Компьютерные сети от А до Я: классификация, стандарты и уровни
Компьютерные сети непросты в изучении, ведь технологий и протоколов много, а действительно полной информации о них мало. Что ж, будем это исправлять.
Классификация
Компьютерные сети классифицируются по:
- Типу коммутации.
- Технологии передачи.
- Протяженности.
По типу коммутации сети бывают:
- с коммутацией каналов;
- пакетов.
В чем разница? В первом случае перед передачей данных устанавливается соединение. После данные перемещаются строго по установленному соединению. Наиболее популярный пример коммутации каналов – телефонная сеть.
А вот коммутация пакетов работает несколько иначе, и именно к этому типу относятся современные компьютерные сети. Данные делятся на части, также именуемые пакетами. Эти части не зависят друг от друга и передаются отдельно. Каждый пакет может проходить через сеть разными путями.
Главное преимущество второго типа – отказоустойчивость. Например, если какой-то из промежуточных узлов выйдет из строя, данные будут передаваться через доступные для этого узлы. При поступлении пакета на промежуточную точку (узел) определяется дальнейший путь: это и есть маршрутизация. Задача маршрутизации, которая описана выше, должна решаться на всех промежуточных этапах.
Разделение по технологии передачи:
- широковещательные сети (данные, переданные в сеть, доступны всем устройствам этой сети);
- точка-точка (передача от одного устройства к другому, иногда с наличием промежуточных узлов).
По протяженности компьютерные сети делятся на:
- персональные;
- локальные;
- муниципальные;
- глобальные;
- объединение сетей (пример – сеть Интернет).
Рассмотрим каждую из них более подробно:
Компьютерные сети и их стандарты
Стандарты стали решением таких проблем, как несовместимость сетевого оборудования, разные протоколы и несовместимость программного обеспечения. Именно по этим причинам раньше оборудование от разных производителей не взаимодействовало посредством сети.
Используется 2 типа стандартов:
- De jure (юридические, формальные стандарты).
- De Facto (стандарты фактические).
Первые стандарты принимаются той организацией, которая имеет право их принимать (по формальным законам стандартизации). Вторые же никто целенаправленно не принимал: они установились сами собой, как происходит с новыми технологиями, резко набирающими популярность среди пользователей. Хороший пример такой технологии – стек протоколов TCP/IP, который на данный момент является основой сети Интернет.
Самыми важными стандартами являются:
- ISO (Международная организация по стандартизации) приняла стандарт на эталонную модель взаимодействия открытых систем.
- Консорциум W3C (World Wide Web Consortium) – веб-стандарты.
- IAB (Совет по архитектуре Интернета) – протоколы Интернет.
- IEEE (Институт инженеров по электронике и электротехнике) – технологии передачи информации.
Стоит отметить, что IEEE также принимает стандарты в различных областях электроники и электротехники. Разработкой для стандартов компьютерных сетей занимается их комитет под номером 802:
А вот IAB состоит из нескольких частей:
- IRTF (Группа исследователей Интернет) – долгосрочные исследования на перспективу;
- IETF (Группа проектирования Интернет) – занимается выпуском стандартов на сетевые протоколы;
- RFC (запрос комментариев) – документы, описывающие работу различных протоколов (формально это не стандарты).
Используя другие протоколы, оборудование и программное обеспечение просто не смогут использоваться в сети Интернет.
Каждый из документов RFC обладает своим номером и описывает конкретный интернет-протокол:
-
- RFC 791 – протокол IP;
- RFC 792 – протокол ICMP;
- RFC 793 – протокол TCP;
- RFC 826 – протокол ARP;
- RFC 2131 – протокол DHCP.
Бесплатный доступ к документам RFC.
Консорциум W3C отвечает за веб-стандарты. Документы W3C формально не называются стандартами, а именуются рекомендациями.
К рекомендациям World Wide Web Consortium относятся:
- HTML;
- CSS;
- XML;
- архитектура веб-сервисов.
Бесплатный доступ к рекомендациям W3C.
Итак, стандарты предназначены для того, чтобы работать с Интернетом с любого устройства, с любой операционной системы, независимо от производителя и используемого программного обеспечения. Чтобы лучше разобраться в тонкостях работы протоколов и технологий, читайте стандарты IEEE, рекомендации W3C и документы RFC.
Продолжаем разбирать компьютерные сети и переходим к протоколам.
Уровни протоколов
Что такое «сетевые протоколы»? Здесь все просто. По сути, это набор правил, благодаря которому реализуется соединение и обмен данными между несколькими (2-мя и более) устройствами, которые относятся к какой-либо сети. Наиболее популярная система классификации этих протоколов – OSI (сетевая модель). Ее можно разбить на 7 основных уровней:
- Прикладной – самый верхний. Он отвечает за взаимодействие юзера и сети, делает доступными сетевые службы, а также отвечает за информацию о возможных ошибках и передачу служебных данных (POP3, HTTP, SMTP).
- Уровень представления работает с преобразованием протоколов, сжатием/распаковкой, а также кодированием и декодированием информации.
- Сеансовый полностью соответствует своему названию, так как поддерживает сеанс связи. Работает с созданием и завершением сеанса, синхронизацией задач, обменом данными, etc.
- Транспортный уровень отвечает за доставку переданной информации без потерь, дублирования, ошибок и в точно той же последовательности, что и нужно (как данные передаются – так они и поставляются получателю). Протоколы данного уровня работают по принципу «точка-точка». Примеры: TCP, UDP. Больше о работе TCP и других протоколов можете узнать из нашей статьи «Разбираем по косточкам компьютерные сети: HTTP, TCP, REST».
- Сетевой нужен, чтобы определять путь передачи данных. Отвечает за поиск кратчайших маршрутов, коммутацию и отслеживание неполадок в сети. На данном уровне работает маршрутизатор.
- Канальный уровень или уровень звена данных. Здесь происходит обеспечение взаимодействия сетей, но уже на физическом уровне. Полученные с физического уровня данные упаковываются во фреймы, исправляются ошибки, если это необходимо, а после информация отправляется выше – на сетевой уровень. Здесь работают коммутаторы и мосты. Примеры интерфейсов: NDIS, ODI.
- Физический уровень – самый нижний, для работы с передачей потока данных. Реализуется передача оптических или электрических сигналов в радиоэфир или кабель, а также их прием с дальнейшим преобразованием в биты данных. Грубо говоря, осуществляется интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. Здесь работают хабы, ретрансляторы и медиаконвертеры.
К слову, модель TCP/IP во многом перекликается с приведенной выше OSI, так как функции многих уровней совпадают: