Развитие ВС, их основные принципы, классификацияcsd.faculty.ifmo.ru › files › seti-wiki-book.pdfРазвитие ВС, их основные

PDF создан с использованием инструмента с открытым исходным кодом mwlib. См. http://code.pediapress.com/ для получения болееподробной информации.

PDF generated at: Thu, 21 Feb 2013 17:21:15 UTC

Вычислительные сетиРазвитие ВС, их основные принципы,классификация

СодержаниеРазвитие вычислительных сетей 1

Стандартные сетевые технологии 2

Ethernet 2Token ring 8ARCNET 10

Мейнфреймы 13

М-20 (электронно-вычислительная машина) 13М-220 15IBM System/360 16

Основные компоненты сети 18

Адресация памяти 18Сетевая топология 22Сетевые сервисы 23Компьютерная платформа 27Сетевое оборудование 28Операционная система 29

Интерфейс. Драйвер 37

Интерфейс 37Драйвер 39

Передача данных 41

Сетевое кодирование 41Модуляция 43

47

Протокол. Интерфейс 48

Декомпозиция. Многоуровневый подход 48Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейс 51Стек протоколов 54

Стеки протоколов 55

TCP/IP 55

IPX/SPX 58SNA 60OSI 61

Модель OSI 62

Модель OSI 62Инкапсуляция 67Типы протоколов 68Физический уровень 73Канальный уровень 78Сетевой уровень 80Транспортный уровень 80Сеансовый уровень 81Представительский уровень 83Прикладной уровень 84

Организации 85

ECMA 85EIA 85ANSI 86ISOC 86

ПримечанияИсточники и основные авторы 87Источники, лицензии и редакторы изображений 89

Лицензии статейЛицензия 90

1

Развитие вычислительных сетей

2

Стандартные сетевые технологии

Ethernet

Кабель UTP с разъемом 8P8C (ошибочноназываемый RJ-45), используемый в

Ethernet-сетях стандартов 10BASE-T,100BASE-T(x) и 1000BASE-T(x).

Ethernet ([ˈiːθərˌnɛt] от англ. ether [ˈiːθər] «эфир») — пакетнаятехнология передачи данных преимущественно локальныхкомпьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения иэлектрические сигналы на физическом уровне, формат кадров ипротоколы управления доступом к среде — на канальном уровнемодели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEEгруппы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологиейЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшиетехнологии, как Arcnet и Token ring.

История

Технология Ethernet была разработана вместе со многими первымипроектами корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, чтоEthernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную запискудля главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Но законное право на технологию Меткалф получил черезнесколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием«Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks»[1].

Меткалф ушёл из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения компьютеров и локальныхвычислительных сетей (ЛВС). Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработатьстандарт Ethernet (DIX). Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года. Он началсоперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET, — которые вскоребыли раздавлены под накатывающимися волнами продукции Ethernet. В процессе борьбы 3Com сталаосновной компанией в этой отрасли.

ТехнологияВ стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей средыиспользуется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару иоптический кабель.Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:• возможность работы в дуплексном режиме;•• низкая стоимость кабеля «витой пары»;•• более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле (соединение точка-точка: обрыв кабеля

лишает связи два узла. В коаксиале используется топология «шина», обрыв кабеля лишает связи весьсегмент);

•• минимально допустимый радиус изгиба меньше;•• большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;

Ethernet 3

• возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet,POE);

•• гальваническая развязка трансформаторного типа. При использовании коаксиального кабеля в российскихусловиях, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля частосопровождалось пробоем сетевых карт и иногда даже полным «выгоранием» системного блока.

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролемнесущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных.Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию.Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочихстанции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, ксегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстогокоаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становитсянеэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причинеполудуплексного режима работы.В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможностьработы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.

Формат кадраСуществует несколько форматов Ethernet-кадра.•• Первоначальный Version I (больше не применяется).• Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв

фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Частоиспользуется непосредственно протоколом Интернет.

Наиболее распространенный формат кадра Ethernet II

• Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).• Кадр IEEE 802.2 LLC.• Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.• Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard использовали при работе

кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.В качестве дополнения Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которойон адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности.Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU.

Ethernet 4

MAC-адресаПри проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как ивстроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый вней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, ипредполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать всети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующемкомитете IEEE Registration Authority [2] диапазон из шестнадцати миллионов (2^24) адресов, и по мереисчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтамMAC-адреса можно определить производителя. Существуют таблицы, позволяющие определитьпроизводителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert.Мак адрес считывается один раз из ПЗУ при инициализации сетевой карты, в дальнейшем все пакетыгенерируются операционной системой. Все современные операционные системы позволяют поменять его. ДляWindows начиная как минимум с Windows 98 он менялся в реестре. Некоторые драйвера сетевых карт даваливозможность изменить его в настройках, но смена работает абсолютно для любых карт.Некоторое время назад, когда драйверы сетевых карт не давали возможность изменить свой MAC-адрес, аальтернативные возможности не были слишком известны, некоторые провайдеры Internet использовали его дляидентификации машины в сети при учёте трафика. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97,записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникальногоGUID-идентификатора.[2]. MAC адрес роутера передавался Mail.Ru агентом на свой сервер открытым текстомпри логине.

Разновидности EthernetВ зависимости от скорости передачи данных, и передающей среды существует несколько вариантовтехнологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаковопрактически во всех нижеперечисленных вариантах.В этом разделе дано краткое описание всех официально существующих разновидностей. По некоторымпричинам, в дополнение к основному стандарту многие производители рекомендуют пользоваться другимизапатентованными носителями — например, для увеличения расстояния между точками сети используетсяволоконно-оптический кабель.Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных,используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшегосоединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается подпартнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а портEthernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Ранние модификации Ethernet• Xerox Ethernet — оригинальная технология, скорость 3 Мбит/с, существовала в двух вариантах Version 1 и

Version 2, формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.• 1BROAD36 — широкого распространения не получил. Один из первых стандартов, позволяющий работать

на больших расстояниях. Использовал технологию широкополосной модуляции, похожей на ту, чтоиспользуется в кабельных модемах. В качестве среды передачи данных использовался коаксиальный кабель.

• 1BASE5 — также известный, как StarLAN, стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующейвитую пару. Работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

Ethernet 5

10 Мбит/с Ethernet• 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со

скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель сволновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

• 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальнойдлиной сегмента 185 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля ксетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличиетерминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

• StarLAN 10 — Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с.В дальнейшем эволюционировал в стандарт 10BASE-T.

Несмотря на то, что теоретически возможно подключение к одному кабелю (сегменту) витой пары более чемдвух устройств, работающих в симплексном режиме, такая схема никогда не применяется для Ethernet, вотличие от работы с коаксиальным кабелем. Поэтому все сети на витой паре используют топологию «звезда», вто время как сети на коаксиальном кабеле построены на топологии «шина». Терминаторы для работы по витойпаре встроены в каждое устройство, и применять дополнительные внешние терминаторы в линии не нужно.• 10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две

скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.• FOIRL — (акроним от англ. Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet,

использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных безповторителя 1 км.

• 10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов,использующих оптический кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP.Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

• 10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длинысегмента до 2 км.

• 10BASE-FB (Fiber Backbone) — Сейчас неиспользуемый стандарт, предназначался для объединенияповторителей в магистраль.

• 10BASE-FP (Fiber Passive) — Топология «пассивная звезда», в которой не нужны повторители — никогдане применялся.

Быстрый Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с)• 100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи

данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4и 100BASE-T2.

• 100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии«звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированныепары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.

• 100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре парыпроводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.

• 100BASE-T2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две парыпроводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположныхнаправлениях по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с. Практически неиспользуется.

• 100BASE-FX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина сегмента 400метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.

Ethernet 6

• 100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина ограничена тольковеличиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков, по разным материалам от 2х до 10километров.

• 100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограниченатолько величиной затухания в волоконно-оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсыбывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны)либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: содной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

Гигабитный Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)• 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче данных

участвуют 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре. Используется методкодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц. Расстояние до 100 метров

• 1000BASE-TX был создан Ассоциацией Телекоммуникационной Промышленности (англ.Telecommunications Industry Association, TIA) и опубликован в марте 2001 года как «Спецификацияфизического уровня дуплексного Ethernet 1000 Мб/с (1000BASE-TX) симметричных кабельных системкатегории 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)» (англ. «A Full Duplex Ethernet Specification for 1000 Mbit/s(1000BASE-TX) Operating Over Category 6 Balanced Twisted-Pair Cabling (ANSI/TIA/EIA-854-2001)»).Стандарт, использует раздельную приёмо-передачу (по одной паре в каждом направлении), что существенноупрощает конструкцию приёмопередающих устройств. Ещё одним существенным отличием 1000BASE-TXявляется отсутствие схемы цифровой компенсации наводок и возвратных помех, в результате чегосложность, уровень энергопотребления и цена процессоров становится ниже, чем у процессоров стандарта1000BASE-T. Но, как следствие, для стабильной работы по такой технологии требуется кабельная системавысокого качества, поэтому 1000BASE-TX может использовать только кабель 6 категории. На основеданного стандарта создано большое количество продуктов для промышленных сетей.

• 1000BASE-X — общий термин для обозначения стандартов со сменными приёмопередатчиками GBIC илиSFP.

• 1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое волокно. Дальность прохождениясигнала без повторителя до 550 метров.

• 1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождениясигнала без повторителя зависит только от типа используемых приемопередатчиков и, как правило,составляет от 5[3] до 50 километров.

• 1000BASE-CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий твинаксиальный кабельс волновым сопротивлением 75 Ом (каждый из двух волноводов). Заменён стандартом 1000BASE-T исейчас не используется.

• 1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождениясигнала без повторителя до 100 километров[4].

10-гигабитный Ethernet (Ethernet 10G, 10 Гбит/с)Новый стандарт 10-гигабитного Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN иWAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизиюстандарта IEEE 802.3.• 10GBASE-CX4 — Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров),

используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.• 10GBASE-SR — Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в

зависимости от типа кабеля), используется многомодовое волокно. Он также поддерживает расстояния до300 метров с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).

Ethernet 7

• 10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метровпо многомодовому волокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использованииодномодового волокна.

• 10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километровсоответственно.

• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — Эти стандарты используют физический интерфейс,совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобныстандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самыетипы кабелей и расстояния передачи.

• 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Используетэкранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.

•• 10GBASE-KR

Компания Harting заявила о создании первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ-45, не требующегоинструментов для монтажа — HARTING RJ Industrial 10G[5][6].

40-гигабитный и 100-гигабитный EthernetСогласно наблюдениям Группы 802.3ba[7], требования к полосе пропускания для вычислительных задач иприложений ядра сети растут с разными скоростями, что определяет необходимость двух соответствующихстандартов для следующих поколений Ethernet — 40 Gigabit Ethernet (или 40GbE) и 100 Gigabit Ethernet (или100GbE). В настоящее время серверы, высокопроизводительные вычислительные кластеры, блэйд-системы,SAN и NAS используют технологии 1GbE и 10GbE, при этом в 2007 и 2008 гг. был отмечен значительный ростпоследней.

ПерспективыО Terabit Ethernet (так упрощенно называют технологию Ethernet со скоростью передачи 1 ТБит/с) сталоизвестно в 2008 году из заявления создателя Ethernet Боба Меткалфа на конференции OFC[8] которыйпредположил, что технология будет разработана к 2015 году, правда, не выразив при этом какой-либоуверенности, ведь для этого придется решить немало проблем. Однако, по его мнению, ключевой технологией,которая может обслужить дальнейший рост трафика, станет одна из разработанных в предыдущемдесятилетии — DWDM.

«Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемымодуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое, — сказал Меткалф. —Неясно также, какая сетевая архитектура потребуется для её поддержки. Возможно, оптическиесети будущего должны будут использовать волокно с вакуумной сердцевиной или углеродныеволокна вместо кварцевых. Операторы должны будут внедрять больше полностью оптическихустройств и оптику в свободном пространстве (безволоконную). Боб Меткалф»[9].

Ethernet 8

Примечания[1] R. M. Metcalfe and D. R. Boggs. Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks. // ACM Communications,

19(5):395—404, July 1976. (http:/ / www. stanford. edu/ class/ cs240/ readings/ ethernet. pdf) (англ.)[2] MS Office: скрытые возможности (http:/ / www. nestor. minsk. by/ kg/ 2002/ 31/ kg23105. html)[3][3] IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-6 p.111[4] Varieties of Ethernet (http:/ / www. networkguruz. com/ ethernet/ varieties-of-ethernet/ )[5] Соединитель HARTING RJ Industrial® 10G представляет новейшее поколение первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ45, не

требующего инструментов для монтажа. (http:/ / www. harting. ru/ products/ products/ geraeteanschlusstechnik-devicecon/harting-rj-industrial-10g)

[6] Брошюра (http:/ / www. harting. ru/ imperia/ md/ content/ public/ catalogue/ 10_7875_flyer_rj_industrial_10g_e. pdf) (англ.)[7] Стандарты окончательно утверждены в июне 2010 г. под названием IEEE 802.3ba-2010 (http:/ / www. ieee802. org/ 3/ ba/ index. html)

(21 июня 2010). Архивировано (http:/ / www. webcitation. org/ 61AvUkuk0) из первоисточника 24 x12 2011.(недоступная ссылка —история (http:/ / web. archive. org/ web/ */ http:/ / www. ieee802. org/ 3/ ba/ index. html))

[8] (англ. Optical Fiber Communication Conference and Exposition; Конференции и выставки, посвященные оптоволоконнымкоммуникациям). Сайт конференции (http:/ / www. ofcnfoec. org)

[9] «На пути к Terabit Ethernet» (http:/ / ko. com. ua/ node/ 42926), Леонид Бараш, журнал Компьютерное обозрение

Ссылки• Стандарт IEEE 802.3 2008 (http:/ / standards. ieee. org/ getieee802/ 802. 3. html)  (англ.)• Стандарт IEEE 802.3 2002 (http:/ / standards. ieee. org/ getieee802/ download/ 802. 3-2002. pdf)  (англ.)

Token ringToken Ring — технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркёрным доступом» —протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он используетспециальный трёхбайтовый фрейм, названный маркёром, который перемещается вокруг кольца. Владениемаркёром предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети смаркёрным доступом перемещаются в цикле.

ОписаниеСтанции на локальной вычислительной сети (LAN) Token Ring логически организованы в звездообразнуютопологию с данными, передаваемыми последовательно от одной кольцевой станции до другой с управляющиммаркером, циркулирующим вокруг кольцевого доступа управления. Этот механизм передачи маркёрасовместно использован ARCNET, маркёрной шиной, и FDDI, и имеет теоретические преимущества передстохастическим CSMA/CD Ethernet.

Передача маркёраToken Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркёра. Сети с передачей маркёраперемещают по сети небольшой блок данных, называемый маркёром. Владение этим маркёром гарантируетправо передачи. Если узел, принимающий маркёр, не имеет информации для отправки, он простопереправляет маркёр к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркёр в течениеопределенного максимального времени (по умолчанию — 10 мс).Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальнойсети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информациинесколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общийфизический канал данных.

Token ring 9

Если у станции, владеющей маркёром, имеется информация для передачи, она захватывает маркёр, изменяет унего один бит (в результате чего маркёр превращается в последовательность «начало блока данных»),дополняет информацией, которую он хочет передать и отсылает эту информацию к следующей станциикольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркёр в сети отсутствует (если толькокольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркёра» — early token release), поэтому другие станции,желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может бытьколлизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркёра, то новый маркёр может быть выпущен послезавершения передачи блока данных.Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения,которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулироватьпо кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправкиможет проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станциейназначения.

Сфера примененияВ отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркёра являются детерминистическимисетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любаяконечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности,делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важнаустойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированныхстанций на заводах.Применяется как более дешёвая технология, получила распространение везде, где есть ответственныеприложения, для которых важна не столько скорость, сколько надёжная доставка информации. В настоящеевремя Ethernet по надёжности не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

ИсторияИзначально технология была разработана компанией IBM в 1984 году. В 1985 году комитет IEEE 802 наоснове этой технологии принял стандарт IEEE 802.5. В последнее время даже в продукции IBM доминируюттехнологии семейства Ethernet, несмотря на то, что ранее в течение долгого времени компания использовалаToken Ring в качестве основной технологии для построения локальных сетей[1].В основном, технологии похожи, но имеются незначительные различия. Token Ring от IBM описываеттопологию «звезда», когда все компьютеры присоединены к одному центральному устройству(англ. multistation access unit (MSAU)), в то время, как IEEE 802.5 не заостряет внимания на топологии.

Модификации Token RingСуществуют 2 модификации по скоростям передачи: 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. В Token Ring 16 Мбит/сиспользуется технология раннего освобождения маркера. Суть этой технологии заключается в том, чтостанция, «захватившая» маркёр, по окончании передачи данных генерирует свободный маркёр и запускает егов сеть. Попытки внедрить 100 Мбит/с технологию не увенчались коммерческим успехом. В настоящее времятехнология Token Ring считается устаревшей.

Token ring 10

IBM Token Ring IEEE 802.5

Скорость передачи данных 4,16 Мбит/с 4,16 Мбит/с

Количество станций в сегменте 260 (экранированная витая пара)72 (неэкранированная витая пара)

250

Топология Кольцо Не специализировано

Кабель Витая пара Не специализировано

Примечания[1] Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. — Спб.: Питер,

2006. — 958 с ISBN 5-469-00504-6

Ссылки• Страница на IEEE, по IEEE 802.5 (http:/ / www. ieee802. org/ 5/ )• PDF-документация по Token Ring (http:/ / www. cisco. com/ univercd/ cc/ td/ doc/ cisintwk/ ito_doc/ tokenrng.

pdf)

ARCNETARCNET (или ARCnet, от англ. Attached Resource Computer NETwork) — технология ЛВС, назначениекоторой аналогично назначению Ethernet или Token ring. ARCNET являлась первой технологией для созданиясетей микрокомпьютеров и стала очень популярной в 1980-х при автоматизации учрежденческойдеятельности. Предназначена для организации ЛВС в сетевой топологии «звезда».Основу коммуникационного оборудования составляет:•• коммутатор (switch)•• пассивный/активный концентраторПреимущество имеет коммутаторное оборудование, так как позволяет формировать сетевые домены.Активные хабы применяются при большом удалении рабочей станции (они восстанавливают форму сигнала иусиливают его). Пассивные — при маленьком. В сети применяется назначаемый принцип доступа рабочихстанций, то есть право на передачу имеет станция, получившая от сервера так называемый программныймаркер. То есть реализуется детерминированный сетевой трафик.Преимущества подхода:•• Можно рассчитать точное время доставки пакета данных.•• Можно точно рассчитать пропускную способность сети.Замечания: сообщения, передаваемые рабочими станциями образуют очередь на сервере. Если времяобслуживания очереди значительно (более, чем в 2 раза) превышает максимальное время доставки пакетамежду двумя самыми удалёнными станциями, то считается, что пропускная способность сети достигламаксимального предела. В этом случае дальнейшее наращивание сети невозможно и требуется установкавторого сервера.Предельные технические характеристики:

• Минимальное расстояние между рабочими станциями, подключенными к одному кабелю — 0,9 м.• Максимальная длина сети по самому длинному маршруту — 6 км.

ARCNET 11

Ограничения связаны с аппаратной задержкой передачи информации при большом количествекоммутирующих элементов.• Максимальное расстояние между пассивным концентратором и рабочей станцией — 30 м.• Максимальное расстояние между активным и пассивным хабом — 30 м.• Между активным хабом и активным хабом — 600 м.Достоинства:

•• Низкая стоимость сетевого оборудования и возможность создания протяжённых сетей.Недостатки:

•• Невысокая скорость передачи данных.После распространения Ethernet в качестве технологии для создания ЛВС, ARCNET нашла применение вовстраиваемых системах.Поддержкой технологии ARCNET (в частности распространением спецификаций) занимается некоммерческаяорганизация ARCNET Trade Association (ATA).

ИсторияТехнология ARCNET была разработана Джоном Мёрфи (John Murphy) — инженером из корпорации Datapointв 1976 году и анонсирована в 1977 году.--- Архитектура ArcNET представлена двумя основными топологиями: шинная и звездная. В качестве средыпередачи используется коаксиальный кабель RG-62 с волновым сопротивлением 93 Ом, обжатый на BNCвилки с соответствующим диаметром заделки (отличаются от вилок 10Base-2 («тонкий» Ethernet)).Сетевое оборудование состоит из сетевых адаптеров и хабов. Сетевые адаптеры могут быть для шиннойтопологии, для звездной и универсальные. Хабы могут быть активными и пассивными. Пассивные хабыприменяются для создания звездных участков сети. Активные хабы могут быть для шинной, звездной исмешанной топологии. Порты для шинной топологии физически не совместимы с портами для звезднойтопологии, хоть и имеют одинаковое физическое подключение (BNC розетка).В случае шинной топологии, рабочие станции и серверы подключаются друг к другу с помощью T-коннекторов(таких же, как в 10Base-2 («тонкий» Ethernet)), подключенных к сетевым адаптерам и хабам и соединенныхкоаксиальным кабелем. Крайние точки сегмента терминируются наконечниками с сопротивлением 93 Ом.Количество устройств на одной шине ограничено. Минимальное расстояние между коннекторами — 0,9 метраи должно быть кратно этой величине. Для облегчения разделки, на кабель могут быть нанесены метки.Отдельные шины могут быть объединены с помощью шинных хабов.При использовании звездной топологии применяются активные и пассивные хабы. Пассивный хабпредставляет собой резистивный делитель-согласователь, позволяющий подключить четыре кабеля. Все кабелив этом случае подключаются по принципу «точка-точка», без образования шин. Между двумя активнымиустройствами не должно быть подключено больше двух пассивных хабов. Минимальная длина любого сетевогокабеля — 0.9 метра и должна быть кратна этой величине. Существует ограничение длины кабеля междуактивным и пассивным портами, между двумя пассивными, между двумя активными.При смешанной топологии применяются активные хабы, поддерживающие оба типа подключения.На сетевых адаптерах рабочих станций и серверов с помощью джамперов или DIP-переключателей выставляется уникальный сетевой адрес, разрешение использования микросхемы расширения BIOS, позволяющего осуществить удаленную загрузку рабочей станции (может быть бездисковой), тип подключения (шинная или звездная топология), подключение встроенного терминатора (последние два пункта — опционально). Ограничение на количество рабочих станций — 255 (по разрядности регистра сетевого адреса). В случае, если два устройства имеют одинаковый сетевой адрес, оба теряют работоспособность, но на работу

ARCNET 12

сети в целом эта коллизия не влияет.При шинной топологии обрыв кабеля или терминатора приводит к неработоспособности сети для всехустройств, подключенных к сегменту, в который входит этот кабель(то есть от терминатора до терминатора).При звёздной топологии обрыв любого кабеля приводит к отказу того сегмента, который отключается этимкабелем от файл-сервера.Логическая архитектура ArcNET — кольцо с маркерным доступом. Поскольку такая архитектура в принципене допускает коллизий, при относительно большом количестве хостов (на практике испытывалось 25—30рабочих станций) производительность сети ArcNET оказывалась выше, чем 10Base-2, при вчетверо меньшейскорости в среде (2,5 против 10 Mбит/с).

Ссылки• ARCNET Trade Association [1]

13

Мейнфреймы

М-20 (электронно-вычислительная машина)M-20 — советская ламповая электронная вычислительная машина. Разработана в Институте точной механикии вычислительной техники (ИТМиВТ) и СКБ-245 под руководством С. А. Лебедева. Заместители главногоконструктора — М. К. Сулим и М. Р. Шура-Бура, основные разработчики — П. П. Головистиков,В. Я. Алексеев, В. В. Бардиж, В. Н. Лаут, А. А. Соколов, М. В. Тяпкин, А. С. Федоров. Разработка была начатав 1955 году и завершена в 1958 году. ЭВМ выпускалась с 1959 по 1964 год на Казанском заводематематических машин и Московском заводе САМ, всего в Казани было выпущено 63 комплекта[1].

Технические характеристики• Элементная база: 1600 электровакуумных ламп, полупроводниковые диоды•• Тактовая частота: 666,7 кГц (один импульс за примерно 1,5 мксек)•• Система представления чисел: двоичная с плавающей запятой, 45 разрядов на коды чисел•• Оперативная память: на ферритовых сердечниках, объёмом 4096 45-разрядных слов•• Буферная память: три магнитных барабана по 4096 слов каждый•• Внешняя память: магнитные ленты (4 блока), перфокарты•• Устройство вывода: печатающее устройство•• Производительность: в среднем, 20 тыс. операций в секунду• Занимаемая площадь: 170—200 кв.м.•• Потребляемая мощность: 50 кВт, не считая системы охлаждения

БыстродействиеВ неакадемических источниках[2][3] можно встретить утверждение, что, на момент окончания разработки,М-20 являлась самым быстрым компьютером в мире. По всей видимости, это мнение основывается на книгеБ. Н. Малиновского[4], согласно которой «она была успешно принята Государственной комиссией с оценкой„самая быстродействующая в мире“». Данное утверждение, однако, не соответствует действительности:быстродействие М-20 составляло 20 тыс. операций в секунду, в то время как, например, IBM 704 (англ.),выпускавшаяся с 1954 года (то есть на 5 лет раньше), имела быстродействие 40 тыс. операций в секунду, апредставленная 30 декабря 1958 года и поставлявшаяся с 1959 года транзисторная ЭВМ IBM 7090 (англ.) —более 220 тыс. операций в секунду[5][6]. Вероятнее всего, советские специалисты в то время не располагалидостаточной информацией о технических характеристиках американского оборудования.Автор выше написанного текста, к сожалению, не учитывает разрядность IBM 704. А она составляет 36 бит.Соответственно, чтобы обработать 45 разрядные данные как в М-20 ей потребуется произвести 2 операции исоответственно скорость обработки 45 битных данных составит 20 тыс. операций в секунду. В итогебыстродействие этих машин как минимум одинаковая.

М-20 (электронно-вычислительная машина) 14

РазвитиеПозже на замену M-20 были разработаны полупроводниковые машины БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-220М,М-222 (последние две — в СКБ Казанского завода ЭВМ), программно совместимые с М-20 и имевшиебо́льший объём памяти. Машины М-220М и М-222 получили значительное распространение ввоенно-промышленном комплексе, они выпускались до 1974 года, всего было выпущено более 800 штук.

ЭмуляцияСергей Вакуленко написал эмулятор m20 [7].

Литература• М. Р. Шура-Бура, В. С. Штаркман. Вычислительная машина М-20. Инструкция по математической

эксплуатации [8]. — Москва, 1962.• В. Ф. Ляшенко. Программирование для ЦВМ с системой команд типа М-20. — Москва: «Советское радио»,

1974.• П.П. Головистиков. Машина М-20 [9]  (рус.). История ИТМиВТ. сайт ИТМиВТ. Архивировано [10] из

первоисточника 11 x12 2012.(недоступная ссылка — история [11]) Проверено 5 x12 2009.

Примечания[1] Первые ЭВМ — М-20 (http:/ / kazan-computer-museum. blogspot. com/ 2009/ 06/ 20. html)[2] Александр Трубицын. Сталин и его эпоха (http:/ / forum. msk. ru/ material/ stalin/ 12746. html)[3] Шереметьева В. В. Исследования ИИ в России (http:/ / filosof. historic. ru/ books/ item/ f00/ s00/ z0000970/ st001. shtml)[4] Малиновский Б. Н. История вычислительной техники в лицах (http:/ / www. lib. ru/ MEMUARY/ MALINOWSKIJ/ 3. htm#2). — Киев:

фирма "КИТ", ПТОО "А.С.К.", 1995. — С. 57. — 384 с. — ISBN 5-7707-6131-8[5] History of IBM — 1950s (http:/ / www-03. ibm. com/ ibm/ history/ history/ decade_1950. html)[6] 7090 Data Processing System (http:/ / www-03. ibm. com/ ibm/ history/ exhibits/ mainframe/ mainframe_PP7090. html)

Ссылки• Машина электронная вычислительная общего назначения М-20 (http:/ / www. computer-museum. ru/ histussr/

26-1. htm)  (рус.). История отечественной вычислительной техники. Универсальные ЭВМ. СемействоЭВМ М-20. Виртуальный компьютерный музей.(недоступная ссылка — история (http:/ / web. archive. org/ web/ */http:/ / www. computer-museum. ru/ histussr/ 26-1. htm)) Проверено 6 x12 2009.

• Наталия Дубова  Трансляторы с Алгола-60 (http:/ / www. osp. ru/ cw/ 1999/ 45/ 38679/ ) (рус.) //Computerworld Россия. — 1999. — № 45 от 05/12/1999.

М-220 15

М-220M-220 — советская полупроводниковая электронная вычислительная машина. Развитие М-20, разработана в1968 году под руководством главного конструктора Вениамина Степановича Антонова. Основныеразработчики — В. Гуров, Н. Егорычева, Г. Г. Зоткин, В. С. Клепинин, А. А. Шульгин.Производились на Московском заводе счетно-аналитических машин и Казанском заводе ЭВМ в 1968—1974годах. Было выпущено машин М-220, М-220А и М-220М более 260 штук, М-222 — более 550.

Технические характеристики•• элементная база: диодно-трансформаторные схемы на базе транзисторов П-401. Компоненты располагались

на печатных платах 200х120 мм.• производительность — до 27000 оп/сек.• тактовая частота — 660 кГц• система команд — трёхадресная• ОЗУ на ферритовых сердечниках — от 4 до 16 тысяч 47-битных слов.• буферная память — Накопители на магнитном барабане объёмом от 24 до 65 тысяч слов.•• Накопитель на магнитной ленте (4 блока) ёмкостью от 4 до 16 миллионов слов.•• Для вывода информации использовалось АЦПУ-128 и перфоратор, на М-220М и М-222 на математическом

пульте использовалась электрическая пишущая машинка Consul-254•• Занимаемая площадь: 100 кв.м.•• Потребляемая мощность: 20 кВт, не считая системы охлаждения

МодификацииВ 1967 году начато производство М-220А, отличающейся конструкцией блока ОЗУ, системы питания икомпоновкой жгутов проводов. Год спустя запущена М-220М, с 8 тысячами слов на стойку ОЗУ, обновлённойэлементной базой и разделёнными инженерным и математическим пультами управления.В 1970 году была выпущена ЭВМ М-222. Существует две версии оценки этой машины: это либо глубокаямодернизация М-220М, или новая машина ряда, сохраняющая программную совместимость спредшественниками. Количество стоек было сокращено с 6 до 4, введена поддержка пакетной обработкиданных с ОС «Диспетчер» (или ДМ-222, автор — Л. С. Чесалин), существенно обновлена элементная база.Производительность достигла 40000 оп/сек. Валовое производство шло с 1970 по 1973 год, мелкими партиямипо заказу Министерства обороны СССР машина производилась до 1978 года.

Программное обеспечениеРаспространением программного обеспечения для машин серии занималась Ассоциация пользователей М-20.Была создана довольно большая, хотя и плохо документированная коллекция ПО. Имелись трансляторыязыков Алгол-60 и Фортран, машинно-ориентированного языка «Эпсилон», интерпретатор РЕФАЛ.

Ссылки• Пятая ЭВМ – М-220 [1]  (рус.). Очерки истории КЗЭВМ. Казанский компьютерный музей. Архивировано [2] из

первоисточника 4 x12 2012.(недоступная ссылка — история [3]) Проверено 29 x12 2010.

• ЭВМ М-220, М-222 [4]  (рус.). ВИРТУАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.ВИРТУАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. Архивировано [5] из первоисточника 4 x12

2012.(недоступная ссылка — история [6]) Проверено 29 x12 2010.

М-220 16

• Шестая ЭВМ М-222 [7]  (рус.). Очерки истории КЗЭВМ. Казанский компьютерный музей. Архивировано [8] из

первоисточника 4 x12 2012.(недоступная ссылка — история [9]) Проверено 29 x12 2010.

IBM System/360

IBM System/360

IBM mainframe Архитектура

700/7000 series разная

System/360

System/370 System/370

S/370-XA

ESA/370

System/390 ESA/390 (ARCHLVL 1)

zSeriesz/Architecture 1 (ARCHLVL 2)

System z9

System z10z/Architecture 2 (ARCHLVL 3)

zEnterprise 196

IBM System/360 (S/360) — семейство компьютеров класса мейнфреймов, которое было анонсировано 7апреля 1964 года. Это был первый ряд компьютеров, в котором проводилось чёткое различие междуархитектурой и реализацией.В отличие от предыдущих серий, IBM создала линейку компьютеров, от малых к большим, от низкой квысокой производительности, все модели которой использовали один и тот же набор команд (с двумяисключениями из правила — для специфичных рынков). Эта особенность позволяла заказчику использоватьнедорогую модель, после чего обновиться до более крупной системы, с ростом компании — безнеобходимости переписывать программное обеспечение. Для обеспечения совместимости IBM впервыеприменила технологию микрокода, который применялся во всех моделях серии, кроме самых старших.

IBM System/360 17

Стоимость разработкиЗатраты на разработку System/360 составили около 5 млрд долларов США (что соответствует 30 млрд в ценах2005 г., если сравнивать с 1964). Таким образом, это был второй по стоимости проект НИОКР 1960-х годовпосле программы «Аполлон».

НаследиеДальнейшим развитием IBM/360 стали системы 370, 390 и System z. Архитектура IBM/360 была настолькоудачной, что стала де-факто промышленным стандартом вплоть до сегодняшнего дня. Многие другие фирмыстали выпускать совместимые с IBM/360 компьютеры, например, — семейство 470 фирмы Amdahl (англ.),мейнфреймы Hitachi, UNIVAC 9200/9300/9400 и др. В СССР аналогом IBM/360 были машины серии ЕС ЭВМ.Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт какминимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники[1]. Также IBM/360была первой 32-разрядной компьютерной системой.Шестнадцатеричная система счисления, широко применявшаяся в документации IBM/360, практическивытеснила ранее доминировавшую восьмеричную.Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первыхкомпьютеров с виртуальной памятью (соответственно, со страничной и сегментной адресацией памяти) ипервыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин.В семействе IBM/360 впервые был использован микрокод для реализации отдельных команд процессора[2].

Литература• К. Джермейн. Программирование на IBM/360. — М., «Мир», 1971. — 870 с.• Д. Стэбли Логическое программирование в системе/360 = Logical programming with system/360 / под ред.

Л.Д.Райкова и М.Р.Шура-Буры. — М.: МИР, 1974. — 752 с.

Примечания[1] EECS 252 Graduate Computer Architecture Lecture 1 — Introduction (http:/ / www-inst. eecs. berkeley. edu/ ~cs152/ sp09/ lectures/

L01-Intro. pdf)[2] Introduction to the New Mainframe: z/OS Basics (http:/ / www. redbooks. ibm. com/ redbooks/ SG246366/ wwhelp/ wwhimpl/ js/ html/

wwhelp. htm)

Ссылки• System/360 (http:/ / chernykh. net/ content/ view/ 95/ 150/ )  (рус.). История компьютера. История

компьютера. Архивировано (http:/ / www. webcitation. org/ 65EBx6SvO) из первоисточника 5 x12 2012.(недоступнаяссылка — история (http:/ / web. archive. org/ web/ */ http:/ / chernykh. net/ content/ view/ 95/ 150/ )) Проверено 31

x12 2010.

18

Основные компоненты сети

Адресация памятиАдресация — осуществление ссылки (обращение) к устройству или элементу данных по его адресу[1];установление соответствия между множеством однотипных объектов и множеством их адресов; методидентификации местоположения объекта[2].

Методы адресации[2]

Адресное пространство• Простая (англ. flat addressing) — указание объекта с помощью идентификатора или числа, не имеющего

внутренней структуры.• Расширенная (англ. extended addressing) — доступ к запоминающему устройству с адресным

пространством, бо́льшим диапазона адресов, предусмотренного форматом команды.• Виртуальная (англ. virtual addressing) — принцип, при котором каждая программа рассматривается как

ограниченное непрерывное поле логической памяти, а адреса этого поля — как виртуальные адреса.• Ассоциативная (англ. associative addressing) — точное местоположение данных не указывается, а задаётся

значение определённого поля данных, идентифицирующее эти данные (см.: Ассоциативная память).

Исполнение программ• Статическая (англ. static addressing) — соответствие между виртуальными и физическими адресами

устанавливается до начала и не меняется в ходе выполнения программы.• Динамическая (англ. dynamic addressing) — преобразование виртуальных адресов в физические

осуществляется в процессе выполнения программы. Программа при этом не зависит от места размещения вфизической памяти и может перемещаться в ней в процессе выполнения.

Кодирование адресов• Явная (англ. explicit addressing) — адресация путём явного задания адресов в программе.• Неявная (англ. implied addressing) — один или несколько операндов или адресов операндов находятся в

фиксированных для данной команды регистрах или ячейках памяти и не требуют явного указания вкоманде.

• Абсолютная (англ. absolute addressing) — адресная часть команды содержит абсолютный адрес.• Символическая (англ. symbolic addressing) — адресная часть команды содержит символический адрес.

Адресация памяти 19

Вычисление адресов• Непосредственная, прямая (англ. immediate (direct) addressing) — адресная часть команды содержит

непосредственный (прямой) адрес; адресация путём указания прямых адресов.• Косвенная (англ. indirect addressing) — адресная часть команды содержит косвенный адрес; адресация

посредством косвенных адресов.• Регистровая (англ. register addressing) — задание адресов операндов в регистрах.• Базисная (англ. basic addressing) — вычисление адресов в машинных командах относительно содержимого

регистра, указанного в качестве базового.• Базовая (англ. base-displacement addressing) — схема вычисления исполнительного адреса, при которой

этот адрес является суммой базового адреса и смещения.• Относительная (англ. relative addressing) — адресная часть команды содержит относительный адрес.• Индексная (англ. indexed addressing) — формирование исполнительного адреса осуществляется путём

добавления к базовому адресу содержимого индексного регистра.• Автодекрементная, автоинкрементная (англ. autodecremental, autoincremental addressing —

содержимое регистра индекса изменяется (уменьшается или увеличивается) на некоторое число.• Постдекрементная, предекрементная, постинкрементная, преинкрементная — автодекрементные и

автоинкрементные адресации, при которых уменьшение/увеличение происходит после/до выборкиоперанда.

• Стековая (англ. stack addressing) — адресация посредством регистра — указателя стека.• Самоопределяющаяся (англ. self-relative addressing) — адресная часть команды содержит

самоопределяющийся адрес.• Адресация относительно счётчика команд (англ. program counter relative addressing) — адреса в

команде указываются в виде разности исполнительных адресов и адреса исполняемой команды. Такойспособ адресации не требует настройки (см. также: Позиционно-независимый код).

Способы адресации

Подразумеваемый операндВ команде может не содержаться явных указаний об операнде; в этом случае операнд подразумевается ифактически задается кодом операции команды.

Подразумеваемый адресВ команде может не содержаться явных указаний об адресе участвующего в операции операнда или адреса, покоторому должен быть размещен результат операции, но этот адрес подразумевается.

Непосредственная адресацияВ команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. При непосредственной адресации нетребуется обращения к памяти для выборки операнда и ячейки памяти для его хранения. Это способствуетуменьшению времени выполнения программы и занимаемого ею объёма памяти. Непосредственная адресацияудобна для хранения различного рода констант.

Адресация памяти 20

Прямая адресацияАдрес указывается непосредственно в виде некоторого значения, все ячейки располагаются на одной странице.Преимущество этого способа в том, что он самый простой, а недостаток — в том, что разрядность регистровобщего назначения процессора должна быть не меньше разрядности шины адреса процессора.

Относительная (базовая) адресацияПри этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды ибазового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре — регистре базы.Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресного кода команды обеспечить доступ к любойячейке памяти. Для этого число разрядов в базовом регистре выбирают таким, чтобы можно было адресоватьлюбую ячейку оперативной памяти, а адресный код команды используют для представления лишьсравнительно короткого «смещения». Смещение определяет положение операнда относительно началамассива, задаваемого базовым адресом.

Укороченная адресацияВ адресном поле командного слова содержатся только младшие разряды адресуемой ячейки. Дополнительныйуказательный регистр.•• Адресация с регистром страницы является примером сокращённой адресации. При этом вся память

разбивается на блоки-страницы. Размер страницы диктуется длиной адресного поля.

Регистровая адресацияРегистровая адресация является частным случаем укороченной. Применяется, когда промежуточныерезультаты хранятся в одном из рабочих регистров центрального процессора. Поскольку регистровзначительно меньше чем ячеек памяти, то небольшого адресного поля может хватить для адресации.

Косвенная адресацияАдресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда иликоманды. Косвенная адресация широко используется в малых и микроЭВМ, имеющих короткое машинноеслово, для преодоления ограничений короткого формата команды (совместно используются регистровая икосвенная адресация).

Адресация слов переменной длиныЭффективность вычислительных систем, предназначенных для обработки данных, повышается, если имеетсявозможность выполнять операции со словами переменной длины. В этом случае в машине может бытьпредусмотрена адресация слов переменной длины, которая обычно реализуется путем указания в командеместоположения в памяти начала слова и его длины.

Адресация памяти 21

Стековая адресацияСтековая память, реализующая безадресное задание операндов, особенно широко используется вмикропроцессорах и Мини-ЭВМ.

Автоинкрементная и автодекрементная адресацииПоскольку регистровая косвенная адресация требует предварительной загрузки регистра косвенным адресомиз оперативной памяти, что связано с потерей времени, такой тип адресации особенно эффективен приобработке массива данных, если имеется механизм автоматического приращения или уменьшениясодержимого регистра при каждом обращении к нему. Такой механизм называется соответственноавтоинкрементной и автодекрементной адресацией. В этом случае достаточно один раз загрузить в регистрадрес первого обрабатываемого элемента массива, а затем при каждом обращении к регистру в нём будетформироваться адрес следующего элемента массива.При автоинкрементной адресации сначала содержимое регистра используется как адрес операнда, а затемполучает приращение, равное числу байт в элементе массива. При автодекрементной адресации сначаласодержимое указанного в команде регистра уменьшается на число байт в элементе массива, а затемиспользуется как адрес операнда.Автоинкрементная и автодекрементная адресации могут рассматриваться как упрощенный вариантиндексации — весьма важного механизма преобразования адресных частей команд и организациивычислительных циклов, поэтому их часто называют автоиндексацией.

ИндексацияДля реализуемых на ЭВМ методов решения математических задач и обработки данных характернацикличность вычислительных процессов, когда одни и те же процедуры выполняются над различнымиоперандами, упорядоченно расположенными в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые приповторениях цикла, имеют разные адреса, без использования индексации требовалось бы для каждогоповторения составлять свою последовательность команд, отличающихся адресными частями.Программирование циклов существенно упрощается, если после каждого выполнения цикла обеспеченоавтоматическое изменение в соответствующих командах их адресных частей согласно расположению в памятиобрабатываемых операндов. Такой процесс называется модификацией команд, и основан на возможностивыполнения над кодами команд арифметических и логических операций.

Примечания[1] СТ ИСО 2382/7-77 // Вычислительная техника. Терминология: Справочное пособие. Выпуск 1 / Рецензент канд. техн. наук Ю. П.

Селиванов. — М.: Издательство стандартов, 1989. — 168 с. — 55 000 экз. — ISBN 5-7050-0155-X[2] Першиков В. И., Савинков В. М. Толковый словарь по информатике / Рецензенты: канд. физ.-мат. наук А. С. Марков и д-р физ.-мат.

наук И. В. Поттосин. — М.: Финансы и статистика, 1991. — 543 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-279-00367-0

Литература•• Ю. М. Казаринов. Микропроцессоры в радиотехнических системах.

Сетевая топология 22

Сетевая топология

A — линия; B — полносвязная; C — звезда; D —кольцо; E — шина; F — дерево.

Сетевая тополо́гия (от греч. τόπος, - место) — способописания конфигурации сети, схема расположения исоединения сетевых устройств.

Сетевая топология может быть• физической — описывает реальное расположение и связи

между узлами сети.• логической — описывает хождение сигнала в рамках

физической топологии.• информационной — описывает направление потоков

информации, передаваемых по сети.• управления обменом — это принцип передачи права на

пользование сетью.

Существует множество способов соединения сетевыхустройств. Выделяют 3 базовых топологии:•• Шина•• Кольцо•• ЗвездаИ дополнительные (производные):•• Двойное кольцо•• Ячеистая топология•• Решётка•• Дерево•• Fat Tree•• Снежинка•• ПолносвязнаяДополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называютсясмешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Сетевые сервисы 23

Сетевые сервисыВзаимодействие компьютеров между собой, а также с другим активным сетевым оборудованием, вTCP/IP-сетях организовано на основе использования сетевых служб, которые обеспечиваются специальнымипроцессами сетевой операционной системы (ОС) — демонами в UNIX-подобных ОС, службами в ОСсемейства Windows и т. п.

Сокеты, соединенияСпециальные процессы операционной системы (демоны, службы) создают «слушающий» сокет и«привязывают» его к определённому порту (пассивное открытие соединения), обеспечивая тем самымвозможность другим компьютерам обратиться к данной службе. Клиентская программа или процесс создаётзапрос на открытие сокета с указанием IP-адреса и порта сервера, в результате чего устанавливаетсясоединение, позволяющее взаимодействовать двум компьютерам с использованием соответствующего сетевогопротокола прикладного уровня.

Номера портовНомер порта для «привязки» службы выбирается в зависимости от его функционального назначения. Заприсвоение номеров портов определённым сетевым службам отвечает IANA. Номера портов находятся вдиапазоне 0 — 65535 и разделены на 3 категории[1]:

Номера портов Категория Описание

0 — 1023 Общеизвестные порты Номера портов назначены IANA и на большинстве систем могут быть использованыисключительно процессами системы (или пользователя root) или прикладнымипрограммами, запущенными привилегированными пользователями. Не должныиспользоваться

[2] без регистрации IANA. Процедура регистрации определена вразделе 19.9 RFC 4340 (англ.).

1024 — 49151 Зарегистрированные порты Номера портов включены в каталог IANA и на большинстве систем могут бытьиспользованы процессами обычных пользователей или программами, запущеннымиобычными пользователями. Не должны использоваться

[2] без регистрации IANA.Процедура регистрации определена в разделе 19.9 RFC 4340.

49152 — 65535 Динамически используемые портыи/или порты, используемыевнутри закрытых (private) сетей

Предназначены для временного использования — в качестве клиентских портов,портов, используемых по согласованию для частных служб, а также для тестированияприложений до регистрации выделенных портов. Эти порты не могут бытьзарегистрированы

[3].

Список соответствия между сетевыми службами и номерами портовОфициальный список соответствия между сетевыми службами и номерами портов ведёт IANA.

История регулирования соответствияВопросы унификации соответствия сетевых служб номерам сокетов (портов) поднимались в RFC 322 и 349,первые попытки регулирования были предприняты Джоном Постелом в RFC 433 и 503.До января 2002 года соответствие регулировалось серией документов IETF «Assigned Numbers» (RFCs 739,750, 755, 758, 762, 770, 776, 790, 820, 870, 900, 923, 943, 960, 990, 1010, 1060, 1340, 1700), значительную частькоторых готовил Джон Постел.

Сетевые сервисы 24

Начиная с RFC 1060 (англ.) функция регулирования соответствия сетевых служб номерам портов былапередана специальной организации IANA. С момента принятия в январе 2002 года RFC 3232 (англ.)предусматривается ведение онлайновой базы данных такого соответствия, без закрепления его в RFC (см.:DCCP).

Актуальный списокАктуальная версия списка [4] (англ.) размещена на сайте IANA [5] (англ.).

Локальная копия спискаЛокальная копия списка входит в установочный пакет сетевых операционных систем. Файл локальной копиисписка обычно называется services и в различных операционных системах «лежит» в разных местах:Windows 98/ME

C:\Windows\servicesWindows NT/XP

C:\Windows\system32\drivers\etc\servicesUNIX-подобные ОС

/etc/services

Состояние сетевых служб операционной системыВ большинстве операционных систем можно посмотреть состояние сетевых служб при помощи команды(утилиты)

netstat -an

В ОС семейства Windows результат работы этой команды выглядит примерно так:

Активные подключения

Имя Локальный адрес Внешний адрес Состояние

TCP 0.0.0.0:135 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 0.0.0.0:445 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:1026 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:12025 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:12080 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:12110 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:12119 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 127.0.0.1:12143 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 192.168.0.16:139 0.0.0.0:0 LISTENING

TCP 192.168.0.16:1572 213.180.204.20:80 CLOSE_WAIT

TCP 192.168.0.16:1573 213.180.204.35:80 ESTABLISHED

UDP 0.0.0.0:445 *:*

UDP 0.0.0.0:500 *:*

UDP 0.0.0.0:1025 *:*

UDP 0.0.0.0:1056 *:*

UDP 0.0.0.0:1057 *:*

UDP 0.0.0.0:1066 *:*

UDP 0.0.0.0:4500 *:*

UDP 127.0.0.1:123 *:*

Сетевые сервисы 25

UDP 127.0.0.1:1900 *:*

UDP 192.168.0.16:123 *:*

UDP 192.168.0.16:137 *:*

UDP 192.168.0.16:138 *:*

UDP 192.168.0.16:1900 *:*

В UNIX-подобных ОС результат работы команды netstat -an имеет примерно такой вид:

Active Internet connections (servers and established)

Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State

tcp 0 0 0.0.0.0:37 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:199 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:2601 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:3306 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:2604 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:2605 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:13 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:179 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:21 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 0.0.0.0:1723 0.0.0.0:* LISTEN

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.243:2441 ESTABLISHED

tcp 0 0 192.168.19.34:179 192.168.19.33:33793 ESTABLISHED

tcp 1 0 192.168.18.250:37 192.168.18.243:3723 CLOSE_WAIT

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.218:1066 ESTABLISHED

tcp 1 0 192.168.18.250:37 192.168.18.243:2371 CLOSE_WAIT

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.201:4346 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.30:2965 ESTABLISHED

tcp 0 48 192.168.19.34:22 192.168.18.18:43645 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.0.0.254:38562 10.0.0.243:22 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.50.1.254:1723 10.50.1.2:57355 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.50.0.254:1723 10.50.0.174:1090 ESTABLISHED

tcp 0 0 192.168.10.254:1723 192.168.13.104:65535 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.144:65535 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.169:2607 ESTABLISHED

tcp 0 0 10.0.0.254:1723 10.0.0.205:1034 ESTABLISHED

udp 0 0 0.0.0.0:1812 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:1813 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:161 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:323 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:123 0.0.0.0:*

raw 0 0 192.168.10.254:47 192.168.13.104:* 1

raw 0 0 10.0.0.254:47 10.0.0.120:* 1

raw 0 0 10.10.204.20:47 10.10.16.110:* 1

raw 0 0 192.168.10.254:47 192.168.11.72:* 1

raw 0 0 10.0.0.254:47 10.0.0.144:* 1

raw 0 0 10.0.0.254:47 10.0.0.205:* 1

raw 0 0 10.50.0.254:47 10.50.0.174:* 1

Сетевые сервисы 26

raw 0 0 10.0.0.254:47 10.0.0.170:* 1

raw 0 0 10.0.0.254:47 10.0.0.179:* 1

Состояние (State) LISTEN (LISTENING) показывает пассивно открытые соединения («слушающие»сокеты). Именно они и предоставляют сетевые службы. ESTABLISHED — это установленные соединения, тоесть сетевые службы в процессе их использования.

Проверка доступности сетевых службВ случае обнаружения проблем с той или иной сетевой службой, для проверки ее доступности используютразличные средства диагностики, в зависимости от их наличия в данной ОС.Одно из самых удобных средств — команда (утилита) tcptraceroute (разновидность traceroute), котораяиспользует TCP-пакеты открытия соединения (SYN|ACK) с указанным сервисом (по умолчанию —web-сервер, порт 80) интересующего хоста и показывает информацию о времени прохождения данного видаTCP-пакетов через маршрутизаторы, а также информацию о доступности службы на интересующем хосте,либо, в случае проблем с доставкой пакетов — в каком месте пути они возникли.В качестве альтернативы можно использовать отдельно• traceroute для диагностики маршрута доставки пакетов (недостаток — использование UDP-пакетов для

диагностики) и• telnet или netcat на порт проблемной службы для проверки ее отклика.

Примечания[1] PORT NUMBERS (http:/ / www. iana. org/ assignments/ port-numbers) (англ.)[2] Термин не должны в данном контексте используется в значении определения SHOULD NOT, данного в RFC 2119 (англ.):

«НЕ ДОЛЖЕН» или «НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ» означает, что при определённых обстоятельствахвозможны отдельные случаи, обусловленные вескими причинами, когда нарушение указанныхрекомердаций приемлемо или даже предпочтительно, но такие причины и обстоятельства должны бытьпонятны и тщательно взвешены, прежде чем нарушить рекомендации, помеченные данной фразой.

[3] Термин не могут в данном контексте используется в значении определения MUST NOT, данного в RFC 2119 (англ.):

«НЕ МОЖЕТ» обозначает, что установлен абсолютный запрет.

Ссылки• RFC 322 (англ.) Well Known Socket Numbers• RFC 349 (англ.) Proposed Standard Socket Numbers (отменён RFC 433)• RFC 433 (англ.) Socket Number List (отменён RFC 503)• RFC 503 (англ.) Socket Number List (отменён RFC 739)• RFC 739 (англ.) ASSIGNED NUMBERS (первый список присвоенных номеров, был заменён рядом RFCs,

последний из которых RFC 1700)• RFC 768 (англ.) User Datagram Protocol• RFC 793 (англ.) TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL• RFC 1700 (англ.) ASSIGNED NUMBERS (последний список присвоенных номеров, отменён RFC 3232)• RFC 3232 (англ.) Assigned Numbers: RFC 1700 is Replaced by an On-line Database• RFC 4340 (англ.) Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) — PROPOSED STANDARD

Компьютерная платформа 27

Компьютерная платформаПлатфо́рма (компьютерная) — аппаратный и/или программный комплекс, служащий основой для различныхвычислительных систем.

Аппаратная платформаНижний слой многоуровневой организации вычислительной системы (аппаратура, операционная система,прикладное программное обеспечение), на который опираются ОС и прикладное ПО. Аппаратные платформыотличаются друг от друга архитектурой центрального процессора и используемыми шинами связифункциональных блоков.Каждой аппаратной платформе соответствуют совместимые с ней операционные системы и прикладныепрограммы, которые могут на ней запускаться.

Платформа ОСПредставляет собой общую организацию исполнения прикладных программ, задавая, например, порядокзапуска программы, схему использования ею адресного пространства, зафиксированные в архитектуреоперационной системы, плюс - интерфейс для программирования приложений (API), на уровне операционнойсистемы.При рассмотрении совместимости, или сходства, на уровне операционных систем, например, системныхвызовов, файловых систем и пользовательской среды, при сравнении родственных операционных систем(например, UNIX) или семейства (например, Microsoft Windows), речь идет о совместимости на уровне APIоперационной системы, например, в рамках семейства ОС, а не абстрактного понятия «платформы»

Примеры платформ ОС• Win32 — Win32 API,• API POSIX для ОС Unix.

Кроссплатформенное программное обеспечениеКроссплатформенность программного обеспечения - возможность исполнять его, без перекомпилированияпрограммы, как на различных аппаратных платформах, так и под управлением разных операционных систем(иначе говоря, возможность запуска исполняемого файла на платформах различных ОС).Типичная цель создания кроссплатформенного программного обеспечения - "пережить" ту конкретнуюплатформу, для которой оно создавалось.Примерами программного обеспечения, выполняющегося на разных аппаратных платформах и подуправлением разных операционных систем, являются разнообразные программы, написанные на языкахпрограммирования для виртуальных машин, таких, как, например, PHP, Perl, Python, Java, и многие другие, атакже - кроссплатформенные среды разработки приложений.Примеры

•• Qt•• GTK•• Boost•• Java Virtual Machine•• .NET Framework

Компьютерная платформа 28

Ссылки• Аппаратная платформа компьютера. С сайта «Все о серверах, консолях, KVM. Все о серверных

технологиях» [1]

Литература• Э. Таненбаум. Архитектура компьютера = Structured Computer Organization. — 5-е изд. (Классика Computer

Science). — СПб.: Питер, 2007. — С. 848. — ISBN 5-469-01274-3• Барри Брэй. Микропроцессоры Intel: 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro

Processor, Pentium 4. Архитектура, программирование и интерфейсы. — 6-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург,2005. — С. 1328. — ISBN 5-94157-422-3

Сетевое оборудованиеСетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например:маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Можно выделить активное и пассивное сетевоеоборудование.

Активное сетевое оборудованиеПод этим названием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная»особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием.Напротив — повторитель (репитер)] и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяютэлектрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего«интеллектуального» собой не представляют. Но управляемые хабы относятся к активному сетевомуоборудованию, так как могут быть наделены некой «интеллектуальной особенностью»

Пассивное сетевое оборудованиеПод пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными»особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка(RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) длякоаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Также, к пассивному оборудованию можно отнести монтажные шкафы истойки, телекоммуникационные шкафы. Монтажные шкафы разделяют на: типовые, специализированные иантивандальные. По типу монтажа: настенные и напольные и другие.

Литература• Cisco Systems, Inc. Программа сетевой академии Cisco CCNA 3 и 4. Вспомогательное руководство [1] =

Cisco Networking Academy Program CCNA 3 and 4 Companion Guide. — М.: «Вильямс», 2006. — С. 944. —ISBN 1-58713-113-7

Операционная система 29

Операционная системаОперацио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающихпрограмм, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системыи прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управлениявычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов междувычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо кбольшинству современных операционных систем общего назначения.В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение междуустройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными)микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталейреализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.:интерфейс программирования приложений).В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногдаи единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространённымиоперационными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux иMac OS).

Схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структурекомпьютера

Функции

Основные функции:•• Исполнение запросов программ

(ввод и вывод данных, запуск иостановка других программ,выделение и освобождениедополнительной памяти и др.).

• Загрузка программ в оперативнуюпамять и их выполнение.

• Стандартизованный доступ кпериферийным устройствам(устройства ввода-вывода).

• Управление оперативной памятью(распределение междупроцессами, организациявиртуальной памяти).

• Управление доступом к даннымна энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в тойили иной файловой системе.

• Обеспечение пользовательского интерфейса.•• Сохранение информации об ошибках системы.Дополнительные функции:• Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).• Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.•• Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.

Операционная система 30

•• Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или поошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.

• Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.•• Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей

(злонамеренных или по незнанию) или приложений.• Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см.: аутентификация, авторизация).Компоненты операционной системы:•• Загрузчик•• Ядро• Командный процессор (интерпретатор)• Драйверы устройств•• Интерфейс

ПонятиеСуществуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием»и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл,который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система.Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например,встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку вкаждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся повключении. Многие простые игровые приставки — также представляющие собой специализированныемикрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу,записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.Операционные системы нужны, если:•• вычислительная система используется для различных задач, причём программы, решающие эти задачи,

нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизмасохранения данных; в подавляющем большинстве случаев операционная система отвечает на неёреализацией файловой системы. Современные системы, кроме того, предоставляют возможностьнепосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленныедисковые операции;

• различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простойввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинныхкоманд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, операционныесистемы предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

•• между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователимогли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе невызывала тотальных неприятностей;

• необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одномкомпьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как«разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делитпроцессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимсяпрограммам (процессам);

• оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельныхпрограмм. Для этого служат операционные среды — оболочка и наборы утилит — они могут являтьсячастью операционной системы.

Операционная система 31

Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего,как:•• использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),•• многопользовательские (с разделением полномочий),•• многозадачные (с разделением времени).Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентовсамой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:• ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием;

сетевая подсистема, файловая система;• системные библиотеки;• оболочка с утилитами.Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняютсяв непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию(и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредствомсистемных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, чтосистема (точнее, её ядро) управляет оборудованием.В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности(замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) своикомпоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств(от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

ЯдроЯдро — центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсамивычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам.Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловойсистеме и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра.Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровеньабстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Какправило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счётиспользования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовамОС.Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации.Объекты ядра ОС:•• Процессы• Файлы•• События•• Потоки•• Семафоры• Мьютексы•• Каналы•• Файлы, проецируемые в память

Операционная система 32

Эволюция и основные идеиПредшественником операционных систем следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), атакже библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальныхкомпьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физическиеманипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократногопрограммирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисленияматематических функций и т. п.).В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональностьОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштабвремени, файловые структуры и файловые системы.

Пакетный режимНеобходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлениюконцепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очередипрограмм на исполнение, причём система может обеспечивать загрузку программы с внешних носителейданных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяетизбежать простоя процессора.

Разделение времени и многозадачностьУже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени междувыполнением нескольких программ.Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнеепри распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов сэлектронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения сэкрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использованиекомпьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящихвычислительных ресурсов.Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило)центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этомчасть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, адругие задачи (такие как массивные вычисления) — в пакетном режиме.

Разделение полномочийРаспространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий,позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы впамяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой системыприкладной программой.Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров,предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора — «реальным» (в котором исполняемойпрограмме доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступностьадресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).

Операционная система 33

Реальный масштаб времениПрименение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовалореализации «реального масштаба времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ свнешними физическими процессами.Включение функции реального масштаба времени позволило создавать решения, одновременнообслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и/или в режимеразделения времени).

Файловые системы и структурыПостепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент)накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).Файловая система — способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах.

UNIX, стандартизация операционных систем и POSIXК концу 1960-х годов отраслью и научно-образовательным сообществом был создан целый ряд операционныхсистем, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся Atlas (Манчестерскийуниверситет), CTTS и ITSS (Массачусетский технологический институт, MIT), THE (Эйндховенскийтехнологический университет), RS4000 (Университет Орхуса) и др. (всего эксплуатировалось более сотниразличных ОС).Наиболее развитые операционные системы, такие как OS/360 (IBM), SCOPE (CDC (англ.)) и завершённый ужев 1970-х годах Multics (MIT и Bell Labs), предусматривали возможность исполнения на многопроцессорныхкомпьютерах.Эклектичный характер разработки операционных систем привёл к нарастанию кризисных явлений, преждевсего, связанных с чрезмерными сложностью и размерами создаваемых систем. Системы были плохомасштабируемыми (более простые не могли использовать все возможности крупных вычислительных систем;более развитые неоптимально исполнялись на малых или не могли исполняться на них вовсе) и полностьюнесовместимыми между собой, их разработка и совершенствование затягивались.Задуманная и реализованная в 1969 году Кеном Томпсоном при участии нескольких коллег (включая ДеннисаРитчи и Брайана Кернигана), операционная система UNIX (первоначально UNICS, что обыгрывало названиеMultics) вобрала в себя многие черты более ранних систем, но обладала целым рядом свойств, отличающих еёот большинства предшественниц:• простая метафорика (два ключевых понятия: вычислительный процесс и файл);• компонентная архитектура: принцип «одна программа — одна функция» плюс мощные средства

связывания различных программ для решения возникающих задач («оболочка»);•• минимизация ядра (кода, выполняющегося в «реальном» (привилегированном) режиме процессора) и

количества системных вызовов;• независимость от аппаратной архитектуры и реализация на машиннонезависимом языке программирования

(язык программирования Си стал побочным продуктом разработки UNIX);•• унификация файлов.UNIX, благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки),обрела популярность сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единойоперационной системы, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, болеетого, могла быть быстро и с минимальными усилиями перенесена на любую вновь разработанную аппаратнуюархитектуру.

Операционная система 34

В конце 1970-х годов сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований висходные коды UNIX, включая работу с протоколами TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD(Berkeley Software Distribution).Задачу разработать независимую (от авторских прав Bell Labs) реализацию той же архитектуры поставил иРичард Столлман, основатель проекта GNU.Благодаря конкурентности реализаций архитектура UNIX стала вначале фактическим отраслевым стандартом,а затем обрела статус и стандарта юридического — ISO/IEC 9945[1] (POSIX).Только системы, отвечающие спецификации Single UNIX Specification, имеют право носить имя UNIX. Ктаким системам относятся AIX, HP-UX, IRIX, Mac OS X, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 и z/OS.Операционные системы, следующие стандарту POSIX или опирающиеся на него, называют«POSIX-совместимыми» (чаще встречается словоупотребление «UNIX-подобные» или «семейство UNIX», нооно противоречит статусу торгового знака «UNIX», принадлежащего консорциуму The Open Group изарезервированному для обозначения только операционных систем, строго следующих стандарту).Сертификация на совместимость со стандартом платная, из-за чего некоторые системы не проходили этотпроцесс, однако считаются POSIX-совместимыми по существу.К UNIX-подобным относятся операционные системы, основанные на последней версии UNIX, выпущеннойBell Labs (System V), на разработках университета Беркли (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), на основе Solaris(OpenSolaris, BeleniX, Nexenta), а также Linux, разработанная в части утилит и библиотек проектом GNU и вчасти ядра — сообществом, возглавляемым Линусом Торвальдсом.Стандартизация операционных систем преследует цель упрощения замены самой системы или оборудованияпри развитии вычислительной системы или сети и упрощении переноса прикладного программногообеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровнеисходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения бывают всё женеобходимы, но перенос программы между POSIX-совместимыми системами обходится на порядки дешевле,чем между альтернативными), а также преемственность опыта пользователей.Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание Интернета в1990-х годах.

Пост-UNIX-архитектурыКоллектив, создавший UNIX, развил концепцию унификации объектов операционной системы, включив висходную концепцию UNIX «устройство — это тоже файл» также и процессы, и любые другие системные,сетевые и прикладные сервисы, создав новую концепцию: «что угодно — это файл». Эта концепция сталаодним из основных принципов системы Plan 9 (название было позаимствовано из фантастического триллера«План 9 из открытого космоса» Эдварда Вуда-младшего), призванной преодолеть принципиальные недостаткидизайна UNIX и сменившей «рабочую лошадку» UNIX System V на компьютерах сети Bell Labs в 1992 году.Кроме реализации всех объектов системы в виде файлов и размещения их на едином и персональном для каждого терминала вычислительной сети пространстве (namespace), были пересмотрены другие архитектурные решения UNIX. Например, в Plan 9 отсутствует понятие «суперпользователь», и, соответственно, исключаются любые нарушения режима безопасности, связанные с нелегальным получением прав суперпользователя в системе. Для представления (хранения, обмена) информации Роб Пайк и Кен Томпсон разработали универсальную кодировку UTF-8, на сегодняшний день ставшую стандартом де-факто. Для доступа к файлам используется единый универсальный протокол 9P, по сети работающий поверх сетевого протокола (TCP или UDP). Таким образом, для прикладного ПО сети не существует — доступ к локальным и к удалённым файлам единообразен. 9P — байт-ориентированный протокол, в отличие от других подобных протоколов, являющихся блок-ориентированными. Это также результат работы концепции: доступ побайтно — к унифицированным

Операционная система 35

файлам, а не поблочно — к разнообразным и сильно изменяющимися с развитием технологий устройствам.Для контроля доступа к объектам не требуется иных решений, кроме уже существующего в операционнойсистеме контроля доступа к файлам. Новая концепция системы хранения избавила администратора системы отизнурительного труда по сопровождению архивов и предвосхитила современные системы управленияверсиями файлов.Операционные системы, созданные на базе или идеях UNIX, такие как всё семейство BSD и системыGNU/Linux, постепенно перенимают новые идеи из Bell Labs. Возможно, эти новые идеи ждёт большоебудущее и признание ИТ-разработчиков.Новые концепции были использованы Робом Пайком в Inferno.На основе Plan 9 в Испании разрабатываются системы Off++ и Plan B, носящие экспериментальный характер.К попыткам создать пост-UNIX-архитектуру можно также отнести разработку системы программирования иоперационной среды Оберон в Швейцарской высшей технической школе (ETH Zurich) под руководствомпрофессора Никлауса Вирта.

Примечания[1] Свежая версия ISO/IEC 9945 принята Международной организацией по стандартизации (ISO) в 2003 году.

Литература• Гордеев А. В. Операционные системы: Учебник для вузов. — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2007. — 416 с. —

ISBN 978-5-94723-632-3• Деннинг П. Дж., Браун Р. Л. Операционные системы // Современный компьютер. — М., 1986.• Иртегов Д. В. Введение в операционные системы. — 2-е изд. — СПб.: BHV-СПб, 2007. — ISBN

978-5-94157-695-1• Керниган Б. У., Пайк Р. У. UNIX — универсальная среда программирования = The UNIX Programming

Environment. — М., 1992.• Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. — СПб.: Питер, 2002. — 544 с. — ISBN

5-272-00120-6• Столлингс У. Операционные системы = Operating Systems: Internals and Design Principles. — М.: Вильямс,

2004. — 848 с. — ISBN 0-1303-1999-6• Таненбаум Э. С. Многоуровневая организация ЭВМ = Structured Computer Organization. — М.: Мир,

1979. — 547 с.• Таненбаум Э. С. Современные операционные системы = Modern Operating Systems. — 2-е изд. — СПб.:

Питер, 2005. — 1038 с. — ISBN 5-318-00299-4• Таненбаум Э. С., Вудхалл А. С. Операционные системы. Разработка и реализация = Operating Systems:

Design and Implementation. — 3-е изд. — СПб.: Питер, 2007. — 704 с. — ISBN 978-5-469-01403-4• Шоу А. Логическое проектирование операционных систем = The Logical Design of Operating Systems. —

М.: Мир, 1981. — 360 с.• Рэймонд Э. С. Искусство программирования для UNIX = The Art of UNIX Programming. — М.: Вильямс,

2005. — 544 с. — ISBN 5-8459-0791-8• Mark G. Sobell. UNIX System V. A Practical Guide. — 3rd ed. — 1995.

Операционная система 36

Ссылки• Операционная система в каталоге ссылок Open Directory Project (dmoz).• Обзор различных операционных систем (http:/ / www. internet-web. ru/ tema2. html)• Отставнов М. Е. Свободное программное обеспечение в школе (http:/ / www. otstavnov. com/ fsft/

fsft-articles. html). Свободное ПО для школы (2003).(недоступная ссылка — история (http:/ / web. archive. org/web/ */ http:/ / www. otstavnov. com/ fsft/ fsft-articles. html)) Проверено 16 x12 2010.

37

Интерфейс. Драйвер

ИнтерфейсИнтерфе́йс (англ. interface — сопряжение, поверхность раздела, перегородка) — граница раздела двухсистем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналовобмена и т. п. Совокупность унифицированных технических и программных средств и правил (описаний,соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие устройств и/или программ в вычислительнойсистеме или сопряжение между системами.[1] Понятие интерфейса распространяется и на системы, неявляющиеся вычислительными или информационными.Примеры:• вожжи — главный элемент интерфейса между лошадью и кучером, или же, — интерфейс системы

«лошадь — кучер»);• руль, педали газа и тормоза, ручка КПП — интерфейс (управления) автомобиля или же интерфейс системы

«водитель — автомобиль»;• электрические вилка и розетка являются интерфейсом энергоснабжения большинства бытовых приборов;• элементы электронного аппарата (автомагнитолы, часов и т. д.) — дисплей, набор кнопок и переключателей

для настройки, плюс правила управления ими — интерфейс системы «человек — машина»;• клавиатура и мышь — элементы сопряжения в системе человеко-машинного интерфейса (в свою очередь,

сами клавиатура и мышь имеют свои интерфейсы соединения с компьютером).

Интерфейсы в вычислительной техникеИнтерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейскакого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен,стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы еговзаимодействия с другими объектами (например, научившись работать с одной программой под Windows,пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют однотипный интерфейс).В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном иаппаратном уровнях. Соответственно, согласно этому, интерфейсы могут существовать как:

Способ взаимодействия физических устройств•• Сетевой интерфейс• Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом•• Шина (компьютер)

Способ взаимодействия виртуальных устройствДля виртуальных (программных) устройств существуют следующие интерфейсы (Программный интерфейс):•• Интерфейс функции• Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, которые

программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.•• Удалённый вызов процедур•• COM-интерфейс

Интерфейс 38

•• Интерфейс объектно-ориентированного программирования

Способ взаимодействия человек-машинаСовокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами иустройствами (Интерфейс пользователя):• Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк

(команд).• Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами

экрана.• Диалоговый интерфейс: например, Поиск• Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.• Тактильный интерфейс: руль, джойстик и т. д.• Нейрокомпьютерный интерфейс: отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при

помощи специальных имплантированных электродов.и др.

Примечания[1] Першиков В. И., Савинков В. М. Толковый словарь по информатике / Рецензенты: канд. физ.-мат. наук А. С. Марков и д-р физ.-мат.

наук И. В. Поттосин. — М.: Финансы и статистика, 1991. — 543 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-279-00367-0

Драйвер 39

Драйвер

Операционные системы

Общие черты

•• Управление процессами•• Прерывания•• Управление памятью•• Файловая система•• Драйверы устройств•• Networking (TCP/IP, UDP)•• Безопасность (защита Процессов/Памяти)•• I/O

Дра́йвер (англ. driver, мн. ч. дра́йверы[1]) — компьютерная программа, с помощью которой другие программы(обычно операционная система) получают доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычнос операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения,без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта илипринтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.В общем случае драйвер не обязан взаимодействовать с аппаратными устройствами, он может их толькоимитировать (например, драйвер принтера, который записывает вывод из программ в файл), предоставлятьпрограммные сервисы, не связанные с управлением устройствами (например, /dev/zero в Unix, который тольковыдаёт нулевые байты), либо не делать ничего (например, /dev/null в Unix и NUL в DOS/Windows).

Идеология построения драйверовОперационная система управляет некоторым «виртуальным устройством», которое понимает стандартныйнабор команд. Драйвер переводит эти команды в команды, которые понимает непосредственно устройство. Этаидеология называется «абстрагирование от аппаратного обеспечения». Впервые в отечественнойвычислительной технике подобный подход появился в серии ЕС ЭВМ, а такого рода управляющие программыназывались канальными программами.Драйвер состоит из нескольких функций, которые обрабатывают определенные события операционнойсистемы. Обычно это 7 основных событий:•• Загрузка драйвера. Тут драйвер регистрируется в системе, производит первичную инициализацию и т. п.• Выгрузка. Драйвер освобождает захваченные ресурсы — память, файлы, устройства и т. п.• Открытие драйвера. Начало основной работы. Обычно драйвер открывается программой как файл,

функциями CreateFile() в Win32 или fopen() в UNIX-подобных системах.•• Чтение.

Драйвер 40

•• Запись: программа читает или записывает данные из/в устройство, обслуживаемое драйвером.•• Закрытие: операция, обратная открытию, освобождает занятые при открытии ресурсы и уничтожает

дескриптор файла.• Управление вводом-выводом (англ. IO Control, IOCTL). Зачастую драйвер поддерживает интерфейс

ввода-вывода, специфичный для данного устройства. С помощью этого интерфейса программа можетпослать специальную команду, которую поддерживает данное устройство. Например, для SCSI-устройствможно послать команду GET_INQUIRY, чтобы получить описание устройства. В Win32-системахуправление осуществляется через API-функцию DeviceIoControl(). В UNIX-подобных — ioctl().

Интеграция драйверовПо мере развития систем, сочетающих в себе на одной плате не только центральные элементы компьютера, нои большинство устройств компьютера в целом, возник вопрос удобства поддержки таких систем, получившихназвание «аппаратная платформа», или просто «платформа».Сначала производители платформ поставляли набор отдельных драйверов для операционных систем,собранный на один носитель (обычно компакт-диск), Затем появились установочные пакеты, называвшиеся4-in-1 и One touch, и позволявшие упростить установку драйверов в систему. При этом, как правило, можновыбрать либо полностью автоматическую установку всех драйверов, либо выбрать вручную нужные. Однакоединого, устоявшегося термина долго не было.Современный термин, описывающий такие наборы драйверов устройств — Board Support Package, или «пакетподдержки платформы». Помимо собственно драйверов, он может, как и прочие установочные пакеты,содержать модули операционной системы и программы.

Примечания[1] ГРАМОТА.РУ — справочно-информационный интернет-портал «Русский язык» | Справка (http:/ / gramota. ru/ spravka/ buro/

29_256292)

Ссылки• Пишем драйверы OpenSolaris (http:/ / solaris11. ru/ lib/ opensolaris_device_drivers/ ) (рус.) — статья о

драйверах в OpenSolaris• klife — Introduction to Linux Device Drivers (http:/ / www. mulix. org/ lectures/ intro_to_linux_device_drivers/

intro_linux_device_drivers. pdf)• Solaris Device Drivers (http:/ / dlc. sun. com/ pdf/ 817-5789/ 817-5789. pdf)

41

Передача данных

Сетевое кодированиеСетевое кодирование — раздел теории информации изучающий вопрос оптимизации передачи данных посети с использованием техник изменения пакетов данных на промежуточных узлах.

Основы сетевого кодирования

Сеть «Бабочка»

Для объяснения принципов сетевого кодирования используютпример сети «бабочка», предложенной в первой работе по сетевомукодированию «Network information flow»[1]. Рассмотрим сеть,показанную на рисунке, в которой есть один или два источника,генерирующего пакеты A и B, поступающих на вход сети«бабочка». Первые узлы, отвечающие за передачу информации,передают по одному пакету (A слева и B справа) на вход конечнымузлам получателям. Также они передают эти пакетыпромежуточному узлу, который, вместо передачи двух пакетов поочереди (и потере времени) комбинирует эти пакеты, например, спомощью операции XOR и передаёт далее.

Узлы-получатели имеют возможность восстановить исходныепакеты из информации об одном полученном пакете и ихкомбинации. В результате увеличивается пропускная способностьсети — по два пакета может быть передано двум получателямодновременно (за каждый такт), хотя минимальное сечение сети содержит всего три канала передачи данных.

Случайное сетевое кодированиеВ отличие от статического сетевого кодирования, когда получателю известны все манипуляции, производимыес пакетом, также рассматривается вопрос о случайном сетевом кодировании, когда данная информациянеизвестна. Авторство первых работ по данной тематике принадлежит Кёттеру, Кшишангу и Силве[2]. Такжеданный подход называют сетевым кодированием со случайными коэффициентами — когда коэффициенты,под которыми начальные пакеты, передаваемые источником, войдут в результирующие пакеты, принимаемыеполучателем, с неизвестными коэффициентами, которые могут зависеть от текущей структуры сети и даже отслучайных решений, принимаемых на промежуточных узлах.В качестве основного способа рассматривается включение в передаваемый пакет дополнительнойинформации, идентифицирующей пакет в рамках некоторой сессии (считается, что комбинироваться могутпакеты принадлежащие только одной сессии). Например, это может быть простое битовое поле. Длярассмотренной выше сети бабочка данное битовое поле может состоять из двух бит для каждого пакета:

Сетевое кодирование 42

Пакет Битовое поле

1 0

0 1

1 1

Первый получатель получит два пакета с битовыми полями «1 0» и «1 1», второй получатель — «0 1» и «1 1».Используя это поле как информацию о коэффициентах линейного уравнения для пакетов, получатель можетвосстановить исходные пакеты, если они были переданы без ошибок.

Защита информации от искаженияДля неслучайного сетевого кодирования можно использовать стандартные способы защиты от помех иискажений, используемых для простой передачи информации по сети. Однако, как отмечено в статье «LDPCcoding schemes for error»[3], пакеты, восстанавливаемые из линейных комбинаций, имеют большую вероятностьбыть принятыми с ошибкой, так как на них влияют как вероятность ошибки сразу в двух пакетах,используемых для восстановления информации.Рассматривая сеть «бабочка», можно показать, что для первого получателя вероятность принять пакет безошибок больше, чем для пакета , даже если предположить одинаковые, но отличные от нуля вероятностиошибок в принятых получателем пакетах и .Для того, чтобы уменьшить подобный эффект авторы предлагают модифицировать способ итеративногодекодирования пакетов A и B (при, например, использовании LDPC-кодирования), когда итерациидекодирования пакетов проводятся одновременно и декодеры обмениваются между собой об информации овероятностях ошибок в конкретных битах пакетов. Для полного избавления от данного эффекта авторыпредлагают также разбить исходные пакеты на несколько частей и передавать их различными путями. Какпоказал численный эксперимент, это действительно уравнивает вероятности декодирования пакетов.Методы, используемые для декодирования в случайном сетевом кодировании, рассматривают все принятыепакеты как единый объект (часто — матрицу), построенной из принятых пакетов-строк. Если первая частьпакета представляет собой битовое поле, то операции с матрицей сводятся, во-первых, к приведению левой еёчасти к диагональному виду (с помощью метода Гаусса), а затем к исправлению ошибок в правой частиматрицы. Для исправления ошибок можно использовать ранговые коды, которые могут исправить не толькоошибки в столбцах матрицы (из-за неправильно принятых битов данных), но и ошибки в строках матрицы(из-за ошибок передачи в битовом поле).

Примечания[1] Ahlswede, R.; Ning Cai; Li, S.-Y.R.; Yeung, R.W., « Network information flow (http:/ / ieeexplore. ieee. org/ stamp/ stamp.

jsp?arnumber=850663& isnumber=18482)», Information Theory, IEEE Transactions on, vol.46, no.4, pp.1204-1216, Jul 2000[2][2] Статьи

• Koetter R., Kschischang F.R. Coding for errors and erasures in random network coding// IEEE International Symposium on InformationTheory. Proc.ISIT-07.-2007.- P. 791—795.

• Silva D., Kschischang F.R. Using rank-metric codes for error correction in random network coding // IEEE International Symposium onInformation Theory. Proc. ISIT-07. — 2007.

• Koetter R., Kschischang F.R. Coding for errors and erasures in random network coding // IEEE Transactions on Information Theory. —2008- V. IT-54, N.8. — P. 3579-3591.

•• Silva D., Kschischang F.R., Koetter R. A Rank-Metric Approach to Error Control in Random Network Coding // IEEE Transactions onInformation Theory.- 2008- V. IT-54, N. 9.- P.3951-3967.

[3][3] Kang J., Zhou B., Ding Z., Lin S. LDPC coding schemes for error control in a multicast network

Модуляция 43

Модуляция

Технологии модуляции

Аналоговая модуляция

AM · SSB · ЧМ(FM) · ЛЧМ · ФМ(PM) · СКМ

Цифровая модуляция

АМн · ФМн · КАМ · ЧМн · GMSKOFDM · COFDM · TCM

Импульсная модуляция

АИМ · ДМ · ИКМ · ΣΔ · ШИМ · ЧИМ · ФИМ

Расширение спектра

FHSS · DSSS

См. также: Демодуляция

Модуля́ция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или несколькихпараметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала(сообщения).Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчикаинформации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом,представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую.В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот.Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств наразных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольныеи т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой изпараметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая идр.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.

Модуляция 44

Виды модуляции

Аналоговая модуляция

• Амплитудная модуляция (АМ)• Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (SSB —

однополосная АМ)• Балансная амплитудная модуляция (БАМ) — АМ с

подавлением несущей• Квадратурная модуляция (QAM)

•• Угловая модуляция

• Частотная модуляция (ЧМ)• Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)

• Фазовая модуляция (ФМ)• Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)• Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

Модуляция 45

Импульсная модуляция

• Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ или PCM — Pulse CodeModulation)

• Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКМили DPCM — Differential PCM)

• Адаптивная дифференциальная импульсно-кодоваямодуляция (АДИКМ или ADPCM — Adaptive DPCM)

• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)• Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)• Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)•• Скважностно-импульсная модуляция• Фазово-импульсная модуляция (ФИМ)• Дельта-модуляция (ДМ или Δ-модуляция)• Сигма-дельта-модуляция (ΣΔ)

Основные характеристики• Энергетическая эффективность (потенциальная помехоустойчивость) характеризует достоверность

передаваемых данных при воздействии на сигнал аддитивного белого гауссовского шума, при условии, чтопоследовательность символов восстановлена идеальным демодулятором. Определяется минимальнымотношением сигнал/шум (Eb/N0), которое необходимо для передачи данных через канал с вероятностьюошибки, не превышающей заданную. Энергетическая эффективность определяет минимальную мощностьпередатчика, необходимую для приемлемой работы. Характеристикой метода модуляции является криваяэнергетической эффективности — зависимость вероятности ошибки идеального демодулятора ототношения сигнал/шум (Eb/N0).

• Спектральная эффективность  — отношение скорости передачи данных к используемой полосе

пропускания радиоканала.• AMPS: 0,83• NMT: 0,46• GSM: 1,35

•• Устойчивость к воздействиям канала передачи характеризует достоверность передаваемых данных привоздействии на сигнал специфичных искажений: замирания вследствие многолучевого распространения,ограничение полосы, сосредоточенные по частоте или времени помехи, эффект Доплера и др.

•• Требования к линейности усилителей. Для усиления сигналов с некоторыми видами модуляции могут бытьиспользованы нелинейные усилители класса C, что позволяет существенно снизить энергопотреблениепередатчика, при этом уровень внеполосного излучения не превышает допустимые пределы. Данныйфактор особенно важен для систем подвижной связи.

•• Сложность реализации модемов определяется вычислительным ресурсом, требуемым для реализацииалгоритма демодуляции, и требованиями к характеристикам аналоговой части.

Модуляция 46

Литература• Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000.• Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение = Digital

Communications: Fundamentals and Applications. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — 1104 с. — ISBN0-13-084788-7

• Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. — М.: Радиои связь, 2000.

• S. Wilson — Digital Modulation and Coding

Ссылки• Полосовые радиосигналы. Комплексная огибающая и универсальный квадратурный модулятор [1]

47

48

Протокол. Интерфейс

Декомпозиция. Многоуровневый подходДекомпозиция — научный метод, использующий структуру задачи и позволяющий заменить решение однойбольшой задачи решением серии меньших задач, пусть и взаимосвязанных, но более простых.Декомпозиция, как процесс расчленения, позволяет рассматривать любую исследуемую систему как сложную,состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем, которые, в свою очередь, также могут быть расчлененына части. В качестве систем могут выступать не только материальные объекты, но и процессы, явления ипонятия.

Правила декомпозицииПри декомпозиции руководствуются следующими правилами.

Каждое расчленение образует свой уровень

Рис.2. Граф структуры системы (И-дерево)

Исходная система располагается на нулевом уровне. После еёрасчленения получаются подсистемы первого уровня. Расчленениеэтих подсистем или некоторых из них, приводит к появлениюподсистем второго уровня и т. д.

Упрощенное графическое представление декомпозированнойсистемы называется её иерархической структурой.

Иерархическая структура может быть изображена в видеветвящейся блок-схемы, наподобие представленной на рис.1.Здесь на нулевом уровне располагается исходная система С1 , наследующих уровнях — её подсистемы (число уровней и количествоподсистем, показанных на рисунке, выбрано произвольно). С целью получения более полного представления осистеме и её связях в структуру включают надсистему и составляющие её части (системы нулевого уровня,например, вторая система С2).

Для анализа иерархической структуры могут применять теорию графов. Это позволяет перейти отграфической модели к математической, в которой описание ведется по уравнениям, аналогичным законамКирхгофа в электротехнике или уравнениям гидравлики.

Иерархическая структура часто изображается в виде дерева, то есть графа без замкнутых маршрутов, срасположением вершин по определенным уровням, например, как показано на рис.2. Вершина верхнегоуровня (на рисунке — 0) называется корнем.

Декомпозиция. Многоуровневый подход 49

Рис.3. Пример И-ИЛИ-дерева

Граф, представленный на рис.2, соответствует И-дереву: вершины,которые расположены на одинаковых уровнях, являютсяобязательными элементами вышерасположенных систем.Так, для вершины 0.1 обязательные элементы — 1.1, 1.2, а длявершины 2.2 — 3.1, 3.2 и 3.3. Например, автомобиль состоит издвигателя, И кузова, И шасси.

Наряду с И-деревом используют ИЛИ-дерево, в котором на одинаковых уровнях располагаются вершинывозможных элементов структур, их варианты. Например, автомобиль может иметь двигатель ИЛИвнутреннего сгорания, ИЛИ газотурбинный, ИЛИ электрический.Часто применяют И-ИЛИ-дерево, которое соединяет уровни с обязательными элементами структуры суровнями вариантов всех или части этих элементов (рис.3). Сочетание И- и ИЛИ-уровней может бытьпроизвольным и не обязательно они должны чередоваться.

Система расчленяется только по одному, постоянному для всех уровней, признакуВ качестве признака декомпозиции может быть:•• функциональное назначение частей,•• конструктивное устройство (вид материалов, формы поверхностей и др.),•• структурные признаки (вид схемы, способы и др.),•• виды этапов и процессов (жизненный цикл, физическое состояние и др.),•• предметные характеристики (экономические, информационные, технологические и др.),•• и другие.Так, в приведенном выше примере выделение в составе автомобиля мотора, шасси и кузова проводилось всоответствии с функциональным признаком. При построении И-ИЛИ деревьев возможно сочетаниенескольких признаков: одного — постоянного для И-структуры, и одного или различных на каждом уровне —для ИЛИ-структуры.

Вычленяемые подсистемы в сумме должны полностью характеризовать системуНо при этом вычленяемые подсистемы должны взаимно исключать друг друга (особенно это касаетсяИЛИ-деревьев).Например, если при перечислении частей автомобиля опустить, допустим, мотор, то функциональное взаимодействие остальных подсистем не обеспечит нормальное функционирование всей системы (автомобиля) в целом. В другом примере, перечисляя возможные виды двигателей, используемые в автомобиле, необходимо охватить всю известную область (декомпозиция — по принципу действия). Если это сложно сделать, допускается

Декомпозиция. Многоуровневый подход 50

неупомянутые (или неизвестные) элементы объединить в одну группу (подсистему) и назвать её «другие», либо«прочие», либо провести деление двигателей, например, на «тепловые» и «нетепловые». К неоднозначности может привести использование на одном уровне взаимно пересекающихся подсистем,например, «двигатели электрические» и «двигатели переменного тока», так как неясно куда же нужно в такомслучае отнести асинхронный двигатель.Для обозримости рекомендуют выделять на каждом уровне не более 7 подсистем. Недопустимо, чтобы однойиз подсистем являлась сама система.

Глубина декомпозицииСтепень подробности описания и количество уровней определяются требованиями обозримости и удобствавосприятия получаемой иерархической структуры, её соответствия уровням знания работающему с нейспециалисту.Обычно в качестве нижнего (элементарного) уровня подсистем берут такой, на котором располагаютсяподсистемы, понимание устройства которых или их описание доступно исполнителю (руководителю группылюдей или отдельному человеку). Таким образом, иерархическая структура всегда субъективноориентирована: для более квалифицированного специалиста она будет менее подробна.Число уровней иерархии влияет на обозримость структуры: много уровней — задача труднообозримая, малоуровней — возрастает число находящихся на одном уровне подсистем и сложно установить между ними связи.Обычно, в зависимости от сложности системы и требуемой глубины проработки, выделяют 3…6 уровней.Например, разрабатывая механический привод, в качестве элементарного уровня можно взять колеса, валы,подшипники, двигатель в целом. Хотя подшипники и двигатель являются сложными по устройствуэлементами и трудоемкими в проектировании, но как готовые покупные изделия для разработчика онивыступают в виде элементарных частей. Если бы двигатель пришлось бы разрабатывать, то его, как сложнуюсистему, было бы целесообразно декомпозировать.

Декомпозиция и эвристикаПри построении иерархической структуры проявляется её эвристический характер, прежде всего, в выборечисла уровней и перечня составляющих их подсистем. Наиболее сильна субъективность в ИЛИ-деревьях,когда вид системы ещё не известен и возможно различное их представление. По этим причинам методдекомпозиции относят к эвристическим.

Декомпозиция в техникеВ процессе проектирования декомпозиция неразрывно связана с последующей композицией, то есть сборкой иувязкой отдельных частей (подсистем) в единую систему с её проверкой на реализуемость в целом,совместимость (особенно подсистем, принадлежащих разным ветвям) и согласованность параметров(восходящее проектирование). В процессе согласования может возникать потребность в новой,корректирующей декомпозиции.

Декомпозиция. Многоуровневый подход 51

Декомпозиция в теории системВ общей теории систем доказано, что большинство систем могут быть декомпозированы на базовыепредставления подсистем. К ним относят: последовательное (каскадное) соединение элементов, параллельноесоединение элементов, соединение с помощью обратной связи.Проблема проведения декомпозиции состоит в том, что в сложных системах отсутствует однозначноесоответствие между законом функционирования подсистем и алгоритмом, его реализующим. Поэтомуосуществляется формирование нескольких вариантов (или одного варианта, если система отображена в видеиерархической структуры) декомпозиции системы.

Литература• Хорошев А.Н. Введение в управление проектированием механических систем: Учебное пособие. —

Белгород, 1999. — 372 с. — ISBN 5-217-00016-3 Электронная версия 2011г. [1]

Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейсПротокол передачи данных  — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяютобмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачисообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространствеаппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже нафизическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB,Bluetooth).

Сетевые протоколыСетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлятьсоединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны одного типа связи. Названия «протокол» и«стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимаетсятелекоммуникационными протоколами и форматами.Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модельOSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического(формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейспрограммирования приложений для передачи информации приложениями).Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятсяпо многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. Внастоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection —взаимодействие открытых систем, ВОС).Модель OSI — это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколови правил связи, организованных в несколько уровней:•• на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические)

характеристики линий связи;•• на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;

Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейс 52

•• сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;•• транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;• задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами, работающими на

разных рабочих станциях;•• уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат

передачи;• прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями —

обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

Примеры сетевых протоколовTCP/IP — набор протоколов передачи данных, получивший название от двух принадлежащих ему протоколов:TCP (англ. Transmission Control Protocol) и IP (англ. Internet Protocol)[1]

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется

при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.• FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на

компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файламис любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопироватьфайл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

• POP (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатываютвходящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентскихпочтовых программ.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты.Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашиваетдополнительную информацию.

• telnet — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМсети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее.На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленноймашины.

Другие протоколы:• DTN — протокол, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

Список сетевых протоколов

Канальный уровень

•• Ethernet•• Token ring•• FDDI•• HDLC•• GVRP• PPP, PPTP, L2TP•• ATM•• xDSL

Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейс 53

Сетевой уровень

•• ICMP• IPv4, IPv6•• IPX•• ARP

Транспортный уровень

•• SPX•• XOT•• ISODE•• DVMRP•• TCP• UDP (Unreliable/User Datagram Protocol)•• SCTP• RDP/RUDP (Reliable Data Protocol/Reliable User Datagram Protocol)•• RTCP

Сеансовый уровень

•• SSL•• NetBIOS

Прикладной уровень

•• binkp• DHCP (в модели OSI располагают на транспортном уровне)•• FTP•• Finger•• DNS•• Gnutella•• Gopher•• HTTP•• HTTPS•• IMAP•• IRC•• XMPP•• LDAP•• NTP•• NNTP•• POP3•• RDP•• SSH•• SMTP•• Telnet•• SNMP•• SIP•• DMX-512

Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейс 54

Примечания[1] Hunt, Craig TCP/IP Network Administration. — 3rd Edition. — O'Reilly Media, Inc.. — ISBN 0596002971

Стек протоколовСтек протоколов — иерархически организованный набор сетевых протоколов, достаточный для организациивзаимодействия узлов в сети.Наиболее популярные стеки протоколов: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet и SNA. Большинствопротоколов (все из перечисленных, кроме SNA) одинаковы на физическом и на канальном уровне, но надругих уровнях как правило используют разные протоколы.

Литература• В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы., СПб.: Питер, 2002.

— 672 стр. ISBN 5-8046-0133-4

55

Стеки протоколов

TCP/IPСтек протоколов TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управленияпередачей) — набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD,используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, чтопротокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции.Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколычетырёх уровней:•• прикладного (application),•• транспортного (transport),•• сетевого (network),•• канального (data link).Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стекепротоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым отфизической среды передачи данных.

Уровни стека TCP/IPСуществуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях несовпадают.К тому же, модель OSI не использует дополнительный уровень — «Internetworking» — между транспортным исетевым уровнями. Примером спорного протокола может быть ARP или STP.Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI:

Распределение протоколов по уровням модели OSI

7 Прикладной напр., HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS, RTSP, BGP

6 Представления напр., XDR, AFP, TLS, SSL

5 Сеансовый напр., ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, PPTP, L2TP, ASP

4 Транспортный напр., TCP, UDP, SCTP, SPX, RTP, ATP, DCCP, GRE

3 Сетевой напр., IP, ICMP, IGMP, CLNP, OSPF, RIP, IPX, DDP

2 Канальный напр., Ethernet, Token ring, HDLC, PPP, X.25, Frame relay, ISDN, ATM, MPLS, ARP

1 Физический напр., электрические провода, радиосвязь, волоконно-оптические провода, инфракрасное излучение

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительский и сеансовый) модели OSIобъединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированныйпротокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению. Упрощенноинтерпретацию стека TCP/IP можно представить так:

TCP/IP 56

Распределение протоколов по уровням модели TCP/IP

4 Прикладной«7 уровень»

напр., HTTP, RTP, FTP, DNS

3 Транспортный напр., TCP, UDP, SCTP, DCCP(RIP, протоколы маршрутизации, подобные OSPF, что работают поверх IP, являются частью сетевого уровня)

2 Сетевой Для TCP/IP это IP(вспомогательные протоколы, вроде ICMP и IGMP, работают поверх IP, но тоже относятся к сетевому уровню;протокол ARP является самостоятельным вспомогательным протоколом, работающим поверх канального уровня)

1 Канальный Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS, физическая среда и принципы кодированияинформации, T1, E1

Прикладной уровеньНа прикладном уровне работает большинство сетевых приложений.Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP(передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS(преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.В массе своей эти протоколы работают поверх TCP или UDP и привязаны к определённому порту, например:• HTTP на TCP-порт 80 или 8080,• FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд),• SSH на TCP-порт 22,• запросы DNS на порт UDP (реже TCP) 53,• обновление маршрутов по протоколу RIP на UDP-порт 520.Эти порты определены Агентством по выделению имен и уникальных параметров протоколов (IANA).К этому уровню относятся: Echo, Finger, Gopher, HTTP, HTTPS, IMAP, IMAPS, IRC, NNTP, NTP, POP3,POPS, QOTD, RTSP, SNMP, SSH, Telnet, XDMCP.

Транспортный уровеньПротоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло лисообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стекеTCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работаютповерх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня; например OSPF (IP идентификатор89).TCP (IP идентификатор 6) — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлениемсоединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочностиполучаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCPпозволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большиерасстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой жепоследовательности. В этом его главное отличие от UDP.UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называютпротоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату,а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных,используется протокол TCP.

TCP/IP 57

UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускаетсяпотеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ(например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое портом.

Сетевой уровеньСетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такогопротокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче излюбой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашиватьданные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностическойинформации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).ICMP и IGMP расположены над IP и должны попасть на следующий — транспортный — уровень, нофункционально являются протоколами сетевого уровня, и поэтому их невозможно вписать в модель OSI.Пакеты сетевого протокола IP могут содержать код, указывающий, какой именно протокол следующего уровнянужно использовать, чтобы извлечь данные из пакета. Это число — уникальный IP-номер протокола. ICMP иIGMP имеют номера, соответственно, 1 и 2.К этому уровню относятся: DHCP[1], DVMRP, ICMP, IGMP, MARS, PIM, RIP, RIP2, RSVP

Канальный уровеньКанальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включаякодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных).Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сетипредназначен этот пакет.Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM иMPLS.PPP не совсем вписывается в такое определение, поэтому обычно описывается в виде пары протоколовHDLC/SDLC.MPLS занимает промежуточное положение между канальным и сетевым уровнем и, строго говоря, его нельзяотнести ни к одному из них.Канальный уровень иногда разделяют на 2 подуровня — LLC и MAC.

Физический уровеньФизический уровень описывает среду передачи данных (будь то коаксиальный кабель, витая пара, оптическоеволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделениеканалов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожиданияответа и максимальное расстояние).

Примечания[1] http:/ / www. protocols. ru/ files/ Protocols/ TCPIP. pdf

Ссылки• Официальный сайт IANA (http:/ / www. iana. org/ )  (англ.)• IANA — идентификаторы протоколов (http:/ / www. iana. org/ assignments/ protocol-numbers)  (англ.)

TCP/IP 58

• IANA — номера портов (http:/ / www. iana. org/ assignments/ port-numbers)  (англ.)• RFC 1122  (англ.)• RFC 793  (англ.) — TCP• RFC 791  (англ.) — IP

Литература• Терри Оглтри Модернизация и ремонт сетей = Upgrading and Repairing Networks. — 4-е изд. — М.:

«Вильямс», 2005. — С. 1328. — ISBN 0-7897-2817-6• Дуглас Камер Сети TCP/IP, том 1. Принципы, протоколы и структура = Internetworking with TCP/IP, Vol. 1:

Principles, Protocols and Architecture. — М.: «Вильямс», 2003. — С. 880. — ISBN 0-13-018380-6

IPX/SPXIPX/SPX (от англ. Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange - межсетевой обменпакетами/последовательный обмен пакетами) — стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare.Протокол IPX обеспечивает сетевой уровень (доставку пакетов, аналог IP), SPX — транспортный и сеансовыйуровни (аналог TCP).

История и применениеСтек протоколов является непосредственной частью операционной системы Novell NetWare, появившейся в1983 году и считается развитием стека протоколов XNS (англ.) компании Xerox. IPX/SPX считалсяоптимальным для применения в локальных вычислительных сетях, в то время как TCP/IP предполагался болееэффективным для глобальных сетей.К концу 1990-х TCP/IP, являвшийся стандартным стеком интернета, фактически вытеснил IPX/SPX и излокальных вычислительных сред. Стек IPX/SPX никогда не имел применения в глобальных сетях.В настоящее время протокол не является обязательным к использованию в сетях Netware (начиная с версий4.x), и поддерживается не только ей.

РеализацииПо состоянию на 2011 год многие операционные системы всё ещё поддерживают IPX/SPX, но поддержкапродолжает сокращаться.

DOSИзначально клиент стека был разработан Novell именно для DOS и широко применялся как в корпоративныхсетях, так и для сетевых игр. Клиент был выполнен в виде резидентной программы. Первые реализациитребовали создания исполняемого файла под каждую сетевую карту, но в дальнейшем процедура настройкибыла упрощена, и стало возможным использовать готовые исполняемые модули.

IPX/SPX 59

WindowsВвиду широкого распространения протоколов в 90-х годах, Microsoft реализовала их под Windows, начиная сWindows for workgroups и Windows NT, под названием NWLink. Тем не менее, они по умолчаниюиспользовались только как транспорт для SMB/NetBIOS, а для связи с серверами NetWare требовалосьустановка отдельного клиента NCP. В Windows 95 был включен базовый клиент, но, по умолчанию он неустанавливался.NWLink включался в версии Windows до Windows 2003 включительно и был исключён из поставки в WindowsVista. Клиент, разработанный Novell, использует свою реализацию протокола, хотя некоторые версиипозволяли использовать NWLink (с предупрежденим о возможной несовместимости).

UNIXСуществовали различные реализации, как разработанные самой Novell, так и сторонними авторами. NovellUnixWare имела родную поддержку IPX/SPX, хотя и требовала дополнительных программ для поддержкиобщего доступа к файлам и принтерам.Также существуют реализации для Linux[1] и FreeBSD. OpenBSD отказалась от поддержки в версии 4.2[2].Sun Microsystems реализовала стек для операционной системы Solaris.Novell Open Enterprise Server (основанный на Linux) не поддерживает IPX/SPX.

ДругиеВ течение нескольких лет Novell поставляла клиент для OS/2, похожий по структуре на клиент DOS. Такжеона поставляла клиент для Mac OS Classic (только для «классических» версий, от 7.6 до 9.x) под названиемMaсIPX.Cisco IOS предоставляет сервисы маршрутизации IPX (в настоящее время только в редакции Enterprise Base).

Протоколы маршрутизацииДля IPX/SPX доступны следующие протоколы:• RIP;• EIGRP (разработан Cisco Systems);• NLSP (Netware Link Services Protocol) — адаптированная для IPX версия ISIS[3].

Примечания[1] Смит, Родерик Сетевые средства Linux (http:/ / books. google. com/ books?id=Zg8ilbgrid0C& pg=PA77& dq=SPX/ IPX& hl=ru&

ei=OUt1TbC3NM2aOsTdhL4G& sa=X& oi=book_result& ct=result& resnum=1& ved=0CCwQ6AEwAA#v=onepage& q=SPX/ IPX&f=false). — М.: Вильямс, 2003. — С. 77-80. — 592 с. — ISBN 5-8459-0426-9

[2] OpenBSD 4.2 changes (http:/ / www. openbsd. org/ plus42. html)[3] IPX Routing Fundamentals (http:/ / www. informit. com/ library/ content. aspx?b=CCNA_Practical_Studies& seqNum=68)

Литература• Н. Олифер, В. Олифер Роль коммуникационных протоколов и функциональное назначение основных типов

оборудования корпоративных сетей. Стек IPX/SPX (http:/ / citforum. ru/ nets/ protocols/ 1_02_03. shtml) (рус.). Центр Информационных Технологий (1999). Архивировано (http:/ / www. webcitation. org/ 65DQ89f3e)из первоисточника 5 x12 2012.(недоступная ссылка — история (http:/ / web. archive. org/ web/ */ http:/ / citforum. ru/nets/ protocols/ 1_02_03. shtml)) Проверено 6 x12 2011.

SNA 60

SNASystems Network Architecture (системная сетевая архитектура) — разработанная компанией IBM в 1974 г.общее описание структуры, форматов, протоколов, используемых для передачи информации междупрограммами IBM и оборудованием, создавалось для объединения в глобальные сети мейнфреймов IBM.SNA является семиуровневым стеком сетевых протоколов, близким, но не совпадающим с сетевой модельюOSI:• Physical Control — обеспечивает генерирование и кодирование электрических сигналов, работу

физических интерфейсов, топологию сети и коммуникационную среду (например, кабель)• Data link control (DLC) — включает несколько протоколов канального уровня, в том числе Synchronous

Data Link Control (SDLC, протокол управления синхронным каналом передачи данных) для иерархическихсетей и Token Ring для одноранговых локальных сетей, соответствует канальному уровню (Data Link layer)OSI (однако не охватывает полностью функциональность Data Link layer OSI);

• Path control — обеспечивает адресацию, маршрутизацию и фрагментацию/дефрагментацию пакетовданных, охватывая часть функций канального и сетевого уровней OSI;

• Transmission control — обеспечивает управление соединениями, включая шифрование/дешифрованиеданных, обеспечивая функциональность, входящую в сетевой и транспортный уровень OSI;

• Data flow control — уровень управления потоками данных, включая установление соединений, очерёдностьпередачи данных, приостановку передачи по требованию и групповой обмен. Включает функциитранспортного и сессионного уровней OSI;

• Presentation services — управление преобразованием данных различных форматов, разделением ресурсови синхронизацией транзакций. Включает в себя часть функций сеансового уровня, уровня представления иприкладного уровня OSI;

• Transaction services — уровень приложений управления распределённой обработки данных и управления.

Ссылки• IBM Systems Network Architecture Protocols // Cisco Documentation [1]

• APPN Implementers Workshop [2] Architecture Document repository

OSI 61

OSI• Open Systems Interconnection — проект 1982 года с участием нескольких организаций, в том числе ISO по

созданию сетевых стандартов для обеспечения совместимости сетевой инфраструктуры от разныхпоставщиков.

• Сетевая модель OSI — созданная в результате проекта OSI, 7-уровневая (эталонная сетевая модель OSI)• Open Source Initiative — организация, созданная для продвижения открытого программного обеспечения.• O.S.I. (Office of Strategic Influence) — американская рок-группа

62

Модель OSI

Модель OSIСетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модельвзаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г) — сетевая модель стека сетевых протоколовOSI/ISO (ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99).В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стекомпротоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Уровни модели OSI

Модель OSI

Тип данных Уровень (layer) Функции

Данные 7. Прикладной (application) Доступ к сетевым службам

6. Представительский (presentation) Представление и шифрование данных

5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи

Сегменты 4. Транспортный (transport) Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Пакеты 3. Сетевой (network) Определение маршрута и логическая адресация

Кадры 2. Канальный (data link) Физическая адресация

Биты 1. Физический (physical) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемогоприкладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-муровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителямик средам передачи данных:•• тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),•• тип модуляции сигнала,•• сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо спротоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровняназываются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протоколмодели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня,что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элементданных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: нафизическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, насетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логическиобъединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общемвиде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней.К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Модель OSI 63

Прикладной уровеньПрикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer) — верхний уровень модели,обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:•• позволяет приложениям использовать сетевые службы:

•• удалённый доступ к файлам и базам данных,•• пересылка электронной почты;

•• отвечает за передачу служебной информации;•• предоставляет приложениям информацию об ошибках;•• формирует запросы к уровню представления.Протоколы прикладного уровня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP,TELNET и другие.

Уровень представленияПредставительский уровень (уровень представления; англ. presentation layer) обеспечивает преобразованиепротоколов и шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня,на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данныепреобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка иликодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они немогут быть обработаны локально.Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразованияинформации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородныхкомпьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечиваетформатирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантироватьприложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимостиэтот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимаетсяструктурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечиваеторганизацию данных при их пересылке.Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представленияданных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфреймкомпании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используютбольшинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменятьсяинформацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит переводмежду двумя различными форматами.Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, котороеприменяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приеманесанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровнепредставлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другиеподпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, такчто они могут передаваться по сети.Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Дляэтих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графикиQuickDraw между программами.Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня

Модель OSI 64

представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт,разработанный Объединенной экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); вповседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука икинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов (англ. Musical InstrumentDigital Interface, MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой покинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках,хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт,описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.Протоколы уровня представления: AFP — Apple Filing Protocol, ICA — Independent Computing Architecture,LPP — Lightweight Presentation Protocol, NCP — NetWare Core Protocol, NDR — Network Data Representation,XDR — eXternal Data Representation, X.25 PAD — Packet Assembler/Disassembler Protocol.

Сеансовый уровеньСеансовый уровень (англ. session layer) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяяприложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершениемсеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных иподдержанием сеанса в периоды неактивности приложений.Протоколы сеансового уровня: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol),H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 TunnelingProtocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport ControlProtocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol),SDP (Sockets Direct Protocol)..

Транспортный уровеньТранспортный уровень (англ. transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачиданных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широкихпределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов,предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных безподтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначениянескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных,обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы, и не исключаетвозможности потери пакета целиком, или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетовданных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных илинарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большиепорции данных на фрагменты и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP(Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Framesprotocol), NCP (NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced PacketExchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User DatagramProtocol).

Модель OSI 65

Сетевой уровеньСетевой уровень (англ. network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечаетза трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию имаршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровнеустройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в моделиOSI).Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протоколмежсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол безорганизации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации - RIP (RoutingInformation Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Канальный уровеньКанальный уровень (англ. data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическомуровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные,представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляетошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальныйуровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляяэтим взаимодействием.Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control)регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control) обеспечиваетобслуживание сетевого уровня.На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Говорят, что эти устройства используютадресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).Протоколы канального уровня: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, EthernetAutomatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level DataLink Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, Dchannel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-PointProtocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел),StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеетсяпрограммный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, апросто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровеньФизический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, который определяет метод передачиданных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением такихметодов занимаются разные огранизации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике,Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие.Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно,их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами.

Модель OSI 66

Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальныйкабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимисяк физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449,RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet,ARINC 818, G.hn/G.9960.

Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействияПоскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP),разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описатьвозможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

Семейство TCP/IPСемейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI,обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличиемпорта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; иSCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторыеновшества. (В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых являетсяслужебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также неявляются транспортными протоколами).

Семейство IPX/SPXВ семействе IPX/SPX порты (называемые сокетами или гнёздами) появляются в протоколе сетевого уровняIPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует частьсокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностямитранспортного уровня в полном соответствии с OSI.В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети(назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

КритикаВ конце 90-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге«UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth) писала:

Пока комитеты ISO спорили о своих стандартах, за их спиной менялась вся концепция организациисетей и по всему миру внедрялся протокол TCP/IP.…И вот, когда протоколы ISO были наконец реализованы, выявился целый ряд проблем:

•• эти протоколы основывались на концепциях, не имеющих в современных сетях никакого смысла;•• их спецификации были в некоторых случаях неполными;•• по своим функциональным возможностям они уступали другим протоколам;•• наличие многочисленных уровней сделало эти протоколы медлительными и трудными для реализации.

…Сейчас даже самые ярые сторонники этих протоколов признают, что OSI постепенно движется к тому,чтобы стать маленькой сноской на страницах истории компьютеров.

— Эви Немет[1]

Модель OSI 67

Примечания[1] Эви Немет. UNIX. Руководство системного администратора. — 1998.

Литература• А. Филимонов. Построение мультисервисных сетей Ethernet. — М.: BHV, 2007. ISBN 978-5-9775-0007-4.• Руководство по технологиям объединенных сетей. 4-е изд. — М.: Вильямс, 2005. ISBN 5-8459-0787-X.

Ссылки• ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99 « Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель (http:/ / www.

e-nigma. ru/ stat/ gost2. html)»

Инкапсуляция

Инкапсуляция последовательности пользовательских данных в TCP/IP протоколах.

Инкапсуляция в компьютерныхсетях — это метод построениямодульных сетевых протоколов, прикотором логически независимыефункции сети абстрагируются отнижележащих механизмов путёмвключения или инкапсулированияэтих механизмов в болеевысокоуровневые объекты.Например, когда процесс хочетпослать сообщение с помощью UDP,то производится последовательностьдействий:

•• процесс передает сообщение кUDP в соответствии с парой гнездовых адресов и длины данных;

•• UDP получает данные, дополненные заголовком UDP;•• UDP передает пользовательскую датаграмму к IP с гнездовым адресом;•• IP дополняет свой заголовок, который использует значение 17 в поле протокола, указывающее, что данные

поступили от UDP-протокола;•• IP-датаграмма дополняет и добавляет собственный заголовок (при необходимости и окончание) и передает

его к физическому уровню;•• физический уровень кодирует биты в электрические или оптические сигналы и посылает их отдалённой

машине.

Ссылки• Стратегии межсетевого взаимодействия: инкапсуляция (туннелирование) протоколов [1]

Типы протоколов 68

Типы протоколов

ВНИМАНИЕ: Статья не может быть обработана — результат будет выведен в виде простого текста.Возможные причины: (a) ошибка в коде программы записи pdf-файла (b) проблемная разметка Mediawiki (c)слишком широкая таблица

Таблица сетевых протоколов по функциональному назначению — содержит список всех существующих (а также существовавших в прошлом) протоколов, имеющих отношение к компьютерным сетям (сетевые протоколы).Сетевой протокол — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в компьютерная сетьсеть устройствами.Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа Связь (техника)связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол. Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами. Группа протоколов Подгруппа Тема. Решаемая задача Список протоколов AppleTalk Стек протоколов AppleTalk Разделение ресурсов в сети. Передача файлов, служба принтера, электронная почта, потоки данных, служба доменных имен, маршрутизация. Распределенная сеть клиент-сервер. AppleArp, AARP, EtherTalk, DDP, RTMP, AEP, ATP, NBP, ZIP, ASP, PAP, ADSP, AFP, IP/HDLC, IP/X.25/LAPB, SNA/SDLC, ARAP, ATCP, AURP, TokenTalk, LocalTalk ATM Физический уровень Корректная передача и прием битов по каналу. Битовая синхронизация на канале. Адаптация к системе передачи. Вкладываение потока ячеек в кадры физического уровня (формирование кадров) и наоборот. Уровень ATM Операции и поддержка уровня ATM. Ячейки OAM (английский языкангл. operations and maintenance). Обработка ошибок. Управление производительностью. Активация/деактивация PM (английский языкангл. performance monitoring) и/или CC (английский языкангл. continuity check). Управление системой. OAM F4 (OAM_F4), OAM F5 (OAM_F5), (F4/F5 OAM) AAL — уровень адаптации ATM Связывание сервиса ATM с пользовательскими уровнями, то есть адаптация сервиса ATM к более высоким уровням. Сборка/разборка ячеек. Идентификация сообщений, синхронизация абонентских установок. ATMCell: AAL0, AAL1, AAL1 PDU, AAL2, AAL3/4, AAL5 Протоколы ATM Передача данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера ATM_Cell-NNI, ATM_Cell-UNI, UNI/NNI cell, ATM_DXI, RM Cells, SSSAR, PNNI_routing, PPP/ATM, Raw_Cell ATM Публичный интерфейс сеть-в-сеть (PNNI) между двумя провайдерами сетевых сервисов базируемыми на ATM или носителями, используя постоянные виртуальные каналы (Virtual circuit (английский языкангл. Virtual circuit)) BICI (B-ICI) LAN Emulation Эмуляция LAN поверх ATM-сети. LE 802.3, LE 802.5, LE Control, LANE ATM Signalling & Routing Protocols Cигнализирование. Маршрутизация. ATM Signaling, UNI 3.x, ITU Q.2931, ITU Q.2971, UNI30, UNI31, UNI 40 (UNI 4.0), Q.SAAL, IISP, PNNI, B-ICI, SPANS, ViVID MPOA, MPOA, ILMI, Q2140 Audio/Visual Over ATM Передача аудио/видео сигналов через ATM ATM Circuit Emulation, DSMCC, DVB, MPEG-2, MPEG-4, DOCSIS, AVA, DSM-CC ATM Поддержка таких сервисов как high-definition television (HDTV), многоязычное TV, хранение звука и голоса, видео конференции, высокоскоростные СПД (LANs) и мультимедиа. BISUP (B-ISUP, q.2763) FUNI Связь между сетями ATM и фреймовым оборудованием (маршрутизаторы и др.) FUNI VB51 Координация управления в режиме реального времени VB51 VIVID Видео, звук, голосовые данные. Конфигурация. Регистрация адреса и управление. Броадкаст. Мультикаст. VIVID, VIVIDarm, VIVIDbme, VIVIDccp GSMP Контролирование коммутаторов (свитчей) на метках-признаках. GSMP ATM Разное IP/ATM, TDP Banyan Banyan Protocols, VINES Протоколы, используемые в UNIX Banyan, VARP, VIP, ICP, RTP, IPC, SPP, NetRPC, StreetTalk

Типы протоколов 69

Bridge/RouterBridge/Router,Канальный уровеньData Link Layer Протоколы Сетевой мостмостов и маршрутизаторов Cisco Router, BPDU, Cisco HDLC (cHDLC), Cisco SRB, Cisco ISL, DRIP, MAPOS, NSP, RND, SSP, Wellfleet SRB (Wellfleet_SRB), Wellfleet BOFL (Wellfleet_BOFL), CDP, DISL, PROTEON, VTP CDMA2000CDMA2000 Protocols Протоколы сотовых сетей 2.5G и 3G A1 Signaling, SCCP, MTP3, MTP2, MTP1, A3 Signaling, AAL5, SSSAR, AAL2, A7 Signaling, AAL5, GRE, A9 signaling, A11 signaling, A13 Signaling, A14 Signaling, A15 Signaling, 3GPP2 IOS 3.x, 3GPP2 IOS 4.x, PPP in HDLC-likeFraming, IPCP, IKE CDPD CDPD Protocols Протоколы технологии CDPD (Cellular Digital Packet Data) MDLP, MNRP, SNDCP, SME, SNDCP(CDPD) Cellular GSM, CDMA Протоколы сотовой связи BSMAP, BSSAP, BSSLAP, BSSAPLE, BSSMAP, BTSM, CC, DTAP (CDMA), DTAP (GSM), MM, MMS, Mobile IP, RR, SMS, SMSTP Cisco Cisco 6732 Интегрированные системы цифровых каналов связи. Управление обработкой вызовов и операции, при соединении со свитчом 5 класса. Стандартный интерфейс цифрового канала связи (DLC) к телефонному свичу класса 5. Главный интефейс к телефонному свитчу из внешнего мира. GR303(GR-303) (IDLC/LAPD), IDLC Datakit Datakit protocols Протокол передачи данных. Подгонка ширины канала. URP DECnet DECnet suite Высокоскоростные коммуникации между микрокомпьютерами DEC через локальные и глобальные сети DEC LANBridge, RP, MOP, MOP D/L, MOP RC, DEC Route, NSP, SCP, DAP, CTERM, LAT, STP, LAVC DVBDVB Эфирное цифровое вещание. Датакастинг. DVB, DVB-H, DVB-T, DVB-IPDC Frame Relay Frame Relay Protocols Быстрая и эффективная передача информации от пользовательских устройств к сетевым мостам и маршрутизаторам. Frame Relay (ANSI T1.618), Frame Relay (ANSI T1.617), Frame Relay (Cascade), Frame Relay (CCITT Q.922), Frame Relay (CCITT Q.933), Frame Relay (Manufacturers), Frame Relay (Tplx GTWY), Frame Relay (Tplx TRNK), ANSI LMI, NNI PVC (FRF.2), FRF.3, UNI SVC (FRF.4), FRF.5, FRF.8, DCP (FRF.9), DCPCP, NNI SVC (FRF.10), FRF.11, FRF.12, FREther, Timeplex (BRE2), Timplx_BRE2, Cascade, LAPF, Frame Relay Over ATM, Frame Relay Over LAPF, Frame Relay Over LLC, Frame Relay Over SNA, FRF16, NNI PVC, NNI SVC, SAM Over FREther, UNI SVC, GPRS (NS/FR), IP/X.25/LAPB/FR, X.25/FR, X.25/LAPB, X.25/LAPB/FR, X.25/LAPB/FR/LAPF, LLC/FR, X.75/LAPB/FR Frame Relay Взаимодействие между конечным пользователем FR и конечным пользователем ATM. FR/ATM GPRSGPRS Protocols Поддержка интернета в сетях GSM BCC, BSSAP+, BSSGP, GCC, GMM, GSM, GTP, LLC, NS, RLP, SMSCB, SNDCP, TOM, TRAU, GMM/SM IBMNetBIOSCтандартный интерфейс разработки приложений (API) для обеспечения сетевых операций ввода/вывода и управления нижележащим транспортным протоколом. Работа поверх разных протоколов. Протокол сеансового/транспортного уровня. NetBIOS SMBРазделение доступа к файлам и принтерам. Совместное использование файлов и принтеров. SMB SNAПередача информации между программами IBM и оборудованием. Взаимодействие компьютера с ресурсами. DLSw, HPR-APPN, NHDR, NHRP, NHRP(MPOA), NLP, QLLC, SDLC, SNA, SNA 5250 (SNA_5250), SNA over SDLC, SNARH, SNATH, SNATH0, SNATH1, SNATH2, SNATH3, SNATH4, SNATH5, SNA THO-THS, THDR, XID, XID1, XID3 ILMI ILMI Двунаправленный обмен управляющей информации между объектами управления UNI (UMEs: SNMP,MIB, ATM user) SNMP,SMI IPsecIP SecurityIP Security Аутентификация источников данных, проверка и поддержание целостности для датаграмм IP, защита от атака повторного воспроизведенияатаки повторного воспроизведения («шарманка», replay attack), IP-спуфинга, конфиденциальность потока данных, генерация ключей, подавление угрозы. AH, ESP, ISAKMP/IKE, Oakley IP Switching IP Switching Protocols Ускорение скорости передачи. Увеличение пропускной способности. Переключение IP-пакетов. Обход маршрутизаторов. Инструктирование прилегающего (соседнего) узла чтобы он присоединил метку 2 слоя к указанному потоку IP. GSMP, IFMP (Ipsilon), ARIS (протокол)ARISISDNISDN protocols Передача звука, данных, видео, графики на высоких скоростях через стандартные линии связи, используя ISDN ISDN, LAPD, ISDN/LAPD, ISDN(5ESS-AT&T), LAPD(ARINC), LAPD(CCITT-I.441), LAPD(Dass2), LAPD(DPNSS1), LAPD(V.120), ISDN(ARINC_ att’11), ISDN(ARINC_ att’17), ISDN(Australia), ISDN(DMS-100), ISDN(ETSIi), ISDN(H225), ISDN(National_ISDN-1), ISDN(National_ISDN-2), ISDN(NTT_INS), ISDN(QSIG), ISDN(Swiss), ISDN(T1.607 (ANSI)), ISDN(TS014_Australia), ISDN(V.120), ISDN (1TR6-Germanyi) ISO ISO Protocols ISO Protocols. Стек протоколов от IEEE. CSE, CMIP, ESIS (ES-IS), FTAM, IDRP, ISIS (IS-IS), ISO-IP (CLNP), intelCLNP, intelISO,

Типы протоколов 70

ISO PP (ISO_PP, ISO-PP), ISO SP (ISO_SP, ISO-SP), ISO TP (ISO_TP, ISO-TP), (ISO 8073), ISO over X.25, ROSE, RAS Протоколы ISO Установление звонка между двумя приложениями. ACSE LAN Data Link Layer LAN Data Link Layer Protocols, LLC, MAC. Форматирование данных для передачи. Управление доступом к сети. CIF, DIS, Ethernet, FDDI, GARP, GMRP, GVRP, LLC, SMT, SNAP, SRP, Token Ring (Token_Ring), VLAN (802.1Q), Multiprotocol over ATM NovellNovell NetWare protocol suite Стек протоколов BCAST, BMP, DIAG, IPX, NCP, NDS, NLSP, Novel NetBIOS (NovelNetBIOS), RIPX, SAP, SER, SPX, WDOG PPP (сетевой протокол)PPPPPP suite Транспортировка пакетов между двумя узлами сети. Обеспечение полнодуплексных двунаправленных связей. BAP, BSD, CHAP, DESE, IPHC, LCP, LQR, LZS, MultiPPP, MPPC, Password Authentication ProtocolPAP, PPP (сетевой протокол)PPP, PPP-BPDU (PPP_BPDU), EAP, ECP, MAPOS, MLP (Multilink PPP), PPPoEPPP control Управление PPP ATCP, BACP, BCP, BVCP, CCP, DNCP, ECP, IPCP, IPv6CP, IPXCP, L2F, L2TP, NBFCP, OSINLCP, PPTP, SDCP, SNACP, LEXCP, LEX (PPP-LEX) PPP Разное PPP/LAPB, PPP/LAPF SIGTRANSigtranSIGTRAN protocols Передача пакетов различных протоколов через IP-обертку в IP-сетях. M2PA, M2UA, M3UA, SCTP, TALI, IUA, SUA, V5UA SMDS SMDS protocols Высокоскоростной сервис с коммутацией пакетов без установления соединения. Контроль доступа пользователя к сети. SIP-L1, SIP-L2, SIP-L3, SMDS/DXI SS7 SS7 Protocols Внеканальная (out-of-band) сигнализация с целью установления, тарификации, маршрутизации телефонных соединений, обмена дополнительной информацией в телефонной сети. DTAP, BSMAP, BSSAP, BSSGP, BSSMAP, BTSM,BTSM/LAPD, CC, BICC, DUP, INAP, ISUP, MTP-2, MTP-3, Q.2140, SCCP, TCAP, TUP, GSM L3, MAP, MM, NS, RR, SMS, SNDCP SUN SUN protocols suite Поддержка клиент-серверных приложений на UNIX-платформах MOUNT, PMAP, YP (NIS), NFS, RPC NFS protocols suite Прозрачный доступ к файлам через сеть через различные машины, операционные системы, сетевые архитектуры и транспортные протоколы. MNTv1, MNTv3, NFS2 (NFSv2), NFS3 (NFSv3), NFS4 (NFSv4), NLMv4, NSMv1 RPC protocols suite Удаленный вызов процедур. Вызов функций и процедур в другом адресном пространстве, на удаленных машинах. RPCBv3, RPCBv4, RPCSEC GSS, RPCgss, RPCmap Tag Switching Tag Switching Protocols Протокол маршрутизатора. Мультипротокольная коммутация по меткам (Multiprotocol Label Switching, multicast tagswitching). Обмен информацией о теговом связывании (tag binding). ISL, MPLS, MPLS over ATM, TDP TCP/IPФизический уровеньПротоколы физического уровня Канальный уровеньПреобразование IP-адресов в MAC-адреса и обратно ARP, RARPУправление потоком, ускорение. Ipsilon (IFMP) Сетевой уровеньСервис Датаграммадатаграмм уровня маршрутизации. Негарантированная доставка данных. IP, IPv6Маршрутизация интернет, доставка Датаграммадейтаграмм группам хостов в интерсети без организации соединений, обмен ифнормацией между маршрутизаторами, доставка IP Multicast пакетов между сетями Distance Vector Multicast Routing ProtocolDVMRPТуннелирование сетевых пакетов GRE (протокол)GREПередача сведений об ошибках, проблемах, о трудностях маршрутизации дейтаграмм IP, обмен временными метками, обмен эхо-транзакциями (пингование, ping) ICMP, ICMPv6Сообщение IP-хостами соседним маршрутизаторам принадлежности к группам, функции управления групповой маршрутизацией. IGMP, IGMP#Структура пакетов IGMPv3IGMPv3Поддержка группового сервиса для протоколов типа IP в сетях на базе UNI 3.0/3.1. Регистрация принадлежности к группам и распространение этой информации. Поддержка виртуальных каналов «один со многими», используемых при групповой рассылке пакетов сетевого уровня. MARS (протокол)MARSЭффективноя маршрутизации Multicast-групп, которые могут быть распределены по разным местам интерсети (в разных доменах). Поддержка разбросанных (sparse) групп. Protocol Independent MulticastPIM (PIM-SM) Обмен маршрутной информацией. Передача дополнительной маршрутной информации. RIP2RIP, RIP2, RIP2RIPng for IPv6Поддержка потоков данных от приложений, требующих заданного качества обслуживания от сети для отдельных потоков данных. Доставка управляющих запросов QoS всем узлам. RSVP (протокол)Повышение доступности шлюза по умолчанию, обслуживающего хосты из той же подсети. Назначение виртуального маршрутизатора хосту как шлюза по умолчанию вместо реального. VRRPТранспортный уровеньСигнальное взаимодействие между сетевыми управляющими элементами PacketCable и сигнальной сетью PSTN SS7 через сигнальный шлюз SS7. ISTPОбмен двух LSR информацией об

Типы протоколов 71

отображении (маппировании) меток. Label Distribution ProtocolLDPПоддержка IP-мобильности Mobile IP, Mobile IPv6Протокол пограничных шлюзов Border Gateway ProtocolBGP4Передача данных в сетях IP. Передача сообщений без гарантии доставки для ориентированных на транзакции услуг. UDPПоддержка постоянного IP-адреса при перемещении абонента мобильной связи из одной сети в другую. Прозрачная маршрутизация IP-датаграмм в Интернете. Роуминг в Интернете. Mobile IPНадежный транспортный протокол. Передача данных в сетях IP. Передача сигналов телефонии через сети IP. RUDPОбеспечение взаимодействия сети с коммутацией каналов и IP-сети. Взаимодействие между сигнальной сетью SS7 и приложениями в IP-сети. Передача TCAP, ISUP, и MTP сообщений через TCP/IP. TALIРеализацией X.25 через TCP. X.25 over TCP. XOTТранспортный протокол, ориентированный на сообщения. Обеспечение двунаправленных одноадресных соединений для передачи датаграм с отслеживанием перегрузок. DCCPНадежный транспортный протокол. Передача данных в сетях IP. Надежная доставка потоков и поддержка виртуальных соединений за счет использования подтверждений и повторной передачи пакетов при возникновении необходимости. TCP, Van Jacobson (Van_Jacobson), SCTPТранспортный сервис поверх TCP H245TPKTСеансовый уровеньМеждоменная многоадресная маршрутизация. Border Gateway Multicast ProtocolBGMPУправление аппаратным обеспечением. Управление соединениями, средой и передачей сигнализации. Управление шлюзами, расположенными на границе между коммутируемой телефонной сетью и сетью internet, а также завершающих коммутируемые транки. DVB-H#IPDCIPDCАутентификация, авторизация, учет. DiameterСвязывание симуляций разных типов в разных местах. Создание сложных реалистичных виртуальных миров для симуляции интерактивных действий. Управляемые военные игры реального времени, работающие на нескольких хостах. Distributed Interactive SimulationDISПоиск имен хостов, используя распределенную по сетевым серверам имен базу данных. Преобразование доменного имени хоста в IP-адрес и обратно. DNSОрганизация, согласование, обновление и удаление ассоциаций безопасности SA (Security Associations). Установка криптографических ключей. Аутентификация. ISAKMPУстановление взаимодействия и управление системами хранения данных, серверами и клиентами. Поддержка сети хранения данных SAN (Storage Area Network). Поддержка протокола SCSI в сетях для высокоскоростной передачи данных между элементами SAN. iSCSIДоступ к службе каталогов X.500 без использования DAP LDAPПротокол групповой маршрутизации. Поддержка сразу множества уровней административных границ для выделенного диапазона групповых адресов. MZAPПоддержка службы NetBIOS. NetBIOS/IP, NBSS, NetBIOSЗапрос сервиса из программы, размещенной на удаленном компьютере через сеть. Удаленный вызов процедур. Remote Procedure CallRPCУправление каналами связанными с потоками MPEG-1 и MPEG-2 DSMCC (DSM CC, DSM-CC) Прикладной уровеньПоддержка управления политиками. Обмен информацией о политиках между сервером политик PDP (Policy Decision Point) и его клиентами PEPs (Policy Enforcement Points). COPSТранспортировка трафика SNA/NetBIOS между рабочими станциями и маршрутизаторами посредством сеансов TCP DCAP, DRAPОбеспечение Интернет-хостов IP-адресами и другими конфигурационными параметрами. BOOTP, DHCP, DHCPv6Пересылка, перенаправление пакетов «на лету» (cut-through packet forwarding). Управление информацией о преобазовании без разборки IP-пакета. FANPПредоставление информации о пользователях удалённого компьютера. Обмен пользовательской информацией. FingerПротокол передачи гипертекста. Передача данных в виде текстовых сообщений. HTTP, S-HTTP, HTTPSПротокол электронной почты (e-mail). IMAP4, POP3, SMTPПередача информации о присутствии. Передача небольших мгновенных сообщений. Чат. IMPP, XMPP, IRCСинхронизация компьютерных часов через интернет. NTPУправление распределенными последовательными линиями для большого числа пользователей. Удаленная авторизация, аутентификация, учет доступа. Доступ пользователей/компьютеров к сетевому сервису (Dial-Up), биллинг. RADIUS, TACACS, TACACS+Эмуляция терминала. Подключение пользователя одной машины к другой машине через сеть/интернет. TELNET, RloginРабота с мультимедиа-данными. Управление потоком данных с сервера. RTSPОбнаружение сервисов. Поиск сервисов (служб) в сети без предварительной конфигурации. SLPУправление сетью на основе TCP/IP. Обмен управляющей информацией. SNMP, SNMPv1/2, SNMPv2Обход фаерволов, или межсетевых экранов. Прозрачное использование сервисов за межсетевыми

Типы протоколов 72

экранами Использование в клиент-серверных приложениях. SOCKSПротокол для передачи файлов вкомпьютерных сетях. Просмотр каталогов, загрузка файлов с сервера и на сервер. Поиск документов. Gopher(сетевой протокол)Gopher, FTP, TFTPБезопасная, защищенная передача файлов. SFTP, FTPSРедирект(redirect), перенаправление потоков трафика в режиме реального времени. Маршрутизация контента.WCCPОконный интерфейс в распределенных сетевых приложениях. X Window SystemX-Window (X11, X11X)Обмен сообщениями в телеконференциях и группах новостей NNTPДругое T38TCP, T38UDP, WMTPRoutingМаршрутизация Border Gateway ProtocolBGP-4, EGP, EIGRP, HSRP, IGRP, NARP, NHRP, OSPF, TRIPTunneling Туннелирование ATMP, L2F, L2TP, PPTP, GRE (протокол)GRESecurity Безопасность, защита,криптография. AH, Encapsulating Security PayloadESP, TLS, SSLUMTS UMTS protocols Эволюция сетевыхстандартов GSM-технологии AAL2, AAL5, AMR, BCC, BMC, BSSAP+, CAMEL, CC, FP, GCC, GMM, GSM,GTP, GTP', GCP, MAC, MAP, MM, MTP-3B, NbUP, NBAP, PCAP, PDCP, Q2630, RANAP, RLC, RLP, RNSAP,RRC, SCCP, SCTP, SM, SMS, SMS(TP), SNDCP,IuUP, SMSCB, BMC, MTP3B, RR, SS, SSCOP, SSCF-NNIUNIX Протоколы UNIX Проверка подлинности клиента на удаленном компьютере. Доверяемыехосты/пользователи. Беспарольный доступ для доверяемых пользователей. Rexec, Rlogin, Rprint, Rshell, RwhoV5 Протоколы Телефонии V5 Соединение Access Network (AN) к Local Exchange (LE). Доступ аналоговоготелефона. Доступ ISDN на базовой частоте. Доступ ISDN на основной частоте. Другой аналоговый и цифровойдоступ для полупостоянных соединений без связанной многочастотной сигнальной информации. LAPV5,LAPV5-EF, LAPV5-DL, V5, V5-BCC, V5-Control, V5-Link Control (V5-Link_Control), V5-Protection, V5-PSTNVoDSL Протоколы Voice over DSL Протоколы используемые через связи LES ATM-AAL2. Декодированиесигнальных сообщений в VoDSL сетях. ELCP, LAPV5DL (LAPV5-DL), LES-PSTN, (VoATM) VoIPSignalingПередача речи через сеть Интернет или другим IP-сетям H.323, MEGACO, Megaco H.248, MGCP, S/MGCP,RVP over IP, SAPv2, SGCP, SIP, Skinny Media Передача данных реального времени, таких как видео, аудио,звук, симуляция через IP-сети. DVB, H.261, H.263, RTCP, RTP H.323 Protocols Suite Cерия рекомендацийH.32x для передачи аудио, видеоконференций по сетям с коммутацией пакетов с негарантированнойпропускной способностью. Коммуникации аудио, видео и данных через сети IP, включая Интернет. H.225,H.225 Annex G, H225G, H.225E, H.235, H.323SET, H.245, H.450.1, H.450.2, H.450.3, H.450.4, H.450.5, H.450.6,H.450.7, H.450.8, H.450.9, H.450.10, H.450.11, H.450.12, RAS, T.38, T.125 (T125), Q.931, G.711, G.722, G.723,G.728, G.729, T.120, TPKT SIP Protocols Установление сеанса. Многоцелевые расширения email (электроннойпочты). MIME, SDP, SIP WAPПротоколы WAP Обеспечение Интернет-контента и расширенных услугтелефонии для цифровых мобильных телефонов, пейджеров и прочих беспроводных терминалов WCMP,WDP, WSP, WTLS, WTP X.25Протоколы X.25 Рекомендации CCITT для интерфейса между DTE и DCE черезпубличную сеть передачи данных. HDLC, IP Over HDLC, IPARSE over X.25 over LAPB, LAPB, MLP, SAM,SAM Over X.25 Over LAPB, X.25, X.75 XNS Протоколы Xerox Network Systems Маршрутизация и поддержкаупорядоченной передачи пакетов и передачи покетов без установления соединения. IDP, PEP, RIP, SPP, XNS(Intel), XNS_3Com (Intel) Группа протоколов Подгруппа Тема. Решаемая задача Список протоколовЛитература Matthew J Castelli Network Consultants Handbook. — Cisco Press, 2001. — С. 1008. — ISBN1-58705-039-0Ссылки protocols.com Энциклопедия сетевых протоколов Network Dictionary cablematrix.comCisco: Internetworking Basics RFC documents ITU-T recomendations IETF documents Wireshark ProtocolReference Javvin TCP/IP Protocol Suite Overview

Физический уровень 73

Физический уровеньСетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модельвзаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г) — сетевая модель стека сетевых протоколовOSI/ISO (ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99).В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стекомпротоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Уровни модели OSI

Модель OSI

Тип данных Уровень (layer) Функции

Данные 7. Прикладной (application) Доступ к сетевым службам

6. Представительский (presentation) Представление и шифрование данных

5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи

Сегменты 4. Транспортный (transport) Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Пакеты 3. Сетевой (network) Определение маршрута и логическая адресация

Кадры 2. Канальный (data link) Физическая адресация

Биты 1. Физический (physical) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемогоприкладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-муровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителямик средам передачи данных:•• тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),•• тип модуляции сигнала,•• сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо спротоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровняназываются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протоколмодели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня,что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элементданных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: нафизическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, насетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логическиобъединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общемвиде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней.К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Физический уровень 74

Прикладной уровеньПрикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer) — верхний уровень модели,обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:•• позволяет приложениям использовать сетевые службы:

•• удалённый доступ к файлам и базам данных,•• пересылка электронной почты;

•• отвечает за передачу служебной информации;•• предоставляет приложениям информацию об ошибках;•• формирует запросы к уровню представления.Протоколы прикладного уровня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP,TELNET и другие.

Уровень представленияПредставительский уровень (уровень представления; англ. presentation layer) обеспечивает преобразованиепротоколов и шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня,на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данныепреобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка иликодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они немогут быть обработаны локально.Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразованияинформации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородныхкомпьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечиваетформатирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантироватьприложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимостиэтот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимаетсяструктурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечиваеторганизацию данных при их пересылке.Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представленияданных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфреймкомпании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используютбольшинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменятьсяинформацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит переводмежду двумя различными форматами.Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, котороеприменяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приеманесанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровнепредставлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другиеподпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, такчто они могут передаваться по сети.Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Дляэтих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графикиQuickDraw между программами.Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня

Физический уровень 75

представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт,разработанный Объединенной экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); вповседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука икинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов (англ. Musical InstrumentDigital Interface, MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой покинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках,хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт,описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.Протоколы уровня представления: AFP — Apple Filing Protocol, ICA — Independent Computing Architecture,LPP — Lightweight Presentation Protocol, NCP — NetWare Core Protocol, NDR — Network Data Representation,XDR — eXternal Data Representation, X.25 PAD — Packet Assembler/Disassembler Protocol.

Сеансовый уровеньСеансовый уровень (англ. session layer) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяяприложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершениемсеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных иподдержанием сеанса в периоды неактивности приложений.Протоколы сеансового уровня: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol),H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 TunnelingProtocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport ControlProtocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol),SDP (Sockets Direct Protocol)..

Транспортный уровеньТранспортный уровень (англ. transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачиданных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широкихпределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов,предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных безподтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначениянескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных,обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы, и не исключаетвозможности потери пакета целиком, или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетовданных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных илинарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большиепорции данных на фрагменты и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP(Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Framesprotocol), NCP (NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced PacketExchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User DatagramProtocol).

Физический уровень 76

Сетевой уровеньСетевой уровень (англ. network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечаетза трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию имаршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровнеустройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в моделиOSI).Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протоколмежсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол безорганизации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации - RIP (RoutingInformation Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Канальный уровеньКанальный уровень (англ. data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическомуровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные,представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляетошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальныйуровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляяэтим взаимодействием.Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control)регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control) обеспечиваетобслуживание сетевого уровня.На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Говорят, что эти устройства используютадресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).Протоколы канального уровня: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, EthernetAutomatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level DataLink Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, Dchannel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-PointProtocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел),StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеетсяпрограммный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, апросто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровеньФизический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, который определяет метод передачиданных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением такихметодов занимаются разные огранизации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике,Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие.Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно,их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами.

Физический уровень 77

Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальныйкабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимисяк физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449,RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet,ARINC 818, G.hn/G.9960.

Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействияПоскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP),разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описатьвозможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

Семейство TCP/IPСемейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI,обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличиемпорта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; иSCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторыеновшества. (В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых являетсяслужебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также неявляются транспортными протоколами).

Семейство IPX/SPXВ семействе IPX/SPX порты (называемые сокетами или гнёздами) появляются в протоколе сетевого уровняIPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует частьсокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностямитранспортного уровня в полном соответствии с OSI.В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети(назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

КритикаВ конце 90-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге«UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth) писала:

Пока комитеты ISO спорили о своих стандартах, за их спиной менялась вся концепция организациисетей и по всему миру внедрялся протокол TCP/IP.…И вот, когда протоколы ISO были наконец реализованы, выявился целый ряд проблем:

•• эти протоколы основывались на концепциях, не имеющих в современных сетях никакого смысла;•• их спецификации были в некоторых случаях неполными;•• по своим функциональным возможностям они уступали другим протоколам;•• наличие многочисленных уровней сделало эти протоколы медлительными и трудными для реализации.

…Сейчас даже самые ярые сторонники этих протоколов признают, что OSI постепенно движется к тому,чтобы стать маленькой сноской на страницах истории компьютеров.

— Эви Немет[1]

Физический уровень 78

Примечания[1] Эви Немет. UNIX. Руководство системного администратора. — 1998.

Литература• А. Филимонов. Построение мультисервисных сетей Ethernet. — М.: BHV, 2007. ISBN 978-5-9775-0007-4.• Руководство по технологиям объединенных сетей. 4-е изд. — М.: Вильямс, 2005. ISBN 5-8459-0787-X.

Ссылки• ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99 « Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель (http:/ / www.

e-nigma. ru/ stat/ gost2. html)»

Канальный уровень

Уровни OSI

7. Прикладной

6. Представительский

5. Сеансовый

4. Транспортный

3. Сетевой

2. Канальный

1. Физический

Канальный уровень (англ. Data Link layer) — уровень сетевой модели OSI, предназначенный для передачиданных узлам, находящимся в том же сегменте локальной сети. Также может использоваться для обнаруженияи, возможно, исправления ошибок, возникших на физическом уровне. Примерами протоколов работающих наканальном уровне являются: Ethernet для локальных сетей (многоузловой), Point-to-Point Protocol (PPP),HDLC и ADCCP для подключений точка-точка (двухузловой).Канальный уровень отвечает за доставку кадров между устройствами, подключенными к одному сетевомусегменту. Кадры канального уровня не пересекают границ сетевого сегмента. Функции межсетевоймаршрутизации и глобальной адресации осуществляются на более высоких уровнях модели OSI, что позволяетпротоколам канального уровня сосредоточиться на локальной доставке и адресации.Заголовок кадра содержит аппаратные адреса отправителя и получателя, что позволяет определить, какоеустройство отправило кадр и какое устройство должно получить и обработать его. В отличие от иерархическихи маршрутизируемых адресов, аппаратные адреса одноуровневые. Это означает, что никакая часть адреса неможет указывать на принадлежность к какой либо логической или физической группе.Когда устройства пытаются использовать среду одновременно, возникают коллизии кадров. Протоколыканального уровня выявляют такие случаи и обеспечивают механизмы для уменьшения их количества или жеих предотвращения.Многие протоколы канального уровня не имеют подтверждения о приёме кадра, некоторые протоколы даже не имеют контрольной суммы для проверки целостности кадра. В таких случаях, протоколы более высокого уровня должны обеспечивать управление потоком данных, контроль ошибок, подтверждение доставки и

Канальный уровень 79

ретрансляции утерянных данных.На этом уровне работают коммутаторы, мосты.В программировании доступ к этому уровню предоставляет драйвер сетевой платы. В операционных системахимеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новыйуровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS.[значимость

факта?]

Подуровни канального уровняСпецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня. MAC (Media Access Control) регулируетдоступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевогоуровня.

Функции канального уровня1. Получение доступа к среде передачи. Обеспечение доступа — важнейшая функция канального уровня. Она

требуется всегда, за исключением случаев, когда реализована полносвязная топология (например, двакомпьютера, соединенных через кроссовер, или компьютер со свичом в полнодуплексном режиме).

2. Выделение границ кадра. Эта задача также решается всегда. Среди возможных решений этой задачи —резервирование некоторой последовательности, обозначающей начало или конец кадра.

3. Аппаратная адресация (или адресация канального уровня). Требуется в том случае, когда кадр могутполучить сразу несколько адресатов. В локальных сетях аппаратные адреса (MAC-адреса) применяютсявсегда.

4.4. Обеспечение достоверности принимаемых данных. Во время передачи кадра есть вероятность, что данныеисказятся. Важно это обнаружить и не пытаться обработать кадр, содержащий ошибку. Обычно наканальном уровне используются алгоритмы контрольных сумм, дающие высокую гарантию обнаруженияошибок.

5.5. Адресация протокола верхнего уровня. В процессе декапсуляции указание формата вложенного PDUсущественно упрощает обработку информации, поэтому чаще всего указывается протокол, находящийся вполе данных, за исключением тех случаев, когда в поле данных может находится один-единственныйпротокол.

Стандарты и протоколы передачи данных•• ARCnet• ATM,• Controller Area Network (CAN),• Econet,• Ethernet,• Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS),• Fiber Distributed Data Interface (FDDI),• Frame Relay,• High-Level Data Link Control (HDLC),• IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers),• IEEE 802.11 wireless LAN,• Link Access Procedures, D channel (LAPD),• LocalTalk,• Multiprotocol Label Switching (MPLS),

Канальный уровень 80

• Point-to-Point Protocol (PPP),• Serial Line Internet Protocol (SLIP) (obsolete),• Spanning tree protocol,• StarLan,• Token ring,• x.25.

Сетевой уровень1. перенаправление Протоколы сетевого уровня

Транспортный уровень

Уровни OSI

7. Прикладной

6. Представительский

5. Сеансовый

4. Транспортный

3. Сетевой

2. Канальный

1. Физический

Транспортный уровень (англ. Transport layer) — 4-й уровень сетевой модели OSI предназначен для доставкиданных. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизмпередачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткиеобъединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типаточка-точка. Пример: TCP, UDP, SCTP, RTP.Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющихтолько основные транспортные функции, например, функции передачи данных без подтверждения приема, изаканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных внадлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизмуправления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.Некоторые протоколы транспортного уровня, называемые протоколами без установки соединения, негарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланыустройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужнойпоследовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данныхозначает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потокимогут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потокомданных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы кдругой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляяпринимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.

Транспортный уровень 81

Ссылки• Транспортный уровень модели OSI [1]

Сеансовый уровень

Уровни OSI

7. Прикладной

6. Представительский

5. Сеансовый

4. Транспортный

3. Сетевой

2. Канальный

1. Физический

Сеансовый уровень (англ. Session layer) — 5-й уровень сетевой модели OSI, отвечает за поддержание сеансасвязи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляетсозданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права напередачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачиобеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесспри нарушении взаимодействия.Сеансы передачи составляются из запросов и ответов, которые осуществляются между приложениями. Службысеансового уровня обычно используются в средах приложений, в которых требуется использование удалённоговызова процедур.Примером протоколов сеансового уровня является протокол сеансового уровня стека протоколов OSI,который известен как X.235 или ISO 8327. В случае потери соединения этот протокол может попытаться еговосстановить. Если соединение не используется длительное время, то протокол сеансового уровня может егозакрыть и открыть заново. Он позволяет производить передачу в дуплексном или в полудуплексном режимах иобеспечивает наличие контрольных точек в потоке обмена сообщениями[1].Другими примерами реализации сеансового уровня являются Zone Information Protocol (ZIP) – протоколAppleTalk, обеспечивающий согласованность процесса связывания по имени, а также протокол управлениясеансом (англ. Session Control Protocol (SCP)) – протокол уровня сеанса IV стадии проекта разработки стекапротоколов DECnet.В рамках семантических конструкций сеансового уровня сетевой архитектуры OSI этот уровень отвечает наслужебные запросы с представительского уровня и осуществляет служебные запросы к транспортному уровню.

Сеансовый уровень 82

Службы•• Аутентификация•• Права доступа• Возобновление сеанса (установление контрольных точек и восстановление)Сеансовый уровень модели OSI отвечает за установление контрольных точек и восстановление. Он позволяетсоответствующим образом совмещать и синхронизировать информацию нескольких потоков, возможно отразных источников.Примером применения является организация видеоконференций в сети, когда звуковой и видео потокидолжны быть синхронизированы для избежания проблем с синхронизацией движения губ с речью. Управлениеправами на участие в разговоре [2] гарантирует, что тот, кто показывается на экране, действительно являетсясобеседником, который в данный момент говорит.Ещё одним применением являются передачи в прямом эфире, в которых необходимо без резких переходовнакладывать звуковой и видео потоки и переходить от одного потока к другому, для избежания перерывов вэфире или излишних наложений.

Протоколы• ADSP, Протокол потоков данных AppleTalk(англ. AppleTalk Data Stream Protocol)• ASP, Сеансовый протокол AppleTalk (англ. AppleTalk Session Protocol)• H.245, Call Control Protocol for Multimedia Communication•• ISO-SP, OSI session-layer protocol (X.225, ISO 8327)• iSNS, Internet Storage Name Service• L2F, Layer 2 Forwarding Protocol• L2TP, Layer 2 Tunneling Protocol• NetBIOS, Network Basic Input Output System• PAP, Password Authentication Protocol• PPTP, Point-to-Point Tunneling Protocol• RPC, Remote Procedure Call Protocol• RTCP, Real-time Transport Control Protocol• SMPP, Short Message Peer-to-Peer• SCP, Session Control Protocol• SOCKS, cетевой протокол SOCKS, см. Сокет• ZIP, Zone Information Protocol• SDP, Sockets Direct Protocol

Сравнение с моделью DODВ эталонной модели DOD (TCP/IP) отсутствует рассмотрение затронутых в модели OSI вопросов применениясемантики транспортного протокола и поэтому сеансовый уровень не рассматривается. Управление сеансамиOSI в соединении с типичными транспортными протоколами (TCP, SCTP) содержится в протоколахтранспортного уровня или же в противном случае затрагивает область протоколов прикладного уровня. Слоимодели DOD являются описаниями рамок функционирования (приложение, соединение хост-хост, сеть, связь),но не подробными предписаниями в отношении способа функционирования или семантики данных.

Сеансовый уровень 83

Ссылки[1] ITU-T Recommendation X.225 (http:/ / www. itu. int/ rec/ T-REC-X. 225/ en/ )

Представительский уровень

Уровни OSI

7. Прикладной

6. Представительский

5. Сеансовый

4. Транспортный

3. Сетевой

2. Канальный

1. Физический

Представительский уровень (Уровень представления, (англ. Presentation layer) — шестой уровень сетевоймодели OSI.Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросыприложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученныеиз сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществлятьсясжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другомусетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.На представительском уровне передаваемая по сети информация не меняет содержания. С помощью средств,реализованных на данном уровне, протоколы прикладных программ преодолевают синтаксические различия впредставляемых данных или же различия в кодах символов, например согласовывая представления данныхрасширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC используемого мейнфреймом компании IBM содной стороны и американский стандартный код обмена информацией ASCII с другой.Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование и дешифрование данных,обеспечивающее секретность передаваемых данных сразу для всех прикладных служб. Чтобы решить этузадачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных.Примером протокола, обеспечивающим секретный обмен по сети, является уровень защищённых сокетов(англ. Secure Sockets Layer — SSL).

Прикладной уровень 84

Прикладной уровень1. перенаправление Протоколы прикладного уровня

85

Организации

ECMAEcma International — основанная в 1961 году ассоциация, деятельность которой посвящена стандартизацииинформационных и коммуникационных технологий. Изначально ассоциация называлась ECMA — EuropeanComputer Manufacturers Association, однако она сменила название в 1994 году в связи с глобализацией еёдеятельности. Вследствие этого название Ecma перестало быть аббревиатурой и больше не пишетсязаглавными буквами.Ассоциация преследует три цели:• Создавать (в сотрудничестве с организациями аналогичной направленности, но локального масштаба)

стандарты и технические отчёты в порядке поддержки и стандартизации использования информационных исетевых систем.

•• Поощрять правильное использование стандартов путём влияния на контекст их употребления.•• Публиковать стандарты и технические отчёты в электронном и бумажном виде. Распространение

документов должно быть бесплатно и неограниченно.

Ссылки• Официальный сайт [1]  (англ.)

EIAEIA (англ. Electronics Industries Alliance) — Альянс отраслей электронной промышленности. Расположеннаяв США профессиональная организация, разрабатывающая электрические и функциональные стандарты сидентификатором RS (Recommended Standards).До октября 1997 г. называлась Electronics Industries Association.

Обозначение стандартов (RS или EIA)Стандарты маркировались буквами RS (Recommended Standards), однако EIA официально заменил «RS» на«EIA/TIA» с целью облегчить идентификацию происхождения своих стандартов. Многие инженерыпродолжают использовать старое обозначение.Страндарты RS, как следует из названия, являются рекомендованными, то есть они никем не приняты.Самый известный из её стандартов — RS-232-C.

Ссылки• RS-232, RS-485, RS-422 Илья Ольховский [1]

ANSI 86

ANSIANSI (англ. American National Standards Institute) — Американский национальный институт стандартов(США). Производные значения в информатике:• ANSI C — стандарт языка C•• ANSI-графика• ANSI.SYS — драйвер видеомонитора для систем DOS• Архитектура ANSI — SPARC для СУБД• В системах Microsoft Windows кодовая страница ANSI (англ. ANSI code page, ACP) может означать:

• Windows-1252 (в контексте американских и западноевропейских локализаций)• Windows-1251 — так называемая ранее корпорацией Microsoft «кириллица ANSI» (англ. ANSI Cyrillic)• Вообще любую[1] кодировку системы, указанную в ключе

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Nls\CodePage\ACP системногореестра[2]

ISOC1. перенаправление Общество Интернета

Источники и основные авторы 87

Источники и основные авторыEthernet  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52290435  Редакторы: 0p564310, 2lazy, 30uJI, A5b, AVB, Aegicen, Aka Jack, Alex Smotrov, AlexeyV, Alexium, Altoing,Animist, Arnasay, Atr2006, Batareikin, Biohumanoid.true, Cburnett, Clockwork, Cyr, Demetry71, Den Siaopin, DenisKrivosheev, Dimabel, Drago, E eroshkin, Ertyz, Eugeny1988, FrDemon,Frantony, Fynjn, George Shuklin, GizPANk, Gondurasovec, Gromolyak, INS Pirat, INSAR, Ilia lin, Insider, Joe-the-indian, Kae, Karpion, Klip game, Knyf, Kostenok, Kostets, Krassotkin,Kurochka, Laargo, Lbarsov, Lew Wadoo, Light shadow, Ll0l00l, Llans12, Loveless, Lucas Novokuznetsk, LyXX, MadMan, Maxxicum, MementoMori, Mixabest, Mn3m, Monedula, Musicien,Mustdie, Nemiroff 84, Oboroten by, OckhamTheFox, OneLittleMouse, Opex jr, Pessimist2006, Polzohod, Raise-the-Sail, Rmn, Roxis, S.Felix, Salexey, Seldwiki, SergV, Sergey371, Skipper95,Skor, Softy, Sorx00, Stalker1, StasR, Stk, T-tok, Torin, UNV, UR3IRS, Unomano, User1176, VAP+VYK, Vald, VasilievVV, Vasiliy Faronov, ViRuZzz, Vicpeters, Vlsergey, Volkov, Vort,WaW, Wartur, Wassily, WebCite Archiver, Winterheart, Wmig, X-Pilot, Yaleks, Александр Сигачёв, Вася Триллер, Дядя Сэм, Нирваньчик, 233 анонимных правок

Token ring  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52619345  Редакторы: Al Silonov, Banga, CheFF, Frantony, George Shuklin, Han Solo, Klisanor, Loveless, LyXX,OckhamTheFox, Peacefool, Roxis, ShikaSensei, StNic, Teo, Tetromino, UncleMartin, Vanuan, VasilievVV, Vasiliy Faronov, Wassily, Winterheart, Андрей Фаридович, Аширов, Тара-Амингу,43 анонимных правок

ARCNET  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=44354242  Редакторы: Frantony, Niklem, Osmpavel, Shader, Shureg, Track13, V1adis1av, Нирваньчик, Хитрый гнУс, 14анонимных правок

М-20 (электронно-вычислительная машина)  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51575667  Редакторы: $toic, AVB, Alex.ryazantsev, Dingecs, Dmitry Rozhkov,Gipoza, Nzeemin, RedAndr, Shattered, Ssr, Txo, Vadimr, WebCite Archiver, 3 анонимных правок

М-220  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=49342999  Редакторы: $toic, Alex.ryazantsev, Gipoza, Marlagram, WebCite Archiver

IBM System/360  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52498470  Редакторы: Analyzer (KODEP), Boleslav1, Cheops, Dingecs, Dr`aL, Erud, Gipoza, Loveless, Marlagram,Michaello, Monedula, Nxx, Nzeemin, OckhamTheFox, Secretary, Serg2, Softy, Teo, The Wrong Man, User№101, Vadimr, WebCite Archiver, Winterheart, Сергей Геращенко, Цыба, 24анонимных правок

Адресация памяти  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51584684  Редакторы: 1cLove, 4th-otaku, A5b, AVB, Demaar, DonRumata, Extern, GK tramrunner RU,GermanX, Insolor, Kirill Skorobogat, Kviset, Mashiah Davidson, Mixabest, Softy, Stokito, Xchgall, Филатов Алексей, 23 анонимных правок

Сетевая топология  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=50739147  Редакторы: Anarchim, Askakun, Geek2003, Kastey, Loveless, LyXX, Peni, Roxis, Torin, Zazsasha,Буч, 35 анонимных правок

Сетевые сервисы  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=47740130  Редакторы: A.I., AVB, Blacklake, Dmitry89, Dstary, Grain, Hayk, JOHN 16, Mashiah Davidson, Vald,Vd437, Vort, Ботильда, Изумруд, 7 анонимных правок

Компьютерная платформа  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=50042294  Редакторы: Arbnos, Atr2006, FeelUs, Grishnan, Illythr, Incnis Mrsi, Knyf, Krassotkin, LucasNovokuznetsk, Malikbakt, Martyn911, Mixabest, Movses, Musicien, OneLittleMouse, Pandukht, Simon the Dragon, Starling13, Tretyak, Yaroslav Blanter, Ботильда, 27 анонимных правок

Сетевое оборудование  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51761186  Редакторы: A5b, APh, AlexeyV, AntonR, Askusnov, Doomych, GizPANk, GladLuter, Grey horse,Ilia lin, Macabre, Mashiah Davidson, Maximaximax, Newt, OneLittleMouse, Ramir, Rmn, Rodos, Shlakoblock, Volkov, XuMepKaArt, Анатолич1, 33 анонимных правок

Операционная система  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52299064  Редакторы: AVB, AVRS, Al Silonov, Alex Smotrov, Amoses, Andrey236, Animist, AntonR,AntonST, Arbnos, Asteronix, Bezik, Bff, Carbonboy, Centurion198, Chernomorec, Convallaria majalis, Cryptomancer, Csman, Cvz1, D06alexandrov, DIG, Deerstop, DenisKrivosheev, Distdev,Dzmuh, ESyr, Eugrus, Exlex, Fisher7610, Fixe, GENVELES, George Shuklin, Gevak, Gribozavr, Illythr, Ilya78, Imz, Ishodniki, Ivan Pozdeev, Joker, Jsg08, KABERLIN, KPu3uC B Poccuu,Kabatov, Kaganer, Kalan, Karachun, Knyf, Korvinio, Krassotkin, Loveless, Lucas Novokuznetsk, M-GT 357, Maksim Otstavnov, MalTsilna, Mashiah Davidson, MasterWizard, Maxim Razin,Maximaximax, Member 0211, Mixer, Nejron, Neon, Nikiforov, Nyarcel, Nzeemin, Oleg87, OneLittleMouse, Palica, Pinger, Programmer71, Purbo T, RBugaev, Ramir, RaySys, Rebus, Rilium,Roxis, Sasha Krotov, Scienta, SergeyPosokhov, Serguei S. Dukachev, Shooter0313, Shureg, Sluczewski, Softy, Som, Starling13, Suisui, TRicK BZ, Tar-Mairon, TarzanASG, Templatenamespace initialisation script, Theavege, Track13, Uieoa, Urod, V0d01ey, V4711, VSL, Vadimr, Vaganych, Vicca, Viglim, WW, Wald, WebCite Archiver, Wsgu, X7q, Yaleks, Zazsasha,Zorgit, Андрей Перцев 1967, Ботильда, Даматрий, Дзюба Богдан, Изумруд, Константин, Куллер, Лев Дубовой, Павел Геннадиевич К., РобоСтася, РоманСузи, Сидик из ПТУ, ТЖА0,Тёрнер, №231-567, 279 анонимных правок

Интерфейс  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52515881  Редакторы: AVB, Albedo, Alex Smotrov, Berserker333, Berserkerus, Bff, Centurion198, CodeMonk, Danilo,Exceeder, Fleminra, Fractaler, Frau technoton, Infovarius, Kink, Kolan, Krassotkin, Mashiah Davidson, Maximaximax, Monedula, Neon, OneLittleMouse, Panchomoscow, Rainman2012, Ramir,Redmond Barry, Roxis, Sheens, Terabucks, Tpyvvikky, Ufim, Uieoa, Vald, Vaya, Wald, Zazsasha, Алеко, Александр Крайнов, Влад дэ Юрьев, Вікі-Майстар, Дед Крапива, ДмитрийМещеряков, Макс13, Никитин Сергей Александрович, 48 анонимных правок

Драйвер  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51917471  Редакторы: AVB, Aegicen, Al Bastino, Alex Smotrov, Antijuvinal, Antonio1982, Arbnos, Belkova katya,Bravebug, DenisKrivosheev, Dipsy, Dollumc, Dunno, EvgenyGenkin, Falko, G0rn, Glacies, Gve, I1481, Infovarius, Jsg08, Kgbek, Kotov, Loveless, Mcherenkov, Mercury, Microft, Monedula,Old ivan, OneLittleMouse, Petrov Victor, Popadius, Pudel des Todes, Qkowlew, Qweedsa, Robinbobin, Roxis, SBerezin, SEA99, Sedoff, Shattered, Sigwald, Stassats, Strikeman, TarzanASG,Toozzer, Tutaishy, VladimirZhV, Wassily, Winterheart, Yms, Zeo, Беспристраст, Ботильда, Даматрий, Евгений Музыченко, 99 анонимных правок

Сетевое кодирование  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=45791856  Редакторы: AVB, Princenoire, Vlsergey, Ботильда, 3 анонимных правок

Модуляция  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48963047  Редакторы: A5b, AVB, Alex.ryazantsev, AntonR, Artamoshin, Artem Korzhimanov, Bff, Butcher, Cdiamond,Chath, Cherttod, Dimabel, Dstary, Evacat, Fractaler, Ghossen, INSAR, Inc ru, Kae, LionDoc, MaratL, Melancholic, Michaello, Mrd000, Raise-the-Sail, RaySys, Reinstall, Ring0, SchekinovAlexey Victorovich, TGX, Tpyvvikky, Tretyak, UR3IRS, Unomano, Victoria, Vx, Yms, Zaqq, Zloy kot, Анатолий Кохан, Конст. Карасёв, Морган, ПочётныеКеды, 39 анонимных правок

Декомпозиция. Многоуровневый подход  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=50666625  Редакторы: A5b, Alex hor, Ayvengo21, Butko, Claymore, CodeMonk,DenisKrivosheev, Eugenius, Grey horse, Hamard Evitiatini, Mashiah Davidson, MaxSem, MeaWr77, OneLittleMouse, Sealle, Terabucks, Teufel, Urutseg, Ustas, Vald, Yaroslav Blanter, Zofo,ZpAndrey, 15 анонимных правок

Протокол]] и [[Интерфейс|интерфейс  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51785600  Редакторы: 4epenOK, AVB, Ariely, Buntaro, Carib, DenisKrivosheev, ESSch,Furuncul, George Shuklin, Nickst, Rodos, Roxis, Softy, Starless, TenBaseT, Tpyvvikky, Tretyak, Голем, Лев Дубовой, РобоСтася, РоманСузи, Юперс, 42 анонимных правок

Стек протоколов  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=44529553  Редакторы: Binome, LA2, Letzte*Spieler, Loveless, Ors archangel, SashaT, Spider, Structor, X-Pilot, 9анонимных правок

TCP/IP  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52223992  Редакторы: 4th-otaku, A.I., A5b, AVB, Adzeitor, Aegicen, Agmt1, Alex Smotrov, Animist, Ant0, AntonR,AntonioK, Antonov86, Arbnos, Athlon128, Beaumain, Bereg2000, Bff, Cekli829, Ch cat, Convallaria majalis, Crunch, Doomych, Drbug, Ernesto, Evgeny Zim, FreeBSP, George Shuklin, Grain,GrinD, Guria, INSAR, Igorchubin, Ilario, Kirillrst, Kirillstyopkin, Klip game, Lazyhawk, Lew Wadoo, MankubusDoom, Maximaximax, MeeeX, Mercury, Mikhail Kharitonov, Mipo, Mmv,NBS, Nikiforov, Obersachse, OneLittleMouse, Ormed, Osmpavel, Polzohod, Qldor, QuaD, Raise-the-Sail, Raoul NK, Ride4ever, Roxis, Sagaris, SergeyRyzhikov, Singaporian, Sp, Stassats,Structor, Suisui, Timyrlan, Titov Anton, Torin, TrumanRu, Uieoa, V1adis1av, VasilievVV, Vasiliy Faronov, Vd437, Vitor pk, Vlsergey, Vort, Yas, Zion, Анна Астахова, Изумруд, КараевСергей, РоманСузи, 174 анонимных правок

IPX/SPX  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=49801335  Редакторы: 1yurok, Bezik, Centurion198, Dmbaturin, Erud, FlankerFF, Gromolyak, Mitte27, Pessimist2006,Sergei, Vasiliy Faronov, Vommuan, WebCite Archiver, Winterheart, Yaleks, Караев Сергей, Морган, 4 анонимных правок

SNA  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=32044667  Редакторы: A5b, Animist, Atr2006, Fanny, Kurgus, Saidman, VAP+VYK, 4 анонимных правок

OSI  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52026314  Редакторы: Eustrop, Ivan-Sochi, Nerevar, Peni, Valodzka, 2 анонимных правок

Модель OSI  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52412022  Редакторы: 1yurok, 4th-otaku, A chesnakova, A.I., AKA MBG, AVB, Abarinov, Aegicen, Aeore, Aleksey Gerasimov, Alex Smotrov, AlexUsh, Alt-sysrq, Ampulsory, Arbnos, Assker, Baev, Bff, Biga, Brotman, Busla, Butko, Bykashka, Caeneus, Callidus, Ch cat, Cheops, CodeMonk, CrazyJudge,

Источники и основные авторы 88

Cybertrance, DeC, Deemon, DenisKrivosheev, Deutscher Friedensstifter, DrNick, Drago, Drakon, Dremora, Dysangelium, Eleferen, Evatutin, Evgeny yusov, Exlex, F, Forajump, Frantony,George Shuklin, Grain, Igor6454, Ilya Voyager, Insider, Ivan-Sochi, Jackie, Junijuli, Kirsimarja, Klisanor, Koliz, Kopernik, Kurgus, Leksey, Lew Wadoo, Lit-uriy, Lvova, LyXX, Marc-x,Mashiah Davidson, Massiv, Maximaximax, Maxvl, Melges, Mixabest, Modernist, Mr. Unknown, MwChief, Nalexander, Niro, Obersachse, OckhamTheFox, Odyssey, Ogilouk, Ormed, Orsarchangel, Partyzan XXI, Proximus, Raise-the-Sail, Roxis, Secrius, Sergdkv, Skor, Snch, Softy, StraSSenBahn, T-tok, TenBaseT, Tven, UR3IRS, Vald, Valera2909, Viv1313r, Vlad2000Plus,Vort, WikiCle, Winterheart, Xakepp35, YppinS, ·1e0nid·, Анастасія, Искандер2К, Контемир, Фролов Сергей Владимирович, 489 анонимных правок

Инкапсуляция  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=51929725  Редакторы: 4th-otaku, Arcadius, Denulis, ESSch, Gizzatullin, Homjak, Lvova, NBS, Softy, VikLord, 5анонимных правок

Типы протоколов  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=45652358  Редакторы: A5b, BattlePeasant, Boodjoom85, Cinemantique, Fauust, FreeBSP, Korolev Alexandr,Lazyhawk, Liilliil, Nezus, S-n-ushakov, TenBaseT, Нирваньчик, Туча, 7 анонимных правок

Физический уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=40173143  Редакторы: 1yurok, 4th-otaku, A chesnakova, A.I., AKA MBG, AVB, Abarinov, Aegicen, Aeore,Aleksey Gerasimov, Alex Smotrov, AlexUsh, Alt-sysrq, Ampulsory, Arbnos, Assker, Baev, Bff, Biga, Brotman, Busla, Butko, Bykashka, Caeneus, Callidus, Ch cat, Cheops, CodeMonk,CrazyJudge, Cybertrance, DeC, Deemon, DenisKrivosheev, Deutscher Friedensstifter, DrNick, Drago, Drakon, Dremora, Dysangelium, Eleferen, Evatutin, Evgeny yusov, Exlex, F, Forajump,Frantony, George Shuklin, Grain, Igor6454, Ilya Voyager, Insider, Ivan-Sochi, Jackie, Junijuli, Kirsimarja, Klisanor, Koliz, Kopernik, Kurgus, Leksey, Lew Wadoo, Lit-uriy, Lvova, LyXX,Marc-x, Mashiah Davidson, Massiv, Maximaximax, Maxvl, Melges, Mixabest, Modernist, Mr. Unknown, MwChief, Nalexander, Niro, Obersachse, OckhamTheFox, Odyssey, Ogilouk, Ormed,Ors archangel, Partyzan XXI, Proximus, Raise-the-Sail, Roxis, Secrius, Sergdkv, Skor, Snch, Softy, StraSSenBahn, T-tok, TenBaseT, Tven, UR3IRS, Vald, Valera2909, Viv1313r, Vlad2000Plus,Vort, WikiCle, Winterheart, Xakepp35, YppinS, ·1e0nid·, Анастасія, Искандер2К, Контемир, Фролов Сергей Владимирович, 489 анонимных правок

Канальный уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52508996  Редакторы: 0xd34df00d, Animist, Art-top, Butko, Gromolyak, KR, Kirill V. Matavkin, LyXX, Middleurals, None7, Raise-the-Sail, Sealle, Softy, UNIXoid, Vs64vs, Zazsasha, Барсаман, Исправитель перенаправлений, Контемир, РобоСтася, Шуфель, Юперс, Юрий Педаченко, 10 анонимныхправок

Сетевой уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=16994897  Редакторы: Animist, Butko, KR, LyXX, Исправитель перенаправлений, РобоСтася, 19 анонимныхправок

Транспортный уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52508947  Редакторы: 4epenOK, A5b, Butko, DenisKrivosheev, IRedRat, KR, LyXX, Raise-the-Sail, Regatr,Structor, Исправитель перенаправлений, Контемир, РобоСтася

Сеансовый уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52508913  Редакторы: Aer, Altes, Butko, DenisKrivosheev, KR, MaxSem, Raise-the-Sail, Исправительперенаправлений, Контемир, РобоСтася, 5 анонимных правок

Представительский уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=52508848  Редакторы: Butko, CrazyJudge, DenisKrivosheev, Loveless, Mixabest, Raise-the-Sail,Контемир, Четыре тильды, 4 анонимных правок

Прикладной уровень  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=17005262  Редакторы: Animist, Butko, Gruzd, KR, LyXX, Исправитель перенаправлений, РобоСтася

ECMA  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=14014657  Редакторы: Bruha, Ghettoblaster, Grenadine, Loveless, MAXXX-309, Nikiforov, Oscar 6, Softy, Spider, Suisui,TarzanASG, Toyota prius 2, User№101, VasilievVV, Влад дэ Юрьев, Филатов Алексей, 3 анонимных правок

EIA  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=6189921  Редакторы: Ghossen, JukoFF, Kurgus, Kv75, Vanuan, Асен Николов, Голем, 2 анонимных правок

ANSI  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=49780419  Редакторы: APh, Incnis Mrsi

ISOC  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?oldid=24851335  Редакторы: CodeMonk, Cycneavox, Dionys, Gimme moaR, Infovarius, Krassotkin, Krotkov, Maximaximax, Suisui,Toyota prius 2, VasilievVV, ЖивойЧеловек, 1 анонимных правок

Источники, лицензии и редакторы изображений 89

Источники, лицензии и редакторыизображенийФайл:Ethernet RJ45 connector p1160054.jpg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Ethernet_RJ45_connector_p1160054.jpg  Лицензия: Creative CommonsAttribution-ShareAlike 3.0 Unported  Редакторы: User:David.MonniauxФайл:Ethernet Type II Frame format.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Ethernet_Type_II_Frame_format.svg  Лицензия: Public Domain  Редакторы:Bruceadler, Jodo, MetalGearLiquid, Mikm, Popolon, WikipediaMaster, 3 анонимных правокФайл:DM IBM S360.jpg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:DM_IBM_S360.jpg  Лицензия: Creative Commons Attribution 2.5  Редакторы: Ben FranskeФайл:DIrectAddressing.png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:DIrectAddressing.png  Лицензия: Creative Commons Zero  Редакторы: Сорокин ОлегФайл:Network topology.png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Network_topology.png  Лицензия: Public Domain  Редакторы: KR, LyXX, VayaФайл:GeneralizedLayeredComputerStructure OS.png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:GeneralizedLayeredComputerStructure_OS.png  Лицензия: PublicDomain  Редакторы: OneLittleMouse, Starling13, 4 анонимных правокФайл:Operating system placement.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Operating_system_placement.svg  Лицензия: Creative Commons Attribution-Sharealike3.0  Редакторы: Photos:GolfthemanGolfthemanФайл:Butterfly network.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Butterfly_network.svg  Лицензия: Public Domain  Редакторы: Original uploader was DnetSvg aten.wikipediaФайл:Korikov modulation 2.png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Korikov_modulation_2.png  Лицензия: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Редакторы: TGXФайл:Amfm2.gif  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Amfm2.gif  Лицензия: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0,2.5,2.0,1.0  Редакторы: Original uploaderwas Cuddlyable3 at en.wikipedia Later versions were uploaded by Noclip at en.wikipedia.Файл:Impulse modulation types.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Impulse_modulation_types.svg  Лицензия: Creative Commons Attribution-Sharealike3.0,2.5,2.0,1.0  Редакторы: ButcherFile:Граф структуры системы (И-дерево).png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Граф_структуры_системы_(И-дерево).png  Лицензия: Creative CommonsAttribution-Sharealike 3.0  Редакторы: User:Alex horFile:Пример И-ИЛИ-дерева.png  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Пример_И-ИЛИ-дерева.png  Лицензия: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Редакторы: User:Alex horImage:UDP encapsulation.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:UDP_encapsulation.svg  Лицензия: GNU Free Documentation License  Редакторы:en:User:Cburnett original work, colorization by en:User:KbroseФайл:Bus icon.svg  Источник: http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Файл:Bus_icon.svg  Лицензия: Public Domain  Редакторы: Bayo, Booyabazooka, Luckas Blade, Nikola Smolenski,3 анонимных правок

Лицензия 90

ЛицензияCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported//creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/