В
результате не существует компании, которая
смогла бы обеспечить производство полного
набора всех типов и подтипов оборудования
и программного обеспечения, требуемого
для построения сети. Но, так как
все компоненты сети должны работать
согласованно, совершенно необходимым
оказалось принятие многочисленных
стандартов, которые, если не во всех, то
хотя бы в большинстве случаев, гарантировали
бы совместимость оборудования и
программ различных фирм-изготовителей.
Таким образом, понятия модульности
и стандартизации в сетях неразрывно
связаны, и модульный подход только
тогда дает преимущества, когда он
сопровождается следованием стандартам.
В
результате открытый характер стандартов
и спецификаций важен не только для
коммуникационных протоколов, но и
для всех многочисленных функций
разнообразных устройств и программ,
выпускаемых для построения сети.
Нужно отметить, что большинство
стандартов, принимаемых сегодня, носят
открытый характер. Время закрытых
систем, точные спецификации на которые
были известны только фирме-производителю,
ушло. Все осознали, что возможность легкого
взаимодействия с продуктами конкурентов
не снижает, а наоборот, повышает ценность
изделия, так как его можно применить в
большем количестве работающих сетей,
построенных на продуктах разных производителей.
Поэтому даже фирмы, ранее выпускавшие
весьма закрытые системы - такие как IBM,
Novell или Microsoft, - сегодня активно участвуют
в разработке открытых стандартов и применяют
их в своих продуктах.
Сегодня
в секторе сетевого оборудования
и программ с совместимостью продуктов
разных производителей сложилась следующая
ситуация. Практически все продукты,
как программные, так и аппаратные,
совместимы по функциям и свойствам,
которые были внедрены в практику
уже достаточно давно и стандарты
на которые уже разработаны и
приняты по крайней мере 3-4 года назад.
В то же время очень часто принципиально
новые устройства, протоколы и свойства
оказываются несовместимыми даже у ведущих
производителей. Такая ситуация наблюдается
не только для тех устройств или функций,
стандарты на которые еще не успели принять
(это естественно), но и для устройств,
стандарты на которые существуют уже несколько
лет. Совместимость достигается только
после того, как все производители реализуют
этот стандарт в своих изделиях, причем
одинаковым образом.
1.3.6.
Источники стандартов
Работы
по стандартизации вычислительных сетей
ведутся большим количеством
организаций. В зависимости от статуса
организаций различают следующие
виды стандартов:
- стандарты
отдельных фирм (например, стек протоколов
DECnet фирмы Digital Equipment или графический интерфейс
OPEN LOOK для Unix-систем фирмы Sun);
- стандарты
специальных комитетов
и объединений, создаваемых несколькими
фирмами, например стандарты технологии
АТМ, разрабатываемые специально созданным
объединением АТМ Forum, насчитывающем около
100 коллективных участников, или стандарты
союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов
100 Мбит Ethernet;
- национальные
стандарты, например, стандарт FDDI, представляющий
один из многочисленных стандартов, разработанных
Американским национальным институтом
стандартов (ANSI), или стандарты безопасности
для операционных систем, разработанные
Национальным центром компьютерной безопасности
(NCSC) Министерства обороны США;
- международные
стандарты, например, модель и стек коммуникационных
протоколов Международной организации
по стандартам (ISO), многочисленные стандарты
Международного союза электросвязи (ITU),
в том числе стандарты на сети с коммутацией
пакетов Х.25, сети frame relay, ISDN, модемы и многие
другие.
Некоторые
стандарты, непрерывно развиваясь, могут
переходить из одной категории в
другую. В частности, фирменные стандарты
на продукцию, получившую широкое распространение,
обычно становятся международными стандартами
де-факто, так как вынуждают производителей
из разных стран следовать фирменным
стандартам, чтобы обеспечить совместимость
своих изделий с этими популярными
продуктами. Например, из-за феноменального
успеха персонального компьютера компании
IBM фирменный стандарт на архитектуру
IBM PC стал международным стандартом
де-факто.
Более
того, ввиду широкого распространения
некоторые фирменные стандарты
становятся основой для национальных
и международных стандартов де-юре.
Например, стандарт Ethernet, первоначально
разработанный компаниями Digital Equipment, Intel
и Xerox, через некоторое время и в несколько
измененном виде был принят как национальный
стандарт IEEE 802.3, а затем организация ISO
утвердила его в качестве международного
стандарта ISO 8802.3.
Далее
приводятся краткие сведения об организациях,
наиболее активно и успешно занимающихся
разработкой стандартов в области
вычислительных сетей.
- Международная
организация по стандартизации (International
Organization/or Standardization, ISO, часто называемая
также International Standards Organization) представляет
собой ассоциацию ведущих национальных
организаций по стандартизации разных
стран. Главным достижением ISO явилась
модель взаимодействия открытых систем
OSI, которая в настоящее время является
концептуальной основой стандартизации
в области вычислительных сетей. В соответствии
с моделью OSI этой организацией был разработан
стандартный стек коммуникационных протоколов
OSI.
- Международный
союз электросвязи (International
Telecommunications Union, JTU) - организация, являющаяся
в настоящее время специализированным
органом Организации Объединенных Наций.
Наиболее значительную роль в стандартизации
вычислительных сетей играет постоянно
действующий в рамках этой организации
Международный консультативный комитет
по телефонии и телеграфии (МККТТ) (Consultative
Committee on International Telegraphy and Telephony, CCITT). В результате
проведенной в 1993 году реорганизации ITU
CCITT несколько изменил направление своей
деятельности и сменил название - теперь
он называется сектором телекоммуникационной
стандартизации ITU (ITU Telecommunication Standardization
Sector, ITU-T), Основу деятельности ITU-T составляет
разработка международных стандартов
в области телефонии, телематических служб
(электронной почты, факсимильной связи,
телетекста, телекса и т. д.), передачи данных,
аудио- и видеосигналов. За годы своей
деятельности ITU-T выпустил огромное число
рекомендаций-стандартов. Свою работу
ITU-T строит на изучении опыта сторонних
организаций, а также на результатах собственных
исследований. Раз в четыре года издаются
труды ITU-T в виде так называемой «Книги»,
которая на самом деле представляет собой
целый набор обычных книг, сгруппированных
в выпуски, которые, в свою очередь, объединяются
в тома. Каждый том и выпуск содержат логически
взаимосвязанные рекомендации. Например,
том III Синей Книги содержит рекомендации
для цифровых сетей с интеграцией услуг
(ISDN), а весь том VIII (за исключением выпуска
VIII. 1, который содержит рекомендации серии
V для передачи данных по телефонной сети)
посвящен рекомендациям серии X: Х.25 для
сетей с коммутацией пакетов, Х.400 для систем
электронной почты, Х.500 для глобальной
справочной службы и многим другим.
- Институт
инженеров по электротехнике
и радиоэлектронике -
Institute of Electrical and Electronics
Engineers, IEEE) - национальная организация
США, определяющая сетевые стандарты.
В 1981 году рабочая группа 802 этого института
сформулировала основные требования,
которым должны удовлетворять локальные
вычислительные сети. Группа 802 определила
множество стандартов, из них самыми известными
являются стандарты 802.1,802.2,802.3 и 802.5, которые
описывают общие понятия, используемые
в области локальных сетей, а также стандарты
на два нижних уровня сетей Ethernet и Token Ring.
- Европейская
ассоциация производителей
компьютеров (European Computer
Manufacturers Association, ЕСМА) - некоммерческая
организация, активно сотрудничающая
с ITU-T и ISO, занимается разработкой стандартов
и технических обзоров, относящихся к
компьютерной и коммуникационной технологиям.
Известна своим стандартом ЕСМА-101, используемым
при передаче отформатированного текста
и графических изображений с сохранением
оригинального формата.
- Ассоциация
производителей компьютеров
и оргтехники (Computer and
Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) - организация
американских фирм-производителей аппаратного
обеспечения; аналогична европейской
ассоциации ЕКМА; участвует в разработке
стандартов на обработку информации и
соответствующее оборудование.
- Ассоциация
электронной промышленности (Electronic
Industries Association, EIA) - промышленно-торговая
группа производителей электронного и
сетевого оборудования; является национальной
коммерческой ассоциацией США; проявляет
значительную активность в разработке
стандартов для проводов, коннекторов
и других сетевых компонентов. Ее наиболее
известный стандарт - RS-232C.
- Министерство
обороны США (Department of
Defense, DoD) имеет многочисленные подразделения,
занимающиеся созданием стандартов для
компьютерных систем. Одной из самых известных
разработок DoD является стек транспортных
протоколов TCP/IP.
- Американский
национальный институт
стандартов (American National
Standards Institute, ANSI) - эта организация представляет
США в Международной организации по стандартизации
ISO. Комитеты ANSI ведут работу по разработке
стандартов в различных областях вычислительной
техники. Так, комитет ANSI ХЗТ9.5 совместно
с фирмой IBM занимается стандартизацией
локальных сетей крупных ЭВМ (архитектура
сетей SNA). Известный стандарт FDDI также
является результатом деятельности этого
комитета ANSI. В области микрокомпьютеров
ANSI разрабатывает стандарты на языки программирования,
интерфейс SCSI. ANSI разработал рекомендации
по переносимости для языков С, FORTRAN, COBOL.
Особую
роль в выработке международных
открытых стандартов играют стандарты
Internet. Ввиду большой и постоянной растущей
популярности Internet, эти стандарты становятся
международными стандартами «де-факто»,
многие из которых затем приобретают статус
официальных международных стандартов
за счет их утверждения одной из вышеперечисленных
организаций, в том числе ISO и ITU-T. Существует
несколько организационных подразделений,
отвечающих за развитие Internet и, в частности,
за стандартизацию средств Internet.
Основным
из них является Internet Society (ISOC) - профессиональное
сообщество, которое занимается общими
вопросами эволюции и роста Internet как глобальной
коммуникационной инфраструктуры. Под
управлением ISOC работает Internet Architecture Board
(IAB) - организация, в ведении которой находится
технический контроль и координация работ
для Internet. IAB координирует направление
исследований и новых разработок для стека
TCP/IP и является конечной инстанцией при
определении новых стандартов Internet.
В
IAB входят две основные группы: Internet Engineering
Task Force (IETF) и Internet Research Task Force (IRTF). IETF - это
инженерная группа, которая занимается
решением ближайших технических проблем
Internet. Именно IETF определяет спецификации,
которые затем становятся стандартами
Internet. В свою очередь, IRTF координирует
долгосрочные исследовательские проекты
по протоколам TCP/IP.
В
любой организации, занимающейся стандартизацией,
процесс выработки и принятия
стандарта состоит из ряда обязательных
этапов, которые, собственно, и составляют
процедуру стандартизации. Рассмотрим
эту процедуру на примере разработки
стандартов Internet.
- Сначала в
IETF представляется так называемый рабочий
проект (draft) в виде, доступном для комментариев.
Он публикуется в Internet, после чего широкий
круг заинтересованных лиц включается
в обсуждение этого документа, в него вносятся
исправления, и наконец наступает момент,
когда можно зафиксировать содержание
документа. На этом этапе проекту присваивается
номер RFC (возможен и другой вариант развития
событий - после обсуждения рабочий проект
отвергается и удаляется из Internet).
- После присвоения
номера проект приобретает статус предлагаемого
стандарта. В течение 6 месяцев этот
предлагаемый стандарт проходит проверку
практикой, в результате в него вносятся
изменения.
- Если результаты
практических исследований показывают
эффективность предлагаемого стандарта,то
ему, со всеми внесенными изменениями,
присваивается статус проекта
стандарта. Затем в течение не менее
4-х месяцев проходят его дальнейшие испытания
«на прочность», в число которых входит
создание по крайней мере двух программных
реализации.
- Если во время
пребывания в ранге проекта стандарта
в документ не было внесено никаких исправлений,
то ему может быть присвоен статус официального
стандарта Internet. Список утвержденных
официальных стандартов Internet публикуется
в виде документа RFC и доступен в Internet.
Следует
заметить, что все стандарты Internet
носят название RFC с соответствующим порядковым
номером, но далеко не все RFC являются стандартами
Internet - часто эти документы представляют
собой комментарии к какому-либо стандарту
или просто описания некоторой проблемы
Internet.
1.3.7.
Стандартные стеки
коммуникационных
протоколов
Важнейшим
направлением стандартизации в области
вычислительных сетей является стандартизация
коммуникационных протоколов. В настоящее
время в сетях используется большое
количество стеков коммуникационных протоколов.
Наиболее популярными являются стеки:
TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки,
кроме SNA на нижних уровнях - физическом
и канальном, - используют одни и те же
хорошо стандартизованные протоколы Ethernet,
Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые
позволяют использовать во всех сетях
одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних
уровнях все стеки работают по своим собственным
протоколам. Эти протоколы часто не соответствуют
рекомендуемому моделью OSI разбиению на
уровни. В частности, функции сеансового
и представительного уровня, как правило,
объединены с прикладным уровнем. Такое
несоответствие связано с тем, что модель
OSI появилась как результат обобщения
уже существующих и реально используемых
стеков, а не наоборот.
Стек OSI
Следует
четко различать модель OSI и стек
OSI. В то время как модель OSI является
концептуальной схемой взаимодействия
открытых систем, стек OSI представляет
собой набор вполне конкретных спецификаций
протоколов. В отличие от других стеков
протоколов стек OSI полностью соответствует
модели OSI, он включает спецификации протоколов
для всех семи уровней взаимодействия,
определенных в этой модели. На нижних
уровнях стек OSI поддерживает Ethernet, Token
Ring, FDDI, протоколы глобальных сетей, Х.25
и ISDN, - то есть использует разработанные
вне стека протоколы нижних уровней, как
и все другие стеки. Протоколы сетевого,
транспортного и сеансового уровней стека
OSI специфицированы и реализованы различными
производителями, но распространены пока
мало. Наиболее популярными протоколами
стека OSI являются прикладные протоколы.
К ним относятся: протокол передачи файлов
FTAM, протокол эмуляции терминала VTP, протоколы
справочной службы Х.500, электронной почты
Х.400 и ряд других.
Протоколы
стека OSI отличает большая сложность
и неоднозначность спецификаций.
Эти свойства явились результатом
общей политики разработчиков стека,
стремившихся учесть в своих протоколах
все случаи жизни и все существующие
и появляющиеся технологии. К этому
нужно еще добавить и последствия
большого количества политических компромиссов,
неизбежных при принятии международных
стандартов по такому злободневному
вопросу, как построение открытых вычислительных
сетей.
Из-за
своей сложности протоколы OSI требуют
больших затрат вычислительной мощности
центрального процессора, что делает
их наиболее подходящими для мощных
машин, а не для сетей персональных
компьютеров.
Стек
OSI - международный, независимый от производителей
стандарт. Его поддерживает правительство
США в своей программе GOSIP, в
соответствии с которой все компьютерные
сети, устанавливаемые в правительственных
учреждениях США после 1990 года, должны
или непосредственно поддерживать
стек OSI, или обеспечивать средства
для перехода на этот стек в будущем.
Тем не менее стек OSI более популярен
в Европе, чем в США, так как в Европе осталось
меньше старых сетей, работающих по своим
собственным протоколам. Большинство
организаций пока только планируют переход
к стеку OSI, и очень немногие приступили
к созданию пилотных проектов. Из тех,
кто работает в этом направлении, можно
назвать Военно-морское ведомство США
и сеть NFSNET. Одним из крупнейших производителей,
поддерживающих OSI, является компания
AT&T, ее сеть Stargroup полностью базируется
на этом стеке.
Стек TCP/IP
Стек
TCP/IP был разработан по инициативе Министерства
обороны США более 20 лет назад
для связи экспериментальной
сети ARPAnet с другими сетями как набор общих
протоколов для разнородной вычислительной
среды. Большой вклад в развитие стека
TCP/IP, который получил свое название по
популярным протоколам IP и TCP, внес университет
Беркли, реализовав протоколы стека в
своей версии ОС UNIX. Популярность этой
операционной системы привела к широкому
распространению протоколов TCP, IP и других
протоколов стека. Сегодня этот стек используется
для связи компьютеров всемирной информационной
сети Internet, а также в огромном числе корпоративных
сетей.
Стек
TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все
популярные стандарты физического
и канального уровней: для локальных
сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных
- протоколы работы на аналоговых коммутируемых
и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы
территориальных сетей Х.25 и ISDN.
Основными
протоколами стека, давшими ему
название, являются протоколы IP и TCP. Эти
протоколы в терминологии модели
OSI относятся к сетевому и транспортному
уровням соответственно. IP обеспечивает
продвижение пакета по составной
сети, a TCP гарантирует надежность его доставки.
За
долгие годы использования в сетях
различных стран и организаций
стек TCP/IP вобрал в себя большое количество
протоколов прикладного уровня. К
ним относятся такие популярные
протоколы, как протокол пересылки
файлов FTP, протокол эмуляции терминала
telnet, почтовый протокол SMTP, используемый
в электронной почте сети Internet, гипертекстовые
сервисы службы WWW и многие другие.