Существует достаточно много стеков протоколов, широко применяемых в сетях.
Это и стеки, являющиеся международными и национальными стандартами, и фирменные
стеки, получившие распространение благодаря распространенности оборудования той
или иной фирмы. Примерами популярных стеков протоколов могут служить: стек
IPX/SPX фирмы Novell, стек TCP/IP, используемый в сети Internet и во многих
сетях на основе операционной системы UNIX, стек OSI международной организации по
стандартизации, стек DECnet корпорации Digital Equipment и некоторые другие.
Использование в сети того или иного стека коммуникационных протоколов во
многом определяет лицо сети и ее характеристики. В небольших сетях может
использоваться исключительно один стек. В крупных корпоративных сетях,
объединяющих различные сети, параллельно используются, как правило, несколько
стеков.
В коммуникационном оборудовании реализуются протоколы нижних уровней, которые
в большей степени стандартизованы, чем протоколы верхних уровней, и это является
предпосылкой для успешной совместной работы оборудования различных
производителей. Перечень протоколов, поддерживаемых тем или иным
коммуникационным устройством, является одной из наиболее важных характеристик
этого устройства.
Компьютеры реализуют коммуникационные протоколы в виде соответствующих
программных элементов сетевой операционной системы, например, протоколы
канального уровня, как правило, выполнены в виде драйверов сетевых адаптеров, а
протоколы верхних уровней в виде серверных и клиентских компонент сетевых
сервисов.
Умение хорошо работать в среде той или иной операционной системы является
важной характеристикой коммуникационного оборудования. Часто можно прочитать в
рекламе сетевого адаптера или концентратора, что он разрабатывался специально
для работы в сети NetWare или UNIX. Это означает, что разработчики аппаратуры
оптимизировали ее характеристики применительно к тем протоколам, которые
используются в этой сетевой операционной системе, или к данной версии их
реализации, если эти протоколы используются в различных ОС. Из-за особенностей
реализации протоколов в различных ОС в качестве одной из характеристик
коммуникационного оборудования используется его сертифицированность на
возможность работы в среде данной ОС.
На нижних уровнях - физическом и канальном - практически во всех стеках
используются одни и те же протоколы. Это хорошо стандартизованные протоколы
Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во
всех сетях одну и ту же аппаратуру.
Протоколы сетевого и более высоких уровней существующих стандартных стеков
отличаются большим разнообразием и, как правило, не соответствуют рекомендуемому
моделью ISO разбиению на уровни. В частности, в этих стеках функции сеансового и
представительного уровня чаще всего объединены с прикладным уровнем. Такое
несоответствие связано с тем, что модель ISO появилась как результат обобщения
уже существующих и реально используемых стеков, а не наоборот.
Стек OSI. Следует четко различать модель OSI и стек OSI. В то время
как модель OSI является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем,
стек OSI представляет собой набор вполне конкретных спецификаций протоколов. В
отличие от других стеков протоколов стек OSI полностью соответствует модели OSI,
он включает спецификации протоколов для всех семи уровней взаимодействия,
определенных в этой модели. На нижних уровнях OSI поддерживает Ethernet, Token
Ring, FDDI, а также такие протоколы как LLC, X.25 и ISDN. Сервисы сетевого,
транспортного и сеансового уровней этого стека пока мало распространены.
Наиболее популярными протоколами стека OSI являются протоколы, реализующие
высокоуровневые сервисы по передаче файлов, эмуляции терминала, ведению
каталогов имен и по организации электронной почты. Хотя в стеке OSI
предусматривается еще ряд дополнительных высокоуровневых сервисов, многие из них
еще не реализованы или реализованы частично.
Из-за своей сложности протоколы OSI требуют больших затрат вычислительной
мощности центрального процессора, что делает их более подходящими для мощных
машин, а не для сетей персональных компьютеров.
Стек OSI - международный, независимый от производителей, стандарт. Его
поддерживает правительство США в своей программе GOSIP, в соответствии с которой
все компьютерные сети, устанавливаемые в правительственных учреждениях США после
1990 года, должны или непосредственно поддерживать стек OSI, или обеспечивать
средства для перехода на этот стек в будущем. Тем не менее, стек OSI более
популярен в Европе, а не в США, так как в Европе меньше установлено старых
сетей, использующих свои собственные протоколы. Большинство организаций пока
только планируют переход к стеку OSI, и очень немногие приступили к созданию
пилотных проектов. Из тех, кто работает в этом направлении, можно назвать
Военно-морское ведомство США и сеть NFSNET. Одним из крупнейших производителей,
поддерживающих OSI, является компания AT&T, ее сеть Stargroup полностью
базируется на этом стеке.
Стек TCP/IP. Стек был разработан по инициативе Министерства обороны
США (Department of Defense, DoD) более 20 лет назад для связи экспериментальной
сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной
вычислительной среды. Большой вклад в развитие стека TCP/IP, который получил
свое название по популярным транспортным протоколам IP и TCP, внес университет
Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Популярность этой
операционной системы привела к широкому распространению протоколов TCP, IP и
других протоколов стека. Этот стек используется для связи компьютеров всемирной
информационной сети Internet. Организация Internet Engineering Task Force (IETF)
вносит основной вклад в совершенствование стандартов стека, публикуемых в форме
спецификаций RFC.
Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты
физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring,
FDDI, для глобальных - протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных
линиях SLIP/PPP, протоколы территориальных сетей X.25 и ISDN.
В качестве основного протокола сетевого уровня в стеке используется протокол
Internet Protocol (IP), который изначально проектировался как протокол передачи
пакетов в сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных
как локальными, так и глобальными связями. Поэтому стек TCP/IP хорошо работает в
сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и
экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи.
За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек
TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня. К ним
относятся такие популярные протоколы как протокол пересылки файлов FTP, протокол
эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной
почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации,
такие как Mosaic, и многие другие.
Все говорит о том, что стек TCP/IP станет наиболее распространенным в
ближайшем будущем. Если в настоящее время он распространен в основном в
UNIX-сетях, то реализация его в последних версиях сетевых операционных систем
для персональных компьютеров (Windows 95, Windows NT, NetWare 4.1) приведет к
еще большему его распространению. По данным IDC в 1994 году стек TCP/IP
использовался в 9.5% настольных систем, 2.5% серверов локальных сетей, 35.1%
систем средних среднего класса и в 17.3% сетей на основе мейнфреймов. По
прогнозам IDC в 1998 году эти цифры существенно изменяться и будут равны 50.3%,
18.2%, 59% и 40.8% соответственно.
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 уровня Internetwork Packet Exchange
(IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX), которые дали название стеку,
являются прямой адаптацией протоколов XNS фирмы Xerox, распространенных в
гораздо меньшей степени, чем стек IPX/SPX. Популярность стека IPX/SPX
непосредственно связана с операционной системой Novell NetWare, которая,
несмотря на то, что ее популярность несколько снизилась в последнее время, все
еще сохраняет мировое лидерство по числу установок .
Многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ранних версий ОС
NetWare (до версии 4.0) на работу в локальных сетях небольших размеров,
состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами. Понятно, что для
таких компьютеров Novell нужны были протоколы, на реализацию которых требовалось
бы минимальное количество оперативной памяти (ограниченной в IBM-совместимых
компьютерах под управлением MS-DOS 640 Кбайтами) и которые бы быстро работали на
процессорах небольшой вычислительной мощности. В результате протоколы стека
IPX/SPX до недавнего времени хорошо работали в локальных сетях и не очень - в
больших корпоративных сетях, так как они слишком перегружали медленные
глобальные связи широковещательными пакетами, которые интенсивно используются
несколькими протоколами этого стека (например, для установления связи между
клиентами и серверами). Это обстоятельство, а также тот факт, что стек IPX/SPX
является собственностью фирмы Novell, и на его реализацию нужно получать у нее
лицензию, долгое время ограничивали распространенность его только сетями
NetWare. Однако с момента выпуска версии NetWare 4.0 Novell внесла и продолжает
вносить в свои протоколы серьезные изменения, направленные на приспособление их
для работы в корпоративных сетях. Сейчас стек IPX/SPX реализован не только в
NetWare, но и в нескольких других популярных сетевых ОС, например, SCO UNIX, Sun
Solaris, Microsoft 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 распространенные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и другие. На
верхних уровнях работают протоколы NetBEUI и SMB.
Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) появился в 1984
году как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода
(BIOS) IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM. В дальнейшем этот
протокол был заменен так называемым протоколом расширенного пользовательского
интерфейса NetBEUI - NetBIOS Extended User Interface. Для обеспечения
совместимости приложений в качестве интерфейса к протоколу NetBEUI был сохранен
интерфейс NetBIOS. Протокол NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол,
потребляющий немного ресурсов, для использования в сетях, насчитывающих не более
200 рабочих станций. 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 операционную систему Microsoft Windows NT.
Протокол блоков сообщений сервера SMB (Server Message Block) выполняет
функции сеансового, представительного и прикладного уровней. SMB реализует
файловый сервис, сервис печати и сервис передачи сообщений между приложениями.
|