Wykład 4 (skw4

Cz¦±¢ I
Usªugi zorientowane poª¡czeniowo i
usªugi bezpoª¡czeniowe
Warstwy mog¡ oferowa¢ warstwom le»¡cym o jeden poziom wy»ej, usªugi
bezpoª¡czeniowe i usªugi wymagaj¡ce poª¡czenia. W usªugach sieciowych
zorientowanych poª¡czeniowo u»ytkownik usªugi najpierw ustala poª¡czenie,
potem poª¡czenia u»ywa, a nast¦pnie przerywa poª¡czenie. Ten rodzaj usªug
przypomina caªkowicie poª¡czenia w sieci telefonicznej.
Usªugi bezpoª¡czeniowe przypominaj¡ typowe usªugi pocztowe. Ka»da
wiadomo±¢ wyst¦puj¡ca w tego rodzaju usªugach posiada peªny adres przeznaczenia i przesyªana jest przez sie¢ niezale»nie od innych wiadomo±ci. Mo»e
si¦ wi¦c zdarzy¢, »e wiadomo±¢, przesªana jako pierwsza dotrze do adresata
pó¹niej, ni» wiadomo±ci o numerach wi¦kszych. Taka sytuacja jest nie do
pomy±lenia w usªugach zorientowanych poª¡czeniowo.
Ka»da usªuga cechuje si¦ okre±lon¡ jako±ci¡. Niektóre usªugi s¡ niezawodne w tym sensie, »e nie powoduj¡ one nigdy utraty danych. Zwykle usªug¦
niezawodn¡ realizuje si¦ w ten sposób, »e adresat potwierdza odbiór ka»dej
wiadomo±ci, wobec czego nadawca ma pewno±¢, »e wysªana wiadomo±¢ osi¡gn¦ªa cel. Procedura potwierdze« wymaga kanaªu zwrotnego i wprowadza
opó¹nienia, co mo»e by¢ czasami niepo»¡dane.
Typowym przykªadem niezawodnej usªugi zorientowanej poª¡czeniowo,
jest transfer pliku, kiedy wymaga si¦, by wszystkie bity byªy poprawnie odebrane w takiej kolejno±ci, w jakiej zostaªy nadane.
Nie wszystkie zastosowania wymagaj¡ usªug zorientowanych poª¡czeniowo. Dotyczy to wiadomo±ci, co do których wymaga si¦ jedynie, by byªy
przesªane do adresata z du»ym prawdopodobie«stwem dor¦czenia, ale bez
gwarancji, »e je dor¦czono. Przykªadem tego typu usªugi mog¡ by¢ ró»nego
rodzaju reklamy i oferty handlowe dostarczane przez poczt¦. Taka usªuga,
na ogóª ta«sza od usªugi zorientowanej poª¡czeniowo, jest nazywana usªug¡
datagramow¡, analogicznie do usªug telegracznych, przy wykonaniu których
nie zawiadamia si¦ nadawcy telegramu, »e adresat telegram otrzymaª.
Z innych usªug bezpoª¡czeniowch nale»y jeszcze wymieni¢ usªug¦ datagramow¡ z potwierdzeniem oraz usªug¦ »¡dania odpowiedzi.
Cz¦±¢ II
Prymitywy usªug
Usªugi realizuje odpowiednie oprogramowanie, dlatego powinny one by¢
precyzyjnie zdeniowane. Usªug¦ okre±la si¦ zatem formalnie jako zestaw
1
tzw. prymitywów, b¦d¡cych do dyspozycji u»ytkownika, pragn¡cego skorzysta¢ z danej usªugi. Prymitywy te, peªni¡ce podobn¡ rol¦ w opisie usªugi jak
instrukcje i deklaracje j¦zyka programowania, powiadamiaj¡ usªug¦ o konieczno±ci podj¦cia pewnego dziaªania, lub informuj¡ o dziaªaniu, podj¦tym
przez stacj¦ równorz¦dn¡.
W modelu OSI prymitywy dzieli si¦ na cztery klasy:
Tabela 1: Klasy prymitywów
Prymityw
»¡danie
wskazanie
odpowied¹
potwierdzenie
Znaczenie
»¡danie od usªugi wykonania pewnego dziaªania
informowanie o pewnym zdarzeniu
zgªoszenie ch¦ci odpowiedzi na zdarzenie
informowanie o »¡daniu usªugi
Do pierwszej grupy nale»¡ prymitywy »¡dania, stosowane gdy wymaga si¦ podj¦cia jakiego± dziaªania, np. ustalenie poª¡czenia lub przesªanie
danych. Prymityw wskazania oznajmia jednostce zwi¡zanej z »¡daniem, »e
b¦dzie wykonana pewna operacja, dotycz¡ca tej jednostki, np. »e kto± »¡da
poª¡czenia z dan¡ jednostk¡. Jednostka, otrzymuj¡ca prymityw wskazania
u»ywa prymitywu odpowiedzi by powiadomi¢ zainteresowan¡ jednostk¦, i»
jest w stanie przyj¡¢ lub odrzuci¢ okre±lone dziaªanie. Jednostka, która posªuguje si¦ prymitywem »¡dania mo»e za pomoc¡ prymitywu potwierdzenia
dowiedzie¢ si¦, jakie dziaªanie zostaªo podj¦te na skutek prymitywu »¡dania.
Usªuga mo»e by¢ potwierdzona stosuje si¦ wtedy prymitywy wszystkich czterech typów. Je±li usªuga nie jest potwierdzona, w u»yciu s¡ tylko
prymitywy »¡dania i wskazania.
Cz¦±¢ III
Przykªady sieci komputerowych
Na ±wiecie dziaªa obecnie wiele sieci komputerowych ró»nego typu. Istniej¡ sieci dokªadnie zaprojektowane i zrealizowanie przez jedn¡ organizacj¦,
a obok nich sieci budowane przez amatorów, stanowi¡ce przypadkow¡ kolekcj¦ komputerów, ª¡czonych ze sob¡ przez wiele lat bez nadzoru »adnej
fachowej instytucji. St¡d te» dost¦pne w sieciach usªugi mog¡ dotyczy¢, zarówno dowolnej komunikacji mi¦dzy procesami, jak i poczty elektronicznej,
transferu plików, czy te» zdalnej rejestracji u»ytkownika w sieci. Ró»ni¡ce
si¦ mi¦dzy sob¡ sieci maj¡ te» ró»ne spoªeczno±ci u»ytkowników. Warto wi¦c
pozna¢ mo»liwo±ci i histori¦ kilku typowych sieci, aktualnie dziaªaj¡cych na
±wiecie.
2
Cz¦±¢ IV
Sieci publiczne
W wielu krajach administracje rz¡dowe lub instytucje prywatne zacz¦ªy
oferowa¢ usªugi sieciowe ka»dej organizacji lub osobie, zainteresowanej usªugami tego typu. Na ogóª proponuje si¦ usªugi komunikacyjne, polegaj¡ce na
ª¡czeniu kanaªami transmisyjnymi hostów i terminali potencjalnych klientów.
Tak tworzone systemy, nazywaj¡ si¦ sieciami publicznymi i s¡ one podobne
do sieci telekomunikacyjnej powszechnego u»ytku, a cz¦sto stanowi¡ nawet
fragment takiej sieci.
Chocia» sieci publiczne w ró»nych krajach wyposa»one s¡ w ró»ny sprz¦t,
wirtualnie s¡ one podobne, poniewa» stosuj¡ one model OSI oraz znormalizowane protokoªy CCITT lub ISO we wszystkich warstwach (tabela 3.1).
Dla najni»szych trzech warstw sieci komputerowej CCITT wydaªo zalecenia, które s¡ powszechnie respektowane na caªym ±wiecie. Protokóª warstwy
zycznej (CCITT X.21) okre±la interfejs zyczny, elektryczny i proceduralny
mi¦dzy hostem a sieci¡. Aktualnie niewiele krajów respektuje t¦ norm¦, poniewa» dotyczy ona telefonii cyfrowej PCM, która funkcjonuje równolegle z
powszechnie stosowanym starszym systemem telefonii analogowej. Oczekuje
si¦ jednak, »e protokóª X.21 b¦dzie miaª du»e znaczenie w przyszªo±ci, kiedy
sieci telefoniczne w wi¦kszo±ci krajów zostan¡ zmodernizowane.
Norma warstwy ª¡cza danych posiada kilka odmian, uwzgl¦dniaj¡cych
jednak problem korekcji bª¦dów transmisji, powodowanych przez zakªócenia
na liniach telefonicznych, ª¡cz¡cych aparatur¦ u»ytkownika sieci komputerowej z publiczn¡ podsieci¡ telekomunikacyjn¡.
Protokóª warstwy sieci (CCITT X.25, warstwa 3) zajmuje si¦ problemami adresowania, sterowania przepªywem, potwierdzeniami odbioru, itp. Na
±wiecie pracuje wiele terminali, które nie potra¡ u»ywa¢ tego protokoªu.
Dlatego te» takie terminale podª¡cza si¦ do sieci za pomoc¡ urz¡dzenia do
formowania i demonta»u pakietów PAD (Packet Assembler Disassembler),
którego funkcj¦ opisano w zaleceniu CCITT X.3. Istnieje te» znormalizowany protokóª mi¦dzy terminalem a PAD-em (CCITT X.28) oraz mi¦dzy
PAD-em a sieci¡ (CCITT X.29).
Wy»sze warstwy sieci publicznych cechuje znacznie mniejszy stopie« uniformizacji. ISO opracowaªa normy denicji usªugi bezpoª¡czeniowej warstwy
transportowej ISO 8072 i zorientowany poª¡czeniowo protokóª warstwy transportowej ISO 8073. Prawdopodobnie wi¦kszo±¢ sieci publicznych te propozycje zaakceptuje.
ISO opracowaªa te» normy dla zorientowanych poª¡czeniowo usªug warstwy sesji i protokoªu warstwy sesji ISO 8326, ISO 8327 oraz normy dla
usªugi i protokoªu warstwy prezentacji. Nale»y oczekiwa¢ powszechnej akceptacji równie» i tych norm, chocia» potrzeby w tym zakresie nie s¡ du»e,
gdy» wiele aplikacji nie wymaga wcale usªug sesji i prezentacji.
3
Warstwa aplikacji zawiera zbiór protokoªów dla ró»nych zastosowa«. Nale»y tu wymieni¢:
protokóª dost¦pu i zarz¡dzania systemem plików FTAM (File Transfer,
Access and Management),
protokóª wirtualnego terminala VTP (Virtual Terminal Protocol),
protokóª zdalnego przetwarzania wsadowego JTM (Job Transfer and
Manipulation), sªu»¡cy do przesyªania programów i plików.
Tabela 2: Kluczowe normy sieciowe CCITT i ISO
warstwa
17
7
6
5
4
3
2
1
norma
ISO 7948
ISO 8571
ISO 8872
ISO 8831
ISO 8832
ISO 9040
ISO 9041
CCITT X.400
ISO 8822
ISO 8823
ISO 8326
ISO 8327
ISO 8072
ISO 8073
CCITT X.25
ISO 8802
CCITT X.25
CCITT X.21
opis
model odniesienia ISO/OSI
usªuga transferu plików
protokóª transferu plików
usªuga zdalnego przetwarzania wsadowego
protokóª zdalnego przetwarzania wsadowego
usªuga wirtualnego terminala
protokóª wirtualnego terminala
zalecenia dla poczty elektronicznej
zorientowana poª¡czeniowo usªuga prezentacji
zorientowany poª¡czeniowo protokóª prezentacji
zorientowana poª¡czeniowo usªuga sesji
zorientowany poª¡czeniowo protokóª sesji
zorientowana poª¡czeniowo usªuga transportowa
zorientowany poª¡czeniowo protokóª transportowy
protokóª X.25 warstwy 3.
lokalne sieci komputerowe
protokóª warstwy ª¡cza danych
cyfrowy interfejs warstwy zycznej
Cz¦±¢ V
Sie¢ ARPANET
Sie¢ ARPANET opracowaªa, zaprojektowaªa i zrealizowaªa instytucja
DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), podlegªa ministerstwu obrony USA. Prace nad sieci¡ rozpocz¦to pod koniec lat 60., a pierwsze
4
eksperymenty techniczne przeprowadzono w grudniu 1969, po zbudowaniu
sieci o 4 w¦zªach. W ci¡gu nast¦pnych lat sie¢ rozrosªa si¦ terytorialnie, ª¡cz¡c kilkaset hostów na poªowie globu ziemskiego, od Hawajów po Szwecj¦.
Zastosowana w tej sieci technologia okazaªa si¦ wysoce niezawodna, dlatego
te» wkrótce zbudowano w oparciu o t¦ technologi¦ sie¢ wojskow¡ MILNET,
posiadaj¡c¡ swoje europejskie odgaª¦zienie o nazwie MINET. Obie te sieci s¡
poª¡czone z sieci¡ ARPANET, ale przepªyw informacji mi¦dzy sieci¡ cywiln¡
i wojskow¡ jest ±ci±le kontrolowany. Nast¦pnie z sieci¡ ARPANET poª¡czono
dwie sieci satelitarne SATNET i WIDEBAND. Wiele podª¡czonych do sieci ARPANET uniwersytetów ameryka«skich i instytucji rz¡dowych posiada
wªasne sieci lokalne, co czyni z ARPANET-u sie¢ rozlegª¡ z tysi¡cami hostów
i setkami tysi¦cy u»ytkowników.
Pocz¡tkowo w w¦zªach sieci ARPANET pracowaªy minikomputery DDP516 rmy Honeywell, o pami¦ci 12 tysi¦cy 16-bitowych sªów, ale z upªywem
lat w¦zªy te wielokrotnie modernizowano, wyposa»aj¡c je w coraz to wi¦ksze
komputery, bez zmiany ich funkcji. Na pocz¡tku w¦zªy sieci byªy poª¡czone
za pomoc¡ ª¡czy transmisji danych, o szybko±ci 56000 bitów na sekund¦,
dzi¦ki czemu ka»dy w¦zeª mógª obsªu»y¢ od jednego do czterech hostów.
Š¡cza takie pracuj¡ w tej sieci do dzi±, ale aktualnie u»ywa si¦ te» ª¡czy o
wiele szybszych, a do jednego w¦zªa sieci mo»na podª¡czy¢ maksymalnie 10
hostów z setkami terminali ka»dy.
ARPANET nie przestrzega zalece« modelu OSI, poniewa» sie¢ ta jest
starsza od tego modelu o 10 lat. W sieci ARPANET protokóª mi¦dzyw¦zªowy stanowi mieszanin¦ protokoªów warstw 2. i 3. modelu OSI, a warstwa 3.
zawiera mechanizm doboru drogi dla w¦druj¡cych przez sie¢ pakietów, oraz
werykuje poprawny odbiór ka»dego wysªanego w sie¢ pakietu, czego nie realizuje 3. warstwa modelu OSI. Protokóª warstwy sieci, nazywany skrótowo
IP (Internet Protocol), jest protokoªem bezpoª¡czeniowym, zaprojektowanym dla obsªugi poª¡cze« sieci ARPANET z licznymi sieciami lokalnymi i
rozlegªymi. Protokóª transportowy tej sieci, TCP (Transmission Control Protocol), jest protokoªem zorientowanym poª¡czeniowo i ogólnie przypomina
protokóª transportowy modelu OSI. W sieci ARPANET nie ma protokoªów
warstwy sesji i warstwy prezentacji, gdy» podczas wieloletniej eksploatacji
sieci nie byªo potrzeby ich stosowania. Istniej¡ tu jednak ró»ne protokoªy
warstwy aplikacji, które nie s¡ podobne do ich odpowiedników w modelu
OSI.
Sie¢ ARPANET ±wiadczy swoim u»ytkownikom usªugi typu transfer plików, poczta elektroniczna i zdalna rejestracja w sieci.
5
Cz¦±¢ VI
Sie¢ ETHERNET
W roku 1973 pracuj¡cy w rmie Xerox Corporation Robert Metcalfe wraz
z Dawidem Boggsem i grup¡ wspóªpracowników rozpocz¡ª realizacj¦ sieci lokalnej Ethernet, której koncepcj¦ przedstawiª w swojej pracy doktorskiej,
obronionej w tym wªa±nie roku na renomowanym uniwersytecie MIT. Pracami tej grupy zainteresowaªa si¦ rma Intel, opracowuj¡c dla tej sieci jednoczipowy sterownik, oraz przedsi¦biorstwo General Motors (GM), konkuruj¡ce z
japo«skimi rmami samochodowymi, pragn¡ce utworzy¢ jedn¡ sie¢ komputerow¡ dla wszystkich swoich biur, fabryk i przedstawicielstw handlowych i
tym sposobem usprawni¢ proces produkcji i dystrybucji samochodów. Istotnym dla GM problemem byªa automatyzacja produkcji za pomoc¡ lokalnej
sieci komputerowej, pracuj¡cej w czasie rzeczywistym, ª¡cz¡cej wszystkie roboty na ta±mie monta»owej. Sie¢ ta miaªa minimalizowa¢ czas monta»u, a w
swej pierwotnej postaci Ethernet takiej mo»liwo±ci nie posiadaª.
Wszystkie poª¡czone komputery sieci Ethernet znajduj¡ si¦ w stanie nasªuchu i badaj¡, czy kablem s¡ przesyªane dane. Je±li w kablu nie ma sygnaªu,
»aden komputer nie mo»e danych nadawa¢. W przypadku gdy dwa komputery nadaj¡ w tym samym czasie, wyst¦puje stan kolizji, komputery przerywaj¡ nadawanie na krótki, losowo dobrany okres czasu, a nast¦pnie ponawiaj¡
prób¦ nadawania. W tym systemie trudno ustali¢ teoretycznie górn¡ granic¦
czasu oczekiwania, podª¡czonej do sieci stacji na nadawanie, gdy» jest to
wielko±¢ statystyczna. Rozwi¡zanie to byªo nie do przyj¦cia dla GM, gdy»
rma ta potrzebowaªa systemu, w którym ka»dy komputer miaªby wyznaczony deterministycznie cykliczny dost¦p do sieci, z jednakowym dla ka»dego
komputera czasem oczekiwania na nadawanie. Sie¢ lokaln¡ o takiej wªasno±ci
nazwano sieci¡ typu token bus (token - znak, bon, »eton, bus - szyna, magistrala). W mi¦dzyczasie rma IBM przyj¦ªa jako norm¦ podobny typ sieci
lokalnej, o nazwie token ring, pracuj¡cej bardzo niezawodnie i posiadaj¡cej
wiele innych zalet. Te trzy rozwi¡zania zostaªy wzi¦te pod uwag¦ przez najwi¦ksz¡ ±wiatow¡ organizacj¦ zawodow¡, zajmuj¡c¡ si¦ normalizacj¡, IEEE
(Institute of Electrical and Electronic Engineers), która opracowaªa normy
IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (token bus) i IEEE 802.5 (token ring),
wychodz¡c z zaªo»enia, »e lepiej mie¢ trzy normy ni» jedn¡.
6
Poza tym GM i inne rmy zainteresowane automatyzacj¡ produkcji dostrzegaªy potrzeb¦ przyj¦cia takich protokoªów w ka»dej warstwie modelu
OSI, które byªyby uniwersalne i braªy pod uwag¦ przyszªy rozwój technologii.
W ten sposób powstaª protokóª MAP (Manufacturing Automation Protocol)
dla sieci typu token bus, zaakceptowany przez wiele przedsi¦biorstw.
W tym samym czasie rma Boeing byªa zainteresowana normami dla automatyzacji prac biurowych i nie miaªa wymaga« zwi¡zanych z automatyzacj¡ czasu rzeczywistego (monta» samolotów 747 nie jest produkcj¡ ta±mow¡).
Dla tych zastosowa« sie¢ typu Ethernet byªa instalacj¡ wystarczaj¡c¡. Firma
Boeing opracowaªa wi¦c dla tej sieci zestaw protokoªów TOP (Technical and
Oce Protocols), równie» zaakceptowany przez wiele rm, poszukuj¡cych
wygodnego narz¦dzia tylko dla automatyzacji prac biurowych.
Firmy GM oraz Boeing staraªy si¦ usilnie, by stosy protokoªów MAP i
TOP byªy jak najbardziej kompatybilne (tabela 3).
Tabela 3: Stosy protokoªów MAP i TOP
warstwa
warstwa 7
warstwa 6
warstwa 5
warstwa 4
warstwa 3
warstwa 2
warstwa 1
protokóª MAP
FTAM, DS, MNS
protokóª prezentacji
ISO 8823
protokóª sesji
ISO 8327
protokóª transportowy
ISO 8073
protokóª warstwy sieci
ISO 8473
sterowanie ª¡czem zycznym
ISO 8802/2
token bus
ISO 8802/4
protokóª TOP
FTAM, DS, VTP, MHS
protokóª prezentacji
ISO 8823
protokóª sesji
ISO 8327
protokóª transportowy
ISO 8073
protokóª warstwy sieci
ISO 8473
sterowanie ª¡czem zycznym
ISO 8802/2
Ethernet, token ring
ISO 8802/3, ISO 8802/5
Obydwa stosy protokoªów ±ci±le dostosowuj¡ si¦ do modelu OSI, u»ywaj¡c w warstwach 2 6 tych samych protokoªów. W warstwie 4. zastosowano
zorientowany poª¡czeniowo protokóª klasy 4, zakªadaj¡cy »e warstwa sieci
nie jest w peªni niezawodna i sama dokonuje procedur korekcji bª¦dów oraz
steruje przepªywem danych. Przy tym zaªo»eniu mo»liwe s¡ poª¡czenia z
ka»d¡ sieci¡, nawet o najgorszej jako±ci. Osi¡ga si¦ to kosztem skomplikowania funkcji warstwy transportowej, która musi uwzgl¦dnia¢ zawodn¡ usªug¦
sieciow¡.
Zestaw protokoªów TOP rozpoznaje 4 typy systemów, które mog¡ istnie¢
7
w sieci: system ko«cowy (end system, host), wzmacniak (repeater), most
(bridge), urz¡dzenie trasuj¡ce (router) oraz bram¦ (gateway). Systemy te
ró»ni¡ si¦ mi¦dzy sob¡ liczb¡ warstw, u»ytych w poª¡czeniu (rys. 1).
Rysunek 1: Repeater (a), most (b), router (c)
Repeater przekazuje transmitowane bity z jednej sieci do innej, dzi¦ki
czemu obie sieci tworz¡ logicznie jedn¡ sie¢. Jest to urz¡dzenie do±¢ proste,
nie posiadaj¡ce »adnego oprogramowania, sªu»¡ce jedynie do retransmisji
bitów.
Most jest systemem, stosowanym do ustalania poª¡cze« mi¦dzysieciowych, przebiegaj¡cych przez dwie warstwy. System ten jest u»yteczny np.
wówczas, gdy sieci posiadaj¡ ró»ne warstwy ª¡cza danych przy tej samej
warstwie sieci. Przypadek taki ma miejsce podczas ª¡czenia sieci Ethernet
i token ring, posiadaj¡cych ró»ne formaty ramek. Jest to urz¡dzenie programowalne, du»o bardziej skomplikowane od repeatera i zawieraj¡ce do±¢
zaawansowane oprogramowanie.
Router jest wymagany wówczas, gdy dwie sieci stosuj¡ ten sam protokóª
warstwy transportowej przy ró»nych protokoªach warstwy sieci. System ten
jest niezb¦dny, np. przy poª¡czeniu sieci typu token bus z sieci¡ publiczn¡
opart¡ na protokole X.25 CCITT.
Brama jest takim systemem, który stosuje si¦ do wykonywania poª¡cze«
sieci nie stosuj¡cych modelu OSI. Cz¦sto takie poª¡czenie dotyczy warstwy
aplikacji.
Podobne mo»liwo±ci posiada stos protokoªów MAP. Nie u»ywa on natomiast repeaterów, stosuj¡c w zamian mosty, i dostosowany jest do pracy w
czasie rzeczywistym.
8
Cz¦±¢ VII
Sieci UUCP i USENET
W wyniku upowszechnienia si¦ systemu operacyjnego UNIX, powstaªa
pilna potrzeba kopiowania plików mi¦dzy ró»nymi komputerami, pracuj¡cymi pod nadzorem tego systemu. Problem ten rozwi¡zano, opracowuj¡c program
(UNIX to UNIX Copy Program). Systemy UNIX-owe byªy wyposa»ane w modemy i tzw. telefoniczne wzywaki automatyczne, co stwarzaªo
mo»liwo±¢ automatycznego kopiowania plików mi¦dzy zdalnymi komputerami za pomoc¡ programu uucp. Zacz¦ªy wi¦c powstawa¢ sieci informacyjne,
w których jeden komputer centralny z automatycznym wzywakiem, mógª
ª¡czy¢ si¦ pó¹no w nocy z caª¡ grup¡ komputerów na raz i przekazywa¢ im
pliki oraz poczt¦ elektroniczn¡. Takie sieci rozwijaªy si¦ szybko, poniewa» aby
si¦ sta¢ ich u»ytkownikiem, wystarczyªo mie¢ komputer z systemem UNIXowym i modem. Dzi± sie¢ tego typu, zwan¡ sieci¡ UUCP, tworz¡ dziesi¡tki
tysi¦cy komputerów i miliony u»ytkowników.
Sie¢ UUCP, w odró»nieniu od sieci publicznych czy sieci ARPANET, które s¡ przewa»nie centralnie zarz¡dzane, nie podlega »adnym ograniczeniom.
Chocia» w sieci UUCP panuje caªkowita swoboda, granicz¡ca z anarchi¡, to w
spoªeczno±ci u»ytkowników tej sieci znajduj¡ si¦ setki kompetentnych specjalistów, którzy dbaj¡ o to, aby sie¢ dziaªaªa sprawnie mimo braku centralnego
nadzoru. Europejski segment sieci UUCP posiada nawet swoj¡ nazw¦ EUnet
i jest bardziej zorganizowany. Ka»dy kraj europejski posiada jeden komputer
centralny, peªni¡cy rol¦ bramy (gateway), nadzorowany przez jednego administratora. Caªy ruch mi¦dzynarodowy przechodzi przez takie bramy, które
rozdzielaj¡ strumie« danych mi¦dzy sieci narodowe. Europa i USA poª¡czone s¡ lini¡ dzier»awion¡ mi¦dzy Amsterdamem a pewnym hostem w stanie
Virginia, zwanym
, i poª¡czonym te» z sieci¡ ARPANET. Segmenty
sieci UUCP istniej¡ tak»e w Australii, Korei, Japonii i innych pa«stwach
pozaeuropejskich.
Z sieci¡ UUCP, ±wiadcz¡c¡ gªównie usªug¦ poczty elektronicznej, stowarzyszona jest sie¢ USENET, utworzona przez Duke University z Póªnocnej Karoliny, oferuj¡ca now¡ usªug¦ w postaci nowo±ci sieciowych (network
news). Prawie wszystkie UNIX-owe komputery w USA oraz wszystkie komputery sieci EUnet wª¡czone s¡ do sieci UUCP i USENET.
Nowo±ci sieciowe s¡ podzielone na setki grup tematycznych z ró»nych
dziedzin. Obok grup dotycz¡cych ka»dego popularnego j¦zyka programowania, czy te» ka»dego systemu operacyjnego, istniej¡ np. grupy, po±wi¦cone
rekreacji. U»ytkownicy sieci USENET mog¡ by¢ subskrybentami tej usªugi
i deklarowa¢ swoje zainteresowania.
uucp
uunet
9
Cz¦±¢ VIII
Sie¢ CSNET
Po uruchomieniu sieci ARPANET w latach 80-tych wiele uniwersytetów ameryka«skich nie miaªo do niej dost¦pu, gdy» ta sie¢ byªa wªasno±ci¡
departamentu obrony USA. Aby z usªug sieciowych mogªa korzysta¢ caªa
spoªeczno±¢ ameryka«skich informatyków, fundacja NSF (National Science
Fundation) uruchomiªa sie¢ CSNET, udost¦pniaj¡c j¡ wszystkim uniwersyteckim wydziaªom informatyki (informatyka - Computer Science, st¡d dwie
pierwsze litery nazwy sieci CSNET). W rzeczywisto±ci sie¢ CSNET nie jest
sieci¡, jak ARPANET, ale tzw. metasieci¡. Oznacza to, »e CSNET u»ywa
±rodków transmisji, oferowanych przez inne sieci, ale na samej górze stosu
protokoªów dorzuca wªasn¡ warstw¦, dzi¦ki czemu jest postrzegana przez
swoich u»ytkowników jako sie¢ samodzielna. CSNET ª¡czy okoªo 150 ±rodowisk akademickich i skªada si¦ z czterech komponentów w postaci podsieci,
sterowanych centralnym komputerem o nazwie CSNET-RELAY. Komponentami tymi s¡:
Sie¢ ARPANET, do której ju» s¡ podª¡czone wydziaªy informatyki
wielu uniwersytetów za pomoc¡ ª¡czy dzier»awionych o przepustowo±ci
56 kbit/s.
Sie¢ publiczna z protokoªem X.25 CCITT. Za pomoc¡ tej sieci mo»na
ª¡czy¢ si¦ z komputerem CSNET-RELAY.
Sie¢ PHONENET, do której podª¡cza si¦ te uniwersytety, które nie
maj¡ poª¡czenia ani z ARPANET-em, ani z sieci¡ X.25. Hosty sieci
PHONENET mog¡ ª¡czy¢ si¦ bezpo±rednio z komputerem CSNETRELAY. Sie¢ PHONENET nie jest centralnie administrowana i jest w
dziaªaniu podobna do sieci USENET.
Sie¢ CYPRESS, b¦d¡ca replik¡ w mniejszej skali sieci ARPANET, posiadaj¡ca hosty oraz w¦zªy, zwane IMPLET-ami.
Wszyscy u»ytkownicy sieci CSNET (z wyj¡tkiem tych, którzy s¡ podª¡czeni
do sieci PHONENET i maj¡ do dyspozycji tylko poczt¦ elektroniczn¡), mog¡
korzysta¢ z usªug poczty elektronicznej, transferu plików i zdalnej rejestracji
w sieci.
Sie¢ CSNET dostarczyªa jej twórcom wielu pozytywnych do±wiadcze« i
skªoniªa fundacj¦ NSF do utworzenia w roku 1987 podobnej sieci, NSFNET,
zapewniaj¡cej dost¦p do superkomputerów, rozmieszczonych na caªym terytorium USA. U»ywanie superkomputerów cz¦sto wi¡»e si¦ z transferem
du»ej ilo±ci danych, dlatego te» w sieci NSFNET do poª¡cze« odlegªych zastosowano ª¡cza mikrofalowe o przepustowo±ci 1,5 Mbit/s. W sieci NSFNET,
podobnie jak w sieciach ARPANET, CSNET i w sieciach UNIX-owych, stosuje si¦ protokoªy TCP/IP.
10
Cz¦±¢ IX
Sie¢ BITNET
Innym interesuj¡cym przykªadem sieci jest podobna do sieci CSNET,
sie¢ ª¡cz¡ca wszystkie wydziaªy ró»nych uniwersytetów, nie tylko wydziaªu informatyki. Pod koniec lat 80. sie¢ ta ª¡czyªa ponad 175 stacji w USA,
a jej europejski odpowiednik, zwany EARN (European Academic Research
Network) obejmowaª 260 stacji. Cech¡ charakterystyczn¡ sieci BITNET jest
jej archaiczne oprogramowanie, które zostaªo przekazane twórcom sieci bezpªatnie przez IBM i byªo stosowane w czasach, gdy no±nikami informacji
wprowadzanej do komputera byªy karty perforowane. Dlatego te» protokoªy
tej sieci nie s¡ podobne ani do protokoªów OSI, ani do TCP/IP. Osobliwo±ci¡
tej sieci jest jej nansowanie, sprowadzaj¡ce si¦ zasadniczo tylko do opªat za
dzier»awienie linii telefonicznej, za pomoc¡ której uczelnia jest poª¡czona z
sieci¡.
Podstawow¡ usªug¡ sieci BITNET jest transfer plików, poczta elektroniczna, zdalne przetwarzanie wsadowe i w ograniczonym zakresie zdalna rejestracja w sieci. Zaawansowane s¡ prace, maj¡ce na celu integracj¦ sieci
BITNET z sieciami ARPANET, USENET i CSNET.
Cz¦±¢ X
Sie¢ SNA
Architektura sieci o nazwie SNA (Systems Network Architecture) zostaªa
opracowana w rmie IBM i miaªa zapewni¢ klientom tej rmy mo»liwo±¢ budowy wªasnych, prywatnych sieci, ª¡cznie z podsieci¡ komunikacyjn¡, której
hostami byªyby komputery IBM. Ide¡ przewodni¡ tej koncepcji byªa próba
poª¡czenia kilku izolowanych komputerów IBM oraz wszystkich wspóªpracuj¡cych z nimi terminali, zainstalowanych w jednym przedsi¦biorstwie, w
jeden spójny system. Na systemie SNA wzorowano w znacznym stopniu koncepcj¦ modelu OSI.
Przed realizacj¡ koncepcji SNA, rma IBM produkowaªa setki ró»nego rodzaju urz¡dze«, stosowanych do zdalnej komunikacji mi¦dzy komputerami, uwzgl¦dniaj¡cych dziesi¡tki ró»nych metod zdalnego przetwarzania i
ró»norodne protokoªy ª¡cza transmisji danych. Idea SNA miaªa wi¦c na celu
opanowanie tego chaosu i stworzenie podstaw zwartej metody zdalnego przetwarzania danych, przez wyeliminowanie nie pasuj¡cych do siebie programów
i protokoªów.
Pocz¡tki tej koncepcji si¦gaj¡ roku 1974, kiedy sie¢ SNA posiadaªa struktur¦ drzewiast¡ z jednym hostem i podª¡czonymi do niego terminalami. Zasadniczo nie byªa to jeszcze sie¢, ale w latach 1976 1985 stworzono mo»li11
wo±¢ ª¡czenia ze sob¡ hostów na ró»ne sposoby, dopuszczaj¡c ostatecznie do
stosowania dowolne topologie hostów i sieci lokalnych.
Sie¢ SNA jest kolekcj¡ komputerów, zwanych w¦zªami. Rozró»nia si¦ 4
typy w¦zªów. W¦zªami typu 1. s¡ terminale. Rol¦ w¦zªów typu 2. peªni¡
komputery, steruj¡ce prac¡ terminali i wspóªpracuj¡cych z nimi urz¡dze«
peryferyjnych. W¦zªami typu 4. s¡ tzw. komputery front-end, czyli komputery komunikacyjne, których moc obliczeniowa zaanga»owana jest w realizacj¦ wszystkich funkcji, dotycz¡cych obsªugi transmisji danych. Odci¡»aj¡ one
hosty, peªni¡ce rol¦ w¦zªów typu 5., od tych zada«. W tym zestawie brakuje
w¦zªów typu 3., który prawdopodobnie zarezerwowano na zapas.
Ka»dy w¦zeª posiada jeden lub wi¦cej logicznych jednostek adresowalnych
NAU (Network Adressable Unit), czyli moduªów programowych, pozwalaj¡cych procesom na korzystanie z sieci. S¡ to w istocie punkty wej±ciowe do
sieci dla procesów u»ytkownika. Istniej¡ 3 rodzaje NAU:
Jednostki logiczne LU (Logical Unit), czyli porty do sieci, za pomoc¡
których u»ytkownik ma dost¦p do zasobów sieciowych.
Jednostki zyczne PU (Physical Unit), rezyduj¡ce w ka»dym w¦¹le.
Te moduªy programowe pozwalaj¡ na sterowanie ª¡czem danych i zapewniaj¡ dost¦p do ró»nych urz¡dze« zycznych, bez precyzowania w
jakim procesie te urz¡dzenia b¦d¡ u»yte.
Jednostki sterowania usªugami systemowymi SSCP (System Services
Control Point), instalowane tylko w hostach. SSCP musi posiada¢ dokªadn¡ wiedz¦ o wszystkich elementach sprz¦towych, poª¡czonych z
hostem (komputer typu front-end oraz w¦zªy typu 1. i 2.), poniewa»
zadaniem tej jednostki jest sterowanie tym sprz¦tem. Sprz¦t i oprogramowanie, którym steruje SSCP nazywa si¦ domen¡ (rys. 2).
Warstwow¡ struktur¦ logiczn¡ sieci SNA pokazano na rys. 3. Jakkolwiek
liczba warstw jest tu taka sama jak w modelu OSI, ich funkcje, poczynaj¡c
od warstwy 3, znacznie ró»ni¡ si¦ od ich odpowiedników w tym modelu.
Najni»sza warstwa SNA odpowiada za zyczny transport bitów mi¦dzy
poª¡czonymi ze sob¡ komputerami, a zastosowane w niej protokoªy odpowiadaj¡ ogólnie przyj¦tym normom.
Warstwa sterowania ª¡czem danych, dzieli strumie« bitów na ramki i realizuje procedury detekcji i korekcji bª¦dów transmisji. Zastosowano tu protokóª SDLC (Synchronous Data Link Control), który zasadniczo bez zmian
przyj¦ty zostaª przez ISO pod nazw¡ protokoªu HDLC (High Level Data
Link Control). Obie te warstwy s¡ zasadniczo zgodne z modelem OSI i odpowiadaj¡ warstwom zycznej i ª¡cza danych w tym modelu.
Trzecia warstwa architektury SNA, zwana przez IBM warstw¡ sterowania ±cie»k¡, ustanawia logiczn¡ ±cie»k¦ mi¦dzy porozumiewaj¡cymi si¦ ze
sob¡ jednostkami NAU. Skªada si¦ ona z trzech podwarstw. Podwarstwa
12
Rysunek 2: Domeny sieci SNA. FE procesor front-end, C w¦zeª typu 2.,
T w¦zeª typu 1. (terminal)
najwy»sza steruje globalnie ruchem pakietów, decyduj¡c przez jakie domeny
powinny przechodzi¢ pakiety na trasie od ¹ródªa do miejsca przeznaczenia.
Podwarstwa ta dokonuje wyboru tzw. drogi wirtualnej, w odró»nieniu od
podwarstwy drugiej, która decyduje o wyborze konkretnego ±rodka komunikacji, za pomoc¡ którego domeny mog¡ wymienia¢ dane (np. ª¡cze satelitarne albo linia dzier»awiona od przedsi¦biorstwa telekomunikacyjnego),
czyli wybiera drog¦ absolutn¡. Najni»sza podwarstwa tej warstwy rozdziela
ruch pomi¦dzy kilka równolegªych kanaªów komunikacyjnych, dla uzyskania
wi¦kszej przepustowo±ci i niezawodno±ci.
Kolejn¡ warstw¡ jest warstwa sterowania transmisj¡, której zadaniem jest
tworzenie poª¡cze« transportowych, u»ywanie tych poª¡cze«, a nast¦pnie ich
kasowanie. Komunikacja w systemie SNA polega wyª¡cznie na stosowaniu
tzw. sesji; system ten nie stosuje usªug bezpoª¡czeniowych. Zadaniem sesji
jest dostarczanie warstwom wy»szym niezawodnego ±rodka wymiany danych,
niezale»nego od zmian technologii. Rozró»nia si¦ tu 5 rodzajów sesji:
SSCP SSCP: sesja dla sterowania i obsªugi wymiany wiadomo±ci
mi¦dzy domenami,
SSCP PU: sesja umo»liwiaj¡ca jednostce sterowania usªugami systemowymi zainicjowanie, sterowanie prac¡ lub zatrzymanie odpowiedniej
jednostki zycznej,
SSCP LU: sesja pozwalaj¡ca jednostce logicznej na zarz¡dzanie innymi sesjami,
LU LU: sesja nadawania danych u»ytkownika,
PU: sesja dla zarz¡dzania sieci¡.
13
Rysunek 3: Hierarchia protokoªów i wymiana danych mi¦dzy warstwami
w sieci SNA
W modelu OSI ka»dy proces mo»e wysªa¢ wiadomo±¢ do innego procesu, »¡daj¡c ustalenia poª¡czenia sesji. Je±li wzywany proces wyra»a zgod¦,
wysyªa zwrotnie odpowied¹, przez co poª¡czenie mi¦dzy procesami jest zrealizowane. W sieci SNA sytuacja jest bardziej skomplikowana i zale»y od typu
sesji. Na przykªad, dla sesji LU LU, podczas której u»ytkownicy wymieniaj¡ dane mi¦dzy sob¡, proces musi skontaktowa¢ si¦ z jednostk¡ sterowania
sesj¡ w swojej domenie. Je±li procesy rezyduj¡ w tej samej domenie, sesja jest
ustalana bezpo±rednio. Je±li jednak sesja ma by¢ ustalana mi¦dzy procesami odlegªych domen, wówczas jednostka sterowania usªugami systemowymi
SSCP procesu inicjuj¡cego poª¡czenie sesji musi powiadomi¢ jednostk¦ SSCP
procesu, znajduj¡cego si¦ w domenie odlegªej. Musi te» zosta¢ wybrana droga wirtualna i droga absolutna i w czasie trwania tych czynno±ci, mi¦dzy
komunikuj¡cymi si¦ procesami wymienia si¦ dziesi¡tki komunikatów w po14
staci wiadomo±ci steruj¡cych, niezb¦dnych przy ustalaniu poª¡czenia sesji.
Po ustaleniu sesji warstwa sterowania transmisj¡ reguluje przepustowo±¢ ª¡czy, steruje przydziaªem buforów, ustala priorytety komunikatów, realizuje
procedury szyfrowania i deszyfrowania, o ile takie usªugi byªy wymagane,
oraz wykonuje jeszcze caªy szereg innych niezb¦dnych czynno±ci.
Pi¡t¡ warstw¡ jest warstwa sterowania przepªywem danych, obsªuguj¡ca
wymian¦ komunikatów mi¦dzy procesami oraz realizuj¡ca procedury odzyskiwania danych odebranych bª¦dnie. Osobliwo±ci¡ tej warstwy jest to, »e
do otrzymywanych do przesªania danych nie doª¡cza ona swojego nagªówka,
lecz informacj¦, które dane miaªyby by¢ umieszczone w nagªówku przekazuje
warstwie ni»szej jako parametr.
Szósta warstwa architektury SNA, jest warstw¡ usªug adresowalnych jednostek sieciowych NAU. Nale»y tu wymieni¢ usªugi prezentacji (np. kompresja tekstu), usªugi sesji (np. ustalanie i zwalnianie poª¡czenia) oraz usªugi
sieciowe, dotycz¡ce dziaªania sieci jako caªo±ci. Z tego bardzo pobie»nego
opisu mo»na wysnu¢ sªuszny wniosek, »e sie¢ SNA jest obiektem ogromnie
skomplikowanym.
15