Курс лекций "Сетевым технологиям"

Идентификация протокола транспортного уровня

Так же, как в заголовке канального уровня указан протокол сетевого уровня, сгенерировавший и передавший данные, в заголовке сетево­го уровня содержится информация о протоколе транспортного уров­ня, от которого эти данные были получены. В соответствии с этой информацией система-получатель передает входящие дейтаграммы соответствующему протоколу транспортного уровня.

Транспортный уровень

Обеспечивает приложениям  верхнего уровня стека( сеансовому, представительскому и прикладному) передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет 5 классов транспортного сервиса (0..4), которые отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Выбор класса зависит от cтепени надежности верхних и нижних уровней стека. Если транспортные средства нижних уровней ненадежны, то следует обратиться к развитому сервису транспортного уровня.

Все протоколы, начиная  с транспортного уровня и выше реализуются программными средствами конечных узлов сети.

Функции, выполняемые протоколами транспортного (transport) уров­ня, дополняют функции протоколов сетевого уровня. Часто протоко­лы этих уровней, используемые для передачи данных, образуют взаи­мосвязанную пару, что видно на примере TCP IP: протокол TCP функционирует на транспортном уровне. IP — на сетевом. В боль­шинстве наборов протоколов имеется два или несколько протоколов транспортного уровня, выполняющих разные функции. Альтернати­вой TCP является протокол UDP (User Datagram Protocol). В набор протоколов IPX также включено несколько протоколов транспортно­го уровня, в том числе NCP (NetWare Core Protocol) и SPX (Sequenced Packet Exchange).

Разница между протоколами транспортного уровня из определен­ного набора заключается в том, что некоторые из них ориентированы на соединение, а другие — нет. Системы, использующие протокол, ориентированный на соединение (connection-oriented), перед передачей данных обмениваются сообщениями, чтобы установить связь друг с другом. Это гарантирует, что системы включены и готовы к работе. Протокол TCP, например, ориентирован на соединение. Когда Вы с помощью браузера подключаетесь к серверу Интернета, браузер и сервер для установления связи сначала выполняют так называемое

трехшаговое рукопожатие (three-way handshake). Лишь после этого браузер передает

Оконечная система

Оконечная система

Рис. 8.   В маршрутизаторе за прием пакетов и их передачу следующей системе отвечает протокол сетевого уровня

серверу адрес нужной Web-страницы. Когда переда­ча данных завершена, системы выполняют

такое же рукопожатие для прекращения связи.

Кроме того, протоколы, ориентированные на соединение, выпол­няют дополнительные действия, например, отправляют сигнал подтверждения приема пакета, сегментируют данные, управляют пото­ком, а также обнаруживают и исправляют ошибки. Как правило, про­токолы этого типа используются для передачи больших объемов ин­формации, в которых не должно содержаться ни единого ошибочно­го бита, например, файлов данных или программ. Дополнительные функции протоколов с ориентацией на соединение гарантируют кор­ректную передачу данных. Вот почему эти протоколы часто называ­ют надежными (reliable). Надежность в данном случае является техни­ческим термином и означает, что каждый передаваемый пакет прове­ряется на наличие ошибок, кроме того, система-отправитель уведом­ляется о доставке каждого пакета. Недостаток протоколов этого типа состоит в значительном объеме управляющих данных, которыми об­мениваются две системы. Во-первых, дополнительные сообщения передаются при установлении и завершении связи. Во-вторых, заго­ловок, добавляемый к пакету протоколом с ориентацией на соедине­ние, существенно превосходит по размеру заголовок протокола, не ориентированного на соединение. Например, заголовок протокола TCP/IP занимает 20 байтов, а заголовок UDP — 8 байтов.

Протокол, не ориентированный на соединение (connectionless), не устанавливает соединение между двумя системами до передачи дан­ных. Отправитель просто передает информацию целевой системе, не беспокоясь о том, готова ли она принять данные и существует ли эта система вообще. Обычно системы прибегают к протоколам, не ори­ентированным на соединение, например, к UDP, для коротких тран­закций, состоящих только из запросов и ответных сигналов. Ответ­ный сигнал от получателя неявно выполняет функцию сигнала под­тверждения о передаче.

Примечание Ориентированные и не ориентированные на соединение протоколы есть не только на транспортном уровне. Например, прото­колы сетевого уровня обычно не ориентированы на соединение, по­скольку обеспечение надежности связи они возлагают на транспортный уровень.

Протоколы транспортного уровня (как и сетевого и канального уровней) обычно содержат информацию с вышестоящих уровней. Например, в заголовки TCP и UDP включаются номера портов, иден­тифицирующие приложение, породившее пакет, и приложение, ко­торому он предназначен.

Сеансовый уровень

Обеспечивает управление взаимодействием сторон.

На сеансовом (session) уровне начинается существенное расхождение между реально применяемыми протоколами и моделью OSI. В отли­чие от нижестоящих уровней, выделенных протоколов сеансового уровня не существует. Функции этого уровня интегрированы в про­токолы, которые выполняют также функции представительского и прикладного уровней. Транспортный, сетевой, канальный и физичес­кий уровни занимаются собственно передачей данных по сети. Про­токолы сеансового и вышестоящих уровней к процессу связи отно­шения не имеют. К сеансовому уровню относятся 22 службы, многие из которых задают способы обмена информацией между системами, включенными в сеть. Наиболее важны службы управления диалогом и разделения диалога.

Обмен информацией между системами в сети называется диалогом (dialog). Управление диалогом (dialog control) заключается в выборе режима, в котором системы будут обмениваться сообщения­ми, Таких режимов два: полудуплексный (two-way alternate, TWA) и дуплексный (two-way simultaneous, TWS). В полудуплексном режиме две системы вместе с данными передают также маркеры. Передавать информацию можно только компьютеру, у которого в данный момент находится маркер. Так удается избежать столкновения сообщений в пути. Дуплексная модель сложнее. Маркеров в ней нет: обе системы могут передавать данные в любой момент, даже одновременно.

Разделение диалога (dialog separation) состоит во включении в по­ток данных контрольных точек (checkpoints), позволяющих синхро­низировать работу двух систем. Эти средства позволяют в ходе длительных передач сохранять информацию о состоянии этих передач, чтобы в случае отказа вернуться к последней контрольной точке.

Представительский уровень

Как явствует из названия, обеспечивает представление передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. Она всегда должна быть понятна прикладному уровню другой системы.

С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть различия в представлении данных или в кодах символов(ASCII и EBCDIC).

На представительском (presentation) уровне выполняется единствен­ная функция: трансляция синтаксиса между различными системами. Предста­вительский уровень позволяет им «договориться» об общем синтак­сисе для обмена данными. При необходимости сис­тема может выбрать синтаксис передачи данных с дополнительными функциями, например, сжатием или шифрованием данных.

Прикладной уровень

Это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые веб -страницы. Также организуют свою совместную работу. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень называется сообщением.

Краткое содержание занятия

•   Эталонная модель OSI состоит из 7 уровней: физического, каналь­ного, сетевого, транспортного, сеансового, представительского и прикладного.

•   Точного соответствия между уровнями модели OSI и стеком про­токолов в реальной системе, как правило, нет.

•   В протоколы канального уровня часто бывают включены специ­фикации физического уровня.

•   Протоколы сетевого и транспортного уровней работают вместе, обеспечивая сквозную службу связи.

•   Функции сеансового, представительского и прикладного уровней часто объединены в одном протоколе прикладного уровня.

11