Пример пятиуровневого протокола

В качестве примера рассмотрим организацию общения приложений самого верхнего, пятого, уровня в пятиуровневой сети (рис. 3, 4). На машине-источнике сообщение M производится приложением, работающим на уровне 5. Далее оно передается уровню 4 для передачи на машину-приемник. Уровень 4 добавляет к сообщению заголовок H4, необходимый для идентификации сообщения, после чего оно передается уровню 3. Обычно размер сообщения на уровне 4 не ограничен, в то время как такие ограничения почти всегда обязательны на уровне 3. Поэтому на уровне 3 происходит разбиение сообщения на части, в нашем случае М1 и M2. Кроме того, каждой части пакета добавляется заголовок H3. Далее на уровне 3 происходит решение о том, какую линию следует использовать, после чего сообщение передается уровню 2. На уровне 2 добавляется заголовок H2, а так же завершающая последовательность с контрольной суммой T, необходимой для контроля правильности передачи сообщения. На принимающей стороне сообщение передается вверх по уровням, при этом на каждом уровне удаляются соответствующие заголовки.

Рис. 3. Принцип иерархического построения протоколов

Рис. 4. Обработка сообщения на разных уровнях (увеличить)

Службы с наличием и отсутствием установления соединения

Услуги, предоставляемые нижними уровнями высшим, называются сервисами или службами. Службы бывают двух типов: с наличием и отсутствием установления соединения.

Типичным примером службы на основе установления соединения является телефонная сеть, где на протяжении всего разговора существует канал, который создается в момент соединения и уничтожается после окончания разговора в тот момент, когда абонент кладет трубку.

Типичным примером службы без установления соединения является почтовая связь, где каждое письмо содержит полный адрес и проходит по маршруту, который не зависит от маршрута других писем. Такие службы обычно называют дейтаграммными.

Службы характеризуются качеством обслуживания и делятся на надежные и ненадежные. Надежная служба гарантирует, что переданное сообщение дойдет до адресата без искажения. Такие службы необходимы, например, для пересылки файлов, так как в этом случае необходимо обеспечить, чтобы принятый файл был идентичен переданному.

Надежные службы бывают двух типов: последовательности сообщений и байтовые потоки. В первом случае сохраняются границы между сообщениями, а во втором – нет.

Системы на основе ненадежных служб используются тогда, когда скорость передачи данных важнее достоверности, например при организации видеоконференций и в IP-телефонии.

4. Arpanet и возникновение интернет

В конце 1950-х гг Министерство обороны США пожелало иметь сеть, которая оставалась бы жизнеспособной даже в реалиях ядерной войны. Общественная телефонная сеть, на которой тогда базировалась военная связь, не отвечала этому требованию, ввиду особенностей ее топологии. Локальные коммутационные станции связывали тысячи абонентов, а сами они связывались в единую национальную сеть при помощи междугородних станций (рис. 5,а). В такой сети достаточно поразить несколько междугородных коммутаторов, чтобы расчленить ее на ряд изолированных участков, тем самым парализовав связь между командными пунктами, находящимися в разных частях страны (рис. 5,б). Для решения этой проблемы было создано Агентство по планированию перспективных исследований – ARPA (Advanced Research Project Agency), в результате деятельности которого была создана ARPANET, из которой в дальнейшем развился Internet.

Рис. 5. Сравнение живучести сетей АТС и дейтаграммных сетей: а – топология АТС; б – пример выведение из строя АТС; топология дейтаграммной сети; демонстрация живучести дейтаграммных сетей

ARPANET имела топологию, предложенную Бэреном (рис. 5,в) и состояла из специализированных мини-компьютеров IMP (Interface Message Processor), выполнявших функции маршрутизаторов, связанных линиями связи с пропускной способностью 56 Кбит/с (рис. 6). Ввиду того, что подсеть была дейтаграммной, в случае выхода из строя какой-либо линии связи или маршрутизатора сообщение автоматически пересылалось бы по альтернативному пути (рис. 5,г). Если в случае АТС связь между пунктами А и В могла быть разорвана в случае уничтожения одной междугородной станции, в дейтаграммной сети этого не произойдет даже в случае уничтожения нескольких коммутаторов.

Рис. 6. Архитектура ARPANET

В ARPANET использовались несколько типов протоколов: хост-хост, хост-IMP и IMP-IMP.

В конце 1970-х гг Национальный научный фонд США (NSF – National Science Foundation) решает создать NSFNET – глобальную сеть, призванную удовлетворить потребности университетов, в которой использовался протокол TCP/IP, который и по сей день остается основным в Internet. Затем стали создаваться и другие глобальные сети, объединение которых и явилось тем, что мы нынче называем Интернетом.