Лекция № 2. Базовые концепции сетевой архитектуры. Обмен между уровнями. Горизонтальные отношения – протоколы. Вертикальные отношения – интерфейсы. Передача и приём данных по сети.

1.1            Базовые концепции сетевой архитектуры.

Для обеспечения коммуникаций и обмена данными между компьютерами сетевое программное обеспечение должно иметь следующий набор функций:

Ø  Перенаправление ввода/вывода и устройств

Ø  Регистрация адресов процесса

Ø  Межпроцессорные коммуникации (IPC)

Ø  Шифрование и расшифровка паролей

Ø  Сегментация и десегментация (сборка) сообщений

Ø  Ограничение фреймов и арбитраж доступа к передающей среде

Ø  Импульсное кодирование битов

Для уменьшения сложности разработки компьютерных сетей, эти функции организованы в несколько групп, находящихся на различных уровнях. Целью каждого уровня является предоставление сервиса для другого уровня, причём уровни не должны заботиться о деталях того, как в действительности осуществляется необходимый им сервис. Сервисы, обеспечиваемые определённым уровнем, являются продуктов сетевых функций, определённых для этого уровня. Они обычно разрабатываются на основе сервисов, которые предлагаются другими уровнями. Структура набора уровней и методов их взаимодействия и составляет архитектуру сети.

1.2            Обмен между уровнями

Обмен между уровнями, расположенными в пределах одного ПК, производится не так, как между двумя уровнями на разных ПК. В пределах одного ПК уровни общаются друг с другом, используя вертикальные интерфейсы. Одноимённые уровни на различных ПК сообщаются с использованием определённых протоколов.

1.3            Горизонтальные отношения – протоколы

Прямой обмен (peer-to-peer communication) осуществляется с помощью протоколов. Уровень 4 на одном ПК ведёт диалог с уровнем 4 на другом ПК. Совокупность правил и соглашений, используемых при этом диалоге, называется протоколом 4-го уровня. Взаимодействие между уровнями называется прямым соединением. Функции, исполняемые на 4-м уровне одного ПК, подключаются к уровню 4 другого ПК.

Набор семантических и синтаксических правил, которые определяют поведение систем или устройств (частей систем или устройств), выполняющих определённые логически связанные группы функций при передаче данных (правила взаимодействия процессов на основе обмена сообщениями), называется протоколом.

Протоколы имеют следующие особенности:

Ø  Параллелизм взаимодействующих процессов

Ø  Взаимная неопределённость состояния процессов, связанная с отсутствием у каждого из них полной информации о состоянии другого процесса

Ø  Отсутствие однозначной зависимости между событиями и действиями, выполняемыми при их наступлении

Ø  Отсутствие полной гарантии доставки сообщений

При описании протокола принято выделять его логическую и процедурную характеристики.

Логическая характеристика протокола – структура (формат) и содержание (семантика) сообщений. Логическая характеристика задаётся перечислением типов сообщений и их смысла.

Правила выполнения действий, предписанных протоколом взаимодействия, называются процедурной характеристикой протокола. Процедурная характеристика протокола может представляться в различной математической форме: операторными схемами алгоритмов, автоматными моделями, сетями Петри и пр.

1.4            Вертикальные отношения – интерфейсы

Каждый уровень взаимодействует с таким же уровнем на другом ПК, но никакие данные не перемещаются напрямую с уровня 4 одного ПК на уровень 4 другого ПК. Вместо этого каждый уровень передаёт данные и управляющую информацию на смежный нижележащий уровень до тех пор, пока данные не достигнут самого низкого уровня, откуда они передаются в сетевую среду передачи (network media). Принимающий ПК затем перемещает данные и управляющую информацию от уровня к уровню до того момента, пока данные не достигнут уровня 4.

Между каждой парой уровней существует хорошо определённый интерфейс. Интерфейс определяет, какой сервис предлагает нижний уровень верхнему, и как к этому сервису получит доступ.

Взаимодействие между уровнями одной системы называется интерфейсом, который определяет структуру данных и способ (алгоритм) обмена данными между соседними уровнями.

1.5            Передача и приём данных по сети.

Когда два компьютера передают данные по сети, один из них является отправителем (передающим компьютером), а другой – получателем (принимающим компьютером). Данные передаются в виде фреймов или пакетов, которые представляют собой сообщения, разбитые на более мелкие части, к которым присоединены транспортные заголовки. Чтобы понять принципы передачи фреймов по сети, необходимо рассмотреть точку передачи и точку приёма.

Передача.

Фреймы данных формируются в тот момент, когда передающий компьютер инициирует запрос на связь. Формирование фрейма начинается на самом высоком уровне и продолжается через каждый последующий уровень. На каждом уровне данные дополняются управляющей информацией в форме заголовка (header) и/или завершающего блока (trailer), который иногда называется «хвостом». Когда данные проходят через все уровни стека протоколов, они передаются в сетевую среду передачи.

Приём.

При приёме фрейм передаётся от уровня к уровню снизу вверх в порядке, определённом межуровневыми интерфейсами. Протокол на каждом уровне интерпретирует только ту информацию, которая содержится в заголовке или завершающем блоке, которые были добавлены к фрейму одноимёнными уровнями при передаче данных. Остальную часть фрейма протокол рассматривает как данные, и передаёт их на вышележащий уровень.

Скачано с www.znanio.ru