Стек протоколов
? это
иерархически
организованный набор
сетевых протоколов
, достаточный для организации взаимодействия
узлов
в
сети
. Протоколы работают в сети одновременно, значит работа протоколов должна быть организована так, чтобы не возникало конфликтов или незавершённых операций. Поэтому стек протоколов разбивается на иерархически построенные уровни, каждый из которых выполняет конкретную задачу ? подготовку, приём, передачу данных и последующие действия с ними.
Количество уровней в стеке меняется в соответствии с конкретным стеком протоколов. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией
программных
и
аппаратных
средств, а протоколы верхних уровней, как правило, программными средствами.
Существует достаточное количество стеков протоколов, широко применяемых в сетях. Наиболее популярные стеки протоколов:
OSI
международной организации по стандартизации
,
TCP/IP
, используемый в сети
Internet
и во многих сетях на основе операционной системы
UNIX
,
IPX/SPX
фирмы Novell,
NetBIOS/SMB
, разработанный фирмами
Microsoft
и
IBM
,
DECnet
корпорации
Digital Equipment
,
SNA
фирмы
IBM
и некоторые другие.
Важно различать
модель OSI
и
стек протоколов OSI.
В то время как модель OSI является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем, стек OSI представляет собой набор спецификаций конкретных протоколов.
В отличие от других стеков протоколов, стек OSI полностью соответствует модели OSI, включая спецификации протоколов для всех семи уровней взаимодействия, определённых в этой модели:
Стек протоколов OSI
|
7. Прикладной
|
X.400
|
X.500
|
VTP
|
FTAM
|
JTM
|
Другие
|
6. Представления
|
Протокол уровня представления OSI
|
5. Сеансовый
|
Сеансовый протокол OSI
|
4. Транспортный
|
Транспортные протоколы OSI
|
3. Сетевой
|
ES-IS, IS-IS, CONP, CLNP
|
2. Канальный
|
Ethernet
(OSI-8802.3,
IEEE-802.3)
|
Token Bus
(OSI-8802.4,
IEEE-802.4)
|
Token Ring
(OSI-8802.5,
IEEE-802.5)
|
X.25
|
ISDN
|
FDDI
(ISO-9314)
|
1. Физический
|
HDLC
LAP-B
|
- На
физическом
и
канальном уровнях
стек OSI поддерживает протоколы
Ethernet
,
Token ring
,
FDDI
, а также протоколы
LLC
,
X.25
и
ISDN
, то есть использует все разработанные вне стека популярные протоколы нижних уровней, как и большинство других стеков.
- Сетевой уровень
включает сравнительно редко используемые протоколы Connection-oriented Network Protocol (
CONP
) и Connectionless Network Protocol (
CLNP
). Как следует из названий, первый из них ориентирован на соединение (connection-oriented), второй ? нет (connectionless). Более популярны протоколы
маршрутизации
стека OSI:
ES-IS
(End System ? Intermediate System) между конечной и промежуточной системами и
IS-IS
(Intermediate System ? Intermediate System) между промежуточными системами.
- Транспортный уровень
стека OSI в соответствии с функциями, определёнными для него в модели OSI, скрывает различия между сетевыми сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что пользователи получают требуемое качество обслуживания независимо от нижележащего сетевого уровня. Чтобы обеспечить это, транспортный уровень требует, чтобы пользователь задал нужное количество обслуживания.
- Службы
прикладного уровня
обеспечивают передачу файлов, эмуляцию
терминала
, службу
каталогов
и
почту
. Из них наиболее популярными являются служба каталогов (стандарт
X.500
), электронная почта (стандарт
X.400
), протокол виртуального терминала (
VTP
), протокол передачи, доступа и управления файлами (
FTAM
), протокол пересылки и управления работами (
JTM
).
Стек протоколов TCP/IP ? набор сетевых протоколов, на которых базируется
Интернет
. Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (
прикладной
,
представления
и
сеансовый
) модели OSI объединяют в один ? прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.
Уровни стека TCP/IP:
- Канальный уровень
описывает каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая
кодирование
(то есть специальные последовательности битов, определяющих начало и конец пакета данных).
- Сетевой уровень
изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и
IPC
в сети
ARPANET
. С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны.
- Протоколы
транспортного уровня
могут решать проблему негарантированной доставки сообщений (≪дошло ли сообщение до адресата?≫), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных.
- На
прикладном уровне
работает большинство сетевых приложений. Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например,
HTTP
для
WWW
,
FTP
(передача файлов),
SMTP
(электронная почта),
SSH
(безопасное соединение с удалённой машиной),
DNS
(преобразование символьных имён в
IP-адреса
) и многие другие.
Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают. Упрощённо интерпретацию стека TCP/IP можно представить так:
OSI
|
TCP/IP
|
7. Прикладной
|
HTTP, FTP,
Telnet
, SMTP, DNS (
RIP
, работающий поверх
UDP
, и
BGP
, работающий поверх
TCP
, являются частью сетевого уровня),
LDAP
, RTP
|
Прикладной
|
6. Представления
|
5. Сеансовый
|
4. Транспортный
|
TCP, UDP,
SCTP
,
DCCP
(протоколы маршрутизации, подобные
OSPF
, что работают поверх
IP
, являются частью сетевого уровня)
|
Транспортный
|
3. Сетевой
|
IP (вспомогательные протоколы, вроде
ICMP
и
IGMP
, но являются частью сетевого уровня;
ARP
не работает поверх IP)
|
Сетевой
|
2. Канальный
|
Ethernet, Token Ring, и подобные
|
Канальный
|
1. Физический
|
Название стеку дали протоколы сетевого и транспортного уровней - Internetwork Packet Exchange (
IPX
) и Sequenced Packet Exchange (
SPX
). К сетевому уровню этого стека отнесены также протоколы маршрутизации RIP и
NLSP
. А в качестве представителей трёх верхних уровней на рисунке ниже приведены два популярных протокола: протокол удалённого доступа к файлам NetWare Core Protocol (
NCP
) и протокол объявления о сервисах Service Advertising Protocol (
SAP
).
OSI
|
IPX/SPX
|
7. Прикладной
|
SAP, NCP
|
6. Представления
|
5. Сеансовый
|
4. Транспортный
|
SPX
|
3. Сетевой
|
IPX, RIP, NLSP
|
2. Канальный
|
Ethernet, Token Ring, FDDI и другие
|
1. Физический
|
На физическом и канальном уровнях этого стека также задействованы уже получившие распространение протоколы, такие как Ethernet, Token Ring, FDDI, а на верхних уровнях ? специфические протоколы
NetBEUI
(протокол расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI ?
NetBIOS
Extended User Interface) и
SMB
. NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 рабочих станций. Этот протокол содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к транспортному и сеансовому уровням модели OSI, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов. Это ограничивает применение протокола NetBEUI локальными сетями, не разделёнными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.
Протокол Server Message Block (SMB) поддерживает функции сеансового уровня, уровня представления и прикладного уровня. На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.
OSI
|
NetBIOS/SMB
|
7. Прикладной
|
SMB
|
6. Представления
|
5. Сеансовый
|
NetBIOS
|
4. Транспортный
|
3. Сетевой
|
Ethernet, Token Ring, FDDI и другие
|
2. Канальный
|
1. Физический
|
- В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы., СПб.: Питер, 2002. ? 672с.
ISBN 5-8046-0133-4
- Д.А. Капустин, В. Е. Дементьев, Информационно-вычислительные сети : учебное пособие., Ульяновск : УлГТУ, 2011. ? 141с.
ISBN 978-5-9795-0926-6