ГлавнаяРазноеЭталонная модель osi

Эталонная модель OSI: структура, уровни, настройки. Эталонная модель osi


Эталонная модель OSI

22.10.2016 21:02

Для согласования работы устройств сети от разных производителей, обеспечения взаимодействия сетей, которые используют различную среду распространения сигнала создана эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС). Эталонная модель построена по иерархическому принципу. Каждый уровень обеспечивает сервис вышестоящему уровню и пользуется услугами нижестоящего уровня.

Обработка данных начинается с прикладного уровня. После этого, данные проходят через все уровни эталонной модели, и через физический уровень отправляются в канал связи. На приеме происходит обратная обработка данных.

В эталонной модели OSI вводятся два понятия: протокол и интерфейс.

Протокол — это набор правил, на основе которых взаимодействуют уровни различных открытых систем.

Интерфейс — это совокупность средств и методов взаимодействия между элементами открытой системы.

Протокол определяет правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейс — модулей соседних уровней в одном узле.

Всего существует семь уровней эталонной модели OSI. Стоит отметить, что в реальных стеках используется меньше уровней. Например, в популярном TCP/IP используется всего четыре уровня. Почему так? Объясним чуть позже. А сейчас рассмотрим каждый из семи уровней в отдельности.

Уровни модели OSI:

  • Физический уровень. Определяет вид среды передачи данных, физические и электрические характеристики интерфейсов, вид сигнала. Этот уровень имеет дело с битами информации. Примеры протоколов физического уровня: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
  • Канальный уровень. Отвечает за доступ к среде передачи, исправление ошибок, надежную передачу данных. На приеме полученные с физического уровня данные упаковываются в кадры после чего проверяется их целостность. Если ошибок нет, то данные передаются на сетевой уровень. Если ошибки есть, то кадр отбрасывается и формируется запрос на повторную передачу. Канальный уровень подразделяется на два подуровня: MAC (Media Access Control) и LLC (Locical Link Control). MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде. LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На канальном уровне работают коммутаторы. Примеры протоколов: Ethernet, PPP.
  • Сетевой уровень. Его основными задачами являются маршрутизация — определение оптимального пути передачи данных, логическая адресация узлов. Кроме того, на этот уровень могут быть возложены задачи по поиску неполадок в сети (протокол ICMP). Сетевой уровень работает с пакетами. Примеры протоколов: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
  •  Транспортный уровень. Предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. Выполняет сквозной контроль передачи данных от отправителя до получателя. Примеры протоколов: TCP, UDP.
  • Сеансовый уровень. Управляет созданием/поддержанием/завершением сеанса связи.  Примеры протоколов: L2TP, RTCP.
  • Представительский уровень. Осуществляет преобразование данных в нужную форму, шифрование/кодирование, сжатие.
  • Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие между пользователем и сетью. Взаимодействует с приложениями на стороне клиента. Примеры протоколов: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

После знакомства со эталонной моделью, рассмотрим стек протоколов TCP/IP.

В модели TCP/IP определено четыре уровня. Как видно из рисунка выше — один уровень TCP/IP может соответствовать нескольким уровням модели OSI.

Уровни модели TCP/IP:

  • Уровень сетевых интерфейсов. Соответствует двум нижним уровням модели OSI: канальному и физическому. Исходя из этого, понятно, что данный уровень определяет характеристики среды передачи (витая пара, оптическое волокно, радиоэфир), вид сигнала, способ кодирования, доступ к среде передачи, исправление ошибок, физическую адресацию (MAC-адреса). В модели TCP/IP на этом уровне работает протокол Ethrnet и его производные (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
  • Уровень межсетевого взаимодействия. Соответствует сетевому уровню модели OSI. Берет на себя все его функции: маршрутизацию, логическую адресация (IP-адреса). На данном уровне работает протокол IP.
  • Транспортный уровень. Соответствует транспортному уровню модели OSI. Отвечает за доставку пакетов от источника до получателя. На данному уровне задействуется два протокола: TCP и UDP. TCP является более надежным, чем UDP за счет создания предварительного соединения, запросов на повторную передачу при возникновении ошибок. Однако, в то же время, TCP более медленный, чем UDP.
  • Прикладной уровень. Его главная задача — взаимодействие с приложениями и процессами на хостах. Примеры протоколов: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

Далее рассмотрим еще одно важное понятие, которое позволяет понять каким образом происходит подготовка пакета данных для передачи.

Инкапсуляция — это метод упаковки пакета данных, при котором независимые друг от друга служебные заголовки пакета абстрагируются от заголовков нижестоящих уровней путем их включения в вышестоящие уровни.

Рассмотрим на конкретном примере. Пусть мы хотим попасть с компьютера на сайт. Для этого наш компьютер должен подготовить http-запрос на получение ресурсов веб-сервера, на котором хранится нужная нам страница сайта. На прикладном уровне к данным (Data) браузера добавляется HTTP-заголовок. Далее на транспортном уровне к нашему пакету прибавляется TCP-заголовок, содержащий номера портов отправителя и получателя (80 порт — для HTTP). На сетевом уровне формируется IP-заголовок, содержащий IP-адреса отправителя и получателя. Непосредственно перед передачей, на канальном уровне добавляется Ethrnet-заголовок, который содержит физические (MAC-адреса) отправителя и получателя. После всех этих процедур пакет в виде битов информации передается по сети. На приеме происходит обратная процедура. Web-сервер на каждом уровне будет проверять соответствующий заголовок. Если проверка прошла удачно, то заголовок отбрасывается и пакет переходит на верхний уровень. В противном случае весь пакет отбрасывается.

 

netclo.ru

Эталонная модель OSI - это... Что такое Эталонная модель OSI?

Сеансовый уровень (англ. Session layer)

5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

Транспортный уровень (англ. Transport layer)

4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: UDP.

Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

Некоторые протоколы сетевого уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.

Сетевой уровень (англ. Network layer)

3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.

Описать работу протоколов с установкой соединения можно на примере работы обычного телефона. Протоколы этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.

Протоколы без установки соединения, которые посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете, работают аналогично почтовой системе. Каждое письмо или пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждый промежуточный почтамт или сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю. Протоколы без установки соединения не гарантируют поступление информации получателю в том порядке, в котором она была отправлена. За установку данных в соответствующем порядке при использовании сетевых протоколов без установки соединения отвечают транспортные протоколы.

Канальный уровень (англ. Data Link layer)

Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI,

Физический уровень (англ. Physical layer)

Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RJ-45, разъемы BNC.

Модель OSI и реальные протоколы

Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации. Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.

Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами (по типу UDP) в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. (по типу TCP). Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

Семейство TCP/IP

Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных, UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных и ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.)

Семейство IPX/SPX

В семействе IPX/SPX порты (называемые «сокеты» или «гнёзда») появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

Модель DOD

Стек протоколов TCP/IP, использующий упрощённую четырёхуровневую модель OSI.

См. также

Источники

  • Александр Филимонов Построение мультисервисных сетей Ethernet, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
  • Руководство по технологиям объединенных сетей //cisco systems , 4-е издание, Вильямс 2005 ISBN 584590787X

dic.academic.ru

Эталонная модель OSI

Модель OSI была предложена Международной организацией стандартов ISO (International Standarts Organization) в 1984 году. С тех пор ее используют (более или менее строго) все производители сетевых продуктов. Как и любая универсальная модель, OSI довольно громоздка, избыточна, и не слишком гибка. Поэтому реальные сетевые средства, предлагаемые различными фирмами, не обязательно придерживаются принятого разделения функций. Однако знакомство с моделью OSI позволяет лучше понять, что же происходит в сети.

Все сетевые функции в модели разделены на 7 уровней (рис. ….). При этом вышестоящие уровни выполняют более сложные, глобальные задачи, для чего используют в своих целях нижестоящие уровни, а также управляют ими. Цель нижестоящего уровня – предоставление услуг вышестоящему уровню, причем вышестоящему уровню не важны детали выполнения этих услуг. Нижестоящие уровни выполняют более простые и конкретные функции. В идеале каждый уровень взаимодействует только с теми, которые находятся рядом с ним (выше и ниже него). Верхний уровень соответствует прикладной задаче, работающему в данный момент приложению, нижний – непосредственной передаче сигналов по каналу связи.

Рисунок 2‑2 Семь уровней модели OSI

Модель OSI относится не только к локальным сетям, но и к любым сетям связи между компьютерами или другими абонентами. В частности, функции сети Интернет также можно поделить на уровни в соответствии с моделью OSI. Принципиальные отличия локальных сетей от глобальных, с точки зрения модели OSI, наблюдаются только на нижних уровнях модели.

Функции, входящие в показанные на рис. …. уровни, реализуются каждым абонентом сети. При этом каждый уровень на одном абоненте работает так, как будто он имеет прямую связь с соответствующим уровнем другого абонента. Между одноименными уровнями абонентов сети существует виртуальная (логическая) связь, например, между прикладными уровнями взаимодействующих по сети абонентов. Реальную же, физическую связь (кабель, радиоканал) абоненты одной сети имеют только на самом нижнем, первом, физическом уровне. В передающем абоненте информация проходит все уровни, начиная с верхнего и заканчивая нижним. В принимающем абоненте полученная информация совершает обратный путь: от нижнего уровня к верхнему (рис. …).

Рисунок 2‑3 Путь информации от абонента к абоненту

Рассмотрим подробнее функции разных уровней.

Физический уровень

Физический (1) уровень (Physical layer) это самый нижний уровень модели, он имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например, крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. На физическом уровне работают такие сетевые устройства, как репитеры и концентраторы.

Канальный уровень

Канальный (2) уровень или уровень управления линией передачи (Data link Layer) выполняет две задачи и соответственно разбит на два подуровня:

Нижний подуровень (MAC – Media Access Control) обеспечивает непосредственный доступ к среде передачи информации (каналу связи). Он напрямую связан с аппаратурой сети. Именно на подуровне MAC осуществляется взаимодействие с физическим уровнем. На физическом уровне просто пересылаются биты и при этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому задачей подуровня MACявляется обеспечение некоторой дисциплины доступа узла к разделяемой среде передачи.

Верхний подуровень (LLC – Logical Link Control) осуществляет управление логической связью, то есть устанавливает виртуальный канал связи. На канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Кадр состоит из заголовка, поля данных и так называемого «концевика». Заголовок и концевик (начало и конец) каждого кадра содержат специальную последовательность бит для его выделения.

В заголовки кадров локальных сетей помещаются, так называемый, MAC-адрес узла получателя и узла отправителя (кому и от кого). MAC-адрес представляет из себя длинное число сгенерированное случайным образом при изготовлении сетевые адаптера таким образом не бывает двух сетевых адаптеров с одинаковым MAC-адресом.

Кроме этого подуровень LLC обеспечивает корректность передачи каждого кадра, добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Строго говоря, эти функции не связаны с конкретным типом сети, но часть из них все же возлагается на аппаратуру сети (сетевой адаптер). Другая часть функций подуровня LLC выполняется программой драйвера сетевого адаптера. Подуровень LLC отвечает за взаимодействие с уровнем 3 (сетевым).

На канальном уровне работают такие сетевые устройства, как, мосты и коммутаторы.

Сетевой уровень

Сетевой (3) уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Начнем их рассмотрение на примере объединения локальных сетей.

Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией, например топологией звезды. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.

В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.

Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами (router). Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие «номер сети». Вводится понятие сетевой адрес который состоит из номера сети и номера узла в этой сети. Сетевой адрес указывается в заголовке пакета, в отличие от MAC-адреса, он задается программно.

Термину «сеть» на сетевом уровне можно дать более формальное определение: сеть – это совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.

Похожие статьи:

poznayka.org

Эталонная модель OSI: структура, уровни, настройки

Каждый слой в модели определяет разные протоколы, используя многоуровневую модель. Сетевые инженеры могут определять и разрабатывать протоколы, соответствующие конкретной задаче.

Сегодня конкуренция между разными поставщиками все время растет. Модели техники разнообразны, но они объединены едиными стандартами, и поэтому превосходство продукта уже не основано исключительно на использовании протоколов, поскольку все современные продукты поддерживают их одинаково.

Семиуровневая сетевая модель

Модель в программировании - это концептуальная структура, которая описывает функции сетевой или телекоммуникационной системы и использует слои, чтобы дать визуальное описание того, что происходит с конкретной сетевой системой. Это может помочь сетевым менеджерам разграничить проблемы физические или программные. Поставщики технологий, продающие новые продукты, часто ссылаются на эталонную модель OSI, чтобы помочь клиентам понять, на каком слое работают их продукты, если они не работают «через стек».

Стандарт был задуман в 1970-х годах, в эпоху создания компьютерной сети. Позже, в 1983 году, две разные модели были объединены в одну и официально представлены в 1984 г. в виде нового международного стандарта OSI, с которым большинство людей сталкиваются и сегодня. Хотя некоторые пользователи утверждают, что модель OSI уже теоретически устарела и менее необходима, чем 4-х уровневая модель TCP/IP, тем не менее, по-прежнему трудно анализировать работу сетевых технологий, не видя ссылок на OSI и ее уровни. Структура модели превосходно помогает анализировать протоколы и сравнивать различные технологии.

Преимущества многоуровневой схемы

Она выполняет много важных операций и целей, уменьшая сложность реализации большого проекта и разбивая его на маленькие задачи. Это позволяет стандартизировать интерфейсы между устройствами и облегчает модульную инженерию, поэтому инженеры могут работать на одном уровне сетевой модели, не заботясь о том, что происходит на другом уровне. Эта модульность ускоряет эволюцию технологий и, наконец, обучает, деля сложность межсетевого взаимодействия на дискретные, проще обучаемые подмножества операций.

Многоуровневая модель не определяет или не ограничивает реализацию, а обеспечивает их основу. Следовательно, реализация не соответствует модели, но соответствует стандартам, разработанным на основе эталонной модели OSI. Это можно продемонстрировать в некотором контексте:

  1. Пользователи знакомы с устройствами: маршрутизаторами, концентраторами и коммутаторами, работающими на автономном уровне.
  2. Карты NIC получают данные от верхнего уровня и правильно упаковывают их для передачи на носитель. По сути, карты NIC функционируют в нижних 4-х слоях OSI.
  3. Концентраторы, будь то Ethernet или FDDI - на физическом уровне касаются только передачи бит с одной станции на другие подключенные станции в сети. Они не фильтруют трафик. С другой стороны, мосты и коммутаторы будут фильтровать трафик и строить таблицы коммутации, чтобы отслеживать, какое устройство подключено к конкретному порту.
  4. Маршрутизаторы или технология маршрутизации работают на 3-м уровне.

Понимание сетевых протоколов

Они работают на отдельном уровне эталонной модели OSI, чтобы помочь конкретному уровню выполнить связанные функции. Сетевые протоколы позволяют передавать данные между компьютерами. Когда протоколы работают вместе, чтобы обеспечить уровни модели OSI, они называются набором протоколов или стеком протоколов.

Когда сетевые протоколы работают вместе для перемещения данных между компьютерами, обычно происходит следующий процесс:

  1. Данные разбиваются на более мелкие пакеты.
  2. Для идентификации целевого компьютера информация об адресах добавляется в пакеты данных. Затем они переносятся на сетевую карту для передачи по сети.
  3. На принимающем компьютере пакеты данных принимаются с сетевой карты.
  4. Любая информация о передаче, которая была добавлена к пакету передающим компьютером, удаляется.
  5. Пакет повторно собран в исходное сообщение.

Из приведенного выше процесса можно видеть, что сетевые протоколы собирают, изменяют и дизассемблируют пакеты, поскольку данные перемещаются через стек протокола эталонной сетевой модели OSI.

Пакетные компоненты

Эталонная модель OSI полезна, поскольку она обеспечивает независимость процессов между слоями. Это означает, что если изменение технологии или возможностей производится на одном уровне, это не повлияет на другой уровень, как над ним, так и под ним. Слоистая модель - открытый стандарт, который не обеспечивает соответствие и совместимость между различными устройствами.

Пакет разделен на сегменты, которые, в свою очередь, включают в себя следующие аспекты:

  1. Заголовок - сигнал, адрес источников и назначений.
  2. Информация синхронизации, нужная для синхронизации передачи.
  3. Данные - сегмент пакета, отправленный на принимающий компьютер.
  4. Трейлер - включает в себя проверку циклического избыточности (CRC), которая проверяет, что пакет не поврежден.

Компоненты эталонной семиуровневой модели OSI:

  1. Адрес источника - идентифицирует ПК, отправляющий информацию.
  2. Адрес назначения - идентифицирует получателя информации.
  3. Способ, которым ПК отправляет информацию.
  4. Информация о сборке.
  5. Пакетная нагрузка - информация, отправленная на конечный ПК.
  6. Информация о проверке ошибок.

Функции системных уровней

Услуги, предоставляемые слоем эталонной модели OSI, можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Физический уровень. Предоставляет функциональные и процедурные характеристики для активации, обслуживания и деактивации физических ссылок, которые прозрачно отправляют биты, распознает только отдельные биты, а не символы или многоканальные кадры.
  2. Уровень передачи информации - средства передачи информации от сетевых объектов обеспечивают обслуживание и деактивацию линии связи, группировку битов в символы и кадры сообщений, синхронизацию символов, управление доступом к мультимедиа.
  3. Сетевой уровень. Гарантирует передачу данных, ретрансляцию независимо от технологии. Маскирует особенности среды с высоких слоев для коммутации, установки, поддержки, соединения и передачи пакетов пользователями эталонной сетевой модели OSI.
  4. Транспортный уровень. Гарантирует прозрачную и надежную передачу пакетов между слоями с качеством обслуживания, требуемым прикладной программой. Это первый истинный сквозной слой.
  5. Сессионный уровень - механизмы для организации и структурирования диалогов между прикладными процессами. Механизмы обеспечивают двухстороннюю одновременную или двухстороннюю альтернативную работу, создание основных и второстепенных точек синхронизации и методы структурирования обмена информацией.
  6. Уровень представления - независимость процессов приложений от различий в представлении данных, то есть в синтаксисе. Выбор и преобразование синтаксиса позволяет выбирать «контекст представления» с преобразованием между альтернативными контекстами.
  7. Уровень приложения. Все прикладные процессы используют сервисные элементы, предоставляемые прикладным уровнем. Эти элементы включают в себя библиотечные процедуры, которые выполняют межпроцессную связь, определяют общие процедуры для построения протоколов, предоставляемых серверами.

Физическая среда

Первый уровень эталонной модели OSI, передающий сырые битовые потоки по физической среде, связан с установлением соединения между ПК для обеспечения связи. Он является аппаратным и имеет дело с фактическим соединением между ПК и сетевым носителем. Сюда относятся все устройства, которые работают с сигнализацией обработки физического уровня.

Детали фактического соединения на этом уровне включают:

  1. Физические топологии сети.
  2. Виды сетевых подключений и способ подключения кабеля к интерфейсной карте (NIC).
  3. Кодирование данных. Это относится к аналоговой и цифровой сигнализации, используемой для кодирования информации в сигналах.
  4. Бит-синхронизации и мультиплексирование.

Информация, обрабатываемая на этом слое, находятся в битах (1 с и 0 с). 1s и 0s представлены импульсами света или электричества. Компоненты этого слоя включают в себя разъемы наподобие кабелей выводов и напряжения, которые определены в соответствующей организации стандартов.

Спецификации эталонной модели OSI на физическом уровне предполагает:

  1. Физическое расположение сети.
  2. Изменение напряжения и время процесса.
  3. Скорость отправки пакетов.
  4. Предельные расстояния передачи.

Процесс связывания

Если компьютер имеет несколько интерфейсных адаптеров, он может иметь идентичный протокол, связанный с рядом сетевых карт. Драйвер, функционирующий на уровне канала информации, соединен с сетевым адаптером. TCP/IP и сеанс NWLINK можно связать с драйвером.

Процедура связывания используется через слои для увязки протоколов, для чего потребуется установить соответствие уровней эталонной модели OSI. ПК обмениваются информацией с применением протоколов, с прямым соединением и без (UDP). UDP не обеспечивают проверку того, что данные были доставлены. Эти протоколы хорошо работают в сетях с низкой нагрузкой и терпят неудачу в сетях с большой нагрузкой.

Пакет TCP/IP - протокол с соединением, гарантирующий проверку поставки информации конечному потребителю. Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI имеет:

  • TCP/IP;
  • AppleTalk;
  • NetWare;
  • NetBIOS.

Брандмауэры и эталонная модель

Можно спросить пять разных человек, что такое брандмауэр, и получить как минимум четыре разных ответа. При этом есть только несколько типов брандмауэров, а остальные - это просто их вариации. Пакетная фильтрация, шлюзы на уровне каналов, проверка состояния, шлюзы уровня приложений, глубокая проверка - все эти условия широко распространяются различными компаниями, которые пытаются продать свое новые предложение.

Как правило, чем выше технология брандмауэра, тем выше производительность функций сетевого уровня эталонной модели OSI. Первый и самый базовый тип брандмауэра просто называется фильтром пакетов. Эти брандмауэры работали на 3-м уровне модели OSI так же, как и на сетевом уровне. Пакетные фильтры функционировали в основном из двух параметров в пакетах - исходных и целевых IP-адресах, но они также могли просматривать (и фильтровать) поле протокола в заголовках IP. При этом выполнялось очень мало проверок и только на сетевом уровне. В результате стал довольно тривиальным у злоумышленников обман этих видов фильтров при помощи различных трюков.

Spoofing, фрагментация и различные другие способы перехвата позволяют им получить трафик через простые фильтры пакетов, которые были настроены для блокировки. Однако одним из преимуществ фильтров пакетов была (и есть) их скорость. Поскольку они выполняют так мало проверок, они могут сделать это достаточно эффективно.

Пример функционирования связи

Концепция многоуровневой связи имеет важное значение для обеспечения взаимосвязи всех частей сети. Можно представить работу базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI на простом примере.

В этом примере целью является получение информации от местоположения A до местоположения B. Отправитель не знает, на каком языке говорит ресивер, поэтому отправитель передает информацию переводчику. Он, не заботясь о содержании пакета, переведет его на язык, понятный в большинстве случаев, поэтому не имеет значения, на каком языке говорит конечный получатель.

Переводчик указывает тип языка, а затем передает сообщение административному помощнику. Административный помощник, не заботясь о языке или сообщении, будет работать для обеспечения надежной доставки сообщения в пункт назначения. В этом примере она будет прикреплять номер факса, а затем отправит документ по факсу в пункт назначения - местоположение B.

Документ получен административным помощником в месте B. Помощник в местоположении B может даже позвонить помощнику в месте A, чтобы сообщить ему, что факс был получен. Затем помощник в месте B передаст сообщение переводчику в своем офисе. Переводчик увидит, что сообщение написано, например, на голландском языке. Переводчик, зная, что человек, которому адресовано сообщение, говорит, например, только по-французски, переведет сообщение, чтобы получатель мог правильно прочитать сообщение. Это завершает процесс перемещения информации из одного места в другое.

При более внимательном изучении процесса, используемого для общения, можно заметить, что общение имело место на разных уровнях. На первом уровне административные помощники взаимодействовали совместно. На 2 уровне переводчики обменивались. И на третьем уровне отправитель смог связаться с получателем.

Поиск и устранение неисправностей

При устранении неполадок в сети всегда разумно подходить к проблеме с использованием сетевого уровня эталонной модели osi. Красота ее заключается в том, что есть возможность индивидуально устранять отдельный слой с помощью простых методов. Рекомендуется начинать работу с 1 уровня, пока не будет найдена проблема.

Первый слой предоставляет аппаратные средства - носители, включая определение кабелей, карт и физических аспектов. Fast Ethernet, RS232 и ATM - это протоколы с компонентами физического уровня. Если на сетевой карте нет индикаторов, возможно, кабель сломан, есть неисправность аппаратного обеспечения на самой сетевой карте. Можно использовать тестирование для проверки кабелей, чтобы изолировать причину проблемы, пока пользователь не убедится, что операционная система видит все устройства и показывает, что они функциональны.

Второй слой эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI обрабатывает сбои на физическом уровне посредством потоков и синхронизации кадров. Слой разделен на два подслоя:

  1. Среда MAC.
  2. Логическая связь LLC.

Подслой MAC определяет, как ПК в сети получает доступ к пакетам и разрешает их передавать. Уровень LLC контролирует синхронизацию. Большинство проблем совместимости эталонной модели OSI на этом уровне могут быть устранены с помощью команды arp , в любом случае в окнах. MAC адреса уникальны для устройства, но некоторые пользователи любят поиграть с настройками, что может вызвать проблемы и подмену arp. Использование arp покажет, какие MAC-адреса сопоставляются с IP-адресами.

Третий слой обеспечивает технологии маршрутизации, создавая логические пути, известные как виртуальные, для передачи пакета от узла к узлу. Маршрутизация и пересылка - функции этого слоя, а также адресация, межсетевое взаимодействие, обработка ошибок, контроль перегрузок и секвестирование пакетов. Это обширная область для краткого руководства. Он охватывает протоколы rip1 и 2, ospf, igrp и некоторые другие, а также маршрутизированные IP. Можно устранить неполадки IP с помощью пакетов icmp. Утилиты, такие как ping и tracert, используют icmp-пакеты для получения ответов от сетевых хостов. Утилиты для пакетов могут быть настроены для просмотра пакетов IP, перемещающихся по концентраторам ( коммутаторам), таким же образом, как если бы пользователь просматривал заголовки кадров. Команда «print print» покажет таблицу маршрутизации в окнах. Каждая операционная система имеет команды для отображения маршрутной таблицы (в IOS это будет «sho ip route»). Обычные сбои на этом слое - это дубликаты IP-адресов.

Четвертый слой гарантирует прозрачную передачу пакетов, а также контроль над сквозным восстановлением сбоев и управлением потоками. Большая часть устранения неполадок здесь будет выполняться с помощью сниффера пакетов. TCP используется с IP, как средство обеспечения того, чтобы данные в пакетах отправлялись и принимались без потерь. Если произошла ошибка, пакеты повторно отправляются (это было бы целесообразно для структуры заголовка пакета tgp для googling) с правильным порядковым номером, чтобы данные не терялись (это обеспечивает полную передачу данных).

Пятый слой устанавливает, управляет и завершает взаимосвязь приложений, обмены и диалоги между ними. Он посвящен координации сеансов. Наиболее вероятно, что пользователь будет устранять неполадки на этом слое netbios по tcpip. В Windows есть очень полезные утилиты, такие как nbtstat и группа команд «net», которые помогут ему. Проявлением общих ошибок считается то, что люди забывают установить «совместное использование файлов и принтеров» и «клиент для Microsoft» в ОС Win9x. Протоколы, такие как DNS, LDAP (для большей части активной репликации каталогов), NFS, SQL, RPC и XWindows, устраняются на этом слое.

Шестой слой эталонной модели взаимодействия OSI гарантирует независимость от различий пакета данных (например, шифрование) путем перевода из приложения в сетевой формат и наоборот. Он форматирует и шифрует данные, обеспечивая свободу от проблем с совместимостью. Его иногда называют уровнем синтаксиса. Он рассматривает такие вещи, как JPEG, MPEG, MIDI, QUICKTIME и другие файлы того же характера. Большая часть проблем будет связана с приложениями, которые создаются на седьмом уровне.

Седьмой слой поддерживает процессы приложений и конечных пользователей. Определены партнеры по связи, выявлено качество обслуживания, рассмотрены аутентификация пользователей и конфиденциальность, определены ограничения на синтаксис данных. Все на этом слое зависит от приложений. Этот слой - платформа передачи файлов, электронной почты и других сетевых программных услуг. Telnet и FTP - это приложения, которые полностью существуют на уровне приложений. Многоуровневые архитектуры приложений являются частью этого уровня.

Если все остальные слои работают и были протестированы, тогда обычно сбои относятся к вопросу применения патчей, программному обеспечению или качеству переустановки ПО.

fb.ru

1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Сетевая модель OSI (англ.open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модельвзаимодействия открытых систем) —сетевая модельстекасетевых протоколовOSI/ISO.

В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, он был разработан ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Модель OSI

Тип данных

Уровень (layer)

Функции

Данные

7. Прикладной (application)

Доступ к сетевым службам

Поток

6. Представительский (presentation)

Представление и шифрование данных

Сеансы

5. Сеансовый (session)

Управление сеансом связи

Сегменты / Дейтаграммы

4. Транспортный (transport)

Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Пакеты

3. Сетевой (network)

Определение маршрута и логическая адресация

Кадры

2. Канальный (data link)

Физическая адресация

Биты

1. Физический (physical)

Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Уровни модели osi

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

  • тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),

  • тип модуляции сигнала,

  • сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней.

К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Прикладной уровень

Прикладной уровень (уровень приложений) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

  • позволяет приложениям использовать сетевые службы:

    • удалённый доступ к файлам и базам данных,

    • пересылка электронной почты;

  • отвечает за передачу служебной информации;

  • предоставляет приложениям информацию об ошибках;

  • формирует запросы к уровню представления.

Протоколы прикладного уровня: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR,Modbus, SIP,TELNETи другие.

Представительский уровень

Представительский уровень (уровень представления; англ.presentation layer) обеспечивает преобразование протоколов и шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может бытьмейнфреймкомпанииIBM, а другая — американский стандартный код обмена информациейASCII(его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных.

Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT— формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами. Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображенийTIFF, который обычно используется для растровых изображений с высокимразрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандартJPEG.

Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов (MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандартMPEG.

Протоколы уровня представления: AFP — Apple Filing Protocol, ICA —Independent Computing Architecture, LPP — Lightweight Presentation Protocol, NCP —NetWare Core Protocol, NDR —Network Data Representation, XDR —eXternal Data Representation, X.25 PAD —Packet Assembler/Disassembler Protocol.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (англ.session layer) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Протоколы сеансового уровня: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Password Authentication Protocol), PPTP, RPC, RTCP, SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol)..

Транспортный уровень

Транспортный уровень (англ.transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDPограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы и не исключает возможности потери пакета целиком или дублирования пакетов, нарушения порядка получения пакетов данных;TCPобеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и, наоборот, склеивая фрагменты в один пакет.

Протоколы транспортного уровня: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Сетевой уровень

Сетевой уровень (англ.network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации — RIP, OSPF.

Канальный уровень

Канальный уровень (англ.data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей по физическому уровню и контролем над ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

Спецификация IEEE 802разделяет этот уровень на два подуровня:MAC(англ.media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC(англ.logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

На этом уровне работают коммутаторы,мостыи другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы канального уровня- ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Automatic Protection Switching(EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11wireless LAN,LocalTalk, (MPLS),Point-to-Point Protocol(PPP),Point-to-Point Protocol over Ethernet(PPPoE),StarLan,Token ring,Unidirectional Link Detection(UDLD),x.25.

Физический уровень

Физический уровень (англ.physical layer) — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

На этом уровне также работают концентраторы,повторителисигнала имедиаконвертеры.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно,витая пара,коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются:V.35,RS-232,RS-485, RJ-11,RJ-45, разъемыAUIиBNC.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm radio interface,ITUиITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

Семейство TCP/IP

Семейство TCP/IPимеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных;UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмендатаграммамимежду приложениями, не гарантирующий получения данных; иSCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторые новшества. (В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых является служебный протоколICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами).

Семейство IPX/SPX

В семействе IPX/SPXпорты (называемые сокетами или гнёздами) появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмендатаграммамимежду приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

Модель TCP/IP (5 уровней)

  • Прикладной (5) уровень (Application Layer) или уровень приложений обеспечивает услуги, непосредственно поддерживающие приложения пользователя, например, программные средства передачи файлов, доступа к базам данных, средства электронной почты, службу регистрации на сервере. Этот уровень управляет всеми остальными уровнями. Например, если пользователь работает с электронными таблицами Excel и решает сохранить рабочий файл в своей директории на сетевом файл-сервере, то прикладной уровень обеспечивает перемещение файла с рабочего компьютера на сетевой диск прозрачно для пользователя.

  • Транспортный (4) уровень (Transport Layer) обеспечивает доставку пакетов без ошибок и потерь, а также в нужной последовательности. Здесь же производится разбивка на блоки передаваемых данных, помещаемые в пакеты, и восстановление принимаемых данных из пакетов. Доставка пакетов возможна как с установлением соединения (виртуального канала), так и без. Транспортный уровень является пограничным и связующим между верхними тремя, сильно зависящими от приложений, и тремя нижними уровнями, сильно привязанными к конкретной сети.

  • Сетевой (3) уровень (Network Layer) отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имен (логических адресов, например, IP-адресов или IPX-адресов) в физические сетевые MAC-адреса (и обратно). На этом же уровне решается задача выбора маршрута (пути), по которому пакет доставляется по назначению (если в сети имеется несколько маршрутов). На сетевом уровне действуют такие сложные промежуточные сетевые устройства, как маршрутизаторы.

  • Канальный (2) уровень или уровень управления линией передачи (Data link Layer) отвечает за формирование пакетов (кадров) стандартного для данной сети (Ethernet, Token-Ring, FDDI) вида, включающих начальное и конечное управляющие поля. Здесь же производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки передачи путем подсчета контрольных сумм, и производится повторная пересылка приемнику ошибочных пакетов. Канальный уровень делится на два подуровня: верхний LLC и нижний MAC. На канальном уровне работают такие промежуточные сетевые устройства, как, например, коммутаторы.

  • Физический (1) уровень (Physical Layer) – это самый нижний уровень модели, который отвечает за кодирование передаваемой информации в уровни сигналов, принятые в используемой среде передачи, и обратное декодирование. Здесь же определяются требования к соединителям, разъемам, электрическому согласованию, заземлению, защите от помех и т.д. На физическом уровне работают такие сетевые устройства, как трансиверы, репитеры и репитерные концентраторы.

studfiles.net

Эталонная модель osi

Эталонная модель OSI.. это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Кроме того, она иллюстрирует процесс перемещения информации по сетям. Модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через сетевую среду (например, провода) от одной прикладной программы (например, программы обработки таблиц) к другой прикладной программе, находящейся в другом подключенном к сети компьютере. Эталонная модель OSI делит задачу перемещения информации между компьютерами через сетевую среду на семь менее крупных и, следовательно, более легко разрешимых подзадач. Каждая из этих семи подзадач выбрана потому, что она относительно автономна и, следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением. Каждый уровень соответствует одной из семи подзадач...*****Поскольку нижние уровни (с 1 по 3) модели OSI управляют физической доставкой сообщений по сети, их часто называют уровнями среды передачи данных (media layers). Верхние уровни (с 4 по 7) модели OSI обеспечивают точную доставку данных между компьютерами в сети, поэтому их часто называют уровнями хост-машины (host layers).Прикладной уровень (уровень 7) - это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI. Он обеспечивает услугами прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить процессы передачи речевых сигналов, базы данных, текстовые процессоры и т.д.Этот уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные процессы, а также устанавливает и согласовывает процедуры устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.Проще говоря этот уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью. К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:

FTP - протокол переноса файлов

TFTP - упрощенный протокол переноса файлов

X.400 - электронная почта

Telnet

SMTP - простой протокол почтового обмена

CMIP - общий протокол управления информацией

SNMP - простой протокол управления сетью

NFS - сетевая файловая система

FTAM - метод доступа для переноса файловПредставительный уровень (уровень 6) отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. При необходимости представительный уровень осуществляет трансляцию между множеством форматов представления информации путем использования общего формата представления информации.Этот уровень занят не только форматом и представлением фактических данных пользователя, но также структурами данных, которые используют программы. Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она необходима), представительный уровень согласует синтаксис передачи данных для прикладного уровня.Сеансовый уровень (уровень 5) устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления. Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительного уровня и управляет обменом информации между ними. Кроме того, предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и прикладного уровней.Транспортный уровень (уровень 4) Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представлена как граница между протоколами высших (прикладных) уровней и протоколами низших уровней. В то время как прикладной, представительный и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.Транспортный уровень обеспечивает услуги по транспортировке данных, что избавляет высшие слои от необходимости вникать в ее детали. Функцией транспортного уровня является надежная транспортировка данных через сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).Проще говоря транспортный уровень делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень. Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают:

TCP - протокол управления передачей

NCP - Netware Core Protocol

SPX - упорядоченный обмен пакетами

TP4 - протокол передачи класса 4Сетевой уровень (уровень 3) - это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами. Поскольку две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.Другими словами сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень. Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:

IP - протокол Internet

IPX - протокол межсетевого обмена

X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2)

CLNP - сетевой протокол без организации соединенийКанальный уровень (уровень 2) (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления об ошибках, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде. (Он же IEEE 802.1 - задает стандарты управления сетью на MAC-уровне, включая алгоритм Spanning Tree. Этот алгоритм используется для обеспечения единственности пути (отсутствия петель) в многосвязных сетях на основе мостов и коммутаторов с возможностью его замены альтернативным путем в случае выхода из строя.)Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:

HDLC для последовательных соединений

IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x

Ethernet

Token ring

FDDI

X.25

Frame relayФизический уровень (уровень 1) определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики установления, поддержания и разъединения физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как величины напряжений, параметры синхронизации, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.Этот уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включаютя:

-Тип кабелей и разъемов

-Разводку контактов в разъемах

-Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1 К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.

IEEE 802.3 -- Ethernet

IEEE 802.5 -- Token ringФизической средой в различных телекоммуникационных системах могут быть самые разнообразные средства от простейшей пары проводов до сложной системы передачи синхронной цифровой иерархии. ***Чтобы понять структуру и принципы функционирования сети, необходимо уяснить, что любой обмен данными в сети осуществляется от источника к получателю. Информацию, посланную в сеть, называют данными, или пакетами данных. Если один компьютер (источник) хочет послать данные другому компьютеру (получателю), то данные

сначала должны быть собраны в пакеты в процессе инкапсуляции; который перед отправкой в сеть погружает их в заголовок конкретного протокола. Этот процесс можно сравнить с подготовкой бандероли к отправке — обернуть содержимое бумагой, вложить в транспортный конверт, указать адрес отправителя и получателя, наклеить марки и бросить в почтовый ящик.При выполнении сетями услуг пользователям, поток и вид упаковки информации изменяются.Например ..пять этапов преобразования:1. Формирование данных. Когда пользователь посылает сообщение электронной почтой, алфавитно-цифровые символы сообщения преобразовываются в данные, которые могут перемещаться в сетевом комплексе.

2. Упаковка данных для сквозной транспортировки. Для передачи через сетевой комплекс данные соответствующим образом упаковываются. Благодаря использованию сегментов, транспортная функция гарантирует надежное соединение участвующих в обмене

сообщениями хост-машин на обоих концах почтовой системы.

3. Добавление сетевого адреса в заголовок. Данные помещаются в пакет или дейтаграмму, которая содержит сетевой заголовок с логическими адресами отправителя и получателя. Эти адреса помогают сетевым устройствам посылать пакеты через сеть по выбранному пути.

4. Добавление локального адреса в канальный заголовок. Каждое сетевое устройство должно поместить пакеты в кадр. Кадры позволяют взаимодействовать с ближайшим непосредственно подключенным сетевым устройством в канале. Каждое устройство,

находящееся на пути движения данных по сети, требует формирования кадров для соединения со следующим устройством.

5. Преобразование в последовательность битов для передачи. Для передачи по физическим каналам (обычно по проводам) кадр должен быть преобразован в последовательность единиц и нулей. Функция тактирования дает возможность устройствам различать эти биты

в процессе их перемещения в среде передачи данных. Среда на разных участках пути следования может меняться. Например, сообщение электронной почты может выходит из локальной сети, затем пересекать магистральную сеть комплекса зданий и дальше

выходить в глобальную сеть, пока не достигнет получателя, находящегося в удаленной локальной сети.ИтакОрганизацией сети называется обеспечение взаимосвязи между рабочими станциями, периферийным оборудованием (принтерами, накопителями на жестких дисках, сканерами, приводами CD-ROM) и другими устройствами.

· Протокол — это формальное описание набора правил и соглашений, регламентирующих

процессы обмена информацией между устройствами в сети.

· Эталонная модель OSI — это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую

совместимость и взаимодействие сетевых технологий различных типов.

· В эталонной модели OSI отдельные сетевые функции организованы в семь нумерованных уровней.Многоуровневая модель OSI исключает прямую связь между равными по положению уровнями, находящимися в разных системах.

Инкапсуляция — это процесс погружения данных в заголовок конкретного протокола перед отправкой их в сеть.

www.coolreferat.com

Эталонная модель osi

Обобщенная логическая структура вычислительной сети предложена Международной организацией стандартов (ISO) в виде эталонной семиуровневой логической модели открытых систем (Open Systems Interconnection Reference Model (OSI)). Системы называются открытыми друг для друга в том смысле, что, несмотря на их технические и логические различия, они могут взаимодействовать с помощью определенных процедур.

В вычислительной сети связь в действительности устанавливается не между отдельными машинами, а между прикладными программами, или, более точно, между прикладными вычислительными процессами, протекающими в машинах. При этом под прикладным процессом следует понимать прикладную программу вместе с ее наборами данных и выделенными ей ресурсами машины. Связь эта реализуется с помощью целого ряда специальных процессов и обслуживающих их аппаратурных и программных средств, например процессов установления маршрута передачи сообщения, управления передачей, установления соединения, интерпретации принятого сообщения и др. Это обстоятельство закономерно приводит к рассмотрению иерархии функций, реализуемых в оборудовании сети.

В рассматриваемой модели под системой понимается иерархически упорядоченная совокупность функций, обеспечивающая выполнение некоторым аппаратурным комплексом, включающим в себя одну или несколько ЭВМ, приписанного ему в сети функционального назначения.

Связи между системами в логической модели называются физическими соединениями.

Для упорядочения функций системы вводятся функциональные уровни (рис. 4).

В общем случае система имеет следующие семь функциональных уровней, перечисленных ниже в порядке возрастания уровня иерархии:

1. Обеспечение электрических, механических и функциональных характеристик подключения к физическим каналам связи, преобразование сигналов – физический уровень.

2. Управление каналом передачи данных, установление, поддержание и разъединение каналов (соединений) – канальный уровень или уровень управления каналом.

3. Маршрутизация, коммутация и адресация информации, управление потоками данных – сетевой уровень.

4. Управление передачей данных (без обработки их в промежуточных узлах) от системы-источника к системе-адресату –транспортный уровень.

5. Организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами – сеансовый уровень.

6. Интерпретация и преобразование передаваемых между процессами данных к виду, удобному для прикладных процессов, – уровень представления данных.

Рис. 4. Семиуровневая логическая модель вычислительной сети. Иерархия протоколов сети

Каждый уровень взаимодействует через сеть с одноименным уровнем. Для этого уровень пользуется услугами нижележащего уровня и каждый уровень предоставляет услуги вышележащему уровню. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и понятнее.

Рис. 5. – Взаимодействие уровней

Выполнение прикладных программ, управление терминалами, административное управление сетью – прикладной уровень.

Первые четыре уровня образуют транспортную службу вычислительной сети, освобождающую более высокие уровни от забот по организации передачи данных. Части вычислительной сети, реализующей транспортную службу, в логической структуре Вычислительные сети соответствует транспортная сеть.

Уровню могут быть поставлены в соответствие некоторые процессы, аппаратурные и программные средства (объекты уровня).

Каждый уровень обслуживает соседний старший уровень. Связь между объектами соседних уровней одной/системы регламентируется межуровневым интерфейсом. Организация взаимодействия между одинаковыми уровнями различных систем определяется соответствующим протоколом.

Введенная выше иерархия уровней функций логической системы определяет соответствующую иерархию протоколов и соответственно протокольных программ, действующих в вычислительной сети, как это показано на рис. 4.

Два старших уровня (6 и 7) соответствуют процессам (процессам представления и преобразования данных, выполнения прикладных программ, административного управления сетью). Остальные уровни в совокупности определяют сетевой метод доступа к указанным процессам. Точки в процессах, через которые осуществляется эта связь, получили название портов.

Управление взаимодействием различных объектов сети осуществляется с помощью сетевого программного обеспечения – транспортных станций, представляющих собой специальные программы, располагаемые в ГВМ (главная вычислительная машина, хост), а также сетевых программ связных процессоров. Транспортная станция обеспечивает мультиплексирование независимых потоков данных от многих абонентов. Она может быть реализована как часть операционной системы ЭВМ либо как независимая системная задача.

Нижние три уровня и соответственно физический, канальный и сетевой протоколы охватывает международный стандарт – «протоколы Х.25», предусматривающий передачу данных путем коммутации пакетов, при этом разборка сообщения на пакеты при передаче и сборка пакетов в сообщение при приеме производится в ГВМ или в интерфейсных процессорах.

Протоколы уровней 4–7 («сквозные») регламентируют процедуры «сквозной» связи между абонентами сети.

Общие замечания относительно OSI ISO

  • Избыточность и низкая функциональность верхних уровней.

  • Учет в стандартах всех теоретически возможных ситуаций.

  • Сложность спецификаций для реализации.

  • Очень высокие требования к ресурсам сетевых компьютеров.

Сегодня это референтная (ссылочная) модель.

studfiles.net