Конспект лекцій. Чернівці 2015 2



Pdf просмотр
Сторінка3/12
Дата конвертації14.07.2017
Розмір5.01 Kb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Тема 3. Стеки протоколів комп’ютерних мереж.
3.1 Стек протоколів OSI
3.2 Стек протоколів TCP/IP
3.3 Стек протоколів IPX/SPX
3.4 Стек протоколів NetBIOS/SMB

3.1 Стек протоколів OSI
Стеки протоколів
Стек протоколів – це ієрархічно впорядкована сукупність прото-колів, достатніх для реалізації взаємодії вузлів у комп’ютерній мережі.
На відміну від моделі, що являє собою концептуальну схему вза-ємодії систем,

42 стек протоколів – це набір конкретних специфікацій, що дозволяє реалізувати мережеву взаємодію.
Існує досить багато стеків протоколів,які широко використову-ються у мережах. Це стеки, які з’явилися на основі міжнародних і на-ціональних стандартів, та стеки, запропоновані фірмами-виробниками мережевого обладнання, які одержали поширення завдяки поширено-сті обладнання саме цих фірм.
Прикладами популярних стеків протоколів можуть служити: стек IPX/SPX фірми Novell, стек TCP/IP, що використовується у мережі Internet і в багатьох мережах на основі операційної системиUNIX, стек Decnet корпорації Digital
Equipment і деякі інші. Окремі з них бу-дуть більш докладно розглянуті нижче.
Застосування в мережі різних стеків комунікаційних протоколів породжує велику різноманітність характеристик і структур цих мереж. У невеликих мережах достатньо використання одного стеку, але у ве-ликих корпоративних мережах, що поєднують різні підмережі, як пра-вило, паралельно використовуються декілька стеків.
Протоколи можуть бути реалізовані у вигляді програмних елеме-нтів операційної системи. Наприклад, дуже часто протоколи каналь-ного рівня виконані у вигляді драйвера мережевого адаптера,а функції протоколів верхніх рівнів представляються серверними або клієнтськими компонентами мережевих служб.
У комунікаційному обладнанні реалізуються протоколи нижніх рівнів, які більш стандартизовані, ніж протоколи верхніх рівнів, що є передумовою для успішної спільної роботи обладнання від різних ви-робників.
Наприклад, на фізичному та канальному рівнях практично у всіх стеках використовуються ті самі протоколи. Це добре стандартизовані протоколи
Ethernet, Token Ring, FDDI та інші, що дозволяють викори-стовувати у всіх мережах однакову апаратуру.
Протоколи більш високих рівнів, починаючи з мережевого, у іс-нуючих стандартних стеках відрізняються більшою різноманітністю та найчастіше не відповідають рекомендованій моделлю OSI розбивці на рівні. Наприклад, функції сеансового рівня і рівня представлення можуть бути об’єднані із прикладним рівнем.
Така невідповідність пояснюється тим, що мережева модель OSI з’явилася як результат узагальнення вже існуючих і реально викорис-товуваних стеків, а не навпаки.
Стек протоколів OSI
Кожному рівню моделі OSI відповідає один або кілька протоко-лів, які виконують функції забезпечення мережевої взаємодії.

43
Стек протоколів OSI відповідає моделі OSI і включає протоколи для всіх семи рівнів (табл. 2.6.).
На фізичному і канальному рівнях стекаOSI використовуються стандартні протоколи Ethernet, Token Ring тощо. Мережевий рівень реалізований за допомогою протоколів ES-IS і IS-IS.
Таблиця 3.1

Стек протоколів OSI


Рівень моделі
OSI
Протоколи OSI

7 Прикладний
FTAM, VTP, X.400 і Х.500

6 Представлення
Протокол представлення OSI

5 Сеансовий
Сеансовий протокол OSI

4 Транспортний
Транспортний протокол OSI

3 Мережевий
ES-IS, IS-IS

2 Канальний
Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, ISDN, ATM,
LAP-D,

PPP та інші

1 Фізичний
Специфікації фізичних середовищ


ES-IS (End System to Intermediate System routing exchange protocol) – протокол маршрутизації кінцевих систем, за допомогою якого кінцеві системи
(робочі станції) сповіщають про себе проміжні системи(на-приклад, концентратори).
IS-IS (Intermediate System to Intermediate System routing exchange protocol)
протокол маршрутизації проміжних станцій, за допомогою якого проміжні системи обмінюються інформацією про діючі марш-рути в мережі.
Ці протоколи використовуються для―розвідки‖ і побудови пов-ної, послідовної картини топології мережі, щоб забезпечити можли-вість маршрутизації пакетів, які пересилаються.
Транспортний, сеансовий і рівень представлення реалізовані від-повідними протоколами OSI, які мають мале поширення.
Найбільшу популярність отримали протоколи прикладного рівня стека OSI.
Це, передусім, протоколи FTAM, VTP, Х.400 та Х.500.
FTAM (File Transfer Access and Management) – протокол передачі, забезпечення доступу і управління файлами.
VTP (Virtual Terminal Protocol) протокол, що описує роботу віртуального терміналу.

44
Х.400 являє собою набір рекомендацій Міжнародного консультативного комітету з телеграфії та телефонії(CCITT – від франц. Comité Consultatif
International Téléphonique et Télégraphique), у яких описуються системи пересилання електронних повідомлень. Протокол Х.400 визначає структуру повідомлень електронної пошти так, що всі повідомлення задовольняють стандартний формат.
Х.500 розширення стандарту Х.400, який визначає формат адреси повідомлення, що й дозволяє всім системам електронної пошти зв’язуватися між собою. З самого початку метою рекомендацій Х.500 є розробка стандартів глобальної довідкової служби.Однак процес доставки повідомлення вимагає знання адреси одержувача. При великих розмірах мереж виникає проблема зберігання, пошуку й одержан-ня адрес. Рішенням цієї проблеми є довідкова служба, яка допомагає одержувати адреси відправників і одержувачів, що й являє собою роз-поділену базу даних імен і адрес.
Модель OSI зробила популярною ідею загальної моделі рівнів протоколів, яка визначає взаємодію між мережевим обладнанням і програмним забезпеченням.
Проте стек протоколів OSI, розроблений як частина проекту й спрямований забезпечити однорідність при побудові мереж, і, як наслідок, універсальність взаємодії, був сприйнятий багатьма як занадто ускладнений і мало реалізований.Справа в тому, що розробка й впровадження стекаOSI припускала відмову від існуючих протоколів і перехід на нові на всіх рівнях стека.Це дуже ускладнило реалізацію стека й послужило причиною для відмови від нього багатьох компаній, що зробили значні інвестиції в інші мережеві технології.
Таким чином, коли були реалізовані протоколи для моделіOSI, виявився ряд проблем:
- протоколи засновані на концепціях, які мають мало сенсу в сучасних мережах;
- специфікації у деяких випадках виявилися неповними або такими, що суперечать одна одній;
- за функціональними можливостями протоколи ISO/OSI поступали-ся
іншим протоколам; наявність великої кількості рівнів вимагає більшої обчислювальної потужності і, як наслідок, призводить до зменшення швидкодії.

3.2 Стек протоколів TCP/IP
Стек TCP/IP, який також часто називається стеком Інтернет, сьогодні є найбільш популярним і таким, що швидко розвивається (табл.3.2.).
Цей стек був розроблений з ініціативи Міністерства оборони США й орієнтувався на забезпечення зв’язку різнорідних обчислювальних мереж.
Оскільки стек протоколів TCP/IP був розроблений до появи ме-режевої моделі

45
ISO/OSI, то відповідність його рівнів рівням моделі OSI носить досить умовний характер, хоча він також має багаторівневу структуру.

Таблиця 3.2

Стек протоколів TCP/IP




Рівні моделі
OSI
Протоколи TCP/IP
Рівні
TCP/IP



7
HTTP, FTP, TFTP, Telnet, SSH, SMTP,
SNMP
1 6 та інші





5
TCP, UDP
2


4





3
IP, ICMP, IGMP
3



2
Не регламентовано, але підтримуються
4
всі популярні стандарти

1






Стек був реалізований для роботи в операційній системіUnix, популярність якої привела до широкого поширення протоколів TCP/IP, завдяки яким стек і одержав свою назву.
Найнижчий рівень стека – рівень інтерфейсу з мережею, відповідає фізичному й канальному рівням моделіOSI. У стеку TCP/IP цей рівень не регламентований, але реалізована підтримка практично всіх популярних стандартів фізичного й канального рівня: Ethernet, Token Ring, FDDI (для локальних мереж), Х.25, ISDN,
SLIP/PPP (для глобальних мереж).
Рівень міжмережевої взаємодії (рівень 3) забезпечує маршрутиза-цію й передачу даних мережею, виконуючи, таким чином, функції, ві-дповідні до мережевого рівня моделіOSI. На цьому рівні використо-вуються протоколи IP,
ICMP, IGMP.
IP (Internet Protocol) міжмережевий протокол, який забезпечує передачу даних у мережах. Протокол IP специфікований в RFC 791. До його основних функцій належать адресація та фрагментація паке-тів. Протокол не гарантує надійну доставку даних,не має механізму підтверджень доставки повідомлень, не виконує контроль помилок для поля даних, не підтримує повторну передачу та не

46 виконує функ-цію управління потоком (flow control). Виявлені помилки можуть бути оголошені за допомогою протоколуICMP, який підтримується моду-лем IP протоколу.
ICMP (Internet Control Message Protocol) протокол міжмережевих керуючих повідомлень, призначений для організації зворотного зв’язку з окремими вузлами мережі при обміні інформацією про -по милки, наприклад, про неможливість доставки пакета,про переви-щення часу життя або тривалості складання пакета із фрагментів, про ненормальні значення параметрів. Крім того, за допомогою цього про-токолу передаються пакети, які використовуються для тестування, і пакети, які містять службові інформаційні повідомлення, наприклад, про зміну маршруту пересилання й типу обслуговування, про стан си-стеми тощо. Протокол ICMP не робить протокол IP засобом надійної доставки повідомлень. Для цих цілей існує
TCP.
IGMP (Internet Group Management Protocol) протокол, що використовується
IP-вузлами і маршрутизаторами для того, щоб підтриму-вати групову розсилку повідомлень. Він дозволяє всім системам фізи-чної мережі знати, які IP-вузли в даний час об’єднані в групи і до яких груп вони належать. Ця інформація необхідна для групових маршру-тизаторів, саме так вони дізнаються, які групові дейтаграми необхідно перенаправляти і на які інтерфейси. IGMP визначений в
RFC 1112.
Рівень 2 стека TCP/IP називається основним і забезпечує функції транспортування інформації з мережі. При цьому використовуються два протоколи TCP і UDP, що реалізують різні механізми доставки даних та мають різні ступені надійності.
TCP (Transmission Control Protocol) протокол керування передачею, що працює з установкою логічного з’єднання між віддаленими прикладними процесами, а також використовує принцип автоматичної повторної передачі пакетів, які містять помилки. TCP визначений в RFC 793.
UDP (User Datagram Protocol) протокол користувальницьких дейтаграм
(синонім терміна ―пакет‖), який є спрощеним варіантом TCP і працює без встановлення логічного з’єднання,відповідно, не забезпечує перевірку на наявність помилок і підтвердження доставки пакета. UDP визначений в RFC 768.
Верхній рівень стеку TCP/IP називається прикладним. До прото-колів цього рівня належать такі широко використовувані протоколи, як HTTP, FTP, telnet,
SMTP, SNMP і багато інших.
HTTP (HyperText Transfer Protocol) – протокол передачі гіпертексту. Основою
HTTP є технологія ―клієнт-сервер‖, тобто клієнти ініці-юють з’єднання і посилають запит, а сервери очікують з’єднання для отримання запиту, роблять

47 необхідні дії і повертають назад повідом-лення з результатом. HTTP насьогодні використовується у Всесвітній павутині для отримання інформації з веб-сайтів.
FTP (File Transfer Protocol) протокол передачі файлів, який ви-користовує як транспортний протокол із встановленням з’єднань– TCP, що підвищує надійність передачі файлів. Протокол, призначений для забезпечення передачі та прийому файлів між серверами та клієнтами.
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) найпростіший протокол передачі файлів.
На відміну від FTP, цей протокол базується на роботі з UDP, при цьому протокол реалізує тільки передачу файлів.
SNMP (Simple Network Management Protocol) – простий протокол керування мережею, призначений для передачі інформації, що визна-чає формати повідомлень, якими обмінюються клієнти й сервери,а також формати імен і адрес вузлів мережі.
Telnet – протокол, що забезпечує передачу потоку байтів між процесами або між процесом і терміналом, який зазвичай використо-вується для емуляції терміналу віддаленої станції.
SSH (Secure Shell Protocol) є аналогом протоколуTelnet, але при цьому здійснюється шифрування даних для передачі.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простий протокол передачі пошти, який використовується для забезпечення передачі електронних поштових повідомлень
із застосуванням транспортного протоколу TCP.
3.3. Стек протоколів IPX/SPX
Цей стек є оригінальним стеком протоколів фірмиNovell, розро-бленим для мережевої операційної системи NetWare ще на початку 80-х років. Протоколи
Internetwork Packet Exchange (IPX) і Sequenced Packet Exchange (SPX), які й дали назву стека, є прямою адаптацією протоколів XNS фірми Xerox, поширених набагато менше, ніж стек IPX/SPX. Популярність стека IPX/SPX безпосередньо пов’язана з опе-раційною системою (ОС) Novell NetWare.
Даний стек орієнтувався на роботу в локальних мережах невели-ких розмірів, які мають невеликі обчислювальні потужності,тому протоколи IPX/SPX мають свої особливості (табл. 3.3).





48
Таблиця 3.3
Стек протоколу IPX/SPX


Рівні моделі
OSI
Протоколи IPX/SPX


7



6
NCP, SAP


5



4
SPX


3
IPX, RIP, NLSP


2
Підтримуються всі популярні стандарти


1





На рівні, який відповідає фізичному й канальному рівням моделі OSI, стек
IPX/SPX підтримує всі популярні протоколи цих рівнів.
Наступний рівень, який виконує функції мережевого рівня моделі OSI, реалізований протоколами IPX, RIP і NLSP.
IPX (Internetwork packet exchange) міжмережевий обмін пакетами – протокол, що регламентує обмін даними мережею і працює за дейтаграмним принципом, тобто без встановлення попереднього логі-чного з’єднання, що забезпечує більш економне споживання обчис-лювальних ресурсів.
RIP (Routing Information Protocol) протокол маршрутної інформації, являє собою один з найстаріших протоколів,які реалізують процеси обміну маршрутною інформацією, однак він і дотепер над-звичайно розповсюджений в обчислювальних мережах.
NLSP (Netware Link Servies Protocol) протокол керування зв’язками NetWare
– протокол, розроблений під операційні системи NetWare, який забезпечує передачу даних і дозволяє вибирати опти-мальні маршрути в мережі.
На рівні, який відповідає транспортному, використовується про-токол SPX, що дав частину назви стека, де він і використовується.
SPX (Sequenced Packet exchange) упорядкований обмін пакетами
комунікаційний протокол, розроблений для використання в мережах NetWare.
SPX працює з встановленням логічного з’єднання й забезпе-чує гарантовану доставку й порядок повідомлень у потоці пакетів, для посилання яких використовує протокол IPX.

49
На верхніх рівнях використовуються протоколи NCP і SAP.
NCP (Netware Core Protocol) основний протокол для передачі інформації між сервером NetWare і робочою станцією. За допомогою функцій цього протоколу робоча станція підключається до сервера, має можливість переглянути файлову систему сервера, копіює відда-лені файли, здійснює розподіл мережевого принтера між робочими станціями тощо.
SAP (Service Advertising Protocol) протокол оголошення про сервіс, за принципом дії подібний протоколуRIP. Аналогічно з тим, як різні вузли мережі обмінюються маршрутною інформацією за -до помогою протоколу RIP, мережеве обладнання одержує можливість обмінюватися інформацією про наявні мережеві сервіси,використо-вуючи протокол SAP.
На сьогоднішній день стекIPX/SPX реалізований не тільки в NetWare, але й у декількох інших популярних мережевих ОС, напри-клад Microsoft Windows.
Починаючи з версії 5.0, фірма Novell як основний протокол своєї серверної операційної системи стала викори-стовувати протокол TCP/IP, і з того часу практичне застосування IPX/SPX стало неухильно знижуватися.

3.4. Стек протоколів NetBIOS/SMB
Стек NetBIOS/SMB спільний проект компаній Microsoft та IBM, розроблений у 1984 р. (табл. 3.4.1).Стек працює з усіма найбільш розповсюдженими протоколами нижнього рівня.На верхніх рівнях працюють протоколи NetBEUI та
SMB.Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) став розширенням стандартних функцій базової системи введення/виведення (BIOS – Base
Input/Output System), який забезпечує підтримку роботи в мережі. У подальшому
NetBIOS був замінений протоколом NetBEUI. При цьому NetBIOS все ж був збережений для забезпечення сумісності додатків. NetBEUI (NetBIOS Extended
User
Interface)

протокол розширеного користувальницького
інтерфейсуNetBIOS, який надає функції, що відносяться до сеансового, транспортного і частково до мережевого рівнів моделі OSI. NetBIOS підтримує як дейтаграмний спосіб об-міну даними, так і обмін із установленням логічних з’єднань.Однак цей протокол не забезпечує маршрутизацію пакетів, тому його засто-сування обмежується тільки невеликими локальними мережами










50
Таблиця 3.4.

Стек протоколів NetBIOS/SMB


Рівні
моделі OSI
Протоколи NetBIOS/SMB


7
SMB


6




5
NetBIOS, NetBEUI


4




3



2
Підтримуються всі популярні стандарти


1





.Для вирішення цієї проблеми використовуєтьсяNBF (NetBEUI Frame) – реалізація цього протоколу, який вперше з’явився в операційній сис-теми
Microsoft Windows NT. Проте в складних мережах використову-ють більш універсальні протоколи стеків TCP/IP та IPX/SPX.
SMB (Server Message Block) протокол, який виконує функції прикладного рівня і рівня представлення моделі OSI, визначає взаємо-дію робочої станції та сервера. SMB надає основні мережеві сервіси, необхідні додаткам: керування сесіями передачі даних, встановлення та ліквідацію логічного з’єднання, доступ для роботи з файлами, друк по мережі, передачу повідомлень тощо.
Інші стеки протоколів
Такі стеки, як AppleTalk компанії Apple, SNA фірми IBM або стек DECnet корпорації Digital Equipment, одержали менше поширення, тому що застосовуються в основному в операційних системах і мере-жевому обладнанні, вироблених перерахованими фірмами, і, відповід-но, орієнтованих на використання системних архітектур і апаратних платформ цих же фірм.
Будь-який протокол за тими або іншими умовами може відпові-дати деякому рівню моделі OSI. Однак з огляду на те, що розробники не суворо дотримуються моделіOSI і багато протоколів і стеків з’явилося до розробки еталонної моделі,найчастіше протоколи мо-жуть відноситися відразу до декількох рівнів, або навпаки, виконувати тільки частину функцій одного з рівнів. Усе це

51 приводить до того, що для того щоб забезпечити успішну роботу протоколів і реалізувати за-кінчений набір функцій, що забезпечують обмін даними мережею, до-водиться використовувати протоколи з одного стека. Це приводить до несумісності зі стандартною моделлю відкритих систем.
Розбіжності і особливості поширених протоколів
Протоколи, що використовуються для обміну даними в локаль-них мережах, поділяються за своєю функціональністю на три типи:
·
прикладні;
·
транспортні;
·
мережеві.
Прикладні протоколи виконують функції трьох верхніх рівнів моделі OSI – прикладного, рівня представлення і сеансового. Вони за-безпечують взаємодію додатків і обмін даними між ними.До най-більш популярних прикладних протоколів належать:
·
FTAM (File Transfer Access and Management) протокол OSI доступу до файлів;
·
Х.400 протокол OSI для міжнародного обміну електронною поштою;
·
Х.500 протокол OSI служб файлів і каталогів на декількох системах;
·
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) протокол Інтернету для обміну електронною поштою;
·
FTP (File Transfer Protocol) протокол Інтернету для передачі файлів;
·
Telnet протокол Інтернету для реєстрації на віддалених серверах і обробки даних на них;
·
SMB (Server Message Blocks) протокол взаємодії робочої станції і сервера фірми Microsoft;
·
NCP (NetWare Core Protocol) протокол передачі даних між серве-ром
NetWare і робочою станцією фірми Novell;
·
Apple Talk и Apple Share набір мережевих протоколів фірми Apple;
·
AFP (AppIeTalk Filling Protocol) протокол віддаленого доступу до файлів фірми Apple;
·
DAP (Data Access Protocol) протокол доступу до файлів мереж DECnet.
Транспортні протоколи реалізують функції транспортного і сеансового рівня моделіOSI. Вони ініціюють і підтримують сеанси зв’язку між вузлами мережі і забезпечують необхідний користувачам рівень надійності передачі даних.
Найпопулярніші серед них наступні:
·
TCP (Transmission Control Protocol) протокол Інтернету для гарантованої доставки даних, розбитих на послідовність фрагментів;
·
SPX (Sequential Packet Exchange) протокол стека IPX/SPX для передачі даних, розбитих на послідовність фрагментів, фірми Novell;

52
·
NetBIOS (Network Basic Input/Output System) протокол встановлення і контролю сеансів зв’язку між комп’ютерами;
·
ATP (AppIeTalk Transaction Protocol), NBP (Name Binding Protocol)
протоколи сеансів зв’язку і транспортування даних фірми Apple.
Мережеві протоколи виконують функції трьох нижніх рівнів мо-делі OSI – мережевого, канального й фізичного. Ці протоколи управляють адресацією, маршрутизацією, перевіркою помилок і повторною передачею кадрів, забезпечуючи послуги зв’язку, і визначають прави-ла здійснення зв’язку в окремих середовищах передачі даних,напри-клад, Ethernet або Token Ring. До найпопулярніших мережевих протоколів належать:
·
IP (Internet Protocol) протокол Інтернету для передачі пакетів;
·
IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол для передачі і маршрутизації пакетів фірми Novell;
·
NetBEUI транспортний протокол, що забезпечує послуги транс-портування даних для сеансів і додатків NetBIOS фірми Microsoft;
·
DDP (Datagram Delivery Protocol) – AppleTalk-протокол транспортування даних фірми Apple.
Крім особливостей, обумовлених виконуваними функціями, відмінності і особливості протоколів характеризуються їхньою орієнтацією на роботу в різних операційних системах і з різними апаратними платформами.
У ході обміну даними мережею протоколи різних рівнів тісно взаємодіють один з одним. Протоколи більш високих рівнів викорис-товують можливості й сервіси протоколів нижніх рівнів.
Додатки обмінюються інформацією за допомогою засобів, що надаються прикладними протоколами, які, у свою чергу, забезпечують передачу даних за рахунок використання відповідних транспортних протоколів.
Транспортні протоколи здійснюють передачу даних,використо-вуючи послуги мережевих протоколів,відповідальних за керування адресацією, маршрутизацію в мережах, забезпечення надійності пере-дачі даних тощо.



Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал