Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов.

В компьютерных сетях соединяющих разное оборудование остро встает проблема совместимости. Идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная, семиуровневая модель взаимодействие открытых систем. Ставшая универсальным языком сетевых специалистов. Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей, для решения которой используется декомпозиция, т.е. разбиение одной сложной задачи на несколько простых задач (модулей). Процедура декомпозиции включает в себя четкое определение функций каждого модуля решающего отдельную задачу и интерфейсов между ними. В результате достигается логическое упрощение задачи и кроме того появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы. При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в том, что все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, т.е. имеются выше и ниже лежащие уровни.

Множество модулей составляющих каждый уровень сформирована, таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего ниже лежащего уровня. С другой стороны результаты работы всех модулей принадлежащих некоторому уровню могут быть переданы только модулем соседнего вышележащего уровня. Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функции, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащий уровень. Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою специфику, связанную с тем, что в процессе обмена сообщениями участвуют две машины. Должны быть приняты соглашения для всех уровней, начиная с самого низкого (уровня передачи бит) до самого высокого реализующего сервис для пользователей сети. Рассмотрим модель взаимодействия двух узлов:

С каждой стороны средства взаимодействия представлены 4 уровнями. Процедура взаимодействия этих двух узлов может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней обеих участвующих сторон. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах называются протоколом.

22.09.2012 (Продолжение)

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящихся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизированных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. Иерархически организованный набор протоколов достаточный для организации взаимодействия узлов в сети называется стеком коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы могут быть организованны, как аппаратное, так и программное. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней часто только программными средствами. Программный модуль, реализующий некоторый протокол часто также называю протоколом. При этом соотношение между протоколом – формально определенной процедурой и протоколом – программным модулем, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом и программой. Протоколы реализуются не только компьютерами, но и коммуникационным оборудованием.