45496

Иерархия протоколов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Информационная совместимость – это правила передачи информации от одного узла к другому. Для того чтобы передать информацию от одного узла другому используют как минимум три уровня: физический; канальный; сетевой; На физическом уровне описаны характеристики передающей среды Основной задачей канального уровня является преобразование физической среды в канал передачи данных а так же выявление ошибок и деление информации на кадры. Кадр – единица измерения для передачи информации для сетей. Первые четыре уровня обеспечивают...

Русский

2013-11-17

304 KB

13 чел.

Иерархия протоколов.

ПО сетей служит для обеспечения коммуникации объектов в единое информационное  пространство.

Основным ПО является протокол. Протокол обеспечивает совместимость узлов сети. Совместимость бывает:

  •  Информационная;   Конструктивная;    Электрическая.

Информационная совместимость – это правила передачи информации от одного узла к другому. Информационная совместимость обеспечивает заданную структуру кадра, средство распознания ошибок, виды и форматы адресации и другие параметры. Для обеспечения информационной совместимости для сетей  создаются стандарты и ассоциации.

В стандарте сформированы основные правила формирования информации и правила ее распознавания.

Ассоциациями регламентируются профили оборудования, профили отраслей, профили системы.(LonMark – для LonWorks; EIBA, KNX для EIB)

Профилирование- обеспечение одинаковых профилей устройства.

 Конструктивная совместимость – это обеспечение заданных видов разъемов для подключения в сеть.

Электрическая совместимость – обеспечение согласованности всех уровней напряжения тока в физической среде. Рассматривается уровень не только напряжения, но и мощности. Так же это обеспечение взаимодействия проводников.

Для разработки узла все функции системы были распределены на уровни протоколов для простоты реализации.

В связи с этим международная организация по стандартам распределила все функции на  семь уровней. И назвали эту модель ВОС – взаимодействие открытых систем.

Нижним уровнем данной модели является физическая среда. Внешний уровень служит для обеспечения взаимодействия с пользователями.

В разных сетях число уровней и их название, содержание и функции могут быть  разные, но во всех сетях назначение каждого уровня одно и то же.

Иерархия уровней позволяет обеспечить определенный сервис верхних уровней и обеспечить независимость реализации верхних уровней от нижних . Для каждого уровня  было внедрено понятие протокола уровня.

Протокол уровня – правило и соглашение по установлению связи ее поддержанию между уровнями. Физически каждый уровень может взаимодействовать только с соседним уровнем.

На логическом уровне реализуется взаимодействие между одинаковыми уровнями разных систем. Передача информации осуществляется через нижестоящий уровень.

Набор уровней и протоколов уровней называется – архитектурой сети.

Спецификация архитектуры сети – должна содержать достаточно информации для разработки сетевого программного обеспечения каждого уровня. Стек протоколов – конкретный набор протоколов, используемый на конкретной машине.

Модель ВОС.

Для того чтобы передать  информацию от одного узла другому используют как минимум три уровня:

физический;  канальный;  сетевой;

  1.  На физическом уровне описаны характеристики передающей среды
  2.  Основной задачей канального уровня является  преобразование физической среды в канал передачи данных, а так же выявление ошибок и деление информации на кадры. Кадр – единица измерения для передачи информации для сетей. Размер кадра зависит от доступа, от типа сети и характеристики протокола.
  3.  Сетевой уровень отвечает за функционирование подсети. Основной проблемой является маршрутизация пакетов от отправителя к получателю.
  4.  Транспортный уровень обеспечивает прием данных с установленной сессией, разбиение информации на мелкие единицы. И передача информации с заданной целостностью до адресата.

Первые четыре уровня обеспечивают  межсетевое соединение и образуют канал передачи данных.

  1.  Сессионный уровень определяет управление диалогом, маркером и обеспечивает синхронизацию функционирования узлов. Можно выделить контрольные точки в которых проверяется надежность информации.
  2.  Уровень представления данных определяет  семантику, синтаксис представляемой информации. Реализуются методы кодирования, аутентификации и специализируются  высокоскоростные для систем реального времени.
  3.  На прикладном уровне реализуется обеспечение доступа пользователя к сети. Обеспечивается терминальный доступ, а также доступ через передачу файлов и данных.

На каждом нижестоящем уровне количество накладных расходов увеличивается на системе, передающей данные. На системе, принимающей данные, на каждом уровне, начиная  с нижнего производится проверка данных и передача на следующий уровень.

Для оценки производительности существует специальные методы и подходы

MU – показывает отношение полезной передачи информации к общему числу переданных данных (с учетом накладных расходов).

BU – показывает количество переданной информации за заранее заданное время передачи и является отношением количества передаваемых данных к количеству возможных данных  в единицу времени (это КПД шины %). Если BU>100%, то это означает, что за заранее заданное время передать данную информацию невозможно.

BDU- показывает во сколько раз может быть увеличена длинна сообщения для того, чтобы сеть оставалась работоспособной. Если единица, то увеличение не возможно, некоторые данные могут быть не доставлены, но при этом  шина является работоспособной.

Эталонная модель TCP/IP.

Основной целью создания TCP/IP послужила разработка унифицированных способов межсетевого взаимодействия. В основу протокола были положены два основных уровневых протокола:

  1.  TCP – это протокол управления передачей;
  2.  IP – межсетевой протокол.

Второй целью являлось создание протоколов, независимых от характеристик конкретных  Host – машин, маршрутизаторов, шлюзов.

Разработка велась по заданию мин обороны США. Проект назвали – сеть ARPA. Для реализации сети были выдвинуты следующие требования:

- сеть должна функционировать в случае выхода из строя отдельных компонентов во время соединения (связь должна поддерживаться, пока источник информации и получатель работоспособны);

- архитектура  сети не должна ограничивать приложения (должна быть возможность передачи файлов речи, изображенных в реальном времени).

В дальнейшем данная сеть была приведена к стандартной модели OSI.

  1.  HOST TO NETWORK.

Реализованы аппаратные функции передачи данных и организации каналов. Реализованы методы доступа в сеть (LAN, ARPANET, Packet Radio, SATNET). Они определили физический проводник и метод сформированных кадров.

  1.  Межсетевой.

В его основе протокол IP. Сеть IP – это сеть с коммутацией пакетов с межсетевым уровнем без соединений. Является основой всей архитектуры. Назначение – доставка пакетов, двигающихся в сети независимо друг от друга, даже если получатель принадлежит другой сети. При этом очередность пакетов передаваемых и получаемых могут быть различными.

Задачей IP уровней является склейка  пакетов в надлежащем порядке. Уровень IP определяет формат пакета. В протоколе IP формат пакета не является официальным международным стандартом и определяется соглашением.

  1.  Реализация двух протоколов: TCP и UDP.

Его задачей является обеспечение связи типа точка- точка между двумя равнозначными узлами.

TCP – надежный протокол с соединением. Он получает поток байт, фрагментирует его на отдельные сообщения и передает его на межсетевой уровень. На машине получателя, данное сообщение собирается в один поток байт и передается на прикладной уровень.

UDP – без установки соединения для приложений, которые используют свои способы фрагментации и управления потоком. Он формирует данные по заданию пользователя. Соединение устанавливается по команде от пользователя.

  1.  Уровень приложений.

Кроме функций взаимодействия с пользователем реализуются функции для установки сессии и представления данных (для 5 и 6 уровне OSI).

Пример протоколов: Telnet( представляет виртуальный терминал, который обеспечивает передачу информации от пользователя на удаленный хост). Основное назначение – передача команд. Требует постоянного соединения TCP

FTP- для передачи больших объемов информации. Передача файлов – основное назначение. Протокол имеет набор команд, которые пользователь использует, а так же  предоставляет интерфейс по передаче файлов. Во время передачи соединения должно быть постоянно.

SMTP, POP3, IMAP4 - для передачи электронной почты. Для исходных сообщений – SMTP, который устанавливает соединение в рамках локальной подсети и передает информацию в заданном формате. После получения данного пакета сервером данные передаются на сервера входящей почты POP3 и  IMAP4. В отличии от SMTP требуют идентификации пользователя. Разделение основывается в авторизации. IMAP4 обеспечивает защищенные соединения.

DNS – служба имен домена. Необходима для отражения логики имен хост – машин по заданному сетевому адресу.

На первом сетевом адресе может быть зарегистрировано  несколько доменных имен(это для того, чтобы размещать несколько серверов на одном узле). DNS является распределенной системой и в Internet располагает большое количество этих узлов.

Принцип определения узлов:- сначала доменное имя определяется в рамках локальной подсети- если имя не определенно, информация поступает на следующий по уровню сервер. Так до тех пор, пока либо не истечет время, либо не определится адрес.NNTP – для передачи новостей. Используется для подключения к новостным серверам.HTTP, HTTPS – для передачи гипертекстовых документов. HTTPS передает по защищенному соединению с проверкой сертификата.UDP –самостоятельно от пользователя определяется принцип взаимодействия узлов. Передача информации осуществляется через соответствующий порт, открытый на сетевых узлах. Инициатор соединения – сервер. Обращение производится из приложения пользователя.

Достоинства и недостатки модели OSI и TCP/IP.

Модели OSI и TCP/IP имеют уровневую структуру и поддерживают понятие стека протокола.Для OSI модели:

Основные понятия:Сервис – услуга представляемая одним уровнем другому.

Интерфейс – определяет для вышележащего уровня доступ к сервису.

Протокол – определяет реализацию сервиса.

Обе модели можно представить с объектной точки зрения:

Набор методов объекта – это сервис – определяет те операции, которые этот объект может выполнять. Каждый метод имеет собственный интерфейс – набор параметров или внешнюю часть объектов. Скрытая часть объектов – протокол – является независимым для объекта.

Для TCP/IP модель:Не имеет четкого разделения параметров.

Понятие протокола независимо от остальных частей модели, это связано с тем , что TCP/IP модель создавалась после появления первичных протоколов.

Недостатки OSI модели:

  1.  Модель создавалась до появления необходимой группы протоколов;
  2.  Модель ВОС является не технологичной и это связано с:

1.функционирование между семью уровнями распределено не равномерно; 2.стандарт ВОС ориентирован на IBM SNA; 3.описание модели, ее протоколов очень сложны и соответственно учет в разработке  нового протокола небольшого количества функции; 4.некоторые функции повторяются на каждом уровне такие как:  управление потоком,  исправление ошибок, адресация; 5.для некоторых функции отсутствует явное указание их назначения на заданный уровень; 6.модель ориентированна на сервис с соединениями и не уделяет время на сервис без соединения; 7.в модели доминирует связь, а не вычисления и не отражена взаимосвязь между вычислениями и связью; 8.отсутствие эффективности средств анализа информации в протоколе; 9.Трудная реализация модели, особенно первые реализации, были громоздки и неэффективны особенно  с семью уровнями; 10 Неправильная стратегия создания модели. При реализации не учитывались требования, предъявляемые к сетям.

Недостатки TCP/IP модели:

  1.  Нет разграничения между понятиями сервис, интерфейс и протокол;
  2.  Модель может быть использована только для вычислительных сетей и не применяется для промышленных сетей;
  3.  Уровень Host-сеть по существу уровнем не является, а является интерфейсом;
  4.  Отсутствует деление физической среды передачи данных и канального уровня;
  5.  Эффективным образом разработано только два протокола TCP и IP, все остальные являются недоработанными.

На основании модели ВОС создаются промышленные сети автоматизации, учитывающие необходимый набор уровней.

Для протокола TCP/IP сеть существует, а модели нет.

Примеры сетей.

  1.  ARPANET-была разработана в середине 60-х годов по заказу министерства обороны США.  Основным назначение было создание связи и управления связью между командными пунктами для замены телефонной связи.

Основной идеей является коммутация пакетов. На базе IMP-компьютеров. Каждый узел соединялся с двумя другими узлами.

V=56 кбит/сек

IMP-host – вычислительные узел

Затем применяли спутниковую и радиосвязь. Создание сети для связи двух континентов.

В 1974г родился протокол TCP/IP. Были разработаны UNIX, BSD 4.3, а  ARPANET использовался для служебных целей.

Данная сеть являлась первой сетью объединяющей несколько локальных сегментов на базе протокола TCP/IP.

  1.  INTERNET- начала свое развитие 1983г, но первое сообщение было создано в 1992г.

1983 - TCP/IP стал  официальным протоколом Arpanet. К Arpanet подключили NSFnet – эта сеть научного фонда США.

К второй половине 80 –х число сетей в Internet насчитывало 3000 подсетей и 200000 узлов.

1992 – число host – машин достигло 1 миллиона.

1995 – 20 миллионов host – машин.

2000 – 100 миллионов host – машин.

Рост сети связан с тем, что в эту сеть подключаются ранее созданные сети.

В Internet  входят:

  1.  SPAN – сеть космической физики НАСО;
  2.  HEP – сеть физики высоких энергий;
  3.  BITNET- сеть мэйнфрэймов IBM;
  4.  EARN-  европейская сеть научно-исследовательских организаций. Для соединения используется TCP/IP стек. Соответственно соединение вычислительных узлов должно быть постоянно. Подключение через модем не относится к подключению сети Internet. Для передачи в данной сети был разработан в 90е года стандарт WWW, который разработал Тим Бернес Ли. До этого обмен информацией производился IP – пакетами, Telnet, FTP, новости, e-mail.
  5.  X.25 – сеть телефонов. Она определяет информационную сеть с коммутацией пакетов. Используется в основном в Европе. На физическом уровне она реализована на основе протокола Х.21. в качестве физической среды передачи Х.21 реализована на паре RS-232. На уровне канальном реализовано функциональное обнаружение ошибок. На сетевом уровне реализована адресация, управление потоками, подтверждение доставки сообщения и прерывание передачи. Максимальный размер пакета 128 байт. Скорость передачи 64 Кбит/сек. Стандарт ориентирован на соединение и поддерживает режим виртуальных каналов и постоянного канала. Для совместимости с другим оборудованием был реализован специальный модуль PAD, который основан на базе Х.3, Х.28, Х.29. данный модуль функционирует как черный ящик.

Основной принцип связи -  это коммутация каналов. Для этой сети реализована служба – Erame Relay – данная служба позволяет передавать пакеты длинной 1600 байт и управляет скоростью передачи данных. Принцип работы службы заключается  в аренде виртуальной машины. За счет этого в виртуальной машине обеспечивается стабильная скорость передачи и управление передачей.

Х1, Х2 – виртуальный канал использует линию, которая является свободной в данный момент.

За доставку сообщения отвечает данная служба.

  1.  ISDN и ATM  - телекоммуникационные сети. Основной идеей ATM является передача данных небольшими порциями фиксированной длинны. Технология использует асинхронный способ передачи данных.

АТМ – технология ориентированна на соединения. Перед передачей данных сначала устанавливают соединения, а потом передаются данные. Доставка данных не гарантируется, но гарантируется порядок передачи данных.

АТМ используют систему с коммутацией пакетов. Скорость передачи 622 Мбит/сек. Областью применения считается передача видео информации по заказу. Но в текущий момент используются для организации высокоскоростного Internet передачи данных.

ISDN – служит для передачи видео, аудио шифрованных данных высокого качества и для обеспечения связи между локальными сетями. Основой ISDN является технология АТМ. Основное назначение в разделении входящей и выходящей информации и служит для организации качественной передачи данных с обнаружением ошибок.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33195. Медицинская классификация Л.В.Неймана 13.88 KB
  Важное значение для правильного понимания особенностей психического развития детей с нарушениями слуха для своевременной диагностики и организации их обучения и воспитания в частности для определения типа учреждения в котором должен учиться ребенок имеет классификация таких детей. Проблема дифференциации лиц имеющих нарушения слуха интересовала как врачей так и сурдопедагогов. В нашей стране наибольшее распространение получила медицинская классификация нарушений слуха у детей предложенная Л. Если нарушение слуха распространяется на...
33196. ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛУХИХ ДЕТЕЙ 14.42 KB
  Отсутствие речи влечет за собой различные отклонения психического развития. Словесноречевую систему глухого в основном формируют экспрессивные и импрессивные виды письменной речи. Потребность в общении реализуется с помощью предметов действий рисунков и жестовой речи. Наиболее трудной задачей учебновоспитательного процесса является формирование словесной речи и речевого мышления.
33197. Характеристика слабослышащих детей 14.71 KB
  Возникновение тугоухости после сформирования речи не ограничивает дальнейшего достаточно интенсивного ее развития не смотря на её недостатки: относительная бедность словарного запаса сочетается с неправильным усвоением и употреблением понятий. Характерные отклонения в устной речи отражаются и на письменной. На степень сохранности речи влияют время наступления глухоты условия развития и роста ребенка уровень остаточного слуха и качество работы по развитию речи ребенка. Без специального воспитания дети потерявшие слух в 45 лет к поступлению...
33198. ПРОБЛЕМА КОМПЕНСАЦИИ ГЛУХОТЫ 14.85 KB
  Компенсация – это возмещение недоразвитых или нарушенных психических функций путем использования сохранных или перестройки частично нарушенных функций. При компенсации психических функций возможно вовлечение в ее реализацию новых структур которые раньше не участвовали в осуществлении данных функций или выполняли при этом другую роль. Второй тип межсистемная компенсация которая осуществляется путем перестройки функциональных систем и включения в работу новых элементов из других структур выполнения ими несвойственных ранее функций....
33199. Закономерности психического развития детей с нарушением слуха 14.53 KB
  Общие закономерности: Закономерность соотношения биологических и социальных факторов в процессе психического развития ребенка. Процесс перехода от одной стадии психического развития к другой предполагает глубокое преобразование всех структурных компонентов психики. Неравномерность психического развития.
33200. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛУХА 19.41 KB
  Исследование нарушения слуха затруднено тем что: Ребенок не жалуется на отсутствие слуха. Родители не замечают отсутствие слуха и не принимают эффективных мер. Отсутствие унифицированных методов позволяющих получить достоверные сведения о снижении слуха в детском возрасте.
33201. Особенности зрительного восприятия детей с нарушением слуха 14.16 KB
  Особенности зрительного восприятия детей с нарушением слуха. Это связано с менее подробным анализом и синтезом предметов в прошлом опыте с замедленным формированием произвольности процесса восприятия. Для точного восприятия формы предмета важно выделить его контур. Особенности развития осмысленности восприятия отчетливо проявляются при анализе изображений и картин.
33202. Особенности двигательных ощущений. Осязание глухих и слабослышащих 15.25 KB
  Многие дети имеющие нарушения слуха отстают от нормально слышащих по развитию движений. На протяжении всего дошкольного возраста сохраняется некоторая неустойчивость трудность сохранения статичного и динамичного равновесия недостаточно точная координация неуверенность движений и относительно низкий уровень развития пространственной ориентировки. У большинства имеется отставание в развитии мелких движений пальцев рук артикуляционного аппарата. Замедленная по сравнению со слышащими скорость выполнения отдельных движений влияет на темп...
33203. Кожные ощущения и восприятия 13.83 KB
  Возникают при непосредственном контакте предмета с кожей подразделяются на 4 вида: тактильные вибрационные температурные и болевые. Наибольшее значение для компенсации слуха имеют вибрационные т. Вибрационные ощущения возникают при воздействии меньшей силы чем слуховые. Для того чтобы вибрационные ощущения смогли использовать как средство познания для детей необходимо проводить специальную работу.