IPХ/SPX и NWLink

NetBEUI

Небольшой по объемам требуемого программного обеспечения протокол, реализующий поддержку се­тевого, транспортного и сеансового уровней модели OSI. Наиболее прост в настройке (фактически ее не требует), работает эффективно и быстро в небольших и средних по размерам сетях (до 200 компьютеров). Серьезными, по современным меркам, недостатками протокола NetBEUI являются ограничения при работе в сетях с большим количеством компьютеров и, самое главное, отсутствие поддержки маршрутизации — возможности сетевой адресации и функции пересыл­ки пакетов между сетями в нем просто не реализова­ны.

Соответственно, его нельзя использовать в крупных сетях, объединенных маршрутизаторами, и при работе с Интернетом.

Стек протоколов IPХ/SPXбыл разработан фирмой Novell в начале 80-х гг. для своей сетевой операци­онной системы NetWare.

Основа стека — это прото­колы IPX (Internetwork Packet eXchange) и SPX

(Sequenced Packet eXchange), реализующие функ­ции сетевого и транспортного уровней модели OSI соответственно.

В заголовок дейтаграммы входят адреса абонентов (отправителя и получателя) более высокого уровня, чем MAC-адреса, – это IPX-адреса для протокола IPX.

Эти адреса включают номера сети и узла, хоста (индивидуальный идентификатор абонента). При этом IPX-адреса (рис. 7) простые, имеют всего один формат.

Рис. 7. Формат IPX- адреса

Как и NetBEUI, протокол IPХ/SPXявляется небольшим и быстрым, что было особен­но важно в эпоху первого поколения IВМ-совместимых компьютеров с малым объемом оперативной памяти (640 Кбайт). Кроме того, в стеке IPХ/SPXподдерживается маршрутизация. Оба этих факто­ра, наряду с надежностью серверов на базе операционной системы NetWare тех лет, спо­собствовали широкому распространению стека IPХ/SPXв локальных сетях в 80-е и 90-е гг.

Прикладные программы могут обращаться непосредственно к уровню IPX, например, для посылки широковещательных сообщений, но значительно чаще работают с уровнем SPX, гарантирующим быструю и надежную доставку пакетов.

К не­достаткам этого стека протоколов следует отнести интенсивное использование широковещательных сообщений, серьезно нагружающих сеть, особенно при работе по медленным глобальным каналам. Это обстоятельство, а также то, что стек IPХ/SPXпри­надлежит фирме Novell и для его реализации дру­гим производителям сетевых операционных систем приходилось покупать лицензию, привели в итоге к вытеснению IPХ/SPXобщедоступным стеком ТСР/IР.

Важную роль здесь сыграло и то, что все больше организаций в 90-е гг. стало подключаться к Интернету, в котором использовался именно стек ТСР/IР, а поддерживать в сети два стека протоко­лов — нет смысла.

ТСР/IР

История развития стека ТСР/IР (как и история Ин­тернета) началась еще в конце 60-х гг. прошлого, XX века с проекта ARPANet (Advanced Research Project Agency Network) - сети Агентства пер­спективных исследовательских проектов Министерства обороны США.

Поскольку для военных во времена «холодной войны» была особенно важна возмож­ность передачи данных даже в условиях атомных бомбардировок, ARPANet задумывалась как высо­конадежная сеть, объединяющая военные, государ­ственные и научные учреждения. Получившаяся в результате сеть и разработанный несколько позже (в 70-х гг.) стек протоколов ТСР/IР оказались на­столько удачными, что даже после прекращения финансирования проекта Министерством обороны продолжали жить и успешно развиваться, создав основы современного Интернета.

Он изначально ориентирован на низкое качество каналов связи, на большую вероятность ошибок и разрывов связей. Этот протокол принят во всемирной компьютерной сети Интернет.

Как и протокол IPX/SPX, протокол TCP/IP также поддерживает маршрутизацию. На его основе работают протоколы высоких уровней, такие как SMTP, FTP, SNMP.

Как протокол IPX, так и протокол IP являются самыми низкоуровневыми протоколами, поэтому они непосредственно инкапсулируют свою информацию в поле данных передаваемого по сети пакета.

В IP-адрес (рис. 8) могут входить три формата (класса A, B и C), различающиеся значениями трех начальных битов.

Рис. 8. Форматы IP-адреса

Интересно, что IP-адрес не имеет никакой связи с MAC-адресами абонентов. Номер узла в нем присваивается абоненту независимо от его MAC-адреса. В качестве идентификатора станции IPX-адрес включает в себя полный MAC-адрес абонента.

Номер сети – это код, присвоенный каждой конкретной сети, то есть каждой широковещательной области общей, единой сети. Под широковещательной областью понимается часть сети, которая прозрачна для широковещательных пакетов, пропускает их беспрепятственно.

Основные преимущества стека ТСР/IР перед другими — бо­лее удобная система сетевой адресации, возмож­ность фрагментации пакетов и очень небольшое количество широковещательных сообщений. Эти преимущества оказались решающими не только при построении глобальных сетей, объединяющих сети с разнородными архитектурами, но и при создании крупных корпоративных сетей. В результате сегод­ня стек ТСР/IР практически вытеснил все осталь­ные — он используется и в небольших домашних се­тях, и в глобальной сети Интернет.

Поскольку стек ТСР/IР является общедоступным, его стандарты публикуются в Интернете в виде специаль­ных документов под названием «RFC» («Request for Comments», «запрос комментариев») с последова­тельно возрастающим номером. К примеру, специ­фикация протокола IР опубликована в RFC 791, а протокола НТТР версии 1.1 — в RFC 2616. Первый документ RFC был представлен еще в апреле 1969 г., а сейчас текущие номера RFC перевалили за 4 тысячи.

В стек протоколов TCP/IP часто включают и протоколы всех верхних уровней (рис. 9). И тогда уже можно говорить о функциональной полноте стека TCP/IP.

Рис. 9. Соотношение уровней модели OSI и стека протоколов TCP/IP

Однако, стек ТСР/IР, в отличие от семиуровневой моде­ли OSI, принято описывать в рамках четырех уров­ней (рис.10)

Рис. 10.

На физическом уровне ТСР/IР поддерживает работу с основными технологиями локальных сетей — Ethernet, TokenRing, Bluetooth и т. д.

На сетевом уровне располагаются несколько прото­колов:

· протокол ARP (Address Resolution Protocol) является звеном, связывающим сетевой уро­вень с физическим. Он отвечает за преобразо­вание сетевых IP-адресов в аппаратные МАС-адреса;

· протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol) — осуществляет обратное преобразо­вание МАС-адресов в IР-адреса (в операцион­ных системах Windows поддержка протокола RARP не предусмотрена);

· протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) — используется для передачи сооб­щений об ошибках, диагностики доступности сетевого узла и маршрута доставки пакетов (именно его используют такие популярные утилиты, как PING и TRACERT);

· протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) — используется для управления группами компьютеров, например, при пе­редаче в сетях потокового видео и звука, когда для снижения нагрузки на сеть пакет посылается по специальному адресу сразу нескольким компьютерам (многоадресная рассылка);

· протокол IP (Internet Protocol) — один из са­мых важных в стеке ТСР/IР. Как следует из его названия («IР» переводится как «межсе­тевой протокол»), он отвечает за доставку IР-дейтаграмм (пакеты на уровне протокола IР), обеспечивая передачу пакета из одной сети в другую.

На транспортном уровне работают два протокола:

· протокол ТСР (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) — основной протокол транспортного уровня. Обеспечивает установку соединения между отправителем и получателем, разбиение крупного блока информации (например, фай­ла) на небольшие ТСР-пакеты и их гаранти­рованную доставку получателю (в нужном порядке и без ошибок). Соответственно, про­токол ТСР используется в тех приложениях, где важно обеспечить целостность при пере­даче данных;

· протокол UDP (User Datagram Protocol), в от­личие от ТСР, не устанавливает соединения перед передачей информации и не обеспечи­вает надежной доставки данных, работая при этом быстрее, чем ТСР. Его используют там, где обеспечение доставки информации не осо­бенно важно по сравнению со скоростью пере­дачи (контроль за целостностью данных в этом случае возлагается на использующее протокол UDP приложение).

Чтобы лучше представить себе работу протоко­лов ТСР и UDP рассмотрим пример с отправкой поч­ты. Пусть вам надо переслать в издательство це­лый роман, а в письмо разрешается вкладывать не больше нескольких страниц текста. Чтобы в такой ситуации ничего не потерять при пересылке и не перепутать при приеме рукописи в печать, вначале хорошо бы договориться с издательством о систе­мах обозначения именно для вашего романа (есть ведь и другие авторы!) и о нумерации сообщений. Для этого нужно послать письмо, извещающее из­дательство о вашем намерении переслать роман, в котором указать исходящий номер вашего следую­щего сообщения. Издательство подтвердит получе­ние вашего сообщения и в ответном письме сооб­щит вам свои исходящие и входящие номера, а вы подтвердите получение этих номеров. Таким обра­зом, обе стороны согласуют номера сообщений, ко­торые они позже будут ожидать друг от друга, что и означает установку связи. Дальше вам остается толь­ко разделить роман на небольшие части и посылать каждую в отдельном письме, а издательству — под­тверждать получение этих частей. Ошибки работы почты (если какое-то сообщение не дойдет до изда­тельства из-за потери или повреждения письма либо придет вне очереди) легко определить по вхо­дящим и исходящим номерам, чтобы принять соот­ветствующие меры — заново переслать утерянную часть или собрать страницы романа в нужном по­рядке.

Примерно так же работает и протокол ТСР:

· устанавливает соединение между компьюте­рами по определенным портам;

· на компьютере-отправителе разбивает инфор­мацию на пакеты, нумерует их и с помощью протокола IР передает получателю;

· на компьютере-получателе проверяет, все ли пакеты получены, а если пакет пропущен или поврежден, запрашивает у отправителя по­вторную пересылку;

· после получения всех пакетов закрывает со­единение, собирает пакеты в нужном порядке и передает полученные данные приложению более высокого уровня.

Протокол же UDP в этой аналогии можно срав­нить с рассылкой рекламных сообщений. Никакого установления связи и подтверждения получения корреспонденции здесь нет — письма с рекламной информацией просто бросают в ваш почтовый ящик. При этом ни отправителя, ни получателя надеж­ность доставки информации или ее целостность, во­обще говоря, не особенно беспокоят.

Очевидно, почтовые отправления в обоих этих примерах являются аналогами IР-пакетов, а почталь­оны выполняют функции протокола IР.

Порт в TCP или UDP — это логический канал с определенным номером (от 0 до 65536), обеспечи­вающий текущее взаимодействие между отправите­лем и получателем.

Порты позволяют компьютеру с одним IР-адресом параллельно обмениваться данны­ми с множеством других компьютеров. Некоторые номера портов (так называемые «хорошо извест­ные», или well-known, порты с номерами от 0 до 1024) привязаны к определенным службам и прило­жениям, что позволяет клиентам легко обращаться к нужным им сетевым сервисам.

Наконец, самым богатым по набору протоколов является прикладной уровень стека ТСР/IР.

Ниже в табл. приведены самые популярные протоколы, а также зарезервированные для них порты. Заме­тим, что, хотя для протоколов обычно резервируют­ся одинаковые номера портов и для ТСР, и для UDР, в таблице приведены порты для наиболее часто при­меняемого протокола транспортного уровня (ТСР или UDР).

Протоколы прикладного уровня стека ТСР/IР

Чтобы посмотреть, какие пор­ты на вашем компьютере ис­пользуются или ожидают под­ключения, достаточно выпол­нить команду NETSTAT -AN.

Несмотря на существование большого количества наборов протоколов, основным сегодня является общедоступный стек ТСР/IР. Он используется прак­тически повсеместно, начиная с небольших домаш­них сетей и заканчивая крупнейшей сетью — Интернетом.