 |
Сетевые коммуникации. Сигналы и протоколы. Функции сетевых протоколов. Взаимодействие протоколов
|
|
|
|
Сетевые коммуникации
Сигналы и протоколы
Процесс работы сети совершенно не связан с природой передаваемой по ней информации (голос, почтовое сообщение, команда). Любые данные, передающиеся компьютером - отправителем по сетевой среде, имеют вид однородных сигналов.
Сигналы (signals) – электрический ток, световой импульс, инфракрасное излучение или радиоволны.
Из сигналов формируется код, который попадает в сетевой интерфейс компьютера-получателя и преобразуется обратно в двоичные данные,
которые затем передаются по назначению (например, превращаются в электронное письмо). Сеть может состоять из одинаковых компьютеров, работающих под управлением одной и той же версии одной и той же операционной системы (ОС), также в сеть могут быть объединены разные компьютерные платформы с разным ПО. И в том и в другом случае необходимо, чтобы у компьютеров в сети был «общий язык» для общения. Такие «общие языки» называются протоколами (protocols), которые используются компьютерами даже для простого обмена данными. Простейший пример протокола – это азбука Морзе, когда с помощью электрического напряжения передают сигналы 0 и 1, которые складываются в буквы и слова.
Функции сетевых протоколов
• подтверждение приема пакета (packet acknowledgment) — передача получателем ответного сообщения, подтверждающего прием пакета или пакетов;
• сегментация (segmentation) — разбиение потока данных на сегменты, достаточно маленькие для передачи по сети внутри пакетов;
• управление потоком (flow control) — генерация системой-получателем сообщения для системы-отправителя с указанием увеличить или уменьшить скорость передачи данных;
|
|
|
• обнаружение ошибок (error detection) — включение в пакет специальных кодов, которые позволяют системе-получателю отслеживать целостность содержимого пакета при передаче данных;
• исправление ошибок (error correction) — генерация системой-получателем сообщений с информацией о повреждении конкретных пакетов и при необходимости передать их повторно;
• сжатие данных (data compression) — механизм, позволяющий сократить объем данных, передаваемых по сети, за счет удаления избыточной информации;
• кодирование данных (data encryption) — механизм, позволяющий зашифровать данные, передаваемые по сети, с помощью известного системе-получателю кода.
Чаще всего протоколы основаны на открытых стандартах, разработанных не отдельным предприятием или разработчиком, а независимыми комитетами. Это позволяет работать с ними в системах различных видов, но существуют и протоколы, разработанные отдельными компаниями и никогда не становившиеся общим достоянием.
На каждом компьютере сети используется множество различных протоколов. Услуги, предоставляемые различными протоколами, разделяются на уровни в соответствии с эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Причём на некоторых уровнях взаимодействия регламентируется одним протоколом (например, Ethernet), а на других могут одновременно работать несколько протоколов.
Взаимодействие протоколов
Протоколы, действующие на разных уровнях модели OSI, часто называют стеком протоколов (protocol stack).
На включенном в сеть компьютере протоколы работают совместно, обеспечивая выполнение всех функций, необходимых конкретному приложению. При этом протокол каждого уровня выполняет свои уникальные функции, которые не выполняются на других уровнях. Протоколы соседних уровней стека обслуживают друг друга в зависимости от направления передачи данных.
|
|
|
Рис. 1. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI
Каждый протокол в зависимости от направления потока данных выполняет некий сервис для протокола, работающего уровнем выше или ниже. Причём сервисы при движении потока данных вверх и вниз симметричны на компьютере-отправителе и компьютере-получателе. Например, если протокол на третьем уровне компьютера-отправителя отвечает за кодирование данных, тот же самый протокол на третьем уровне компьютера-получателя расшифровывает их. Таким образом, протоколы на различных уровнях системы-отправителя связаны с аналогичными протоколами, работающими на том же уровне системы-получателя. Можно сказать, что протоколы одного уровня, работающие в разных системах, общаются неявно, с помощью предоставляемых ими взаимно дополняющих услуг.
|
|
|
