Стек протоколов — это иерархически организованный набор сетевых протоколов , достаточный для организации взаимодействия узлов в сети . Протоколы работают в сети одновременно, значит работа протоколов должна быть организована так, чтобы не возникало конфликтов или незавершённых операций. Поэтому стек протоколов разбивается на иерархически построенные уровни, каждый из которых выполняет конкретную задачу — подготовку, приём, передачу данных и последующие действия с ними.

Количество уровней в стеке меняется в соответствии с конкретным стеком протоколов. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней, как правило, программными средствами.

Существует достаточное количество стеков протоколов, широко применяемых в сетях. Наиболее популярные стеки протоколов: OSI международной организации по стандартизации , TCP/IP , используемый в сети Internet и во многих сетях на основе операционной системы UNIX , IPX/SPX фирмы Novell, , разработанный фирмами Microsoft и IBM , DECnet корпорации Digital Equipment , SNA фирмы IBM и некоторые другие.

Стандартные стеки коммуникационных протоколов

OSI

Важно различать модель OSI и стек протоколов OSI. В то время как модель OSI является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем, стек OSI представляет собой набор спецификаций конкретных протоколов.

В отличие от других стеков протоколов, стек OSI полностью соответствует модели OSI, включая спецификации протоколов для всех семи уровней взаимодействия, определённых в этой модели:

• На физическом и канальном уровнях стек OSI поддерживает протоколы Ethernet , Token ring , FDDI , а также протоколы LLC , X.25 и ISDN , то есть использует все разработанные вне стека популярные протоколы нижних уровней, как и большинство других стеков.
• Сетевой уровень включает сравнительно редко используемые протоколы Connection-oriented Network Protocol ( CONP ) и Connectionless Network Protocol ( CLNP ). Как следует из названий, первый из них ориентирован на соединение (connection-oriented), второй — нет (connectionless). Более популярны протоколы маршрутизации стека OSI: (End System — Intermediate System) между конечной и промежуточной системами и IS-IS (Intermediate System — Intermediate System) между промежуточными системами.
• Транспортный уровень стека OSI в соответствии с функциями, определёнными для него в модели OSI, скрывает различия между сетевыми сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что пользователи получают требуемое качество обслуживания независимо от нижележащего сетевого уровня. Чтобы обеспечить это, транспортный уровень требует, чтобы пользователь задал нужное количество обслуживания.
• Службы прикладного уровня обеспечивают передачу файлов, эмуляцию терминала , службу каталогов и почту . Из них наиболее популярными являются служба каталогов (стандарт X.500 ), электронная почта (стандарт X.400 ), протокол виртуального терминала ( ), протокол передачи, доступа и управления файлами ( FTAM ), протокол пересылки и управления работами ( ).

TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов, на которых базируется Интернет . Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня ( прикладной , представления и сеансовый ) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.

Уровни стека TCP/IP:

1. Канальный уровень описывает каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности битов, определяющих начало и конец пакета данных).
2. Сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET . С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны.
3. Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных.
4. На 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.

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают. Упрощённо интерпретацию стека TCP/IP можно представить так:

IPX/SPX

Название стеку дали протоколы сетевого и транспортного уровней - Internetwork Packet Exchange ( IPX ) и Sequenced Packet Exchange ( SPX ). К сетевому уровню этого стека отнесены также протоколы маршрутизации RIP и . А в качестве представителей трёх верхних уровней на рисунке ниже приведены два популярных протокола: протокол удалённого доступа к файлам NetWare Core Protocol ( NCP ) и протокол объявления о сервисах Service Advertising Protocol ( ).

NetBIOS/SMB

На физическом и канальном уровнях этого стека также задействованы уже получившие распространение протоколы, такие как Ethernet, Token Ring, FDDI, а на верхних уровнях — специфические протоколы NetBEUI (протокол расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI — NetBIOS Extended User Interface) и SMB . NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 рабочих станций. Этот протокол содержит много полезных сетевых функций, которые можно отнести к транспортному и сеансовому уровням модели OSI, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов. Это ограничивает применение протокола NetBEUI локальными сетями, не разделёнными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.

Протокол Server Message Block (SMB) поддерживает функции сеансового уровня, уровня представления и прикладного уровня. На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.

См. также

• Стек

Литература

• В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы., СПб.: Питер, 2002. — 672с. ISBN 5-8046-0133-4
• Д.А. Капустин, В. Е. Дементьев, Информационно-вычислительные сети : учебное пособие., Ульяновск : УлГТУ, 2011. — 141с. ISBN 978-5-9795-0926-6