Компьютерные сети. 6-е изд.

Сетевой уровень занимается объединением каналов связи в сети и интерсети для пересылки пакетов между удаленными компьютерами. Сюда входит поиск пути пересылки пакетов. Основной пример протокола этого уровня, который мы изучим далее, — IP. Транспортный уровень повышает предоставляемые сетевым уровнем гарантии доставки. Чаще всего это выражается в увеличении надежности и предоставлении абстракций доставки (например, надежного байтового потока), подходящих для нужд различных приложений. Важный пример протокола транспортного уровня — TCP.

Наконец, на прикладном уровне располагаются программы, подключающиеся к сети. У большинства сетевых приложений есть пользовательский интерфейс (например, у веб-браузеров). Впрочем, нас больше интересует та часть программы, которая непосредственно использует сеть. В случае веб-браузера это HTTP. На прикладном уровне работают также важные вспомогательные программы (например, DNS), используемые многими приложениями. Все это обеспечивает функционирование сети.

Последовательность глав нашей книги основана на этой модели. Таким образом, мы не упускаем из виду значение модели OSI для понимания архитектур сетей, но в основном сосредоточиваемся на протоколах, играющих важную практическую роль, начиная с TCP/IP и заканчивая более новыми — 802.11, SONET и Bluetooth.

11Или уровня представления. — Примеч. ред.

1.7. Стандартизация

Внедрение инноваций в интернет-технологиях зависит как от самих технологий, так и от политических и юридических аспектов. Развитие интернет-протоколов обычно происходит посредством процесса стандартизации, о котором пойдет речь ниже.

1.7.1. Стандартизация и открытый исходный код

Существует множество разработчиков и поставщиков сетевых технологий, и каждый имеет свое представление о том, что и как делать. Без согласования наступил бы полный хаос и пользователи не смогли бы работать. Единственный способ решения этой проблемы — прийти к соглашению относительно сетевых стандартов. Хорошие стандарты не только позволяют различным компьютерам обмениваться информацией, но и расширяют рынок для соответствующих им продуктов. Наращивание рынка ведет к массовому производству, масштабной экономии при разработке, улучшению реализаций и другим преимуществам, снижающим цену и повышающим популярность продукта.

В этом разделе мы вкратце обсудим важный, но мало кому известный мир международной стандартизации. Но сначала поговорим о том, что содержит стандарт. Любой здравомыслящий человек предположил бы, что стандарт описывает, как должен работать протокол, чтобы можно было осуществить хорошую реализацию. И ошибся бы.

Стандарты описывают, что требуется для совместимости с другими продуктами — ни больше ни меньше. Это способствует расширению рынка и росту конкуренции между компаниями на основе качества программных продуктов. Например, стандарт 802.11 описывает несколько скоростей передачи данных. При этом он не указывает, при каких обстоятельствах отправитель должен использовать конкретную скорость, что является ключевым фактором для высокой производительности. Это решение отдается на откуп создателю продукта. Зачастую обеспечить совместимость при таком подходе непросто, ведь существуют разные стандарты, в которых описано множество способов реализации. Например, в случае 802.11 существует столько проблем, что отраслевая группа Wi-Fi Alliance приступила к работе над совместимостью внутри стандарта 802.11. Что касается программно-определяемых сетей, ONF (Open Networking Foundation) пытается разработать как стандарты, так и их реализации с открытым исходным кодом, чтобы гарантировать совместимость протоколов управления с программируемыми сетевыми коммутаторами.

Стандарт задает протокол передачи данных, но не внутренний интерфейс службы (разве что в качестве пояснений к протоколу). Существующие интерфейсы служб обычно защищены патентами. Например, для обмена информацией с удаленным хостом интерфейс между TCP и IP не имеет значения. Важно только то, что удаленный хост понимает TCP/IP. На самом деле TCP и IP часто реализуются вместе, без какого-либо четкого интерфейса между ними. Тем не менее хорошие интерфейсы служб, как и продуманные API (Application Programming Interfaces — программные интерфейсы приложений), важны для использования протоколов, а лучшие из них (например, сокеты Беркли) приобретают большую популярность.

Стандарты делятся на две категории: де-факто и де-юре. Стандарты де-факто (от лат. «фактически») просто возникают сами собой, без какого-либо предварительного плана. HTTP, составляющий основу интернета, появился в качестве стандарта де-факто. Он был включен в первые веб-браузеры, разработанные Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) в ЦЕРН, и широко распространился с ростом интернета. Еще один пример — Bluetooth, разработанный компанией Ericsson и теперь используемый повсеместно.

Внедрение стандартов де-юре (от лат. «юридически», «согласно праву»), напротив, происходит на основе правил, описанных неким официальным комитетом стандартизации. Органы международной стандартизации делятся на два класса. Они либо создаются на основе межправительственного договора, либо входят в общественные организации, не связанные государственными соглашениями. В сфере стандартов сетей существует несколько организаций каждого типа, в частности ITU, ISO, IETF и IEEE, которые мы обсудим ниже.

На практике взаимосвязи между стандартами, компаниями и комитетами по стандартизации сильно запутаны. Стандарты де-факто часто превращаются в стандарты де-юре, особенно если они успешны. Так было в случае с HTTP, который был быстро подхвачен IETF. Комитеты по стандартизации часто ратифицируют стандарты друг друга, чтобы увеличить долю рынка для конкретной технологии. Сегодня важную роль в разработке и уточнении сетевых стандартов играют многочисленные коммерческие союзы, сформировавшиеся вокруг конкретных технологий. Например, консорциум 3GPP (Third Generation Partnership Project) начался с сотрудничества ассоциаций по телекоммуникации, занимавшихся внедрением стандартов подвижной телефонной связи UMTS 3G.

1.7.2. Кто есть кто в мире телекоммуникаций

Правовой статус мировых телефонных компаний существенно различается в разных странах. На одном конце спектра располагаются США, где существует множество (в основном очень мелких) частных телефонных компаний. Еще несколько фирм добавилось с распадом AT&T в 1984 году (на тот момент крупнейшей корпорации в мире, предоставляющей услуги телефонной связи примерно 80 % абонентов США) и с принятием Акта о телекоммуникациях от 1996 года, который усовершенствовал законодательство в этой сфере с целью стимулирования конкуренции. Впрочем, эта идея не сработала так, как планировалось. Крупные компании выкупали более мелкие до тех пор, пока в большинстве регионов не остались одна-две корпорации.

На другом конце спектра располагаются страны с полной правительственной монополией на все средства связи, включая почту, телеграф, телефон, а часто и радио с телевидением. К этой категории относится большая часть мира. В некоторых случаях регулятор телекоммуникаций представляет собой национализированную компанию, в других — просто часть правительственных структур, обычно называемую Управлением почтово-телеграфной и телефонной связи (Post, Telegraph & Telephone administration, PTT). Во всем мире наблюдается тенденция к переходу от правительственной монополии к либерализации и свободной конкуренции. PTT в большинстве европейских стран уже частично приватизированы, в других странах этот процесс только начинает набирать обороты.

При таком разнообразии поставщиков услуг необходимо обеспечить совместимость в мировом масштабе, чтобы люди (и компьютеры) из разных стран могли связываться друг с другом. На самом деле такая потребность существует уже длительное время. В 1865 году представители европейских стран встретились, чтобы создать союз, ставший предшественником нынешнего Международного союза электросвязи12, МСЭ (International Telecommunication Union, ITU). Его задачей стала стандартизация международных телекоммуникаций (в те годы это был телеграф).

Уже тогда было ясно, что если половина стран будет использовать азбуку Морзе, а вторая половина — любой другой код, возникнет проблема. Когда же в международных масштабах начали использовать телефон, МСЭ взял на себя и стандартизацию телефонии. В 1947 году МСЭ стал одним из агентств ООН.

В МСЭ входят почти 200 государств13, включая практически всех членов ООН. А поскольку в США нет PTT, представлять США в МСЭ должна какая-то другая организация. Эта задача была возложена на Государственный департамент (вероятно, потому, что МСЭ имеет отношение к иностранным государствам, а это как раз специализация Госдепа). МСЭ насчитывает также более 700 представителей секторов и ассоциированных членов. В их числе телефонные компании (например, AT&T, Vodafone, Sprint), производители телекоммуникационного оборудования (например, Cisco, Nokia, Nortel), поставщики компьютеров (например, Microsoft, Dell, Toshiba), производители микросхем (например, Intel, Motorola, TI) и другие заинтересованные компании (например, Boeing, CBS, VeriSign).

МСЭ включает три основных сектора. Мы сосредоточим внимание в основном на МСЭ-T, Секторе стандартизации электросвязи, который занимается телефонными системами и системами передачи данных. До 1993 года этот сектор назывался CCITT, по акрониму его французского названия Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique. МСЭ-R, Сектор радиосвязи, занимается глобальной координацией использования радиочастот заинтересованными группами. И последний сектор — МСЭ-D, Сектор развития. Он занимается созданием благоприятных условий для развития информационных технологий и технологий связи. Его цель — сокращение «цифровых барьеров» между странами с эффективным доступом к информационным технологиям и странами с ограниченным доступом к ним.

Задача МСЭ-Т состоит в выпуске технических рекомендаций относительно интерфейсов для телефонной и телеграфной связи, а также обмена данными. Эти рекомендации нередко становятся стандартами, признанными на международном уровне. Формально они являются лишь предложениями, которые правительства могут принять или проигнорировать (поскольку правительства напоминают тринадцатилетних мальчишек, которым не нравится, когда им указывают, что делать). На практике любая страна может принять телефонный стандарт, который отличается от мирового. Но тем самым она отрежет себя от всего мира, ведь ее граждане не смогут совершать международные звонки. Возможно, подобный вариант подойдет Северной Корее, но для остальных стран это станет серьезной проблемой.

Вся настоящая работа МСЭ-Т выполняется в его исследовательских комиссиях (Study Group, SG). В настоящее время в МСЭ-Т есть 11 исследовательских комиссий, насчитывающих порядка 400 человек. Они изучают широкий спектр вопросов, от тарификации телефонов и мультимедийных сервисов до безопасности. SG 15, например, занимается стандартизацией оптоволоконных домашних подключений. Благодаря этому производители могут создать продукты, которые будут работать повсеместно. Чтобы добиться хоть каких-то результатов, исследовательские комиссии подразделяются на рабочие группы (Working Parties), состоящие из групп экспертов (Expert Teams), которые, в свою очередь, делятся на группы по решению узких задач. Бюрократия — всегда бюрократия.