· Мост – средство объединения логических сегментов сетей, обеспечивающее передачу кадров из одного сегмента в другой (другие). Решение о продвижении или фильтрации (игнорировании) кадра принимается на основании информации канального уровня. Различают два вида мостов: 1) мост MAC-подуровня позволяет объединять сегменты сети в пределах одной сетевой технологии; 2) мост LLC-подуровня, он же транслирующий мост, позволяет объединять сегменты сетей и с разными сетевыми технологиями;
· Коммутатор второго уровня (MAC и LLC) выполняет функции, аналогичные функциям моста, но используется для сегментации – разбиения сетей на мелкие сегменты с целью повышения пропускной способности. Интеллектуальные коммутаторы также используются для построения виртуальных локальных сетей ВЛС (VLAN - Virtual LAN);
· Маршрутизатор работает на сетевом уровне модели OSI и используется для передачи пакетов между подсетями. Маршрутизаторы ориентируются на конкретный сетевой протокол (TCP/IP, IPX/SPX, AppleTalk). Мультипротокольные маршрутизаторы одновременно могут обслуживать несколько стеков протоколов.
Стеки протоколов TCP/IP. IPX/SPX и NetBIOS/SMB
Важнейшим направлением стандартизации в области компьютерных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки (кроме SNA) на нижних уровнях – физическом и канальном, - используют одни и те же стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать в сетях одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних уровнях все стеки работают по собственным протоколам, которые часто не соответствуют рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни. В частности, функции сеансового и представительского уровней, как правило, объединены с прикладным уровнем.
Стек TCP/IP
Стек TCP/IP был разработан более 20 лет назад для обеспечения связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями в виде набора общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Большой вклад в развитие стека TCP/IP внес университет Беркли, реализовавший протоколы этого стека в своей версии операционной системы UNIX (популярность UNIX привела к широкому распространению этого стека).
В настоящее время стек протоколов TCP/IP используется для связи компьютеров во всемирной информационной сети Internet, а также в огромном количестве корпоративных сетей (IP-сетей).
Стек TCP/IP на нижних уровнях поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей – это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных сетей – протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, PPP, для территориальных сетей - протоколы X.25 и ISDN.
Основными протоколами этого стека являются протоколы TCP и IP, которые и дали название всему стеку протоколов. В терминологии модели OSI эти два протокола относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. Протокол IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, а TCP гарантирует надежность его доставки.
За долгие годы использования в сетях стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К последним относятся такие популярные протоколы, как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала Telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, и многие другие.
Стремительный рост популярности Internet привел к изменениям в расстановке сил в мире коммуникационных протоколов – протоколы TCP/IP стали быстро теснить бесспорного лидера прошлых лет – стек протоколов IPX/SPX компании Novell.
Хотя протоколы TCP/IP неразрывно связаны с Internet, существует большое количество локальных, корпоративных и территориальных сетей, непосредственно не являющихся частями Internet, в которых также используются протоколы TCP/IP. Чтобы отличить их от Internet, эти сети называют сетями Intranet или просто IP – сетями.
Поскольку стек TCP/IP изначально создавался для глобальной сети Internet, он имеет много особенностей, дающих ему преимущество перед другими протоколами при построении сетей с глобальными связями. В частности, очень полезным свойством, делающим возможным применение этого протокола в больших сетях, является его способность фрагментировать пакеты. Действительно, большая составная сеть часто состоит из сетей, построенных на совершенно разных принципах, в каждой из которых может быть установлена своя собственная максимальная длина кадра. В таком случае при переходе из одной сети в другую может возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько фрагментов с последующей его сборкой.
Другой особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позволяющая более просто по сравнению с другими протоколами включать в интерсеть сети других технологий. Это свойство также способствует широкому применению стека TCP/IP для построения больших гетерогенных сетей.
Наконец, в стеке TCP/IP очень экономно используются средства широковещательной рассылки. Это свойство совершенно необходимо при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.
Платой за получаемые преимущества являются высокие требования к ресурсам и сложность администрирования IP – сетей. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP – сетях различных централизованных служб типа DSN, DHCP и др., направленных на облегчение администрирования сети, в том числе и на облегчение конфигурирования оборудования.
Стек IPX/SPX
Этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанным для сетевой операционной системы NetWare еще в начале 80-х годов. Протоколы сетевого и сеансового уровней IPX (Internetwork Packet Exchange) и SPX (Sequenced Packet Exchange), которые дали название стеку, являются прямой адаптацией протоколов XNS фирмы Xerox.
Популярность стека IPX/SPX непосредственно связана с сетевой операционной системой Novell NetWare, которая еще сохраняет мировое лидерство по числу установленных систем, хотя в последнее время ее популярность несколько снизилась и по темпам роста она отстает от Microsoft Windows NT.
Многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ранних версий ОС NetWare на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами. В результате протоколы стека IPX/SPX до недавнего времени хорошо работали в локальных сетях и не очень хорошо – в больших корпоративных сетях, т.к. они слишком перегружали медленные глобальные связи широковещательными пакетами, которые интенсивно используют некоторые протоколы этого стека (например, для установления связи между клиентами и серверами). Это обстоятельство, а также тот факт, что стек IPX/SPX является собственностью Novell и на него нужно получать лицензию, долгое время ограничивало распространенность его только сетями NetWare. Однако, начиная с версии NetWare 4.0, фирма Novell внесла и продолжает вносить в свои протоколы серьезные изменения, направленные на их адаптацию для работы в корпоративных сетях.
Сейчас стек IPX/SPX реализован не только в NetWare, но и в нескольких других сетевых ОС, например, SCO UNIX, Sun Solaris, Windows NT.
Стек NetBIOS/SMB
Этот стек широко используется в продуктах компаний IBM и Microsoft. На физическом и канальном уровнях этого стека используются все наиболее популярные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и др. На верхних уровнях работают протоколы NetBEUI и SMB.
Протокол NetBIOS появился в 1984 г. как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) персонального компьютера IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM. В дальнейшем этот протокол был заменен протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). Для обеспечения совместимости в качестве интерфейса к протоколу NetBEUI был сохранен интерфейс NetBIOS.
Протокол NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 узлов. Этот протокол содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням модели OSI, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов. Это ограничивает применение протокола NetBEUI локальными сетями, не разделенными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.
Некоторые ограничения NetBEUI снимаются реализацией этого протокола NBF (NetBEUI Frame), которая включена в Windows NT.
Протокол SMB (Server Message Blocks) разработан совместно фирмами Microsoft, Intel и IBM с целью выполнения основных сетевых функций в сетях Microsoft, LAN Manager и др. и функционально подобен протоколу NCP (NetWare Core Protocol – протокол ядра NetWare) для сетей Novell. Протокол SMB выполняет функции сеансового, представительского и прикладного уровней. На основе протокола SMB реализуются файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.
Протокол SMB поддерживает команды, отвечающие за 4 фундаментальные сетевые функции:
· управление сеансом соединения;
· файловые услуги;
· услуги печати;
· рассылка сообщений.
Команды управления сеансом отвечают за установление и разрыв логического соединения между компьютерами сети. Команды обработки файлов и очередей печати инициируют передачу по сети соответствующих файлов и заданий печати. Команды рассылки используются для передачи между рабочими станциями служебных сообщений.
Соответствие популярных стеков протоколов модели OSI
| Модель OSI | IBM/Microsoft | TCP/IP | Novell |
| Прикладной | SMB | Telnet, FTP,SNMP, SMTP, WWW | NCP, SAP |
| Представительный | |||
| Сеансовый | NetBIOS (NetBEUI) | TCP | |
| Транспортный | SPX | ||
| Сетевой | IP, RIP, OSPF | IPX, RIP, NLSP | |
| Канальный | 802.3 (Ethernet), 802.5 (Token Ring), FDDI, Fast Ethernet, SLIP, 100VG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP | ||
| Физический | Коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, радиоволны | ||