Сетевые протоколы автоматизированных систем управления

Описание протоколов

Существует большое количество протоколов, используемых в автоматических системах управления. Все протоколы принимают участие в реализации связи, но каждый из них имеет различные цели, выполняет разные задачи, обладает собственными преимуществами и ограничениями. Протоколы работают на разных уровнях модели OSI. Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает. Например, протокол на физическом уровне способен обеспечивать прохождение пакетов через плату сетевого адаптера, а также их поступление в сетевой кабель. Несколько протоколов могут работать совместно – это стек протоколов. Как сетевые функции распределены по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека протоколов. Уровни в стеке протоколов соответствуют уровням модели OSI. В совокупности протоколы дают полную характеристику функциям и возможностям стека.

Работа протоколов

Передача информации по сети должна быть разбита на последовательные шаги, каждому из которых соответствуют определенные правила и процедуры, то есть протокол. Благодаря этому, сохраняется строгая очередность при выполнении определенных действий. Помимо этого, такие действия должны выполняться в одной и той же последовательности на каждом компьютере. На компьютере-отправителе данные действия выполняются по направлению сверху вниз, а на компьютере-получателе снизу вверх. Компьютером-отправителем в соответствии с протоколом выполняются следующие действия:

1. Разбивка данных на небольшие блоки, которые называются пакетами, с пакетами работает протокол.
2. Добавление к пакетам адресной информации с той целью, чтобы компьютер-получатель имел возможность определить, что данные предназначены именно ему.
3. Подготовка данных к передаче через плату сетевого адаптера и далее.

Компьютер-получатель согласно протоколу выполняет такие же действия, но в обратном порядке:

1. Прием пакетов данных из сетевого кабеля
2. Передача пакетов данных в компьютер через плату сетевого адаптера.
3. Удаление из пакета всей служебной информации, которая была добавлена компьютером-отправителем.
4. Копирование данных из пакетов в буфер с целью объединения в исходный блок данных.
5. Передача приложению этого блока данных в том формате, который оно использует.

Каждым уровнем определяются различные протоколы для управления функциональными связями или ее подсистемами. Каждый уровень характеризуется своим набором правил. Нижними уровнями стека описываются правила взаимодействия оборудования, которое изготовлено разными производителями. А верхними уровнями описываются правила проведения сеансов связи, а также интерпретации приложений. Чем выше уровень, тем сложнее становятся решаемые им задачи и связанные с этими задачами протоколы.

Благодаря привязке сеть настраивается с достаточной гибкостью, то есть в ней сочетаются протоколы и платы сетевых адаптеров, как требует ситуация. Порядком привязки определяется очередность, с которой операционная система выполняет протоколы. Если с одной платой сетевого адаптера связано несколько протоколов, то порядком привязки определяется очередность, с которой используются протоколы при попытках установить соединение. Как правило, привязку выполняют при установке операционной системы или протокола. Например, если TCP/IP первый протокол в списке привязки, то он будет использоваться, в случае попытки установить связь. Если такая попытка неудачна, компьютер попытается установить соединение, используя следующий по порядку протокол в списке привязки. Привязка не ограничивается установкой соответствия стеков протоколов плате сетевого адаптера. Сетевой адаптер должен быть привязан к компонентам, уровни которых и выше, и ниже его уровня. Так, например, TCP/IP наверху может быть привязан к Сетевому уровню NetBIOS, а внизу к драйверу платы сетевого адаптера, который привязан к плате сетевого адаптера. В современной компьютерной промышленности применяется несколько, наиболее распространенных стеков:

1. Набор протоколов ISO/OSI.
2. IBM System Network Architecture (SNA).
3. Digital DECnetTM.
4. Novell NetWare.
5. Apple AppleTalk®.
6. Набор протоколов Интернета TCP/IP.