Стандартизация компьютерных сетей

Понятие протокола

Поскольку компьютеры и сетевое оборудование могут быть разных производителей, то возникает проблема их совместимости. Без принятия всеми производителя общепринятых правил построения оборудования и преобразования информации создание компьютерной сети было бы невозможно.

При взаимодействии компьютеров через канал связи оба компьютера должны выполнять ряд соглашений. Например, они должны согласовать величину и форму электрических сигналов, длину сообщений, методы контроля достоверности и т.д. Поэтому разработка и создание компьютерных сетей может происходить только в рамках утвержденных стандартов.

В основу стандартизации компьютерных сетей положен принцип декомпозиции, т.е. разделения сложных задач на отдельные более простые подзадачи. Каждая подзадача имеет четко определенные функции и строго установленные связи между подзадачами. При более внимательном рассмотрении работы компьютера в сети можно выделить две основные подзадачи:

§ взаимодействие программного обеспечения пользователя с физическим каналом связи (посредством сетевой карты) в пределах одного компьютера

§ взаимодействие компьютера через канал связи с другим компьютером.

Современное программное обеспечение компьютера имеет многоуровневую модульную структуру, т.е. программный код, написанный программистом и видимый на экране монитора (модуль верхнего уровня), проходит несколько уровней обработки, прежде чем превратится в электрический сигнал (модуль нижнего уровня), передаваемый в канал связи.

На рисунке 4 схематически показана модель взаимодействия двух компьютеров в сети. Для упрощения показаны четыре уровня модулей для каждого компьютера. Процедура взаимодействие каждого уровня этих компьютеров может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары модулей соответствующих уровней.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются модули, лежащие на одном уровне, но в различных компьютерах называются протоколами.

Рис.4. Модель взаимодействия компьютеров в сети

Модули, реализующие протоколы соседнего уровня и находящиеся в одном компьютере, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называются интерфейсом и определяют набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню.

Другими словами, в сетевых технологиях традиционно принято, что протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня, но в разных компьютерах, а интерфейсы – соседних уровней в одном компьютере. Модули, таким образом, должны обрабатывать: во- первых свой собственный протокол, а во- вторых интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов для взаимодействия компьютеров в сети называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней, как правило, реализуются комбинацией программно- аппаратных средств, а протоколы верхних уровней- чисто программными средствами.

В процессе преобразования информации в передающем компьютере каждый модуль прикрепляет к данным свой заголовок, в котором указывается служебная информация, соответствующая интерфейсу этого модуля, а также инструкции для модуля более низкого уровня. Суть работы многоуровневого протокола можно пояснить как «письмо в конверте». Каждый уровень протокола надписывает на «конверте» свою информацию. Сетям нужно только понимать «надпись» на «конверте», чтобы предать его в место назначения, а до содержания письма им дела нет.

В принимающем компьютере пакет из линии связи проходит преобразования от модуля нижнего уровня до верхнего в обратном порядке, т.е. сначала анализируется заголовок модуля самого нижнего уровне, а последним заголовок самого верхнего уровня. Модуль каждого уровня принимающего компьютера выполняет все инструкции, указанные в советующем заголовке. Поскольку эти инструкции советуют стандартизованным правилам (передающий компьютер сформировал заголовки по тем же правилам), то принимающему компьютеру не составляет труда получить полезные данные из пакета. На рисунке 5 показана модель взаимодействия двух компьютеров в сети.

Рис.5 Модель взаимодействия компьютеров в сети.