Стандартизация в компьютерных сетях

Стремление максимально упорядочить и упростить процессы разработки и модернизации компьютерных сетей, обеспечить совместимость оборудования различных производителей определило необходимость введения определенных стандартов.

Идеологической основой стандартизации в компьютерных сетях стал многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Для организации взаимодействия сетевых компонентов двух узлов необходимы следующие средства:

Протокол – это формальные правила, которые определяют формат и последовательность сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты одного уровня, но в разных узлах.

Интерфейс – это формальные правила, которые определяют взаимодействие сетевых компонентов соседних уровней одного узла.

Иерархический набор согласованных между собой протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети (на всех уровнях), называется стеком коммуникационных протоколов. Наиболее известные стеки протоколов:

• TCP/IP (на этом стеке построен Internet).
• IPX/SPX
• SNA
• OSI
• NetBIOS/SMB
• DECnet

Протоколы могут реализовываться как программно, так и аппаратно. На нижних иерархических уровнях протоколы реализуются как аппаратно, так и программно, а на верхних – программно.

В стандартизации важную роль играет понятие открытой системы. Открытая система – это любая система (компьютер, сеть, ОС, программный пакет и так далее), построенная в соответствии с общедоступными спецификациями стандартов, принятых в результате публичного обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Спецификация – это формальное описание программных и аппаратных компонентов (принципы их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, а также набор их характеристик и ограничений).

Закрытые спецификации не публикуются. Их применение возможно по лицензии фирмы-разработчика за определенную плату.

Открытые спецификации – это общедоступные спецификации, опубликованные и соответствующие стандартам. Такими спецификациями, например, являются ОС Unix, модель OSI, сеть Internet.

В начале 1980-х годов ряд международных организаций по стандартизации разработал модель, сыгравшую большую роль в развитии сетей - модель OSI. Эта модель стандартизирует взаимодействие открытых систем, определяет 7 уровней такого взаимодействия, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

Рис. 1.9. Уровни модели OSI

Пусть, например, приложение обращается с запросом к файловой службе (прикладному уровню, реализованному в ОС) с целью записи файла на удаленном компьютере. Прикладной уровень формирует сообщение, состоящее из пересылаемых данных и заголовка со служебной информацией для прикладного уровня компьютера-адресата (тип операции, место записи и так далее). Затем прикладной уровень передает сформированное сообщение нижележащему уровню. Каждый последующий уровень выполняет над полученным сообщением действия, которые указаны в заголовке предыдущего уровня, и добавляет к сообщению свой заголовок. В нем содержатся указания для протокола аналогичного уровня на компьютере-адресате, и для протокола нижележащего уровня на локальном компьютере.

На компьютере-адресате каждый уровень выполняет действия, указанные в соответствующем заголовке полученного сообщения, удаляет свой заголовок и направляет сообщение протоколу более высокого уровня.

Таким образом, сообщение имеет следующий вид:

Рис. 1.10. Структура сообщения

Приложения могут брать на себя функции протоколов некоторых уровней описанной модели. Например, СУБД может располагать встроенными средствами доступа к файлам. Такие приложения могут обращаться напрямую к протоколам транспортного или даже сетевого уровня, которые реализованы в ОС.