Протокол - це правила і технічні процедури, що дозволяють декільком комп'ютерам при об'єднанні в мережу спілкуватися один з одним.
Стек комунікаційних протоколів - це комбінація протоколів. Кожен рівень визначає різні протоколи для управління функціями зв'язку або її підсистемами. Кожному рівню властивий свій набір правил.
Найважливішим напрямом стандартизації в області обчислювальних мереж є стандартизація комунікаційних протоколів. У наш час в мережах використовується велика кількість стеків комунікаційних протоколів.
Стандартны стеки комунікаційних протоколів
В даний час в мережах використовується велика кількість стеків комунікаційних протоколів. Найбільш популярними є стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet і OSI. Всі ці стеки - використовують одні і ті ж добре стандартизовані протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI і деякі інші, які дозволяють використовувати у всіх мережах одну і ту ж апаратуру. Зате на верхніх рівнях всі стеки працюють по своїх власних протоколах. Ці протоколи часто не відповідають тому, що рекомендується моделлю OSI розбиттю на рівні. Зокрема, функції сеансового і представницького рівня, як правило, об'єднані з прикладним рівнем. Така невідповідність пов'язана з тим, що модель OSI з'явилася як результат узагальнення тих, що вже існують і реально використовуваних стеків, а не навпаки.
Стек OSI
Слід чітко розрізняти модель OSI і стек OSI. Тоді як модель OSI є концептуальною схемою взаємодії відкритих систем, стек OSI є набором цілком конкретних специфікацій протоколів. На відміну від інших стеків протоколів стек OSI повністю відповідає моделі OSI, він включає специфікації протоколів для всіх семи рівнів взаємодії, визначених в цій моделі.
На нижніх рівнях стек OSI підтримує Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколи глобальних мереж, Х.25 і ISDN, - тобто використовує розроблені поза стеком протоколи нижніх рівнів, як і всі інші стеки. Протоколи мережевого, транспортного і сеансового рівнів стека OSI специфіковані і реалізовані різними виробниками. Найбільш популярними протоколами стека OSI є прикладні протоколи. До них відносяться: протокол передачі файлів FTAM, протокол емуляції терміналу VTP, протоколи довідкової служби Х.500, електронної пошти Х.400 і ряд інших.
Протоколи стека OSI відрізняє велика складність і неоднозначність специфікацій. Із-за своєї складності протоколи OSI вимагають великих витрат обчислювальної потужності центрального процесора, що робить їх найбільш відповідними для могутніх машин, а не для мереж персональних комп'ютерів.
Стек TCP/IP
Стек TCP/IP на нижньому рівні підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівнів: для локальних мереж - це Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальних - протоколи роботи на аналогових комутованих і виділених лініях SLIP, РРР, протоколи територіальних мереж Х.25 і ISDN.
Основними протоколами стека, що дали йому назву, є протоколи IP і TCP. Ці протоколи в термінології моделі OSI відносяться до мережевого і транспортного рівнів відповідно. IP забезпечує просування пакету по складеній мережі, а TCP гарантує надійність його доставки.
За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек TCP/IP увібрав в себе велику кількість протоколів прикладного рівня. До них відносяться такі популярні протоколи, як протокол пересилки файлів FTP, протокол емуляції терміналу telnet, поштовий протокол SMTP, використовуваний в електронній пошті мережі Internet, гіпертекстові сервіси служби WWW і багато інших.
Переваги: дуже корисною властивістю, можливою, що робить, застосування цього протоколу у великих мережах, є його здатність фрагментувати пакети. Дійсно, велика складена мережа часто складається з мереж, побудованих на абсолютно різних принципах. У кожній з цих мереж може бути встановлена власна величина максимальної довжини одиниці передаваних даних (кадру). У такому разі при переході з однієї мережі, що має велику максимальну довжину, в мережу з меншою максимальною довжиною може виникнути необхідність ділення передаваного кадру на декілька частин. Протокол IP стека TCP/IP ефективно вирішує цю задачу.
Іншою особливістю технології TCP/IP є гнучка система адресації, що дозволяє простіше в порівнянні з іншими протоколами аналогічного призначення включати в інтермережу мережі інших технологій. Ця властивість також сприяє застосуванню стека TCP/IP для побудови великих гетерогенних мереж.
У стеку TCP/IP дуже економно використовуються можливості широкомовних розсилок. Ця властивість абсолютно необхідна при роботі на повільних каналах зв'язку, характерних для територіальних мереж.
Проте, як і завжди, за отримувані переваги треба платити, і платою тут виявляються високі вимоги до ресурсів і складність адміністрування IP-сетей. Могутні функціональні можливості протоколів стека TCP/IP вимагають для своєї реалізації високих обчислювальних витрат. Гнучка система адресації і відмова від широкомовних розсилок приводять до наявності в IP-сети різних централізованих служб типу DNS, DHCP і тому подібне Кожна з цих служб направлена на полегшення адміністрування мережі, у тому числі і на полегшення конфігурації устаткування, але в той же час сама вимагає пильної уваги з боку адміністраторів.
Стек IPX/SPX
Протокол IPX призначений для передачі дейтограмм в системах, неорієнтованих на з'єднання (також як і IP або NETBIOS, розроблений IBM і емульований в Novell), він забезпечує зв'язок між NetWare серверами і кінцевими станціями. Максимальний розмір IPX-дейтограмми становить 576 байт, з них 30 байта займає заголовок. Передбачається, що мережа, через яку транспортуються ці дейтограмми, здатна пересилати пакети відповідної довжини. IPX-пакети можуть розсилатися широкомовно, для цього поле типу має значення 0x14, адреса мережі призначення повинен відповідати локальної мережі, адреса вузла призначення при цьому приймає значення 0xFFFFFF.
SPX і його вдосконалена модифікація SPX II є транспортні протоколи 7-рівневої моделі ISO. Це протокол гарантує доставку пакета і використовує техніку ковзаючого вікна (віддалений аналог протоколу TCP). У разі втрати або помилки пакет пересилається повторно, число повторень задається програмно. У протоколі SPX не передбачена широкомовна або мультікастінг-адресація. У SPX індукується ситуація, коли партнер несподівано перериває з'єднання, наприклад через обрив зв'язку. Пакети SPX вкладаються в пакети IPX. При цьому у полі тип пакета IPX записується код 5. Заголовок пакета SPX завжди містить 42 байта, включаючи 30 байт заголовка IPX-пакета, куди він вкладений.
Стек NetBIOS
Протокол для роботи в локальних мережах на персональних ЕОМ типу ІВМ/PC, розроблений у вигляді інтерфейсу, який не залежить від фірми вробника. Він включає в себе інтерфейс сеансового рівня в якості транспортних протоколів використовує ТСР і UDP. Особливістю NetBIOS є можливість його роботи поверх різних протоколів найпоширенішими з яких є NetBEUI, IPX і стек протоколів ТСР/IP.Цей протокол містить багато корисних мережевих функцій, які можна віднести до мережевого, транспортного і сеансового рівнів моделі OSI, проте з його допомогою неможлива маршрутизація пакетів. Це обмежує застосування протоколу NETBEUI локальними мережами, не розділеними на підмережі, і робить неможливим його використання в складених мережах.
У таблиці 1 показана відповідність деяких, найбільш популярних протоколів рівням моделі OSI. Часто це відповідність вельми умовно, оскільки модель OSI - це тільки керівництво до дії, причому достатньо загальне, а конкретні протоколи розроблялися для вирішення специфічних завдань, причому багато хто з них з'явився до розробки моделі OSI. В більшості випадків розробники стеків віддавали перевагу швидкості роботи мережі в збиток модульності - жоден стек, окрім стека OSI, не розбитий на сім рівнів. Найчастіше в стеку явно виділяються 3-4 рівні: рівень мережевих адаптерів, в якому реалізуються протоколи фізичного і канального рівнів, мережевий рівень, транспортний рівень і рівень служб, що вбирає в себе функції сеансового, представницького і прикладного рівнів.