Для получения более подробной информации о методе доступа с передачей маркера см. главу 9.
Другой метод доступа, используемый в сетях Ethernet, называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Метод заключается в том, что рабочая станция прослушивает сетевой кабель и передает информацию только в том случае, если сетевая среда в данный момент свободна. В CSMA/CD сетях Возможно (и даже ожидаемо) возникновение ситуации, когда несколько рабочих станций начинают передавать данные одновременно. Результатом этого процесса является появление коллизий. Чтобы исправить данную ситуацю, каждая система имеет механизм, позволяющий выявить возникнувшие столкновения и повторно передать потерянные данные.
Примечание
Для получения более подробной информации о CSMA/CD см. главу 8.
Эти механизмы для обеспечения собственного правильного функционирования должны опираться на спецификации Физического уровня. Например, Ethernet системы могут обнаружить появление коллизии только в том случае, если рабочая станция все еще передает пакет. Если сегмент сети слишком длинный, конфликт может возникнуть уже после того, как последний бит информации покинул передающую систему, таким образом, коллизия останется незамеченной. Данные такого пакета будут потеряны, и обнаружить их отсутствие смогут только протоколы вышележащих уровней той системы, которой предназначалось сообщение. Таким образом, если эталонная модель OSI выделяет четкую границу между Физическим и Канальным уровнями, в реальном мире их функции сильно переплетены.
|
|
|
Индикатор протокола Большинство реализаций протокола Канального уровня разработаны для единовременной поддержки нескольких протоколов Сетевого уровня. Это означает, что на каждом компьютере доступны несколько путей для прохо
35
Глава 2. Эталонная сетевая модель OSI
1 ждения информации через стек протоколов. Для того чтобы иметь возможность использовать множество протоколов Сетевого уровня, заголовок проТОКОла Канального уровня должен содержать код, определяющий, какой из протоколов Сетевого уровня был выбран для создания полезной нагрузки пакета. Выполнение этого требования дает возможность принимающей системе передать данные, содержащиеся в кадре, соответствующему процессу Сетевого уровня. Например, в сети, состоящей из серверов под управлением Windows NT и Novell NetWare, Oдни пакеты переносят IP-дейтаграммы, а другие используют на Сетевом уровне протокол IPX. Чтобы различать эти два протокола, в спецификации DIX Ethernet II определено поле заголовка, называемое Ethеrtуре, которое содержит код, идентифицирующий протокол Сетевого уровня. Спецификации IEEE 802 используют поле SNAP (Sub-Network Access Protocol, протокол доступа к подсетям) для выполнения схожих функций, причем значения кодов, специфицирующих протокол, совпадают со значениями в поле Ethеrtуре.
|
|
|
Выявление ошибок
Большинство протоколов Канального уровня отличаются от всех протоколов верхнего уровня наличием постинформации, следующей за полезными данными. Эта постинформация содержит поле контрольной последовательности кадра (FCS, frаmе check sequence), которое используется для выявления любых ошибок, возникающих во время передачи данных. Для этого система, отправляющая пакет, вычисляет значение циклического избыточного кода (CRC) для всего кадра и включает его в поле FCS. Когда пакет достигает места своего назначения, принимающая сторона выполняет точно такие же вычисления и сравнивает их результаты со значением рассматриваемого поля. Если значения не совпадают, пакет считается поврежденным при пересылке и "молча" отбрасывается. Принимающая система не предпринимает никаких действий, чтобы передача отбракованных пакетов повторилась. Эти действия производят протоколы Вышележащих уровней модели OSI. Данный процесс выявления ошибок осуществляется всеми промежуточными узлами пересылки на пути следования пакета к месту его назначения. Некоторые протоколы вышележащих уровней имеют свои собственные механизмы выявления ошибок.
|
|
|
Сетевой уровень
Протокол Сетевого уровня является основным переносчиком сообщений, создаваемых на прикладном уровне. Это означает следующее: в отличие от протокола Канального уровня, функции которого ограничены доставкой пакета к его следующему месту назначения внутри локальной сети, прото
до
в сетевые технол
36
Часть 1. Введен
в сетевые технологии
кол Сетевого уровня отвечает за весь маршрут следования пакета от передающей системы до конечного места назначения. Протокол Сетевого уровня принимает данные от Транспортного уровня и упаковывает их в дейтаграммы, добавляя свой собственный заголовок. Как и заголовок протокола Канального уровня, заголовок Сетевого уровня содержит адрес системы-получателя, но этот адрес идентифицирует уже конечное место назначения пакета. Таким образом, два адреса места назначения в заголовках протоколов Канального и Сетевого уровня могут в действительности принадлежать двум различным компьютерам. По существу, дейтаграмма протокола Сетевого уровня является оболочкой, вложенной внутрь оболочки Канального уровня; при этом, если оболочка Канального уровня открывается каждой системой, обрабатывающей пакет, оболочка Сетевого уровня остается закупоренной до тех пор, пока пакет не достигнет получателя. Помимо адресации, протокол Сетевого уровня выполняет некоторые, а иногда и все, перечисленные ниже функции: оМаршрутизацию; ОФрагментацию; оконтроль ошибок; оидентификацию протокола Транспортного уровня.
|
|
|
Маршрутизация
Протоколы Сетевого уровня используют различные типы адресных систем для указания конечного места назначения пакета. Наиболее популярный протокол Сетевого уровня - IP (Internet Protocol, межсетевой протокол). Он обеспечивает свое собственное 32-разрядное адресное пространство, которое идентифицирует две сети, в одной из которых расположена система-получатель, а в другой находится система-отправитель. Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange, межсетевой обмен сообщениями) использует раздельное адресное пространство и при идентификации отдельных систем полагается на аппаратные адреса плат сетевых адаптеров. Адрес, по которому можно однозначно определить отдельную сеть, жизненно важен для выполнения основной функции протокола Сетевого уровня, которая называется маршрутизацией (routing). Когда пакет путешествует по большой корпоративной сети или по Интернету, он передается от маршрутизатора к маршрутизатору до тех пор, пока не достигнет сети, в которой расположена система-получатель. Исходя из соображений надежности, грамотно разработанная сеть имеет более чем один возможный маршрут до необходимого места назначения, а Интернет обладает буквально тысячами доступных маршрутов. Каждый маршрутизатор отвечает за определение следующего маршрутизатора, через который должен быть отправлен пакет, чтобы достигнуть своего места назначения наиболее рациональным путем. Так
Глава 2. Эталонная сетевая модель OSI
как протоколы Канального уровня безусловно игнорируют все, что распоЛожено за пределами локальной сети, то они оставляют решение задачи определения подходящего маршрута в целом до конечного адресата протоколу Сетевого уровня. Сетевой уровень определяет два типа компьютеров, которые могут быть вовлечены в процесс пересылки пакетов: конечные системы и промежуточные системы. Конечная система - это всегда либо компьютер, создавший и отправивший пакет, либо компьютер, которому пакет предназначен. Промежуточная система - это маршрутизатор либо коммутатор, который соединяет две или более сети, и перенаправляет пакеты по пути, ведущему к месту их назначения. В конечных системах все семь уровней стека протоколов вовлечены в создание или получение пакетов. Промежуточные системы обрабатывают пакеты и передают их вверх по стеку только до Сетевого уровня (рис. 2.10). Протокол Сетевого уровня выбирает дальнейший маршрут для пакета и посылает его обратно вниз протоколу Канального уровня для упаковки и передачи на физический уровень.
Прикладной
Уровень
Прикладной
уровень
Представительский уровень
Представительский уровень
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень
Транспортный
Уровень
Транспортный
уровень
Сетевой уровень
Сетевой уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Канальный уровень
Канальный уровень
Физический уровень
Физический уровень
Физический уровень
Рис. 2.10. В промежуточных системах пакет достигает только Сетевого уровня
Когда промежуточная система получает пакет, протокол Канального уровня проверяет его на наличие ошибок и корректность аппаратного адреса, а затем отбрасывает заголовок и постинформацию своего уровня, после чего пакет передается тому протоколу Сетевого уровня, на который указывает поле Ethеrtуре или его эквивалент. Начиная с этого момента, пакет состоит из дейтаграммы, которая включает заголовок протокола Сетевого уровня и полезные данные, созданные Транспортным уровнем системы-отправителя. Протокол Сетевого уровня считывает из заголовка адрес системы-получателя и определяет, каким должен быть адрес следующего пункта назначения. Если пунктом назначения является рабочая станция, расположенная в
38
Часть I. Введення сетевые технологии
Локальной сети, то промежуточная система отправляет пакет прямо ей. Если пункт назначения расположен в удаленной сети, то промежуточная система обращается к таблице маршрутов, чтобы выбрать маршрутизатор, который обеспечит прохождение пакета к месту назначения по наиболее эффективному маршруту. Сбор и сохранение в таблице ссылок информации о маршрутах — это отдельный процесс Сетевого уровня. Он осуществляется либо вручную — администратором, либо автоматически - специализированным протоколом Сетевого уровня, который используется маршрутизаторами для обмена информацией о сетях, к которым они подключены. Определив следующее место назначения пакета, протокол Сетевого уровня возвращает эту информацию вместе с дейтаграммой протоколу Канального уровня с той целью, чтобы она была заключена в новый кадр и передана далее. В случае, если на Сетевом уровне используется протокол IP, необходимо выполнение дополнительного процесса, который позволяет преобразовывать IP-адрес следующего места назначения в аппаратный адрес, используемый протоколом Канального уровня.
Фрагментация Вследствие того, что маршрутизаторы могут соединять сети, использующие различные протоколы Канального уровня, иногда могут понадобиться промежуточные системы, разбивающие дейтаграммы на фрагменты, удовлетворяющие примененному протоколу. Например, если рабочая станция, расположенная в сети Token Ring, формирует пакеты длительностью 4500 байт данных, то промежуточная система, соединяющая сеть Token Ring с сетью Ethernet, должна разбивать их на фрагменты размером не более, чем 1500 байт. Это связано с тем, что кадр сети Ethernet не может переносить большее количество данных. Дейтаграммы, которые были поделены промежуточной системой на фрагменты, не восстанавливаются до тех пор, пока не достигнут своего места назначения. В зависимости от типа протоколов Канального уровня различных промежуточных сетей фрагменты дейтаграмм могут быть фрагментированы повторно.
Протоколы с установлением соединения и без установления соединения Выделяются два типа протоколов, функционирующих на Сетевом и Транспортном уровнях: с установлением соединения и без установления соединения. Тип используемого протокола помогает определить остальные функции, выполняемые на каждом уровне. В случае использования протокола с установлением соединения (connection-oriented), прежде чем будут переданы дан
уурх. д
Ашиональным путем. Так
Глава 2. Эталонная сетевая модель OSI
Ные вышележащего уровня, должна быть установлена логическая связь между системой-отправителем и системой-получателем. После того как соединение установлено, система-отправитель передает данные, а система-получатель подтверждает их прием. Отсутствие соответствующего подтверждения приема рассматривается системой-отправителем как сигнал для повторной передачи пакетов. Когда передача данных успешно завершена, системы разрывают соединение. Использование данного типа протокола дает системе, отправляющей данные, уверенность в том, что данные успешно доставлены в место их назначения. Ценой этого гарантированного сервиса является дополнительный сетевой трафик, вызванный установкой соединения, посылкой подтверждений и сообщениями о разрыве соединения. Протокол без установления соединения (соnnесtiоnless protocol) просто упаковывает данные и посылает их по адресу назначения без проверки того, что система-получатель доступна, и ожидания подтверждения приема данных. в большинстве случаев протоколы без установления соединения используются, когда гарантия доставки и другие сервисы, присущие протоколу с установлением соединения, обеспечиваются другим уровнем стека. Эти дополнительные сервисы могут включать управление потоком данных, выявление и коррекцию ошибок. Большинство протоколов ЛВС, функционирующих на Сетевом уровне, таКих как IP и IPX, являются протоколами без установления соединения. Объясняется это тем, что в случае применения таких протоколов на Транспортном уровне доступны для использования различные протоколы, которые обеспечивают как сервисы, ориентированные на установление соединения, так и сервисы без поддержки такового. В настоящее время существует несколько протоколов Сетевого уровня с установлением соединения, таких как X.25; но широкое распространение TCP/IP, который поддерживает Только IP-коммуникации без установки соединения, удалило этот тип проТоколов с Сетевого уровня. Тем не менее, вопреки своей сущности, протокол IP имеет механизм выявления ошибок, однако, последний проверяет наличие ошибок только в полях IP-заголовка, оставляя проверку данных протоколам других уровней.
Транспортный уровень
Начиная с Транспортного уровня, процесс доставки пакетов от источника до получателя отходит на задний план. Протоколы Транспортного уровня и всех уровней, расположенных выше, полностью оставляют решение задач адресации и доставки Сетевому и Канальному уровням. Как обсуждалось ранее, пакеты, при их обработке промежуточными системами, не поднимаются выше Сетевого уровня стека протоколов. Таким образом, протоколы Транспортного уровня функционируют только на двух конечных системах. PDU Транспортного уровня состоит из заголовка и данных, полученных от
Часть 1. Введення сетевые технологии
Прикладного уровня, в дальнейшем он инкапсулируется протоколом Сетевого уровня в дейтаграмму. Одна из основных функций протокола Транспортного уровня заключается в идентификации процессов вышележащего уровня, которые выработали сообщение в системе-отправителе и должны принять его в системе-получателе. Транспортные протоколы в пакете TCP/P, например, используют в своих заголовках номера портов, чтобы идентифицировать сервисы верхних уровней. Другие функции, которые должны быть выполнены на Транспортном уровне, включают в себя выявление и коррекцию ошибок, управление потоком данных, подтверждение приема пакета, и другие средства, присущие протоколам с установлением соединения.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!