різні протоколи верхніх рівнів, починаючи з мережевого. Задачі узгодження протоколів верхніх рівнів вирішити складніше через більшу складність цих протоколів і їхню різноманітність - чим більшим інтелектом володіє протокол, тим більше в нього аспектів і граней, по яких він може відрізнятися від свого побратима по функціональному призначенню. Складно здійснити трансляцію транспортних протоколів (таких, як IP і IPX), але набагато складніше сполучити протоколи верхнього, прикладного рівня, за допомогою яких клієнти одержують сервіс у серверів.

Якщо розглянути найбільш часто використовуваний у мережах сервіс, а саме, файловий сервіс, то розходження в протоколах файлового сервісу в першу чергу зв'язані з розходженнями структур файлових систем. Наприклад, користувачу MS-DOS незвичні прийоми монтування файлової системи UNIX в одне дерево, він хоче працювати з розрізненими файловими системами окремих носіїв, відображеними на букви англійського алфавіту. Команди, використовувані при роботі з різними файловими системами, також різні як за назвою, так і по змісту. Крім того, навіть для однієї файлової системи в різних операційних системах передбачені різні віддалені сервіси. В ОС UNIX можна працювати з віддаленою файловою системою за допомогою символьних команд протоколу прикладного рівня FTP, переписуючи файли з віддаленої машини на локальну по одному, а можна працювати з протоколом NFS, що забезпечує монтування віддаленої системи в локальну і вимагає інших команд і прийомів. Тому проблеми, що виникають на верхніх рівнях, набагато складніші, ніж проблеми заміни заголовка пакета на канальному рівні.

Для організації взаємодії різних мереж у даний час використовуються два підходи.

Перший підхід пов'язаний з використанням так званих шлюзів, що забезпечують узгодження двох стеків протоколів шляхом перетворення (трансляції) протоколів (рис.15.1,а). Шлюз розміщується між взаємодіючими мережами і служить посередником, що переводить повідомлення, що надходять від однієї мережі, у формат іншої мережі.

Д ругий підхід полягає в тому, що б в операційні системи серверів і робочих станцій вбудовуються декілька співіснуючих найбільш популярних стеків протоколів. Така технологія одержала назву мультиплексування стеків протоколів. За рахунок її використання або клієнтські запити використовують стек протоколів тієї мережі, до якої відносяться потрібні сервери, або сервери підключають стек протоколів, що відповідає клієнтському запиту, що надійшов, (малюнок 15.1,б).

Рисунок 15.1 - Два основних варіанти узгодження протоколів: а - трансляція протоколів; б - мультиплексування стеків протоколів

Взаємодія комп'ютерів, що належать різним мережам, нагадує спілкування людей, що говорять на різних мовах. Для досягнення взаєморозуміння вони також можуть використовувати два підходи: запросити перекладача (аналог шлюзу), чи перейти на мову співрозмовника, якщо вони нею володіють (аналог мультиплексування стеків протоколів).

Кожний з підходів має свої переваги і недоліки, на яких ми зупинимося пізніше.