Протоколы среднего уровня

Рассмотренные протоколы нижнего уровня имеют дело с передачей сообщений (пакетов) между компьютерами, но ничего не знают о файлсерверах и перенаправлении файлов. Эти протоколы даже не включают никаких средств для обеспечения правильной последовательности приема переданных данных. А также средств для идентификации прикладных программ, нуждающихся в обмене данными.

Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протокола все протоколы среднего уровня имеют определенные общие функции и свойства:

o Инициализация связи. Каждый протокол имеет средства для идентификации рабочей станции по имени, номеру или по обоим этим атрибутам. Обмен информацией между определенными узлами ЛВС активизируется после идентификации узла-адресата рабочей станцией, инициирующей диалог. Инициирующая станция также устанавливает один из двух типов диалога: датаграмму, в которой пакеты адресуются и передаются без гарантии или подтверждения получения, и сеанс, в котором устанавливается связь с определенной станцией и гарантируется доставка сообщений.

o Отправка и получение данных. Каждый протокол представляет средства для отправки и получения сообщений рабочими станциями адресата и источника. Протокол накладывает определенные ограничения на длину сообщений, кроме того, он предоставляет участникам диалога сеансного типа средства для определения статуса диалога.

o Завершение обмена. Протокол предоставляет средства для корректного завершения диалога.

Датаграммы и сеансы

Существуют два типа межкомпьютерного обмена данными - датаграммы и сеансы. Датаграмма - это сообщение, которое не требует подтверждения о приеме от принимающей стороны. Для осуществления обмена этим способом принимающая и передающая стороны должны придерживаться определенного протокола во избежание недоразумений. Каждая датаграмма является отдельным сообщением, и при наличии нескольких датаграмм в ЛВС порядок их доставки не гарантируется. В большинстве ЛВС скорость передачи датаграмм гораздо выше, чем сообщений в сеансах.

В противоположность датаграммам, в сеансе предполагается создание логической связи для обмена сообщениями между рабочими станциями и гарантируется получение сообщений. В то время как датаграммы могут передаваться в произвольные моменты времени, в сеансе для передачи сообщений сначала необходимо выполнить некоторую подготовительную работу: сеанс сначала должен быть установлен, после этого происходит обмен сообщениями, и наконец, после окончания обмена данными сеанс должен быть закрыт.

Протокол NetBIOS

NetBIOS (Network Basic Input Output System) это сетевой протокол связи компании IBM. NetBIOS принят как промышленный стандарт. Он предлагает сетевым приложениям различные способы связи и передачи данных (датаграммы и сеансы). С помощью NetBIOS прикладная программа имеет возможность получить информацию о локальном сетевом адаптере, других адаптерах сети и обо всех текущих сеансах в ЛВС.

Протоколы IPX/SPX

Компания Novell в сетевой ОС NetWare применяет протокол IPX для обмена датаграммами и протокол SPX для обмена в сеансах.

Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange - Межсетевой обмен пакетами) применяется модулями перенаправления пакетов в Novell Net-Ware. Этот протокол выполняет функции адресации, маршрутизации и переключения в процессе передачи сообщений. Протокол IPX является более быстродействующим, чем протокол SPX для поддержки сеансов. Именно протокол IPX используется модулями перенаправления файлов в ОС Novell NetWare при обмене служебными сообщениями с файловым сервером.

Протокол SPX (Sequenced Packet Exchange - Последовательный обмен пакетами) предназначен для установления диалога и применяется в течение сеанса. Протокол SPX находится над IPX и фактически использует IPX для обмена пакетами сообщений.

Протокол TCP/IP

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) сходен с NetBIOS, IPX и SPX в различных отношениях. Протокол TCP/IP разрабатывался Министерством обороны США для глобальной сети AR-PANET, предназначенной для связи территориально разделенных организаций, работавших в рамках ARPA (Advanced Research Project Agency - Агентства по передовым исследовательским проектам). Протокол TCP/IP является набором протоколов, а не сетевой ОС. Часть этого набора IP обеспечивает обмен датаграммами между узлами сети (подобно IPX). Протокол TCP (подобно NetBIOS) обеспечивает связь между двумя узлами с гарантированной доставкой сообщений (сеанс). Кроме того, существует ряд стандартных утилит для передачи файлов (FTP), для дистанционного запуска программ (Telnet) и для обмена электронной почтой (SMTP).

Так как протокол TCP/IP находится в общем пользовании и не является собственностью какой-либо компании, то он стал очень популярен при обмене информацией между различными ЛВС. TCP/IP используется как в ЛВС, так и в Internet. Этот протокол является промышленным стандартом для объединения LAN и WAN.

Сети, работающие по протоколам TCP/IP, создавались на случай ядерной войны, исходя из предположения, что любой компьютер в сети может перестать функционировать в любой момент, равно как и линии связи между компьютерами. Именно такая постановка задачи привела к рождению сетевой технологии, которая "де-факто" стала технологией всемирной сети.

Для доступа к Internet есть два способа - сеансный режим (dialup-IP) и постоянное IP-соединение (выделенный канал). Для большинства пользователей подходит сеансный режим. Постоянное соединение необходимо в том случае, когда вы постоянно работаете с Internet или являетесь Web-сервером. В зависимости от способа подключения используется один из двух протоколов передачи информации: SLIP или PPP. SLIP (Serial Line IP) - это протокол, позволяющий компьютерам использовать TCP/IP по телефонным линиям. PPP (Point-to-Point Protocol) дает возможность управлять трафиком TCP/IP по линиям, подключенным непосредственно к Internet, и является более мощным вариантом SLIP, поддерживающим коррекцию ошибок.

Протокол TCP/IP является фундаментальным стандартом, применяемым в Internet. Поскольку все компьютеры взаимодействуют с Internet через TCP/IP, нет необходимости в сложном и дорогостоящем преобразовании протоколов, что значительно упрощает операции в Internet.

Любая компьютерная система или устройство, подключенное к Internet, называется хост-узел (хост). Протокол TCP/IP позволяет присвоить каждому хосту уникальный адрес Internet. Такой адрес называется IP-адресом, или адресом TCP/IP, и выполняет ту же роль, что и обычный телефонный номер, то есть позволяет установить связь между двумя пунктами сети.

Для трансляции адресов TCP/IP в уникальные имена используется доменная система имен Domain Name System (DNS). DNS - это иерархически распределенный метод организации пространства имен в Internet. Важным преимуществом DNS является то, что такой способ исключает зависимость от централизованно поддерживаемого файла, отображающего имена хост-узлов и их адреса. Благодаря DNS к ресурсам и пользователям можно адресоваться по именам, что значительно упрощает доступ к информации в Internet. Например, вместо указания адреса TCP/IP 137.65.1.3 пользователи могут применять ассоциированное с этим адресом имя.

IP-адрес имеет длину 32 бита (4 байта) и состоит из четырех номеров, записанных через точки, причем, каждый номер не должен превышать 255 в десятичной записи. Например, IP-адрес московского ISP Demos записывается как 194. 87.21.140.

IP-адреса бывают двух видов: адреса сети и адреса хостузлов. Сетевые адреса разделяются на 5 классов: A, B, C, D и E. Каждому классу сетевых адресов выделяется определенное число адресов хост-узлов. Например, сеть класса B может иметь до 65534 хост-узлов, а сеть класса C - только 254. Адреса классов A и B уже исчерпаны, а классы D и E зарезервированы для служебного использования. В результате компании и организации, которые хотят установить соединение с Internet, могут получить лишь адреса класса C.

Растущий спрос на подключение к Internet приведет к исчерпанию доступных 32-разрядных IP-адресов, поэтому архитекторами Inter-net был предложен протокол нового поколения с расширенной 128-разрядной (16-байтовой) адресацией - Ipng.

Имена доменов и IP-адреса предоставляются Центром сетевой информации Internet - InterNIC (Internet Network Information Center). Следует заметить, что сеть Internet функционирует, не имея никакой центральной организации, которая осуществляла бы управление или руководство ею, за исключением InterNIC, предоставляющего информационные и регистрационные услуги.