Создание и обслуживание сетей в Windows 7 - Александр Ватаманюк

ПРИМЕЧАНИЕ

Модель ISO/OSI разрабатывалась тогда, когда уже были разработаны многие протоколы, в частности TCP/IP. Ее главной задачей была стандартизация работы сетей. Однако, когда модель была принята окончательно, оказалось, что она имеет много недостатков. В частности, самым слабым звеном модели стал транспортный уровень. По этой причине существует достаточно много протоколов, которые выполняют работу сразу несколькихуровней, что противоречит самой модели открытых систем.

Различают низкоуровневые и высокоуровневые протоколы.

Низкоуровневые работают на самых нижних уровнях модели ISO/OSI и, как правило, имеют аппаратную реализацию, что позволяет использовать их в таких сетевых устройствах, как концентраторы, мосты, коммутаторы и т. д.

Высокоуровневые протоколы работают на верхних уровнях модели ISO/OSI и обычно реализуются программным путем. Это позволяет создавать любое количество протоколов разного применения, делая их настолько гибкими, как того требует современная ситуация.

В табл. 6.1 приведены названия некоторых популярных протоколов и их положение в модели взаимодействия открытых систем.

Таблица 6.1. Популярные протоколы модели ISO/OSI

Основные протоколы

Как вы уже могли заметить, количество протоколов, обслуживающих модель взаимодействия открытых систем, достаточно велико. Принцип работы части этих протоколов, особенно низкоуровневых, не представляет особого интереса. Но принцип работы и возможности некоторых протоколов, с работой которых приходится сталкиваться каждый день (таких как TCP/IP, UDP, POP3 и т. д.), все же стоит знать.

Стеки протоколов

Выше уже упоминалось, что за организацию работы всех уровней модели ISO/OSI часто отвечают стеки протоколов. Плюсом их использования является то, что все протоколы, входящие в стек, разработаны одним производителем, а значит, они способны работать максимально быстро и эффективно.

За время существования сетей было разработано несколько таких стеков протоколов, среди которых наиболее популярными являются TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet и др.

В состав стеков включены протоколы, работающие на разных уровнях модели ISO/OSI, однако обычно выделяют только три типа протоколов: транспортный, сетевой и прикладной.

Преимущество использования стеков протоколов заключается в том, что протоколы, работающие на нижних уровнях, применяют стандартные и давно отлаженные сетевые протоколы, такие как Ethernet, FDDI и т. д. Эти протоколы аппаратно реализованы, поэтому возможно использовать одно и то же оборудование для разных типов сетей и тем самым достигать их совместимости на аппаратном уровне. Что касается высокоуровневых протоколов, то каждый из стеков имеет свои преимущества и недостатки. Часто случается и так, что нет жесткой привязки «один протокол – один уровень», то есть один протокол может работать сразу на двух-трех уровнях.

Привязка

Важным моментом в функционировании сетевого оборудования, в частности сетевого адаптера, является привязка протоколов. На практике она позволяет использовать разные стеки протоколов при обслуживании одного сетевого адаптера. Например, можно одновременно использовать стеки TCP/IP и IPX/SPX: если при попытке установления связи с адресатом с помощью первого стека произошла ошибка, то автоматически происходит переключение на протокол из следующего стека. В этом случае важна очередность привязки, поскольку она влияет на использование того или иного протокола из разных стеков.

Вне зависимости от того, какое количество сетевых адаптеров установлено в компьютере, привязка может осуществляться как по принципу «один к нескольким», так и по принципу «несколько к одному», то есть один стек протоколов может обслуживать сразу несколько сетевых адаптеров или несколько стеков – работу одного адаптера.

TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) на сегодня является наиболее распространенным и универсальным. Он работает в локальных сетях любых масштабов. Кроме того, это единственный из протоколов, который позволяет работать в глобальной сети Интернет.

Протокол был создан в далеких 70-х годах прошлого века управлением Министерства обороны США. Именно с его подачи началась разработка универсального протокола, который позволил бы соединить любые два компьютера, как бы далеко друг от друга они ни находились. Конечно, они преследовали собственную цель – обеспечить постоянную связь с центром управления, даже если все вокруг будет разрушено в результате военных действий. Так была образована глобальная сеть ARPAnet, которую министерство активно использовало в своих целях.

Толчком к дальнейшему усовершенствованию и широкому распространению стека TCP/IP стал тот факт, что его поддержка была реализована в компьютерах с операционной системой UNIX. В результате популярность TCP/IP возросла.

В данный стек входит достаточно много протоколов, работающих на различных уровнях, но свое название он получил благодаря двум из них – TCP и IP.

TCP (Transmission Control Protocol) – транспортный протокол, предназначенный для управлением передачей данных в сетях, использующих стек TCP/IP. IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня, предназначенный для доставки данных в составной сети с использованием одного из транспортных протоколов, например TCP или UDP.

Нижний уровень стека TCP/IP использует стандартные протоколы передачи данных, что делает возможным его применение в сетях с использованием любых сетевых технологий и на компьютерах с любой операционной системой.

Изначально протокол TCP/IP разрабатывался для применения в глобальных сетях, именно поэтому он является максимально гибким. В частности, благодаря способности «дробления» пакетов данные доходят до адресата вне зависимости от качества канала связи. Кроме того, благодаря наличию IP-протокола становится возможной передача данных между сегментами сети с разной топологией и способом передачи данных.

Недостатком TCP/IP-протокола является сложность администрирования сети. Для нормального функционирования сети требуется наличие дополнительных серверов, например DNS, DHCP и т. д., поддержание работы которых и занимает большую часть времени системного администратора. Тем не менее, как говорится, результат налицо.

IPX/SPX

Стек протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) является разработкой и собственностью компании Novell. Он был разработан для нужд операционной системы Novell NetWare, которая еще недавно занимала одну из лидирующих позиций среди серверных операционных систем.

Протоколы IPX и SPX работают на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/OSI соответственно, поэтому отлично дополняют друг друга. Протокол IPX может передавать данные с помощью датаграмм, используя для этого информацию о маршрутизации в сети. Однако для того, чтобы передать данные по найденному маршруту, необходимо сначала установить соединение между отправителем и получателем. Этим и занимается протокол SPX или любой другой транспортный протокол, работающий в паре с IPX.

К сожалению, стек протоколов IPX/SPX изначально ориентирован на обслуживание сетей с небольшим количеством компьютеров, поэтому его использование в больших сетях, особенно на низкоскоростных линиях связи, крайне неэффективно.

NetBIOS/SMB

Достаточно популярный стек протоколов, разработкой которого занимались компании IBM и Microsoft соответственно, ориентированный на использование в продуктах этих компаний. Как и у TCP/IP, на физическом и канальном уровне стека NetBIOS/SMB работают стандартные протоколы, такие как Ethernet, Token Ring и др., что делает возможным его использование в паре с любым активным сетевым оборудованием. На верхних же уровнях работают протоколы NetBIOS (Network Basic Input/Output System) и SMB (Server Message Block).

Протокол NetBIOS был разработан в середине 80-х годов прошлого века, но вскоре был заменен на более функциональный протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), позволяющий организовать очень эффективный обмен информацией в сетях, состоящих не более чем из 200 компьютеров.

Для обмена данными между компьютерами используются логические имена, присваиваемые компьютерам динамически при их подключении к сети. При этом таблица имен распространяется на каждый компьютер сети. Поддерживается также работа с групповыми именами, что позволяет передавать данные сразу нескольким компьютерам.

Главные плюсы протокола NetBEUI – скорость работы и очень скромные требования к ресурсам. Если требуется организовать быстрый обмен данными в небольшой сети, состоящей из одного сегмента, – лучшего протокола не найти. Кроме того, для доставки сообщений соединение не обязательно должно быть установлено: в случае отсутствия соединения протокол использует датаграммный метод, когда сообщение снабжается адресом получателя и отправителя и «пускается в путь», переходя от одного компьютера к другому.