Αφηρημένο μοντέλο OSI επτά επιπέδων, στοίβες πρωτοκόλλων. Κατανόηση του μοντέλου OSI και της Στοίβας πρωτοκόλλων OSI

Στοίβα OSI

Υπάρχει σαφής διάκριση μεταξύ του μοντέλου OSI και της στοίβας OSI. Ενώ το μοντέλο OSI είναι ένα εννοιολογικό πλαίσιο για τη διαλειτουργικότητα ανοιχτά συστήματα, η στοίβα OSI είναι ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων προδιαγραφών πρωτοκόλλου. Σε αντίθεση με άλλες στοίβες πρωτοκόλλων, η στοίβα OSI ακολουθεί πλήρως το μοντέλο OSI και περιλαμβάνει προδιαγραφές πρωτοκόλλου και για τα επτά επίπεδα διαλειτουργικότητας που ορίζονται στο μοντέλο. Στα χαμηλότερα επίπεδα, η στοίβα OSI υποστηρίζει Ethernet, Token Ring, FDDI, πρωτόκολλα δικτύου ευρείας περιοχής, X.25 και ISDN - δηλαδή χρησιμοποιεί πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου που αναπτύχθηκαν έξω από τη στοίβα, όπως όλες οι άλλες στοίβες. Τα πρωτόκολλα των επιπέδων δικτύου, μεταφοράς και περιόδου λειτουργίας της στοίβας OSI καθορίζονται και υλοποιούνται από διάφορους κατασκευαστές, αλλά δεν είναι ακόμη ευρέως διαδεδομένα. Τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα στη στοίβα OSI είναι τα πρωτόκολλα εφαρμογών. Αυτά περιλαμβάνουν: Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTAM, πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού VTP, γραφείο βοήθειας X.500, email X.400 και μια σειρά από άλλα.

Τα πρωτόκολλα της στοίβας OSI χαρακτηρίζονται από μεγάλη πολυπλοκότητα και ασάφεια προδιαγραφών. Αυτές οι ιδιότητες ήταν το αποτέλεσμα της γενικής πολιτικής των προγραμματιστών στοίβας, οι οποίοι προσπάθησαν να λάβουν υπόψη όλες τις περιπτώσεις χρήσης και όλες τις υπάρχουσες και αναδυόμενες τεχνολογίες στα πρωτόκολλά τους. Σε αυτό πρέπει επίσης να προσθέσουμε τις συνέπειες ενός μεγάλου αριθμού πολιτικών συμβιβασμών, αναπόφευκτων κατά την υιοθέτηση διεθνών προτύπων σε ένα τόσο πιεστικό ζήτημα όπως η κατασκευή ανοιχτών δίκτυα υπολογιστών.

Λόγω της πολυπλοκότητάς τους, τα πρωτόκολλα OSI απαιτούν μεγάλη ισχύ CPU, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για ισχυρά μηχανήματα παρά για δίκτυα. προσωπικούς υπολογιστές.

Η στοίβα OSI είναι ένα διεθνές, ανεξάρτητο από τον προμηθευτή πρότυπο. Υποστηρίζεται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ μέσω του προγράμματος GOSIP, το οποίο απαιτεί όλα τα δίκτυα υπολογιστών που έχουν εγκατασταθεί σε κυβερνητικές υπηρεσίες των ΗΠΑ μετά το 1990 είτε να υποστηρίζουν άμεσα τη στοίβα OSI είτε να παρέχουν ένα μέσο για τη μετεγκατάσταση σε αυτήν τη στοίβα στο μέλλον. Ωστόσο, η στοίβα OSI είναι πιο δημοφιλής στην Ευρώπη από ό,τι στις ΗΠΑ, επειδή υπάρχουν λιγότερα δίκτυα παλαιού τύπου στην Ευρώπη που εκτελούν τα δικά τους πρωτόκολλα. Οι περισσότεροι οργανισμοί εξακολουθούν να σχεδιάζουν τη μετάβασή τους στη στοίβα OSI και πολύ λίγοι έχουν ξεκινήσει πιλοτικά έργα. Μεταξύ εκείνων που εργάζονται προς αυτή την κατεύθυνση είναι το Υπουργείο Ναυτικού των ΗΠΑ και το δίκτυο NFSNET. Ενας από μεγαλύτερους κατασκευαστέςΗ AT&T είναι μια εταιρεία που υποστηρίζει το OSI το δίκτυο Stargroup της βασίζεται εξ ολοκλήρου σε αυτή τη στοίβα.

Στοίβα TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP αναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ πριν από περισσότερα από 20 χρόνια για τη σύνδεση του πειραματικού δικτύου ARPAnet με άλλα δίκτυα ως σύνολο κοινά πρωτόκολλαγια ετερογενή υπολογιστικά περιβάλλοντα. Το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP, η οποία πήρε το όνομά της από τα δημοφιλή πρωτόκολλα IP και TCP, εφαρμόζοντας τα πρωτόκολλα στοίβας στην έκδοση του UNIX OS. Η δημοτικότητα αυτού του λειτουργικού συστήματος έχει οδηγήσει σε ευρεία διάδοση Πρωτόκολλα TCP, IP και άλλες στοίβες πρωτοκόλλων. Σήμερα αυτή η στοίβα χρησιμοποιείται για τη σύνδεση υπολογιστών σε όλο τον κόσμο δίκτυο πληροφοριώνΔιαδίκτυο, καθώς και σε έναν τεράστιο αριθμό εταιρικών δικτύων.

Η στοίβα TCP/IP στο χαμηλότερο επίπεδο υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρότυπα των επιπέδων φυσικής σύνδεσης και σύνδεσης δεδομένων: για τοπικά δίκτυα - αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, για παγκόσμια δίκτυα - πρωτόκολλα για εργασία σε αναλογικές τηλεφωνικές γραμμές και μισθωμένες γραμμές SLIP , ΣΔΙΤ, πρωτόκολλα εδαφικά δίκτυα X.25 και ISDN.

Τα κύρια πρωτόκολλα της στοίβας, που της δίνουν το όνομά της, είναι το IP και το TCP. Αυτά τα πρωτόκολλα, στην ορολογία του μοντέλου OSI, ανήκουν στα επίπεδα δικτύου και μεταφοράς, αντίστοιχα. Το IP διασφαλίζει ότι το πακέτο ταξιδεύει στο σύνθετο δίκτυο και το TCP διασφαλίζει την αξιοπιστία της παράδοσής του.

Πίσω πολλά χρόνιαΧρησιμοποιείται σε δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει ενσωματώσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων σε επίπεδο εφαρμογής. Αυτά περιλαμβάνουν δημοφιλή πρωτόκολλα όπως το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP, το πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού telnet, ταχυδρομικό πρωτόκολλο SMTP, που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικό ταχυδρομείο στο Διαδίκτυο, υπηρεσίες υπερκειμένου της υπηρεσίας WWW και πολλά άλλα.

Σήμερα, η στοίβα TCP/IP είναι μια από τις πιο κοινές στοίβες πρωτοκόλλων μεταφοράς σε δίκτυα υπολογιστών. Πράγματι, μόνο το Διαδίκτυο συνδέει περίπου 10 εκατομμύρια υπολογιστές σε όλο τον κόσμο που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP.

Η ταχεία αύξηση της δημοτικότητας του Διαδικτύου οδήγησε επίσης σε αλλαγές στην ισορροπία ισχύος στον κόσμο των πρωτοκόλλων επικοινωνίας - τα πρωτόκολλα TCP/IP στα οποία είναι χτισμένο το Διαδίκτυο άρχισαν γρήγορα να παραμερίζουν τον αδιαμφισβήτητο ηγέτη των περασμένων ετών - Novell's Στοίβα IPX/SPX. Σήμερα στον κόσμο, ο συνολικός αριθμός υπολογιστών στους οποίους είναι εγκατεστημένη η στοίβα TCP/IP έχει γίνει ίσος με τον συνολικό αριθμό υπολογιστών στους οποίους εκτελείται η στοίβα IPX/SPX, και αυτό δείχνει μια απότομη αλλαγή στη στάση των διαχειριστών τοπικών δικτύων στα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στις επιτραπέζιους υπολογιστές, δεδομένου ότι αποτελούν τη συντριπτική πλειονότητα του παγκόσμιου πάρκου υπολογιστών και ήταν σε αυτά τα πρωτόκολλα της εταιρείας Novell απαραίτητα για την πρόσβαση σε διακομιστές αρχείων NetWare. Η διαδικασία δημιουργίας της στοίβας TCP/IP ως η νούμερο ένα στοίβα σε όλους τους τύπους δικτύων συνεχίζεται και τώρα κάθε βιομηχανικό λειτουργικό σύστημα πρέπει να περιλαμβάνει υλοποίηση λογισμικούαυτής της στοίβας στο κιτ παράδοσης.

Παρόλο που τα πρωτόκολλα TCP/IP είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με το Διαδίκτυο και κάθε μια από τις αρμάδες πολλών εκατομμυρίων δολαρίων υπολογιστών Διαδικτύου τρέχει με βάση αυτή τη στοίβα, υπάρχει μεγάλος αριθμός τοπικών, εταιρικών και εδαφικών δικτύων που δεν αποτελούν άμεσα μέρη του Διαδίκτυο που χρησιμοποιεί επίσης πρωτόκολλα TCPDR. Για να τα ξεχωρίσουμε από το Διαδίκτυο, αυτά τα δίκτυα ονομάζονται δίκτυα TCP/IP ή απλά δίκτυα IP.

Επειδή η στοίβα TCP/IP σχεδιάστηκε αρχικά για το Διαδίκτυο, έχει πολλά χαρακτηριστικά που της δίνουν πλεονέκτημα έναντι άλλων πρωτοκόλλων όταν πρόκειται για την κατασκευή δικτύων που περιλαμβάνουν παγκόσμιες συνδέσεις. Ειδικότερα, πολύ χρήσιμη ιδιότηταΑυτό που κάνει αυτό το πρωτόκολλο δυνατό σε μεγάλα δίκτυα είναι η ικανότητά του να κατακερματίζει πακέτα. Πράγματι, ένα μεγάλο σύνθετο δίκτυο αποτελείται συχνά από δίκτυα χτισμένα σε εντελώς διαφορετικές αρχές. Κάθε ένα από αυτά τα δίκτυα μπορεί να ορίσει τη δική του τιμή για το μέγιστο μήκος μιας μονάδας μεταδιδόμενων δεδομένων (πλαίσιο). Σε αυτή την περίπτωση, όταν μετακινείστε από ένα δίκτυο με μεγαλύτερο μέγιστο μήκος σε ένα δίκτυο με μικρότερο μέγιστο μήκοςΜπορεί να χρειαστεί να διαιρέσετε το μεταδιδόμενο πλαίσιο σε πολλά μέρη. Το πρωτόκολλο IP της στοίβας TCP/IP επιλύει αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό της τεχνολογίας TCP/IP είναι το ευέλικτο σύστημα διευθυνσιοδότησης, το οποίο διευκολύνει τη συμπερίληψη δικτύων άλλων τεχνολογιών στο Διαδίκτυο σε σύγκριση με άλλα πρωτόκολλα παρόμοιου σκοπού. Αυτή η ιδιότητα διευκολύνει επίσης τη χρήση της στοίβας TCP/IP για τη δημιουργία μεγάλων ετερογενών δικτύων.

Η στοίβα TCP/IP χρησιμοποιεί τις δυνατότητες μετάδοσης με πολύ φειδώ. Αυτή η ιδιότητα είναι απολύτως απαραίτητη όταν εργάζεστε σε αργά κανάλια επικοινωνίας που είναι χαρακτηριστικά των εδαφικών δικτύων.

Ωστόσο, όπως πάντα, πρέπει να πληρώσετε για τα οφέλη που λαμβάνετε και η τιμή εδώ αποδεικνύεται ότι είναι υψηλές απαιτήσειςστους πόρους και την πολυπλοκότητα της διαχείρισης δικτύων IP. Ισχυρός λειτουργικότηταΤα πρωτόκολλα στοίβας TCP/IP απαιτούν υψηλό υπολογιστικό κόστος για την υλοποίησή τους. Ένα ευέλικτο σύστημα διευθύνσεων και η εξάλειψη των εκπομπών οδηγούν στην παρουσία διαφόρων κεντρικών υπηρεσιών στο δίκτυο IP Τύπος DNS, DHCP, κ.λπ. Κάθε μία από αυτές τις υπηρεσίες στοχεύει στη διευκόλυνση της διαχείρισης του δικτύου, συμπεριλαμβανομένης της διευκόλυνσης της διαμόρφωσης του εξοπλισμού, αλλά ταυτόχρονα απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή από τους διαχειριστές.

Μπορείτε να δώσετε άλλα επιχειρήματα υπέρ και κατά της στοίβας πρωτοκόλλων Διαδικτύου, αλλά το γεγονός παραμένει ότι σήμερα είναι το μεγαλύτερο δημοφιλής στοίβαπρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο σε παγκόσμια όσο και σε τοπικά δίκτυα.

Στοίβα IPX/SPX

Αυτή η στοίβα είναι η αρχική στοίβα πρωτοκόλλου Novell, που αναπτύχθηκε για το λειτουργικό σύστημα δικτύου NetWare στις αρχές της δεκαετίας του '80. Τα πρωτόκολλα δικτύου και επιπέδου συνόδου Internetwork Packet Exchange (IPX) και Sequence Packet Exchange (SPX), τα οποία δίνουν το όνομά της στη στοίβα, είναι μια άμεση προσαρμογή των πρωτοκόλλων Xerox XNS, τα οποία είναι πολύ λιγότερο διαδεδομένα από τη στοίβα IPX/SPX. Η δημοτικότητα της στοίβας IPX/SPX σχετίζεται άμεσα με το λειτουργικό σύστημα Novell NetWare, το οποίο εξακολουθεί να διατηρεί την παγκόσμια ηγετική θέση σε αριθμό εγκατεστημένα συστήματα, αν και σε ΠρόσφαταΗ δημοτικότητά του έχει μειωθεί κάπως και ο ρυθμός ανάπτυξής του υστερεί σε σχέση με τα Microsoft Windows NT.

Πολλά χαρακτηριστικά της στοίβας IPX/SPX οφείλονται στον προσανατολισμό προηγούμενες εκδόσεις NetWare OS (έως έκδοση 4.0) για εργασία σε μικρά τοπικά δίκτυα που αποτελούνται από προσωπικούς υπολογιστές με μέτριους πόρους. Είναι σαφές ότι για τέτοιους υπολογιστές η Novell χρειαζόταν πρωτόκολλα των οποίων η εφαρμογή θα απαιτούσε έναν ελάχιστο αριθμό μνήμη τυχαίας προσπέλασης(περιορίζεται σε υπολογιστές συμβατούς με IBM με MS-DOS χωρητικότητας 640 KB) και οι οποίοι θα λειτουργούσαν γρήγορα σε επεξεργαστές χαμηλής επεξεργαστικής ισχύος. Ως αποτέλεσμα, τα πρωτόκολλα της στοίβας IPX/SPX μέχρι πρόσφατα λειτουργούσαν καλά σε τοπικά δίκτυα και όχι τόσο καλά σε μεγάλα. εταιρικά δίκτυα, επειδή υπερφόρτωσαν αργούς καθολικούς συνδέσμους με πακέτα μετάδοσης που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό από πολλά πρωτόκολλα σε αυτήν τη στοίβα (για παράδειγμα, για τη δημιουργία επικοινωνίας μεταξύ πελατών και διακομιστών). Αυτή η περίσταση, καθώς και το γεγονός ότι η στοίβα IPX/SPX είναι ιδιοκτησία της Novell και απαιτεί άδεια για την υλοποίησή της (δηλαδή, οι ανοιχτές προδιαγραφές δεν υποστηρίζονταν), για πολύ καιρόπεριόρισε τη διανομή του μόνο στα δίκτυα NetWare. Ωστόσο, από την κυκλοφορία του NetWare 4.0, η Novell έχει προσθέσει και συνεχίζει να προσθέτει σημαντικές αλλαγέςμε στόχο την προσαρμογή τους για εργασία σε εταιρικά δίκτυα. Τώρα η στοίβα IPX/SPX εφαρμόζεται όχι μόνο στο NetWare, αλλά και σε πολλά άλλα δημοφιλή λειτουργικά συστήματα δικτύου, για παράδειγμα SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Στοίβα NetBIOS/SMB

Αυτή η στοίβα χρησιμοποιείται ευρέως σε προϊόντα της IBM και της Microsoft. Στο φυσικό επίπεδο και στα επίπεδα σύνδεσης δεδομένων αυτής της στοίβας, χρησιμοποιούνται όλα τα πιο κοινά πρωτόκολλα: Ethernet, Token Ring, FDDI και άλλα. Επί ανώτερα επίπεδαΤα πρωτόκολλα NetBEUI και SMB λειτουργούν.

Το πρωτόκολλο NetBIOS (Network Basic Input/Output System) εμφανίστηκε το 1984 ως επέκταση δικτύου των τυπικών λειτουργιών του IBM PC Basic Input/Output System (BIOS) για πρόγραμμα δικτύουΔίκτυο Η/Υ από την IBM. Αυτό το πρωτόκολλο αντικαταστάθηκε αργότερα από το λεγόμενο πρωτόκολλο NetBEUI - NetBIOS Extended User Interface. Για να διασφαλιστεί η συμβατότητα της εφαρμογής, η διεπαφή NetBIOS διατηρήθηκε ως διεπαφή με το πρωτόκολλο NetBEUI. Το πρωτόκολλο NetBEUI σχεδιάστηκε για να είναι ένα αποτελεσματικό πρωτόκολλο χαμηλών πόρων για δίκτυα που δεν υπερβαίνουν τους 200 σταθμούς εργασίας. Αυτό το πρωτόκολλο περιέχει πολλά χρήσιμα λειτουργίες δικτύου, το οποίο μπορεί να αποδοθεί στα επίπεδα δικτύου, μεταφοράς και περιόδου λειτουργίας του μοντέλου OSI, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δρομολόγηση πακέτων. Αυτό περιορίζει τη χρήση του πρωτοκόλλου NetBEUI σε τοπικά δίκτυα που δεν χωρίζονται σε υποδίκτυα και καθιστά αδύνατη τη χρήση του σε σύνθετα δίκτυα. Ορισμένοι από τους περιορισμούς του NetBEUI αντιμετωπίζονται από την εφαρμογή NBF (NetBEUI Frame) αυτού του πρωτοκόλλου, το οποίο περιλαμβάνεται στο λειτουργικό σύστημα Microsoft Windows NT.

Το πρωτόκολλο SMB (Server Message Block) εκτελεί τις λειτουργίες των επιπέδων συνεδρίας, αντιπροσωπευτικού και εφαρμογών. Το SMB χρησιμοποιείται για την υλοποίηση υπηρεσιών αρχείων, καθώς και για υπηρεσίες εκτύπωσης και ανταλλαγής μηνυμάτων μεταξύ εφαρμογών.

Οι στοίβες πρωτοκόλλων SNA από την IBM, το DECnet από την Digital Equipment Corporation και το AppleTalk/AFP από την Apple χρησιμοποιούνται κυρίως στα λειτουργικά συστήματα και τον εξοπλισμό δικτύου αυτών των εταιρειών.

Στο Σχ. Το σχήμα 1.30 δείχνει την αντιστοιχία μερικών από τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα με τα επίπεδα του μοντέλου OSI. Συχνά αυτή η αντιστοιχία είναι πολύ υπό όρους, καθώς το μοντέλο OSI είναι μόνο ένας οδηγός δράσης και αναπτύχθηκαν αρκετά γενικά και ειδικά πρωτόκολλα για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων και πολλά από αυτά εμφανίστηκαν πριν από την ανάπτυξη του μοντέλου OSI. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι προγραμματιστές στοίβας έχουν δώσει προτεραιότητα στην ταχύτητα δικτύωσης σε σχέση με τη σπονδυλωτή - καμία άλλη στοίβα εκτός από τη στοίβα OSI δεν χωρίζεται σε επτά επίπεδα. Τις περισσότερες φορές, 3-4 επίπεδα διακρίνονται ξεκάθαρα στη στοίβα: επίπεδο προσαρμογείς δικτύου, το οποίο υλοποιεί τα πρωτόκολλα των επιπέδων φυσικής και ζεύξης δεδομένων, του επιπέδου δικτύου, του επιπέδου μεταφοράς και του επιπέδου υπηρεσιών, το οποίο ενσωματώνει τις λειτουργίες της συνεδρίας, του αντιπροσωπευτικού και του επιπέδου εφαρμογής.

Ρύζι. 1.30.Συμμόρφωση δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων με το μοντέλο OSI

Μια καθολική τεχνική χρησιμοποιείται για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων αποσύνθεση, δηλ. χωρίζοντας μια σύνθετη εργασία σε πολλές απλές εργασίες – ενότητες.

Η αποσύνθεση συνίσταται στον ξεκάθαρο καθορισμό κάθε ενότητας, καθώς και στη σειρά και την αλληλεπίδραση.

Η πιο αποτελεσματική έννοια αποσύνθεσης είναι πολυεπίπεδη προσέγγιση. Αφού παρουσιαστεί το αρχικό πρόβλημα ως σύνολο ενοτήτων, αυτές οι ενότητες ομαδοποιούνται και ταξινομούνται κατά επίπεδα. Τα επίπεδα, με τη σειρά τους, σχηματίζουν μια ιεραρχία. Η ομάδα ενοτήτων που απαρτίζει κάθε επίπεδο πρέπει να υποβάλλει αιτήματα μόνο στις ενότητες του παρακείμενου υποκείμενου επιπέδου για την επίλυση των προβλημάτων της. Από την άλλη πλευρά, τα αποτελέσματα της εργασίας κάθε ενότητας μπορούν να μεταδοθούν μόνο από την ενότητα του διπλανού ανώτερου επιπέδου.

Μια διασύνδεση μεταξύ επιπέδων (διεπαφή υπηρεσίας) ορίζει ένα σύνολο λειτουργιών που το υποκείμενο στρώμα μεταφέρει στο ανώτερο στρώμα.

Υπάρχουν δύο μέρη που εμπλέκονται στην αλληλεπίδραση δικτύου. Για την αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο μερών, είναι απαραίτητο να οργανωθεί η συντονισμένη εργασία δύο ιεραρχιών υλικού και λογισμικόσε δύο διαφορετικούς υπολογιστές. Και οι δύο κόμβοι πρέπει να αποδεχτούν το σύνολο συμφωνίας.

Διάγραμμα αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο κόμβων

Κάθε επίπεδο υποστηρίζει δύο τύπους διεπαφών:

1 – διεπαφές υπηρεσιών με υψηλότερα και χαμηλότερα επίπεδα;

2 – διασυνδέεται με μέσα αλληλεπίδρασης του άλλου μέρους ( πρωτόκολλο) .

Τα πρωτόκολλα ορίζουν τους κανόνες για την αλληλεπίδραση μεταξύ μονάδων του ίδιου επιπέδου σε διαφορετικούς κόμβους και διεπαφές - μεταξύ γειτονικών επιπέδων στον ίδιο κόμβο.

Στοίβα πρωτοκόλλου– ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων επαρκή για την οργάνωση της αλληλεπίδρασης των κόμβων στο δίκτυο.

Τα πρωτόκολλα κατώτερου επιπέδου συχνά υλοποιούνται με συνδυασμό λογισμικού και υλικού. Και τα πρωτόκολλα ανώτερου επιπέδου γίνονται μόνο σε λογισμικό.

Ανταλλάσσουν οντότητες πρωτοκόλλου του ίδιου επιπέδου δύο αλληλεπιδρώντων μερών μηνύματασύμφωνα με το πρωτόκολλο που τους ορίζεται. Τα μηνύματα αποτελούνται από επί κεφαλήςΚαι πεδία δεδομένων. Η δουλειά κάθε ενότητας πρωτοκόλλου είναι να ερμηνεύει τις κεφαλίδες των μηνυμάτων που λαμβάνει και να εκτελεί σχετικές ενέργειες. Οι κεφαλίδες μηνυμάτων διαφορετικών πρωτοκόλλων έχουν διαφορετικές δομές.

Μοντέλο OSI

Ο σκοπός του μοντέλου OSI είναι να παρέχει μια γενικευμένη αναπαράσταση του αλληλεπίδραση δικτύου. Ορίζει:

– επίπεδα αλληλεπίδρασης συστημάτων σε δίκτυα με μεταγωγή πακέτων.

– τυπικές ονομασίες επιπέδων·

– λειτουργίες που πρέπει να εκτελεί κάθε επίπεδο.

Στο μοντέλο OSI, το μέσο επικοινωνίας χωρίζεται σε 7 επίπεδα:

1 – εφαρμόζεται;

2 - παρουσιάσεις.

3 – συνεδρία

4 – μεταφορά;

5 – δίκτυο.

6 - κανάλι;

7 – σωματική.

Η εφαρμογή Α κάνει ένα αίτημα σε ένα επίπεδο εφαρμογής, όπως μια υπηρεσία αρχείων. Με βάση αυτό το αίτημα, το λογισμικό σε επίπεδο εφαρμογής δημιουργεί ένα μήνυμα σε τυπική μορφή. Αφού δημιουργηθεί το μήνυμα, το επίπεδο εφαρμογής το στέλνει κάτω. Το πρωτόκολλο του επιπέδου παρουσίασης, με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνει από την κεφαλίδα, εκτελεί τις απαιτούμενες ενέργειες και προσθέτει τις δικές του πληροφορίες στο μήνυμα, π.χ. νέος τίτλος. Στη συνέχεια, το μήνυμα μεταβιβάζεται στο επίπεδο περιόδου λειτουργίας και ούτω καθεξής μέχρι σωματικό επίπεδο. Το φυσικό επίπεδο μεταδίδει το μήνυμα στον παραλήπτη μέσω της γραμμής επικοινωνίας. Όταν φθάνει ένα μήνυμα στον υπολογιστή προορισμού, το αποδέχεται και το ανεβάζει στα επίπεδα. Κάθε επίπεδο αναλύει την κεφαλίδα του επιπέδου του, εκτελεί τις κατάλληλες λειτουργίες, αφαιρεί την κεφαλίδα και περνά το μήνυμα προς τα πάνω.

Φυσική στρώσημεταδίδει ροές bit μέσω φυσικών καναλιών. Οι λειτουργίες εκτελούνται από τον προσαρμογέα δικτύου ή τη σειριακή θύρα.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένωνεκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες:

Δημιουργία λογικής σύνδεσης μεταξύ λογικών κόμβων.

Συντονισμός ταχυτήτων πομπού και δέκτη πληροφοριών.

Εξασφαλίστε αξιόπιστη μετάδοση ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων.

Το επίπεδο σχηματίζει τις δικές του μονάδες πρωτοκόλλου-πλαίσια από πακέτα, που αποτελούνται από ένα πεδίο δεδομένων και μια κεφαλίδα. Οι πιο σημαντικές πληροφορίες κεφαλίδας πλαισίου είναι διεύθυνση προορισμού.

Επιπλέον, αυτό το στρώμα μπορεί να εξασφαλίσει την αξιοπιστία της μετάδοσης, για παράδειγμα, καθορίζοντας τα όρια του πλαισίου τοποθετώντας μια ειδική ακολουθία bit στην αρχή και στο τέλος του πλαισίου.

Σε δίκτυα που είναι χτισμένα σε κοινό μέσο, το επίπεδο σύνδεσης ελέγχει τη διαθεσιμότητα του κοινόχρηστου μέσου.

Επίπεδο δικτύουχρησιμεύει στο σχηματισμό ενός ενοποιημένου συστήματος μεταφορών που συνδυάζει πολλά δίκτυα. Τεχνολογία που σας επιτρέπει να συνδέσετε πολλά δίκτυα σε ένα ενιαίο δίκτυο - τεχνολογία διαδικτύου . Λειτουργίες επίπεδο δικτύουυλοποιείται από μια ομάδα πρωτοκόλλων ή δρομολογητών. Το router έχει πολλά διεπαφές δικτύου, καθένα από τα οποία μπορεί να συνδεθεί σε ένα δίκτυο. Τα δεδομένα που πρέπει να μεταδοθούν προέρχονται από το επίπεδο μεταφοράς. Στο επίπεδο δικτύου, τα δεδομένα παρέχονται με μια κεφαλίδα και σχηματίζεται ένα πακέτο. Προκειμένου τα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου να μπορούν να παραδίδουν πακέτα σε οποιονδήποτε κόμβο σε ένα σύνθετο δίκτυο, αυτοί οι κόμβοι πρέπει να έχουν μοναδικές διευθύνσεις εντός του δικτύου - διεύθυνση δικτύου.

Στρώμα μεταφοράςεξασφαλίζει τη μετάδοση δεδομένων με έναν ορισμένο βαθμό αξιοπιστίας. Το μοντέλο OSI ορίζει 5 κατηγορίες υπηρεσιών μεταφοράς. Αυτοί οι τύποι υπηρεσιών διαφέρουν ως προς την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών (επείγουσα ανάγκη, δυνατότητα επαναφοράς των διακοπτόμενων επικοινωνιών, δυνατότητα εντοπισμού και διόρθωσης σφαλμάτων μετάδοσης).

Επίπεδο συνεδρίαςδιαχειρίζεται την αλληλεπίδραση των μερών, δηλ. καταγράφει ποιο μέρος είναι ενεργό αυτήν τη στιγμή και παρέχει ένα μέσο συγχρονισμού περιόδου σύνδεσης.

Επίπεδο παρουσίασηςπαρέχει μια παρουσίαση πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου χωρίς να αλλάζει το περιεχόμενό του. Σε αυτό το επίπεδο, μπορεί να πραγματοποιηθεί κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση δεδομένων.

Επίπεδο εφαρμογήςείναι ένα σύνολο διαφόρων πρωτοκόλλων μέσω των οποίων οι χρήστες στο δίκτυο αποκτούν πρόσβαση σε κοινόχρηστους πόρους. Η μονάδα δεδομένων αυτού του επιπέδου είναι μήνυμα.

Πρόσβαση σε τεχνολογίες

Για να απλοποιήσουν και να μειώσουν το κόστος των λύσεων υλικού και λογισμικού, οι προγραμματιστές των πρώτων τοπικών δικτύων συμφώνησαν να μοιράζονται ένα κοινό μέσο μετάδοσης δεδομένων.

Η χρήση κοινόχρηστων περιβαλλόντων απλοποιεί τη λογική μεταφοράς δεδομένων. Ελάττωμα– κακή επεκτασιμότητα.

Τα τοπικά δίκτυα, ως δίκτυα πακέτων, χρησιμοποιούν την αρχή της πολυπλεξίας χρόνου, δηλ. διαχωρίστε το μέσο μετάδοσης εγκαίρως.

Αλγόριθμος ελέγχου πρόσβασης στο περιβάλλονείναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των τεχνολογιών τοπικών δικτύων.

Τεχνολογία Ethernet

Κύριο περιβάλλον – ομοαξονικό καλώδιο.

Σε επίπεδο MAC, το οποίο παρέχει πρόσβαση στο μέσο και τη μετάδοση πλαισίου, χρησιμοποιούνται ρυθμιζόμενες μοναδικές διευθύνσεις έξι byte για την αναγνώριση των διεπαφών δικτύου των κόμβων δικτύου - διευθύνσεις MAC(κάθε προσαρμογέας δικτύου έχει, τουλάχιστον, μία διεύθυνση MAC). Συνήθως γράφεται ως έξι ζεύγη δεκαεξαδικά ψηφία, που χωρίζονται με παύλα ή άνω και κάτω τελεία, για παράδειγμα: 11-AO-17-3D-BC-01.

Εκτός από μεμονωμένες διεπαφές, μια διεύθυνση MAC μπορεί να αναγνωρίσει μια ομάδα διεπαφών ή ακόμα και όλες τις διεπαφές σε ένα δίκτυο. Το πρώτο κομμάτι του high byteδιευθύνσεις προορισμού – μια ένδειξη για το εάν η διεύθυνση είναι ατομική ή ομαδική. Αν αυτό το bit = 0, τότε η διεύθυνση είναι μεμονωμένη, δηλ. προσδιορίζει μία διεπαφή δικτύου. Αν =1 – ομάδα. Μια διεύθυνση ομάδας συσχετίζεται μόνο με διεπαφές που έχουν διαμορφωθεί ως μέλη του αριθμού ομάδας που καθορίζεται στη διεύθυνση ομάδας. Εάν μια διεπαφή δικτύου περιλαμβάνεται σε μια ομάδα, τότε μαζί με μια μοναδική διεύθυνση MAC, συσχετίζεται και μια διεύθυνση ομάδας. Δεύτερο bit υψηλής απόδοσηςκαθορίζει τον τρόπο εκχώρησης της διεύθυνσης. Αν bit = 0, τότε συγκεντρωμένο, εάν = 1, τότε τοπικό. Ο κατασκευαστής τοποθετεί το εκδοθέν αναγνωριστικό στα τρία πιο σημαντικά byte της διεύθυνσης. Ο κατασκευαστής του εξοπλισμού είναι υπεύθυνος για τη μοναδικότητα των τριών χαμηλότερων byte της διεύθυνσης.

Οι προσαρμογείς δικτύου Ethernet μπορούν να λειτουργήσουν ακατάλληλη λειτουργία λήψης, δηλ. Οι προσαρμογείς δικτύου καταγράφουν όλα τα καρέ που φτάνουν στη διεπαφή ανεξάρτητα από τις διευθύνσεις MAC προορισμού τους (χρησιμοποιούνται στην περίπτωση παρακολούθησης διευθύνσεων).

Μορφή πλαισίου

Πρόσβαση στα μέσα και μετάδοση δεδομένων στην τεχνολογία Ethernet

Η μέθοδος πρόσβασης στα δίκτυα Ethernet σε ένα κοινόχρηστο ενσύρματο μέσο ονομάζεται CSMA/CD.

Όλοι οι υπολογιστές στο δίκτυο σε ένα κοινόχρηστο μέσο έχουν τη δυνατότητα να λαμβάνουν αμέσως δεδομένα που οποιοσδήποτε από τους υπολογιστές άρχισε να μεταδίδει στο κοινόχρηστο μέσο. Για να είναι δυνατή η μετάδοση ενός πλαισίου, η διεπαφή αποστολής πρέπει να διασφαλίσει ότι το κοινόχρηστο μέσο είναι ελεύθερο. Αυτό επιτυγχάνεται ακούγοντας τη θεμελιώδη αρμονική των σημάτων ή φέρουσα συχνότητα. Ένα σημάδι ενός "μη κατειλημμένου" μέσου είναι η απουσία φέρουσας συχνότητας σε αυτό. Εάν το μέσο είναι ελεύθερο, τότε ο κόμβος είναι έτοιμος να μεταδώσει δεδομένα. Όλοι οι σταθμοί που είναι συνδεδεμένοι στο καλώδιο αρχίζουν να γράφουν τα byte του μεταδιδόμενου πλαισίου στους ενσωματωμένους buffer τους. Ο σταθμός που αναγνωρίζει τη διεύθυνσή του στην κεφαλίδα του πλαισίου συνεχίζει να εγγράφει την προσωρινή μνήμη του στο περιεχόμενό του. Και οι υπόλοιποι σταθμοί σταματούν να λαμβάνουν το καρέ. Ο σταθμός προορισμού επεξεργάζεται τα λαμβανόμενα δεδομένα και τα μεταβιβάζει στη στοίβα του. Το πλαίσιο Ethernet περιέχει όχι μόνο τη διεύθυνση προορισμού, αλλά και τη διεύθυνση προέλευσης, ώστε ο σταθμός λήψης να γνωρίζει σε ποιον να στείλει την απάντηση. Μετά το τέλος της μετάδοσης πλαισίου, όλοι οι κόμβοι δικτύου πρέπει να αντέξουν μια τεχνολογική παύση, η οποία διαρκεί 9,6 μs και είναι απαραίτητη για να φέρει τους προσαρμογείς δικτύου στην αρχική τους κατάσταση, καθώς και για να αποτρέψει την αποκλειστική κατάσχεση του περιβάλλοντος από έναν από τους σταθμούς . Μετά τη λήξη της παύσης, οι κόμβοι έχουν το δικαίωμα να αρχίσουν να μεταδίδουν το πλαίσιο τους, επειδή Η Τετάρτη είναι δωρεάν.

Ο μηχανισμός για την ακρόαση του μέσου και την παύση μεταξύ των καρέ δεν εγγυάται ότι δύο ή περισσότεροι σταθμοί αποφασίζουν ταυτόχρονα ότι το μέσο είναι καθαρό. Λένε τι γίνεται σύγκρουση, επειδή τα περιεχόμενα και των δύο πλαισίων συγκρούονται σε ένα κοινό καλώδιο και οι πληροφορίες παραμορφώνονται. Για να συμβεί μια σύγκρουση, δεν είναι απαραίτητο να αρχίσουν να εκπέμπουν ταυτόχρονα πολλοί σταθμοί. Για να χειριστεί σωστά μια σύγκρουση, όλοι οι σταθμοί παρακολουθούν ταυτόχρονα τα σήματα που εμφανίζονται στο καλώδιο. Εάν τα σήματα που εκπέμπονται και τα παρατηρούμενα διαφέρουν, τότε καταγράφεται το γεγονός της ανίχνευσης σύγκρουσης. Για να αυξηθεί η πιθανότητα έγκαιρης ανίχνευσης μιας σύγκρουσης από όλους τους σταθμούς του δικτύου, ένας σταθμός που ανιχνεύει μια σύγκρουση διακόπτει τη μετάδοση του πλαισίου του και στέλνει μια ειδική ακολουθία 32 bit στο δίκτυο, που ονομάζεται ακολουθία JAM. Μετά από αυτό, ο σταθμός εκπομπής πρέπει να σταματήσει την εκπομπή και να σταματήσει.

Token Ring και FDDI

Το κύριο μέσο μετάδοσης δεδομένων είναι συνεστραμμένο ζευγάρι. Για τη διεύθυνση του σταθμού, οι διευθύνσεις MAC χρησιμοποιούνται στην ίδια μορφή με το Ethernet. Η μέθοδος πρόσβασης Token Ring βασίζεται στη μετάδοση από κόμβο σε κόμβο ενός ειδικού ένδειξη(κουπόνι πρόσβασης) και μόνο ο κόμβος στον οποίο ανήκει το διακριτικό μπορεί να μεταδώσει δεδομένα στο δαχτυλίδι. Υπάρχει όριο στην περίοδο αποκλειστικής χρήσης του περιβάλλοντος - χρόνος διατήρησης κουπονιών, μετά την οποία ο σταθμός υποχρεούται να μεταβιβάσει το διακριτικό στον γείτονά του.

Χρήσεις τεχνολογίας FDDI διπλό δαχτυλίδιπροκειμένου να διασφαλιστεί η ανοχή σφαλμάτων.

Τεχνολογία ATM

Λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς(ΑΤΜ) είναι μια τεχνολογία που επιτρέπει τη μετάδοση του Διάφοροι τύποικίνηση (φωνή, βίντεο και ψηφιακά δεδομένα). Αυτό εξασφαλίζει επαρκή διακίνησηγια καθένα από αυτά και εγγυάται την έγκαιρη παράδοση των ευαίσθητων σε καθυστέρηση δεδομένων.

Η βάση είναι τα δίκτυα μεταγωγής με μετάφραση κυψέλης και εγκατάσταση σύνδεσης.

Το ATM χωρίζει όλη την κίνηση σε 5 κατηγορίες: A, B, C, D και X. Τα πρώτα τέσσερα- ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ τυπικές εφαρμογές, τα οποία διαφέρουν ως προς το συνεπές σύνολο απαιτήσεων για καθυστερήσεις και απώλειες πακέτων, καθώς και κατά πόσον δημιουργούν κίνηση με σταθερό ή μεταβλητό ρυθμό μετάδοσης bit. Τάξη Χπροορίζεται για μοναδικές εφαρμογές των οποίων το σύνολο χαρακτηριστικών και απαιτήσεων δεν εμπίπτει σε μία από τις τέσσερις πρώτες κατηγορίες.

Τα δεδομένα μεταδίδονται σε μικρά πακέτα σταθερού μεγέθους – κύτταρα. Και σε δίκτυα με κοινό μέσο πρόσβασης, η μετάδοση πραγματοποιείται σε πακέτα μεταβλητού μήκους - προσωπικό.

Για να μειωθεί η καθυστέρηση μετάδοσης μιας κυψέλης, το μέγεθός της θα πρέπει να είναι μικρό. Ωστόσο μικρό μέγεθοςΤα κύτταρα αυξάνουν το κόστος μετάδοσης λόγω του μεγάλου αριθμού διαστημάτων μεταξύ των μεταδόσεων κυψελών. Το μέγεθος κελιού ATM είναι 53 byte, εκ των οποίων τα 48 byte εκχωρούνται για δεδομένα και 5 byte για την κεφαλίδα κελιού του μπλοκ πληροφοριών.

Για τη μετάδοση πακέτων μέσω ενός δικτύου ATM από μια πηγή σε έναν προορισμό, η πηγή πρέπει πρώτα να δημιουργήσει μια σύνδεση με τον προορισμό. Τα δίκτυα προσανατολισμένα στη σύνδεση μπορούν να κάνουν κράτηση για συγκεκριμένη σύνδεσηεύρος ζώνης, που εγγυάται συγκεκριμένο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων για κάθε σύνδεση. Όταν δημιουργηθεί μια σύνδεση, οι διακόπτες καθορίζουν βέλτιστη διαδρομήγια μεταφορά δεδομένων. Όταν δημιουργηθεί η σύνδεση, οι διακόπτες αρχίζουν να μεταδίδουν δεδομένα. Η μετάδοση των κελιών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πίνακες διευθύνσεων, οι οποίοι περιέχουν πληροφορίες σχετικά με τη διεύθυνση της θύρας από την οποία προέρχονται τα κελιά, αναγνωριστικά εικονικών καναλιών και εικονικές διαδρομές.

Εικονικό κανάλι– μια σύνδεση μεταξύ δύο τερματικών σταθμών ATM που δημιουργείται για τη διάρκεια της αλληλεπίδρασής τους. Είναι αμφίδρομος, επομένως μετά τη δημιουργία μιας σύνδεσης, κάθε τερματικός σταθμός μπορεί να στείλει πακέτα σε άλλο σταθμό και να λάβει πακέτα από αυτόν μέσω αυτού του καναλιού. Υπάρχουν 3 τύποι εικονικών καναλιών:

1 – μόνιμα εικονικά κυκλώματα (PVC) – μόνιμη σύνδεσημεταξύ δύο τερματικών σταθμών, το οποίο ρυθμίζεται χειροκίνητα κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης δικτύου. Διέρχεται από όλους τους διακόπτες που βρίσκονται μεταξύ των τερματικών σταθμών. Μόλις εγκατασταθεί, ένα συγκεκριμένο ποσό εύρους ζώνης δεσμεύεται για αυτό και οι δύο τερματικοί σταθμοί δεν χρειάζεται να δημιουργήσουν ή να επαναφέρουν συνδέσεις ;

2 – μεταγωγή εικονικών κυκλωμάτων (SVC)– ρυθμίζεται δυναμικά όταν δύο τερματικοί σταθμοί επικοινωνούν μεταξύ τους. Στο τέλος της ανταλλαγής, μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα γίνεται επαναφορά του καναλιού. Μια σύνδεση δημιουργείται μόνο εάν το δίκτυο μπορεί να υποστηρίξει αυτή η σύνδεση;

3 – έξυπνα μόνιμα εικονικά κυκλώματα (SPVC)– ρυθμίστε χειροκίνητα στο στάδιο διαμόρφωσης δικτύου, με τον χειριστή του δικτύου να καθορίζει μόνο τους τερματικούς σταθμούς για τους οποίους πρέπει να πραγματοποιηθεί η σύνδεση. Για κάθε νέα συνεδρία μετάδοσης δεδομένων, ο διακόπτης καθορίζει ποια διαδρομή θα ακολουθήσουν τα κελιά .

Εικονική διαδρομή– μια διαδρομή μεταξύ δύο διακοπτών που υπάρχει συνεχώς, ανεξάρτητα από το αν υπάρχει σύνδεση ή όχι. Όταν το ζητήσει ο χρήστης εικονικό κανάλι,οι διακόπτες καθορίζουν ποια εικονική διαδρομή θα χρησιμοποιήσουν για να φτάσετε στους τερματικούς σταθμούς.

Η ίδια εικονική διαδρομή μπορεί να μεταφέρει κίνηση από πολλά εικονικά κανάλια ταυτόχρονα.

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP χρησιμοποιείται ευρέως τόσο σε τοπικά όσο και σε δίκτυα ευρείας περιοχής. Έχει μια δομή που αποτελείται από τέσσερα επίπεδα:

Επίπεδο εφαρμογήςαντιστοιχεί στα τρία κορυφαία επίπεδα του μοντέλου OSI: εφαρμογή, παρουσίαση και συνεδρία. Ενσωματώνει τις υπηρεσίες που παρέχει το σύστημα σε εφαρμογές χρηστών.

Οι υπηρεσίες επιπέδου εφαρμογής περιλαμβάνουν:

- Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP;

- Πρωτόκολλο μεταφοράς αλληλογραφίας SMTP;

- Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου HTTPκαι τα λοιπά.

Τα πρωτόκολλα του επιπέδου εφαρμογής αναπτύσσονται σε τελικούς κόμβους ή κεντρικούς υπολογιστές.

Στρώμα μεταφοράςμπορεί να παρέχει δύο τύπους υπηρεσιών στο ανώτερο επίπεδο:

1 – Η εγγυημένη παράδοση παρέχεται από το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης TCP;

2 – Το πρωτόκολλο User Datagram παρέχει παράδοση βέλτιστης προσπάθειας ή βέλτιστης προσπάθειας UDP.

Προκειμένου να διασφαλιστεί αξιόπιστη παράδοση δεδομένων, το πρωτόκολλο TCP προβλέπει τη δημιουργία μιας λογικής σύνδεσης, η οποία του επιτρέπει να αριθμεί πακέτα, να επιβεβαιώνει τη λήψη τους με αποδείξεις, να οργανώνει αναμεταδόσεις σε περίπτωση απώλειας, να αναγνωρίζει και να καταστρέφει διπλότυπα και να παραδίδει πακέτα σε το επίπεδο εφαρμογής με τη σειρά που ελήφθησαν. Χάρη σε αυτό το πρωτόκολλο, τα αντικείμενα στον κόμβο αποστολέα και στον κόμβο παραλήπτη μπορούν να υποστηρίξουν πλήρη αμφίδρομη επικοινωνία.

Το δεύτερο πρωτόκολλο, το UDP, είναι το απλούστερο πρωτόκολλο datagram όταν δεν έχει τεθεί το πρόβλημα της αξιόπιστης ανταλλαγής.

Από το πρωτόκολλο εφαρμογής, το επίπεδο μεταφοράς λαμβάνει μια εργασία για τη μετάδοση δεδομένων με συγκεκριμένη ποιότητα στο επίπεδο εφαρμογής του παραλήπτη. Οι μονάδες λογισμικού πρωτοκόλλου επιπέδου εφαρμογής εγκαθίστανται επίσης σε κεντρικούς υπολογιστές.

Επίπεδο δικτύουΤο [επίπεδο Διαδικτύου] διευκολύνει την κίνηση των πακέτων μέσα σε ένα σύνθετο δίκτυο που σχηματίζεται από τη σύνδεση πολλαπλών υποδικτύων. Το κύριο πρωτόκολλο είναι το Πρωτόκολλο Διαδικτύου IP. Η αποστολή του είναι να προωθήσει πακέτα μεταξύ δικτύων από τον ένα δρομολογητή στον άλλο μέχρι το πακέτο να φτάσει στο δίκτυο προορισμού. Αναπτύσσεται όχι μόνο σε κεντρικούς υπολογιστές, αλλά και σε όλους τους δρομολογητές.

Πρωτόκολλο IP– ένα πρωτόκολλο datagram που λειτουργεί χωρίς να δημιουργεί συνδέσεις χρησιμοποιώντας την αρχή της παράδοσης με την καλύτερη δυνατή προσπάθεια.

Το επίπεδο δικτύου περιλαμβάνει επίσης πρωτόκολλα που εκτελούν βοηθητικές λειτουργίες:

Πρωτόκολλα δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.Και OSPFέχει σχεδιαστεί για να μελετά την τοπολογία του δικτύου, να καθορίζει διαδρομές και να συντάσσει πίνακες δρομολόγησης.

Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Διαδικτύου ICMP, σχεδιασμένο να μεταδίδει πληροφορίες στους δρομολογητές στην πηγή σχετικά με σφάλματα που προέκυψαν κατά τη μετάδοση πακέτων.

Επίπεδο διεπαφής δικτύουείναι υπεύθυνη μόνο για την οργάνωση της αλληλεπίδρασης με τα υποδίκτυα διαφορετικές τεχνολογίες, περιλαμβάνεται στο σύνθετο δίκτυο.

Το καθήκον της οργάνωσης μιας διεπαφής μεταξύ τεχνολογιών TCP/IP και οποιασδήποτε άλλης ενδιάμεσης τεχνολογίας δικτύου μπορεί να περιοριστεί σε δύο εργασίες:

1 – συσκευασία ενός πακέτου IP σε μια μονάδα μεταδιδόμενων δεδομένων του ενδιάμεσου δικτύου.

2 – μετατροπή διευθύνσεων δικτύου σε διευθύνσεις τεχνολογίας ενός δεδομένου ενδιάμεσου δικτύου.

Σύστημα DNS

Δείτε Olifera (σελίδα 583)

Σχετική πληροφορία.

Η μεθοδολογική βάση για την τυποποίηση στα δίκτυα υπολογιστών είναι μια πολυεπίπεδη προσέγγιση για την ανάπτυξη εργαλείων αλληλεπίδρασης δικτύου. Σε αυτήν την προσέγγιση είναι ανοιχτό το τυπικό μοντέλο αλληλεπίδρασης μεταξύ Συστήματα OSI(Διασύνδεση ανοιχτού συστήματος). Δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980 με βάση τεχνικές προτάσεις του ISO International Standards Institute και έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των δικτύων υπολογιστών.

Το μοντέλο OSI ορίζει διαφορετικά επίπεδα αλληλεπίδρασης μεταξύ συστημάτων, τα δίνει τυπικά ονόματακαι καθορίζει ποιες λειτουργίες πρέπει να εκτελεί κάθε επίπεδο. Το μοντέλο ISO/OSI αναπτύχθηκε με βάση την εκτενή πρακτική εμπειρία που αποκτήθηκε στη δημιουργία δικτύων υπολογιστών, κυρίως παγκόσμιων, τη δεκαετία του 1970.

Στο μοντέλο OSI (Εικ. 1.1), τα μέσα επικοινωνίας χωρίζονται σε επτά επίπεδα: εφαρμογή, παρουσίαση, συνεδρία, μεταφορά, σύνδεση, φυσικό και δίκτυο. Εφαρμόζεται το υψηλότερο επίπεδο. Επί σε αυτό το στάδιοο χρήστης αλληλεπιδρά με το υπολογιστικό σύστημα. Το χαμηλότερο επίπεδο - φυσικό - εξασφαλίζει την ανταλλαγή σημάτων μεταξύ συσκευών. Η ανταλλαγή δεδομένων στα συστήματα επικοινωνίας πραγματοποιείται μεταφέροντας δεδομένα από το ανώτερο επίπεδο στο κατώτερο επίπεδο, στη συνέχεια μεταφέροντάς τα κατά μήκος των γραμμών επικοινωνίας και, τέλος, αναπαράγοντας τα δεδομένα στον υπολογιστή του πελάτη ως αποτέλεσμα της μετακίνησής τους από το κατώτερο επίπεδο στο ανώτερο επίπεδο.

Για να εξασφαλιστεί η απαραίτητη συμβατότητα, λειτουργούν ειδικά τυπικά πρωτόκολλα σε καθένα από τα επτά επίπεδα αρχιτεκτονικής δικτύου υπολογιστών. Είναι τυπικοί κανόνες που καθορίζουν τη σειρά και τη μορφή των μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ στοιχείων δικτύου που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, αλλά σε διαφορετικούς κόμβους δικτύου.

Ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων που επαρκούν για να εξασφαλίσουν την αλληλεπίδραση των κόμβων σε ένα δίκτυο ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Θα πρέπει να γίνει σαφής διάκριση μεταξύ του μοντέλου OSI και της στοίβας πρωτοκόλλου OSI. Το μοντέλο OSI είναι ένα εννοιολογικό πλαίσιο για τη διασύνδεση ανοιχτών συστημάτων και η στοίβα πρωτοκόλλου OSI είναι ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων προδιαγραφών πρωτοκόλλου για τα επτά επίπεδα διαλειτουργικότητας που ορίζονται στο μοντέλο OSI

Τα πρωτόκολλα επικοινωνίας μπορούν να εφαρμοστούν τόσο σε λογισμικό όσο και σε υλικό. Τα πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου υλοποιούνται συχνά χρησιμοποιώντας συνδυασμό λογισμικού και υλικού, ενώ τα πρωτόκολλα υψηλότερου επιπέδου συνήθως υλοποιούνται αποκλειστικά σε λογισμικό.

Οι μονάδες που υλοποιούν πρωτόκολλα γειτονικών επιπέδων και βρίσκονται στον ίδιο κόμβο δικτύου πρέπει να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σύμφωνα με σαφώς καθορισμένους κανόνες και χρησιμοποιώντας τυποποιημένες μορφές μηνυμάτων.

Αυτοί οι κανόνες ονομάζονται διεπαφή πολλαπλών επιπέδων. Μια διεπαφή ορίζει ένα σύνολο υπηρεσιών που παρέχονται από ένα δεδομένο επίπεδο στον γείτονά του. Στην ουσία, ένα πρωτόκολλο και μια διεπαφή είναι παρόμοιες έννοιες, αλλά παραδοσιακά στα δίκτυα τους εκχωρούνται διαφορετικά πεδία δράσης: τα πρωτόκολλα ορίζουν τους κανόνες για την αλληλεπίδραση μονάδων του ίδιου επιπέδου σε διαφορετικούς κόμβους του δικτύου και οι διεπαφές ορίζουν τους κανόνες για την αλληλεπίδραση μονάδων γειτονικών επιπέδων στον ίδιο κόμβο.

Ας εξετάσουμε πώς, στο μοντέλο OSI επτά επιπέδων, πραγματοποιείται ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ δύο χρηστών δικτύου που βρίσκονται σε διαφορετικές πόλεις:

επί επίπεδο εφαρμογήςχρησιμοποιώντας ειδικές εφαρμογές, ο χρήστης δημιουργεί ένα έγγραφο (μήνυμα, σχέδιο κ.λπ.).

σε αντιπροσωπευτικό επίπεδο, το λειτουργικό σύστημα (OS) του υπολογιστή του καταγράφει πού βρίσκονται τα δημιουργημένα δεδομένα (στη μνήμη RAM, σε ένα αρχείο στον σκληρό δίσκο κ.λπ.) και παρέχει αλληλεπίδραση με το επόμενο επίπεδο.

Σε επίπεδο συνεδρίας, ο υπολογιστής του χρήστη αλληλεπιδρά με ένα τοπικό ή παγκόσμιο δίκτυο. Τα πρωτόκολλα σε αυτό το επίπεδο ελέγχουν τις άδειες του χρήστη για «να βγει στον αέρα» και μετάδοση του εγγράφου στα πρωτόκολλα του επιπέδου μεταφοράς.

Στο επίπεδο μεταφοράς, το έγγραφο μετατρέπεται στη μορφή με την οποία τα δεδομένα υποτίθεται ότι μεταδίδονται στο δίκτυο που χρησιμοποιείται. Έτσι, το έγγραφο μπορεί να χωριστεί σε μικρές συσκευασίες κανονικού μεγέθους.

Το επίπεδο δικτύου καθορίζει τη διαδρομή για τη μετακίνηση δεδομένων στο δίκτυο. Για παράδειγμα, εάν σε επίπεδο μεταφοράς τα δεδομένα «κόπηκαν» σε πακέτα, τότε σε επίπεδο δικτύου κάθε πακέτο πρέπει να λάβει μια διεύθυνση στην οποία θα παραδοθεί ανεξάρτητα από τα άλλα.

Το επίπεδο σύνδεσης είναι απαραίτητο για τη διαμόρφωση των σημάτων που κυκλοφορούν στο φυσικό επίπεδο σύμφωνα με τα δεδομένα που λαμβάνονται από το επίπεδο δικτύου. Σε έναν υπολογιστή εκτελούνται αυτές οι λειτουργίες Κάρτα LANή μόντεμ?

Η πραγματική μεταφορά δεδομένων πραγματοποιείται στο φυσικό επίπεδο. Δεν υπάρχουν έγγραφα, δεν υπάρχουν πακέτα, ούτε bytes, υπάρχουν μόνο bit, δηλαδή οι στοιχειώδεις μονάδες αναπαράστασης δεδομένων. Οι εγκαταστάσεις φυσικού επιπέδου βρίσκονται έξω από τον υπολογιστή. Σε τοπικά δίκτυα χρησιμοποιώντας μόντεμ τηλεφώνουαυτές είναι οι γραμμές τηλεφωνική επικοινωνία, εξοπλισμός μεταγωγήςτηλεφωνικά κέντρα κ.λπ.

Στον υπολογιστή του παραλήπτη πληροφοριών, λαμβάνει χώρα η διαδικασία αντίστροφης μετατροπής - από τα σήματα bit στο έγγραφο με σταδιακή μετάβαση από το κατώτερο στο ανώτερο επίπεδο αλληλεπίδρασης.

Υπάρχει σαφής διάκριση μεταξύ του μοντέλου OSI και της στοίβας OSI. Ενώ το μοντέλο OSI είναι ένα εννοιολογικό σχέδιο για τον τρόπο διασύνδεσης των ανοιχτών συστημάτων, η στοίβα OSI είναι ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων προδιαγραφών πρωτοκόλλου. Σε αντίθεση με άλλες στοίβες πρωτοκόλλων, η στοίβα OSI ακολουθεί πλήρως το μοντέλο OSI και περιλαμβάνει προδιαγραφές πρωτοκόλλου και για τα επτά επίπεδα διαλειτουργικότητας που ορίζονται στο μοντέλο. Στα χαμηλότερα επίπεδα, η στοίβα OSI υποστηρίζει πρωτόκολλα Ethernet, Token Ring, FDDI, WAN, X.25 και ISDN - δηλαδή χρησιμοποιεί πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου που έχουν αναπτυχθεί εκτός της στοίβας, όπως όλες οι άλλες στοίβες. Τα πρωτόκολλα των επιπέδων δικτύου, μεταφοράς και περιόδου λειτουργίας της στοίβας OSI καθορίζονται και υλοποιούνται από διάφορους κατασκευαστές, αλλά δεν είναι ακόμη ευρέως διαδεδομένα. Τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα στη στοίβα OSI είναι τα πρωτόκολλα εφαρμογών. Αυτά περιλαμβάνουν: πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων RTAM, πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού VTP, πρωτόκολλα γραφείου βοήθειας X.500, πρωτόκολλα email X.400 και πολλά άλλα.

Λόγω της πολυπλοκότητάς τους, τα πρωτόκολλα OSI απαιτούν μεγάλη επεξεργαστική ισχύ CPU, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για ισχυρά μηχανήματα παρά για δίκτυα προσωπικών υπολογιστών.

Στοίβα OSI- διεθνές, ανεξάρτητο από τον κατασκευαστή πρότυπο. Υποστηρίζεται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ στο πρόγραμμα GOSIP, σύμφωνα με το οποίο όλα τα δίκτυα υπολογιστών

που εγκαθίστανται σε κυβερνητικούς φορείς των ΗΠΑ μετά το 1990 πρέπει είτε να υποστηρίζουν άμεσα τη στοίβα OSI είτε να παρέχουν ένα μέσο για τη μετεγκατάσταση σε αυτήν τη στοίβα στο μέλλον. Ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές που υποστηρίζει το OSI είναι η AT&T, το δίκτυο Stargroup της βασίζεται εξ ολοκλήρου σε αυτή τη στοίβα.

Στοίβα TCP/IPαναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ πριν από περισσότερα από 20 χρόνια. Το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP, η οποία πήρε το όνομά της από τα δημοφιλή πρωτόκολλα IP και TCP, εφαρμόζοντας τα πρωτόκολλα στοίβας στην έκδοση του UNIX OS. Η δημοτικότητα αυτού του λειτουργικού συστήματος οδήγησε στην ευρεία υιοθέτηση των TCP, IP και άλλων στοίβων πρωτοκόλλων. Σήμερα, αυτή η στοίβα χρησιμοποιείται για τη σύνδεση υπολογιστών στο Διαδίκτυο, καθώς και σε έναν τεράστιο αριθμό εταιρικών δικτύων.

Η στοίβα TCP/IP στο χαμηλότερο επίπεδο υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρότυπα των επιπέδων φυσικής σύνδεσης και σύνδεσης δεδομένων: για τοπικά δίκτυα - αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, για παγκόσμια δίκτυα - πρωτόκολλα για εργασία σε αναλογικές τηλεφωνικές γραμμές και μισθωμένες γραμμές SLIP , PPP, πρωτόκολλα για εδαφικά δίκτυα X.25 και ISDN.

Για πολλά χρόνια χρήσης σε δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει ενσωματώσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων σε επίπεδο εφαρμογής. Αυτά περιλαμβάνουν δημοφιλή πρωτόκολλα όπως πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP, πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού telnet, αλληλογραφία Πρωτόκολλο SMTP, που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρονικό ταχυδρομείο Διαδικτύου, τις υπηρεσίες υπερκειμένου της υπηρεσίας WWW και πολλά άλλα.

Σήμερα, η στοίβα TCP/IP είναι μια από τις πιο κοινές στοίβες πρωτοκόλλων μεταφοράς σε δίκτυα υπολογιστών. Μόνο το Διαδίκτυο συνδέει περίπου 10 εκατομμύρια υπολογιστές σε όλο τον κόσμο που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP.

Παρόλο που τα πρωτόκολλα TCP/IP είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με το Διαδίκτυο και καθένας από τους υπολογιστές του Διαδικτύου αξίας πολλών εκατομμυρίων δολαρίων λειτουργεί με βάση αυτή τη στοίβα, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός τοπικών, εταιρικών και εδαφικών δικτύων που δεν αποτελούν άμεσα μέρη του Διαδικτύου που χρησιμοποιούν επίσης πρωτόκολλα TCP/IP. Για να τα ξεχωρίσουμε από το Διαδίκτυο, αυτά τα δίκτυα ονομάζονται δίκτυα TCP/IP ή απλά δίκτυα IP.

Επειδή η στοίβα TCP/IP σχεδιάστηκε αρχικά για το παγκόσμιο Διαδίκτυο, έχει πολλά χαρακτηριστικά που της δίνουν πλεονέκτημα έναντι άλλων πρωτοκόλλων όταν πρόκειται για τη δημιουργία δικτύων που περιλαμβάνουν επικοινωνίες ευρείας περιοχής. Συγκεκριμένα, ένα πολύ χρήσιμο χαρακτηριστικό που καθιστά δυνατό αυτό το πρωτόκολλο σε μεγάλα δίκτυα είναι η ικανότητά του να κατακερματίζει πακέτα. Πράγματι, ένα μεγάλο σύνθετο δίκτυο αποτελείται συχνά από δίκτυα χτισμένα σε εντελώς διαφορετικές αρχές. Κάθε ένα από αυτά τα δίκτυα μπορεί να ορίσει τη δική του τιμή για το μέγιστο μήκος μιας μονάδας μεταδιδόμενων δεδομένων (πλαίσιο). Σε αυτήν την περίπτωση, όταν μετακινείστε από ένα δίκτυο με μεγαλύτερο μέγιστο μήκος σε ένα δίκτυο με μικρότερο μέγιστο μήκος, μπορεί να χρειαστεί να διαιρέσετε το μεταδιδόμενο πλαίσιο σε πολλά μέρη. Το πρωτόκολλο IP της στοίβας TCP/IP επιλύει αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα.

Ωστόσο, όπως πάντα, πρέπει να πληρώσετε για τα οφέλη που αποκομίζετε και το τίμημα εδώ είναι οι υψηλές απαιτήσεις πόρων και η πολυπλοκότητα της διαχείρισης των δικτύων IP. Η ισχυρή λειτουργικότητα της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP απαιτεί υψηλό υπολογιστικό κόστος για την υλοποίηση. Ένα ευέλικτο σύστημα διευθύνσεων και η άρνηση εκπομπών οδηγούν στην παρουσία στο δίκτυο IP διαφόρων κεντρικών υπηρεσιών όπως DNS, DHCP κ.λπ. Ο χρόνος απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή από τους διαχειριστές.

Στοίβες πρωτοκόλλων

Μια στοίβα πρωτοκόλλων είναι ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων δικτύου σε διάφορα επίπεδα, επαρκή για την οργάνωση και τη διασφάλιση της αλληλεπίδρασης των κόμβων στο δίκτυο. Επί του παρόντος, τα δίκτυα χρησιμοποιούν μεγάλο αριθμό στοίβων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Οι πιο δημοφιλείς στοίβες είναι: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA και OSI. Όλες αυτές οι στοίβες, εκτός από το SNA, στα χαμηλότερα επίπεδα - φυσικός σύνδεσμος και σύνδεση δεδομένων - χρησιμοποιούν τα ίδια καλά τυποποιημένα πρωτόκολλα Ethemet, Token Ring, FDDI και ορισμένα άλλα, τα οποία επιτρέπουν τη χρήση του ίδιου εξοπλισμού σε όλα τα δίκτυα. Αλλά στα ανώτερα επίπεδα, όλες οι στοίβες λειτουργούν σύμφωνα με τα δικά τους πρωτόκολλα. Αυτά τα πρωτόκολλα συχνά δεν συμμορφώνονται με τη διαστρωμάτωση που προτείνεται από το μοντέλο OSI. Συγκεκριμένα, οι λειτουργίες των επιπέδων συνεδρίας και παρουσίασης συνήθως συνδυάζονται με το επίπεδο εφαρμογής. Αυτή η απόκλιση οφείλεται στο γεγονός ότι το μοντέλο OSI εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα μιας γενίκευσης των ήδη υπαρχόντων και όντως χρησιμοποιούμενων στοίβων και όχι το αντίστροφο.

Όλα τα πρωτόκολλα που περιλαμβάνονται στη στοίβα αναπτύχθηκαν από έναν κατασκευαστή, δηλαδή είναι σε θέση να λειτουργούν όσο το δυνατόν πιο γρήγορα και αποτελεσματικά.

Ένα σημαντικό σημείο στη λειτουργία του εξοπλισμού δικτύου, ιδιαίτερα ενός προσαρμογέα δικτύου, είναι η σύνδεση των πρωτοκόλλων. Σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε διαφορετικές στοίβες πρωτοκόλλων κατά την εξυπηρέτηση ενός προσαρμογέα δικτύου. Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε στοίβες TCP/IP και IPX/SPX ταυτόχρονα. Εάν παρουσιαστεί ξαφνικά ένα σφάλμα κατά την προσπάθεια δημιουργίας σύνδεσης με τον παραλήπτη χρησιμοποιώντας την πρώτη στοίβα, τότε θα συμβεί αυτόματα μια αλλαγή στη χρήση του πρωτοκόλλου από την επόμενη στοίβα. Ένα σημαντικό σημείο σε αυτή την περίπτωση είναι η δεσμευτική σειρά, καθώς επηρεάζει σαφώς τη χρήση ενός ή άλλου πρωτοκόλλου από διαφορετικές στοίβες.

Ανεξάρτητα από το πόσοι προσαρμογείς δικτύου είναι εγκατεστημένοι στον υπολογιστή, η σύνδεση μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε "ένα σε πολλά" ή "πολλοί σε ένα", δηλαδή, μια στοίβα πρωτοκόλλου μπορεί να συνδεθεί σε πολλούς προσαρμογείς ταυτόχρονα ή πολλές στοίβες σε έναν προσαρμογέα .

Το NetWare είναι ένα λειτουργικό σύστημα δικτύου και ένα σύνολο πρωτοκόλλων δικτύου που χρησιμοποιούνται σε αυτό το σύστημα για την αλληλεπίδραση με υπολογιστές-πελάτες που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Τα πρωτόκολλα δικτύου του συστήματος βασίζονται στη στοίβα πρωτοκόλλων XNS. Το NetWare υποστηρίζει επί του παρόντος πρωτόκολλα TCP/IP και IPX/SPX. Το Novell NetWare ήταν δημοφιλές στις δεκαετίες του '80 και του '90 λόγω της μεγαλύτερης αποτελεσματικότητάς του σε σύγκριση με τα λειτουργικά συστήματα γενικού σκοπού. Αυτή είναι πλέον μια ξεπερασμένη τεχνολογία.

Η στοίβα πρωτοκόλλου XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) αναπτύχθηκε από τη Xerox για τη μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύων Ethernet. Περιέχει 5 επίπεδα.

Επίπεδο 1 - μέσο μετάδοσης - υλοποιεί τις λειτουργίες των φυσικών επιπέδων και των επιπέδων ζεύξης δεδομένων στο μοντέλο OSI:

* διαχειρίζεται την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ της συσκευής και του δικτύου.

* δρομολογεί δεδομένα μεταξύ συσκευών στο ίδιο δίκτυο.

Το επίπεδο 2 - internetwork - αντιστοιχεί στο επίπεδο δικτύου στο μοντέλο OSI:

* διαχειρίζεται την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συσκευών που βρίσκονται σε διαφορετικά δίκτυα(παρέχει υπηρεσία datagram σύμφωνα με το μοντέλο IEEE) ;

* περιγράφει τον τρόπο ροής δεδομένων μέσω του δικτύου.

Επίπεδο 3 - μεταφορά - αντιστοιχεί στο επίπεδο μεταφοράς στο μοντέλο OSI:

* παρέχει από άκρο σε άκρο επικοινωνία μεταξύ της πηγής δεδομένων και του προορισμού.

Επίπεδο 4 - έλεγχος - αντιστοιχεί στα επίπεδα συνεδρίας και αντιπροσωπευτικά στο μοντέλο OSI:

* ελέγχει την παρουσίαση των δεδομένων.

* διαχειρίζεται τον έλεγχο των πόρων της συσκευής.

Επίπεδο 5 - εφαρμογή - αντιστοιχεί στα υψηλότερα επίπεδα στο μοντέλο OSI:

* παρέχει λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων για εργασίες εφαρμογής.

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP (Πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης/ Πρωτόκολλο Διαδικτύου) είναι το πιο κοινό και λειτουργικό σήμερα. Λειτουργεί σε τοπικά δίκτυα οποιουδήποτε μεγέθους. Αυτή η στοίβαείναι η κύρια στοίβα στο παγκόσμιο Διαδίκτυο. Η υποστήριξη στοίβας υλοποιήθηκε σε υπολογιστές με λειτουργικό σύστημα UNIX. Ως αποτέλεσμα, η δημοτικότητα του πρωτοκόλλου TCP/IP έχει αυξηθεί. Η στοίβα πρωτοκόλλων TCP/IP περιλαμβάνει πολλά πρωτόκολλα που λειτουργούν σε διαφορετικά επίπεδα, αλλά πήρε το όνομά της χάρη σε δύο πρωτόκολλα - TCP και IP.

Το TCP (Transmission Control Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο μεταφοράς που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο της μετάδοσης δεδομένων σε δίκτυα χρησιμοποιώντας τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP. Το IP (Internet Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου που έχει σχεδιαστεί για την παράδοση δεδομένων μέσω ενός σύνθετου δικτύου χρησιμοποιώντας ένα από τα πρωτόκολλα μεταφοράς, όπως το TCP ή το UDP.

Το χαμηλότερο επίπεδο της στοίβας TCP/IP χρησιμοποιεί τυπικά πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων, τα οποία καθιστούν δυνατή τη χρήση της σε δίκτυα που χρησιμοποιούν οποιαδήποτε τεχνολογία δικτύου και σε υπολογιστές με οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα.

Το πρωτόκολλο TCP/IP αναπτύχθηκε αρχικά για χρήση σε παγκόσμια δίκτυα, γι' αυτό και είναι εξαιρετικά ευέλικτο. Συγκεκριμένα, χάρη στη δυνατότητα κατακερματισμού πακέτων, τα δεδομένα, παρά την ποιότητα του καναλιού επικοινωνίας, σε κάθε περίπτωση φτάνουν στον παραλήπτη. Επιπλέον, χάρη στην παρουσία του πρωτοκόλλου IP, η μεταφορά δεδομένων μεταξύ ανόμοιων τμημάτων δικτύου καθίσταται δυνατή.

Το μειονέκτημα του πρωτοκόλλου TCP/IP είναι η πολυπλοκότητα της διαχείρισης του δικτύου. Έτσι, για την κανονική λειτουργία του δικτύου απαιτούνται πρόσθετοι διακομιστές, για παράδειγμα DNS, DHCP κ.λπ., η διατήρηση της λειτουργίας των οποίων καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου του διαχειριστή του συστήματος. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Διαχείριση συστήματος και δικτύου. 2η έκδ. έτος 2009. 944σ

Η στοίβα πρωτοκόλλου IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) έχει αναπτυχθεί και ανήκει στη Novell. Αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του λειτουργικού συστήματος Novell NetWare, το οποίο μέχρι πρόσφατα κατείχε μια από τις ηγετικές θέσεις μεταξύ των λειτουργικών συστημάτων διακομιστών.

Τα πρωτόκολλα IPX και SPX λειτουργούν στα επίπεδα δικτύου και μεταφοράς του μοντέλου ISO/OSI, αντίστοιχα, και επομένως αλληλοσυμπληρώνονται τέλεια.

Το πρωτόκολλο IPX μπορεί να μεταδίδει δεδομένα χρησιμοποιώντας datagrams χρησιμοποιώντας πληροφορίες δρομολόγησης δικτύου. Ωστόσο, για τη μετάδοση δεδομένων κατά μήκος της διαδρομής που βρέθηκε, πρέπει πρώτα να δημιουργηθεί μια σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη. Αυτό κάνει το πρωτόκολλο SPX ή οποιοδήποτε άλλο πρωτόκολλο μεταφοράς που λειτουργεί παράλληλα με το IPX.

Δυστυχώς, η στοίβα πρωτοκόλλου IPX/SPX σχεδιάστηκε αρχικά για να εξυπηρετεί μικρά δίκτυα, επομένως η χρήση της σε μεγάλα δίκτυα είναι αναποτελεσματική: η υπερβολική χρήση μετάδοσης σε γραμμές επικοινωνίας χαμηλής ταχύτητας είναι απαράδεκτη.

Στο φυσικό επίπεδο και στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, η στοίβα OSI υποστηρίζει τα πρωτόκολλα Ethernet, Token Ring, FDDI, καθώς και τα πρωτόκολλα LLC, X.25 και ISDN, δηλαδή χρησιμοποιεί όλα τα δημοφιλή πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου που αναπτύχθηκαν εκτός της στοίβας , όπως και οι περισσότερες άλλες στοίβες. Το επίπεδο δικτύου περιλαμβάνει το σχετικά σπάνια χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο δικτύου με προσανατολισμό σύνδεσης (CONP) και πρωτόκολλο δικτύου χωρίς σύνδεση (CLNP). Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης της στοίβας OSI είναι ES-IS (End System -- Intermediate System) μεταξύ τελικών και ενδιάμεσων συστημάτων και IS-IS (Intermediate System -- Intermediate System) μεταξύ ενδιάμεσων συστημάτων. Το επίπεδο μεταφοράς της στοίβας OSI κρύβει τις διαφορές μεταξύ υπηρεσιών δικτύου που προσανατολίζονται στη σύνδεση και χωρίς σύνδεση, έτσι ώστε οι χρήστες να λαμβάνουν την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας ανεξάρτητα από το υποκείμενο επίπεδο δικτύου. Για να παρέχεται αυτό, το επίπεδο μεταφοράς απαιτεί από τον χρήστη να καθορίσει την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας. Οι υπηρεσίες επιπέδου εφαρμογής παρέχουν μεταφορά αρχείων, εξομοίωση τερματικού, υπηρεσίες καταλόγου και αλληλογραφία. Από αυτές, οι πιο δημοφιλείς είναι οι υπηρεσίες καταλόγου (πρότυπο X.500), ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ(X.400), Virtual Terminal Protocol (VTP), File Transfer, Access and Management Protocol (FTAM), Forwarding and Job Management Protocol (JTM).

Μια αρκετά δημοφιλής στοίβα πρωτοκόλλων που αναπτύχθηκε από την IBM και τη Microsoft, αντίστοιχα, με στόχο τη χρήση στα προϊόντα αυτών των εταιρειών. Όπως το TCP/IP, σε φυσικό και επίπεδο συνδέσμουΗ στοίβα NetBIOS/SMB εκτελεί τυπικά πρωτόκολλα όπως Ethernet, Token Ring και άλλα, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του σε συνδυασμό με οποιοδήποτε ενεργό εξοπλισμός δικτύου. Στα ανώτερα επίπεδα λειτουργούν τα πρωτόκολλα NetBIOS (Network Basic Input/Output System) και SMB (Server Message Block).

Το πρωτόκολλο NetBIOS αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του '80 του περασμένου αιώνα, αλλά σύντομα αντικαταστάθηκε από το πιο λειτουργικό πρωτόκολλο NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), το οποίο επιτρέπει την πολύ αποτελεσματική ανταλλαγή πληροφοριών σε δίκτυα που δεν αποτελούνται από περισσότερους από 200 υπολογιστές.

Για την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ υπολογιστών, χρησιμοποιούνται λογικά ονόματα που εκχωρούνται σε υπολογιστές δυναμικά όταν είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πίνακας ονομάτων διανέμεται σε κάθε υπολογιστή του δικτύου. Υποστηρίζει επίσης την εργασία με ονόματα ομάδων, η οποία σας επιτρέπει να μεταφέρετε δεδομένα σε πολλούς παραλήπτες ταυτόχρονα.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του πρωτοκόλλου NetBEUI είναι η ταχύτητα και οι πολύ χαμηλές απαιτήσεις πόρων. Εάν χρειάζεται να οργανώσετε την ταχεία ανταλλαγή δεδομένων στο μικρό δίκτυο, που αποτελείται από ένα τμήμα, δεν υπάρχει καλύτερο πρωτόκολλο για αυτό. Επιπλέον, η εγκατεστημένη σύνδεση δεν είναι υποχρεωτική απαίτηση για την παράδοση μηνυμάτων: εάν δεν υπάρχει σύνδεση, το πρωτόκολλο χρησιμοποιεί τη μέθοδο datagram, όπου το μήνυμα είναι εξοπλισμένο με τη διεύθυνση του παραλήπτη και του αποστολέα και «απογειώνεται», μετακινούμενο από ο ένας υπολογιστής στον άλλο.

Έχει όμως και το NetBEUI σημαντικό μειονέκτημα: Είναι εντελώς απαλλαγμένο από οποιαδήποτε έννοια δρομολόγησης πακέτων, επομένως η χρήση του σε πολύπλοκα σύνθετα δίκτυα δεν έχει νόημα. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Υπολογιστές, δίκτυα και συστήματα τηλεπικοινωνιών Μόσχα 2009. 292s

Όσον αφορά το πρωτόκολλο SMB (Server Message Block), χρησιμοποιείται για την οργάνωση της λειτουργίας του δικτύου στα τρία πιο υψηλά επίπεδα- Επίπεδα συνεδρίας, παρουσίασης και εφαρμογής. Όταν το χρησιμοποιείτε, είναι δυνατή η πρόσβαση σε αρχεία, εκτυπωτές και άλλους πόρους δικτύου. Αυτό το πρωτόκολλο έχει βελτιωθεί αρκετές φορές (έχουν κυκλοφορήσει τρεις εκδόσεις), γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του ακόμη και σε τέτοια σύγχρονα λειτουργικά συστήματα όπως τα Microsoft Vista και Windows 7. Το πρωτόκολλο SMB είναι καθολικό και μπορεί να λειτουργήσει παράλληλα με σχεδόν οποιοδήποτε πρωτόκολλο μεταφοράς, όπως το TCP/IP και το SPX.

Η στοίβα πρωτοκόλλου DECnet (Digital Equipment Corporation net) περιέχει 7 επίπεδα. Παρά τη διαφορά στην ορολογία, τα επίπεδα DECnet είναι πολύ παρόμοια με τα επίπεδα του μοντέλου OSI. Το DECnet εφαρμόζει την έννοια της αρχιτεκτονικής δικτύου DNA (Digital Network Architecture), που αναπτύχθηκε από την DEC, σύμφωνα με την οποία ετερογενείς υπολογιστικά συστήματα(Υπολογιστές διαφορετικών κατηγοριών), που λειτουργούν κάτω από διαφορετικά λειτουργικά συστήματα, μπορούν να συνδυαστούν σε γεωγραφικά κατανεμημένες πληροφορίες και δίκτυα υπολογιστών.

Το πρωτόκολλο SNA (System Network Architecture) της IBM έχει σχεδιαστεί για απομακρυσμένη επικοινωνία με μεγάλους υπολογιστές και περιέχει 7 επίπεδα. Το SNA βασίζεται στην ιδέα της κεντρικής μηχανής και παρέχει απομακρυσμένη πρόσβαση τερματικού σε κεντρικούς υπολογιστές της IBM. Βασικός διακριτικό χαρακτηριστικόΤο SNA είναι η δυνατότητα κάθε τερματικού να έχει πρόσβαση σε οποιοδήποτε πρόγραμμα εφαρμογής κεντρικού υπολογιστή. Η αρχιτεκτονική δικτύου του συστήματος υλοποιείται με βάση μια μέθοδο εικονικής τηλεπικοινωνιακής πρόσβασης (VTAM) στον κεντρικό υπολογιστή. Το VTAM διαχειρίζεται όλες τις συνδέσεις επικοινωνίας και τα τερματικά, με κάθε τερματικό να έχει πρόσβαση σε όλα τα προγράμματα εφαρμογών.