Модель стека протоколов tcp/ip

Модель DOD (модель TCP/IP) (англ. Department of Defense – министерство обороны США) – модель сетевого взаимодействия, разработанная министерством обороны США, практической реализацией которой является стек протоколов TCP/IP.

В отличие от модели OSI, модель DOD состоит из 4-х уровней (сверху вниз):

• Уровня приложений (прикладной уровень) (Process/Application), соответствующего 3-м верхним уровням модели OSI.

• Транспортного уровня (Transport), соответствующего транспортному уровню модели OSI.

• Межсетевого уровня (Internet), соответствующего сетевому уровню модели OSI.

• Уровня сетевого доступа (Network Access), соответствующего двум нижним уровням модели OSI.

Каждый из 4-х уровней модели DOD выполняет свои функции:

Прикладной уровень:

Представляет данные пользователю, а также контроль кодирования и диалога.

Транспортный уровень:

Поддерживает коммуникацию между различными устройствами через различные сети.

Межсетевой уровень:

Определяет наилучший маршрут через сеть.

Уровень сетевого доступа:

Контролирует аппаратные устройства и физические соединения, которые составляют сеть.

Трёхуровневая иерархическая модель компании Cisco

Следует распределить все сетевые объекты по иерархическим уровням, согласно выполняемым объектами функциям. Как и в остальных случаях, анализ одного из иерархических уровней сети позволяет не учитывать функции других уровней.

Современные крупные сети очень сложны, поскольку определяются множеством протоколов, конфигурациями и технологиями. С помощью иерархии можно упорядочить все компоненты в легко анализируемой модели. Причём, модель будет диктовать характеристики каждого иерархического уровня. Иерархическая модель Cisco помогает в разработке, внедрении и обслуживании масштабируемых, надёжных и эффективных в стоимостном выражении объединённых сетей. Компания Cisco определила три иерархических уровня (см. рис 1.14), на каждом из которых выполняются специфические сетевые функций.

В модели определены 3 уровня:

• Базовый уровень (Core layer)

• Уровень распространения (Distribution layer)

• Уровень доступа (Access layer)

Каждый уровень отвечает за реализацию определённых функций. Однако эти уровни являются логическими и не обязательно согласованы с физическими устройствами. В другой иерархической модели — OSI — тоже используются логические уровни иерархии. Аналогично, при построении физической реализации иерархической сети несколько устройств могут попасть на один уровень, либо одно устройство будет выполнять функции нескольких уровней. Следовательно, уровни являются логическими, но не физическими понятиями.

Рассмотрим типичный иерархический проект сети (см. рис. 1.15).

Концепция "сохранить локальным локальный трафик" давно стала общим местом сетевых проектов, хотя и не всегда подкрепляется на концептуальном уровне. Однако иерархия подтверждает предложенную аксиому.

Рассмотрим подробнее каждый уровень иерархической модели.

Базовый уровень

Базовый уровень формирует ядро сети. На самом верху иерархии этот уровень отвечает за быструю и надёжную пересылку больших объёмов трафика. Единственным предназначением базового уровня является быстрая коммутация трафика. Трафик передаётся на базовом уровне совместно для нескольких пользователей. Однако на уровне распределения обрабатываются пользовательские данные, что может привести к дополнительным запросам в базовый уровень.

Если происходит ошибка на базовом уровне, то она влияет на всех пользователей. Следовательно, весьма важно обеспечить высокую надёжность на базовом уровне. На этом уровне обрабатываются большие объёмы трафика, поэтому не менее важно учитывать скорость и задержки. Отметив функции базового уровня, перейдём к особенностям его реализации:

• Ничто не должно замедлять трафик, в том числе списки доступа, маршрутизация между виртуальными локальными сетями VLAN и фильтрация пакетов.

• Не следует реализовывать функции доступа для рабочей группы.

• Исключите расширение базового уровня при росте размеров объединённой сети (например, при добавлении маршрутизаторов).

Если на базовом уровне возникают проблемы с производительностью, лучше выбрать модернизацию, а не расширение.

Несколько рекомендаций по проектированию сети на базовом уровне:

• Обеспечьте высокую надёжность. Рекомендуется применять технологии канального уровня для обеспечения скорости и избыточности (например, использовать FDDI, Fast Ethernet с избыточными связями и даже ATM).

• Учитывайте скорость. На базовом уровне необходима минимальная задержка.

• Выберите протокол маршрутизации с малым временем конвергенции. Быстрые и избыточные подключения на канальном уровне ничем не помогут при некорректных таблицах маршрутизации!

Уровень распространения

Уровень распространения иногда называют уровнем рабочих групп. Он расположен между базовым уровнем и уровнем доступа. Основные функции уровня распространения состоят в маршрутизации, фильтрации и доступе к региональным сетям, а также (если необходимо) в определении правил доступа пакетов к базовому уровню. Уровень распространения обязан устанавливать наиболее быстрый способ обработки запросов к службам (например, метод файлового обращения к серверу). После определения на уровне распространения наилучшего пути доступа, запрос может быть передан на базовый уровень, где реализован скоростной транспорт запроса к нужной службе. На уровне распространения устанавливается политика сети, а также обеспечиваются возможности гибкого описания сетевых операций. На уровне распространения выполняется несколько функций:

• Реализация инструментов, подобных спискам доступа, фильтрации пакетов или механизму запросов.

• Реализация системы безопасности и сетевых политик, включая трансляцию адресов и установку брандмауэров.

• Перераспределение между протоколами маршрутизации, включая использование статических путей.

• Маршрутизация между сетями VLAN и другие функции поддержки рабочих групп.

• Определение доменов широковещательных и многоадресных рассылок.

На уровне распределения не следует выполнять те функции, которые свойственны двум другим уровням.

Уровень доступа

На уровне доступа реализовано управление пользователями и рабочими группами при обращении к ресурсам объединённой сети. Иногда уровень доступа называют уровнем настольных систем. Наибольшая часть необходимых пользователям сетевых ресурсов должна быть доступна локально. На уровне распределения выполняется перенаправление трафика к удалённым службам. Для уровня доступа характерны следующие функции:

• Постоянный контроль (из уровня распределения) за доступом и политиками

• Формирование независимых доменов конфликтов (сегментация)

• Соединение рабочих групп с уровнем распределения

Обычно на уровне доступа применяются технологии DDR или коммутация Ethernet. Здесь же можно увидеть статическую маршрутизацию (вместо протоколов динамической маршрутизации). Как уже отмечено выше, три отдельных уровня не связаны с тремя специальными типами маршрутизаторов. Этих устройств может быть меньше или больше, но нужно всегда помнить о разделении сетевых функций по уровням модели.