Стек коммуникационных протоколов

Технологии передачи данных
Стандартизация сетевого взаимодействия
СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУР:
- выделения и освобождения ресурсов компьютеров, линий связи и
коммуникационного оборудования;
- установления и разъединения соединений;
- маршрутизации, согласования, преобразования и передачи данных
между узлами сети;
- контроля правильности передачи и исправления ошибок;
- передачи по физическим линиям связи.
Принципиальная схема взаимодействия узлов
виртуальное общение
физическое общение
Архитектура сети – набор уровней и протоколов.
Стек коммуникационных протоколов – иерархический
набор протоколов сети.
Пример многоуровнего общения
Руководитель 1
Переводчик 1
Секретарь 1
Руководитель 2
русский
текст
франц.
текст
Переводчик 2
Секретарь 2
японский
текст
франц.
текст
Эталонная модель взаимодействия открытых систем
(OSI, Open System Interconnection).
Международная организация по стандартизации
(ISO, International Organisation for Standardization)
Формат сообщений OSI (PDU, протокольные блоки данных)
Зависимость уровней OSI от сети
Связь OSI с устройствами сети
Физический уровень
Передача битов по физическим каналам связи
Стандартизация параметров физической среды
Канальный уровень
Проверка доступности среды передачи
Обнаружение и коррекция ошибок
Сетевой уровень
Доставка данных между сетями
Адресация и маршрутизация данных
Коммутация: каналов, сообщений, пакетов
Транспортный уровень
Сегментирование данных
Транспортировка данных от отправителя к получателю
Установление между абонентами логического канала
Обеспечение качества передачи данных
Сеансовый уровень
Организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами
Представительный уровень
Форма представления передаваемой по сети информации
Шифрование и дешифрование данных
Прикладной уровень
Управление терминалами сети и прикладными процессами
Стек IPX/SPX (Novell для сетей NetWare, Microsoft Windows
Протокол сетевого уровня IPX – адресация, маршрутизация пакетов.
Дейтаграммный (без установления соединений) способ обмена сообщениями
.
Транспортный протокол SPX - обеспечивает установление соединений и
гарантированную доставку пакетов.
Прикладной уровень - протоколы: NCP (файловая служба) и SAP (вспомогательные
службы).
Формат пакета IPX (длины полей в байтах)
CS
Len
TC
PT
DN
DH
DS
SN
SH
SS
Data
2
2
1
1
4
6
2
4
6
2
0-546
CS (CheckSum) — контрольная сумма;
Len (Length) — длина пакета (576 байт);
ТС (Transport Control) — управление транспортировкой (время жизни, 15);
PT (Packet Туре) — тип пакета;
DN (Destination Network), DH (Destination Host), DS (Destination Socket)—
адрес назначения (номер сети, номер узла (аппаратный), сокет (приложение));
SN (Source Network), SH (Source Host), SS (Source Socket) — адрес источника;
Data - поле данных.
Стек IPX/SPX
Ограничения протокола:
1. Отсутствует возможность динамической фрагментации на сетевом уровне.
2. Большие накладные расходы на служебную информацию (около 5%).
3. Время жизни пакета ограничено числом 15.
4. Отсутствует поле качества сервиса.
5. Ограничение длины адреса узла в 6 байт.
Стек TCP/IP
OSI
Прикладной
Уровень
представлений
TCP/IP
Прикладной
(FTP,DNS,HTTP,...)
IP (Internet Protocol).
Продвижение IP-пакетов между
подсетями. Дейтаграммный
режим.
_
Сеансовый
_
Транспортный
Транспортный
(TCP, UDP)
Сетевой
Межсетевой
(IP,ARP,RIP,OSPF,…)
Передачи данных
От хоста к сети
Физический
Основные протоколы:
TCP (Transmission Control
Protocol — протокол управления
передачей).
Обеспечивает гарантированный
поток данных между узлами.
Стек TCP/IP
Структура блоков данных
Данные
Прикладной уровень
(FTP, Telnet,…)
Заголовок
TCP
Данные
Заголовок
IP
Заголовок
TCP
Данные
Заголовок
IP
Заголовок
TCP
Данные
Транспортный уровень
(TCP, UDP,…)
Межсетевой уровень
(IP)
Уровень сетевого
доступа
(Ethernet, FDDI,…)
Заголовок
Ethernet
Зависимость уровней TCP/IP от сети
Структура заголовка IP-пакета (IPv4)
Бит 0
3 4
Version
Версия
IHL
Длина
7 8
15 16
Type of Service
Тип сервиса
Identification
Идентификатор пакета
Time To Live
Время жизни
19
31
Total Length
Общая длина
Flags
Флаги
Protocol
Протокол
верх.уров
Fragment Offset
Смещение
Header Checksum
Контрольная сумма
Source IP Address
IP-адрес источника
Destination IP Address
IP-адрес назначения
Options
Параметры и выравнивания
Параметры: безопасность, запомнить маршрут, строгая и
свободная маршрутизация, …
Требования к протоколу IP-v6
1.Поддержка миллиардов хостов.
2.Уменьшение размера таблиц маршрутизации.
3.Упрощение протокола для ускорения обработки пакетов маршрутизаторами.
4.Лучшее обеспечение безопасности (аутентификации и конфиденциальности).
5.Уделение большего внимания типу сервиса, в частности, при передаче данных
реального времени.
6.Возможность изменения положения хоста без необходимости изменять свой
адрес.
7.Возможность дальнейшего развития протокола в будущем.
8.Возможность сосуществования старого и нового протоколов в течение
нескольких лет.
Преимущества протокола IP-v6
1. Длина поля адреса 16 байт - обеспечивается практически неограниченный
запас Интернет-адресов.
2. Простой заголовок пакета (7 полей вместо 13 у протокола IPv4).
Маршрутизаторы могут быстрее обрабатывать пакеты, что повышает
производительность.
3. Лучшая поддержка необязательных параметров – ускорение обработки
пакетов.
4. Повышение безопасности данных (аутентификация и конфиденциальность).
5. Больше внимания уделено типу предоставляемых услуг.
Полный переход с IPv4 на IPv6 по прогнозам займет около 10 лет.