Модель сетевого управления ISO OSI. Iso модель
Модель сетевого управления ISO OSI
Модель сетевого управления ISO OSI Management Framework — определена в документе ISO/IEC 7498-4: Basic Reference Model, Part 4, Management Framework. Она является развитием общей семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для случая, когда одна система управляет другой.
Документ ISO/IEC 7498-4 состоит из пяти основных разделов.
• Термины и общие концепции.
• Модель управления системами.
• Информационная модель.
• Функциональные области управления системами.
• Структура стандартов управления системами.
Стандарты ISO в области управления используют специальную терминологию, которой в свою очередь воспользовались создатели Internet в протоколе SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью). Эта терминология вследствие фактического применения всеми пользователями такой глобальной и открытой системы передачи информации стала фактическим стандартом [8, 9].
Согласно документам OSI обмен управляющей информацией с помощью протокола управления (Management Protocol) происходит между субъектами приложений управления системами (Systems Management Application Entities, SMAE). Субъекты SMAE расположены на прикладном уровне семиуровневой модели OSI и являются элементами службы управления. Под субъектом в модели OSI понимается активный в данный момент процесс (протокол) какого-либо уровня, участвующий во взаимодействии. Примерами SMAE являются агенты и менеджеры систем управления ИС.
Сообщения, которые агент посылает менеджеру по своей инициативе, называются уведомлениями (notifications). Элемент X, который является для системы управления управляемым объектом (managed object), может послать уведомление агенту. Элемент X может находиться в той же управляемой системе, что и агент, или в другой системе. В свою очередь агент посылает уведомление менеджеру о том, что элемент X произвёл какое-то действие (например, происходит отказ в работе порта оборудования). В соответствии с этим уведомленим менеджер обновляет базу данных конфигурации системы, которую он сопровождает.
Менеджер не только собирает и сопоставляет данные, получаемые от агентов, на основе этих данных он может также выполнять административные функции, управляя операциями удаленных агентов.
В модели OSI границы между менеджерами и агентами не очень четкие. Субъект SMAE, выполняющий в одном взаимодействии роль менеджера, в другом взаимодействии может иметь роль агента, и наоборот. Модель OSI не определяет способы взаимодействия агента с управляемыми объектами. В модели OSI также не говорится о том, как агент взаимодействует с управляемыми объектами, которые находятся за пределами управляемой системы, т. е. объектами, с которыми нужно взаимодействовать через сеть. В таких случаях может потребоваться, например, чтобы один агент запросил данные о некотором объекте от другого агента. Порядок такого рода взаимодействия также не определяется моделью OSI.
Чтобы менеджер и агент смогли взаимодействовать, каждый должен иметь определенные знания о другом. Эти знания модель OSI называет контекстом приложения (Application Context). Контекст приложения описывает элементы прикладного уровня модели OSI, которые используются агентами и менеджерами.
Прикладной уровень модели OSI включает в себя несколько вспомогательных служб общего назначения, которые используются прикладными протоколами и пользовательскими приложениями (в том числе и приложениями управления) для автоматизации наиболее часто выполняемых действий. Эти вспомогательные службы не представляют собой законченные протоколы прикладного уровня модели OSI, как протоколы. FTAM (File Transfer, Access and Management — протокол для доступа к файлам), CMIP (Common Management Information Protocol, протокол общей управляющей информации), MHS (Message Handling System — система управления сообщениями). С помощью перечисленных протоколов пользователь сети может выполнить какое-то полезное действие. Вспомогательные же системные функции помогают разработчику прикладного протокола или приложения написать его программу компактно и эффективно. На прикладном уровне модели OSI существуют следующие вспомогательные службы.
ACSE (Association Control Service Element). Эта служба отвечает за установление соединений между приложениями различных систем. Соединение (сессия, сеанс) на прикладном уровне OSI носит название ассоциации. Ассоциации бывают индивидуальными и групповыми (shared).
RTSE (Reliable Transfer Service Element). Служба осуществляет поддержку восстановления'диалога, вызванного разрывом нижележащих коммуникационных служб, в рамках ассоциации.
ROSE (Remote Operations Service Element). Организует выполнение программных функций на удаленных машинах. Является аналогом службы RPC (Remote Procedure Call — вызов удаленных процедур).
Согласно OSI программные реализации менеджеров, агентов и их взаимодействия используют услуги данных вспомогательных служб, в особенности службы ROSE для вызова удаленных процедур.
Основная модель управления OSI включает:
• управление системами;
• управление N-уровнем;
• операции N-уровня.
Это разбиение на три области сделано для того, чтобы учесть всё возможные ситуации, возникающие при управлении.
Управление системамиимеет дело с управляемыми объектами на всех семи уровнях OSI, включая прикладной уровень. Оно основано на надежной передаче с установлением соединения управляющей информации между конечными системами. Необходимо подчеркнуть, что модель управления OSI не разрешает использовать службы без установления соединения.
Управление N-уровнемограничено управляемыми объектами какого-то определенного уровня семиуровневой модели. Протокол управления использует при этом коммуникационные протоколы нижележащих уровней. Управление N-уровнем полезно, когда нет возможности использовать все семь уровней OSI. В этом случае допускается пользоваться протоколом управления N-уровня, который строго предназначен для данного уровня.
Операции N-уровнясводятся к мониторингу и управлению на основе управляющей информации, содержащейся в коммуникационных протоколах только данного уровня. Например, данные мониторинга сети, содержащиеся во фреймах STM-n (Synchronous Transport Module — синхронный транспортный модуль), технологии SDH (Synchronous Digital Hierarchy — синхронная цифровая иерархия), относятся к операциям N-уровня, а именно физического уровня. Стандарты на управление N-уровнем и операции N-уровня не входят в набор протоколов управления OSI. Протоколы OS1 рассматривают управление системами с помощью полного семиуровневого стека.
Управляемый объект — это представление OS1 о ресурсе в целях управления. Конкретный управляемый объект — это экземпляр (instance) некоторого класса управляемых объектов. Модель управления OSI широко использует объектно- ориентированный подход. Класс управляемых объектов — это набор свойств, которые могут быть обязательными или условными. С помощью описания одного класса управляемых объектов, например коммутаторов, можно создать другой класс управляемых объектов, например коммутаторов, поддерживающих технологию VLAN (Virtual Local Area Network — виртуальная локальная сеть), унаследовав все свойства класса коммутаторов, но добавив новые атрибуты.
Для управления ресурсами менеджер и агент должны быть осведомлены о деталях этих ресурсов. Детализация представления управляемых объектов, которые требуются для выполнения функций управления, хранится в базе данных, известной как MIB (Management Information Base — база данных информации управления). Базы данных MIB OSI хранят не только описания классов управляемых объектов, но и характеристики сети и ее элементов. Базы MIB содержат характеристики каждой части управляемого оборудования и ресурсов. MIB также включает в себя описание действий, которые могут выполняться на основе собранных данных или же вызываться внешними командами. Базы MIB позволяют внешним системам опрашивать, изменять, создавать и удалять управляемые объекты (реальные ресурсы сети при этом, естественно, продолжают работать). Протокол CMIP и локальные интерфейсы управления обеспечивают доступ к этим возможностям.
Протоколы OSI определяют синтаксис информации, хранящейся в MIB, и синтаксис интерфейсов для обмена данными.
Крупная система управления обычно состоит из большого количества агентов и менеджеров. Для организации автоматического взаимодействия между менеджерами и агентами необходимо каким-то образом задать данные, содержащие характеристики агентов и менеджеров. Менеджеру необходимо знать о том, какие агенты работают в системе управления, их имена и сетевые адреса, поддерживаемые ими классы управляемых объектов и т. п. Агенту также необходима аналогичная информация о менеджерах, так как ему нужно отправлять по своей инициативе уведомления и отвечать на запросы менеджеров.
Такие данные называются в модели OSI разделяемыми управляющими знаниями (shared management knowledge) между менеджером и агентом. (В системах на основе протокола SNMP организация этих данных не стандартизована, и в каждой конкретной системе управления эти данные хранятся в индивидуальной форме.) Разделяемые управляющие знания должны быть известны до установления ассоциации между
агентом и менеджером. Они должны храниться в каком-либо файле или распределенной базе данных и запрашиваться каждый раз, когда устанавливается ассоциация. Во время установления ассоциации происходит обмен разделяемыми управляющими знаниями.
Модель OSI стандартизирует различные аспекты организации управляющих знаний и доступа к ним. Для хранения этих знаний используются специальные системные объекты.
Стандарт ISO 10164-16.2 определяет модель объектов управляющих знаний и классы таких объектов. Кроме того, в нем прописаны функции работы с управляющими знаниями.
Три типа управляющих знаний и, соответственно, три типа объектов описывают эти знания.
Знания репертуара(Repertoire Knowledge) описывают возможности управляемой системы, включающие перечень поддерживаемых классов управляемых объектов, поддерживаемые функции управления и именования. Знания репертуара помогают менеджеру идентифицировать возможности управляемых систем без доступа к ним.
Знания определений(Definition Knowledge) включают в себя формальные описания классов управляемых объектов, категории тестов, классов взаимосвязей и определения управляющей информации, понимаемой управляемой системой.
Знания об экземплярах(Instance Knowledge) обеспечивают информацию о конкретных экземплярах управляемых объектов, имеющихся в управляемой системе.
В системе управления знания о поддерживаемых классах объектов и о порожденных экземплярах объектов должны храниться в форме, удобной для предоставления модулям системы управления доступом к этой информации. Архитектура управления OSI предусматривает несколько схем базы данных, содержащей информацию об управляемых объектах и их классах. Модель представления данных является иерархической, поэтому эти схемы называют деревьями. Существуют следующие деревья.
Дерево наследования(Inheritance Tree) называется также деревом регистрации. Описывает отношения между базовыми и производными классами. Подчиненный класс наследует все характеристики суперкласса и дополняет их специфическими расширениями (дополнительными атрибутами, поведениями и действиями). Классы объектов OSI регистрируются в том же дереве, что и объекты MIB Internet. Дерево наследования может быть глобальным, т. е. начинаться с корня, представляющего весь мир, или локальным, имеющим корень, соответствующий верхнему уровню объектов данной организации или сети. Все управляемые объекты OSI должны быть зарегистрированы в глобальном дереве ISO (в котором зарегистрированы объекты MIB-I, MIB-II, RMON-Remote MONitoring — удаленное наблюдение). Объекты, представляющие собой международные стандарты, регистрируются в международной ветви дерева, а частные модели, разработанные производителями систем управления, регистрируются в ветвях дерева, начинающихся с ветви «private».
Дерево включений(Containment Tree) описывает отношения включения управляемых объектов реальной системы.
Дерево имен(Naming Tree) определяет способ именования объектов в системе управления. Объекты OSI могут иметь имена нескольких типов: относительное отличительное имя (Relative Distinguished Name, RDN), отличительное имя (Distinguished Name, DN), иногда называемое полным отличительным именем (Full Distinguished Name, FDN), и локальное отличительное имя (Local Distinguished Name, LDN). Эти имена связаны с деревом включений, так как определяют имена объектов относительно включающих их объектов. Относительное имя RDN соответствует короткому имени, которое однозначно определяет объект среди множества других объектов, подчиненных тому же родительскому объекту. Например, имя interface а является RDN-именем, уникально характеризующим объект среди объектов, подчиненных объекту node а. Полное отличительное имя FDN представляет собой последовательность RDN-имен, начинающуюся в вершине глобального дерева имен, т. е. дерева, описывающего некоторую глобальную сеть. Наконец, локальное отличительное имя — это последовательность RDN-имен, но начинающаяся не в глобальном корне, а в корне дерева имен локальной системы управления, отвечающей за часть глобального дерева имен данной сети.
Дерево имен обычно совмещается с деревом включений.
Пример дерева включений показан на рис. 2.2. Экземпляр управляемого объекта класса corp-conc (корпоративный концентратор) имеет имя В1, а также атрибут max-slotes, описывающий максимальное количество слотов данного класса концентраторов, равный в данном случае 14. 
Рис. 2.2.Пример дерева включений
В этот объект включен ряд других объектов: объекты класса repeator, switch и RAS, которые в свою очередь включают объекты типа interface, описывающие порты модулей концентратора.
Имя класса объекта позволяет обратиться к описанию класса и узнать полный список атрибутов этого класса или ссылку на родительский класс, у которого наследуются все или некоторые атрибуты. Имя экземпляра объекта дает информацию о принадлежности конкретного модуля или интерфейса определенному коммуникационному устройству, например имя В1.Е1.Р2 определяет второй порт модуля репитера Е1, входящего в состав корпоративного концентратора В1.
Классы управляемых объектов OSI должны определяться в соответствии со стандартом GDMO (Guidelines for the Definition of Managed Objects — правила определения управляемых объектов), являющимся стандартом ISO 10165—4.
В GDMO определяется несколько шаблонов — пустых форм, которые заполняются для описания определенного класса управляемых объектов. В шаблоне класса перечисляются комплекты свойств (PACKAGES), которые составляют класс. Шаблон комплекта свойств PACKAGE перечисляет Атрибуты,
Группы атрибутов, Действия, Поведение и Уведомления, т. е. свойства, сгруппированные для удобства описания класса объектов. Отношения наследования между классами описываются с помощью шаблона связывания имен.
Атрибутыи Группы атрибутовопределяют параметры объекта, которые можно читать и узнавать из них о состоянии объекта.
Свойства Действияописывают возможные управляющие воздействия, которые допускается применять к данному объекту, например мультиплексировать несколько входных потоков в один выходной.
Свойство Поведениеописывает реакцию объекта на примененное к нему действие.
Уведомлениясоставляют набор сообщений, которые генерирует объект по своей инициативе.
Заполненные шаблоны GDMO определяют представление класса и его свойств. Заполнение шаблонов выполняется в соответствии с нотацией ASN. 1 (Abstract Syntax Notation One — язык для описания абстрактного синтаксиса данных). В отличие от стандартов SNMP, использующих только подмножество типов данных ASN.1, в GDMO и CMIP применяется полная версия ASN.1.
На основании правил GDMO определено несколько международных стандартов на классы управляемых объектов. Документы Definition of Management Information (DMI, ISO/IEC 10165-2:1991) и Generic Management Information (GMI, ISO/IEC CD 10165-5:1992) являются первыми определениями MIB на основе окончательной версии GDMO. Эти MIB могут рассматриваться как ISO-эквивалент для Internet MIB II, так как они создают основу для построения более специфических MIB. Например, DMI определяет класс объектов, называемый Тор, который является верхним суперклассом. Он содержит атрибуты, которые наследуются всеми другими классами управляемых объектов. Определены также классы объектов System и Network, занимающие верхние позиции в дереве наследования, так что любой агент должен понимать их атрибуты. В 1992 году была завершена работа и над более специфическими классами объектов — объектами сетевого и транспортного уровней (ISO/IEC 10737-1 и ISO/ IEC 10733).
В настоящее время многие организации работают над созданием классов объектов на основе GDMO. Это и международные организации по стандартизации — ISO, ITU-T, ANSI, ETSI, X/Open Company, и организации, разрабатывающие платформы и инструментальные средства для систем управления, такие как SunSoft, Hewlett-Packard, Vertel, ISR Global. Для гелекоммуникационных сетей в рамках архитектуры TMN (Telecommunication Management Network — система управления сетями операторов электросвязи) разработан стандарт М.3100, который описывает ряд специфических для телекоммуникационных сетей классов объектов.
Описания классов управляемых объектов OSI регистрируются как в частных ветвях дерева ISO — ветвях компаний Sun, Hewlett-Packard, IBM и пр., так и в публичных ветвях, контролируемых ISO или другими международными органами стандартизации. Из-за отсутствия одной регистрирующей органи- шции, такой как IETF, использование классов объектов OSI представляет собой достаточно сложную задачу.
Модель управления ISO FCAPS
FCAPS (Fault Configuration Account Performance Security) — модель Международной организации по стандартизации, в которой отражены ключевые функции администрирования и управления сетями (обеспечивающей подсистемы ИС) и не рассматриваются вопросы администрирования функциональной или организационной подсистем. Модель учитывает то, что современные ИС — это системы передачи цифровой информации и предназначены для описания функций администрирования только таких систем. Согласно модели FCAPS все аспекты администрирования сети ИС можно описать при помощи пяти видов функций [26]. Соотношение моделей FCAPS и TMN, которая будет кратко рассмотрена далее, отражено на рис. 2.3.
В рекомендациях ITU-T Х.700 и в стандарте ISO 7498-4 описаны пять функциональных групп модели FCAPS:
(F) Fault Management(управление отказами) — обнаружение отказов в устройствах сети, сопоставление аварийной информации от различных устройств, локализация отказов и инициирование корректирующих действий;
(С) Configuration Management(управление конфигурированием) — возможность отслеживания изменений, конфигурирования, передачи и установки программного обеспечения на всех устройствах сети;
(A) Accounting Management(управление учетом) — возможность сбора и передачи учетной информации для генерации отчетов об использовании сетевых ресурсов;
(Р) Performance Management(управление производительностью) — непрерывный источник информации для мониторинга показателей работы сети (QoS (Quality of Service, Качество обслуживания), ToS (Terms of Service, Тип обслуживания)) и распределения сетевых ресурсов;
(S) Security Management(Управление безопасностью) — возможность управления доступом к сетевым ресурсам и защитой от угроз.
Управление отказами
Эта группа задач включает в себя выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация сообщений об ошибках, но и их фильтрация и анализ. Фильтрация позволяет выделить из весьма интенсивного потока сообщений об ошибках, только важные сообщения; маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управления, а анализ позволяет найти причину, породившую поток сообщений.
Устранение ошибок может быть как автоматическим, так и полуавтоматическим. В автоматическом режиме система непосредственно управляет оборудованием или программными комплексами и обходит отказавший элемент, например, за счет резервных каналов. В полуавтоматическом режиме основные решения и действия по устранению неисправности выполняют службы администратора системы, а система управления только помогает в организации этого процесса — оформляет квитанции на выполнение работ и отслеживает их поэтапное выполнение (подобно системам групповой работы).
В этой группе задач иногда выделяют подгруппу задач управления проблемами, подразумевая под проблемой сложную ситуацию, требующую для разрешения обязательного привлечения служб администратора системы для контроля над ошибочными ситуациями и служб эксплуатации.
infopedia.su
Модель ISO/OSI
ПРИЛОЖЕНИЕ
Модель ISO/OSI
Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной проблемой, она включает много аспектов, начиная с согласования уровней электрических сигналов, формирования кадров, проверки контрольных сумм и кончая вопросами аутентификации приложений. Для ее решения используется универсальный прием — разбиение одной сложной задачи на несколько частных, более простых задач. Средства решения отдельных задач упорядочены в виде иерархии уровней. Для решения задачи некоторого уровня могут быть использованы средства непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы средств некоторого уровня могут быть переданы только средствам соседнего вышележащего уровня.
Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою специфику, связанную с тем, что в процессе обмена сообщениями участвуют две машины, то есть в данном случае необходимо организовать согласованную работу двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать способ кодирования электрических сигналов, правило определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т. п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов до самого высокого уровня, предоставляющего услуги пользователям сети.
Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.
Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другое в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет услуги, предоставляемые данным уровнем соседнему уровню.
В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы — модулей соседних уровней в одном узле.
Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средства протоколы верхних уровней, как правило, чисто программными средствами.
В начале 80-х годов - ряд международных организаций по стандартизации — ISO, ITU-T и некоторые другие - разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System interconnection, OSI), или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
В модели OSI (рис. П.1) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.
Рис. П.1. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI
Физический уровень
Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по. физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. 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 или последовательным портом.
Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.
Канальный уровень
На физическом уровне просто пересылаются биты. 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 одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи кадров, помещая для выделения каждого кадра специальную последовательность бит в его начало и конец, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру.
В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.
В глобальных сетях, которые в отличие от локальных сетей редко обладают регулярной топологией, канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов «точка-точка» (как часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы РРР и LAP-B.
Сетевой уровень
Сетевой 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.
Сети соединяются между Собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор— это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщения сетевого уровня, или, как их принято называть, пакеты (packets), от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня.
Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.
Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.
Транспортный уровень
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня (Transport layer) заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов услуг, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды услуг отличаются качеством: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как,, искажение, потеря и дублирование пакетов.
Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети — компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера .транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке вместо того, чтобы начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Уровень представления
Уровень представления (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда будет понятна прикладному уровню в другой системе. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия кодов символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться-; шифрование и дешифрирование данных, благодаря которому секретность 'обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень
Прикладной уровень (Application layer) — это в действительности прости *на6ер разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует Прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).
Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Приведем в качестве примеров протоколов прикладного уровня хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, 8MB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.
vv303.narod.ru
Тема 4. Сетевая архитектура Тема INTERNET. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI.Семь уровней модели OSI . - ПОКСИС - Лекции - Каталог файлов
Введение
Internet представляет собой сообщество сетей, не имеющих единого централизованного управления и средств обеспечения и контроля качества сервисов (услуг). Каждая из участвующих или подключенных сетей является единственно ответственной за обеспечение всех доступных сервисов и, в частности, безопасности. Провайдеры услуг, частные операторы сетей, пользователи и поставщики оборудования и программных средств все вместе ответственны за обеспечение функционирования системы. Это в свою очередь накладывает своеобразный отпечаток на систему стандартизации в Internet и обеспечение безопасности в Internet, а также внедрение и использование сервисов безопасности.Правила функционирования Internet, наподобие правил этикета, являются волюнтаристскими (произвольными) и добровольными (не принудительными) до тех пор, пока они не противоречат национальным законам. В свою очередь, различие или даже отсутствие законов, регулирующих сферу существования Internet, в разных странах, делает невозможным установление обязательных правил функционирования и использования
Модель ISO/OSI.
Из того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.
В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T и некоторые другие - разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы. Полное описание этой модели занимает более 1000 страниц текста.
В модели OSIсредства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.
Следует также иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается напрямую к системным средствам, ответственным за транспортировку сообщений по сети, которые располагаются на нижних уровнях модели OSI.
Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. В нашем случае заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить. Поле данных сообщения может быть пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни.
После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию - заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого «концевика».) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней
Когда сообщение по сети поступает на машину - адресат, оно принимается ее физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.
Наряду с термином сообщение (message) существуют и другие термины, применяемые сетевыми специалистами для обозначения единиц данных в процедурах обмена. В стандартах ISO для обозначения единиц данных, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используется общее название протокольный блок данных (Protocol Data Unit, PDU). Для обозначения блоков данных определенных уровней-часто используются специальные названия: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment).
В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Телефон - это пример взаимодействия, основанного на установлении соединения.
Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. Опускание письма в почтовый ящик - это пример связи без предварительного установления соединения. При взаимодействии компьютеров используются протоколы обоих типов.
Семь уровней модели OSI
На данном рисунке представлены семь уровней модели OSI:
Рис 4.1. Семь уровней модели OSI.Физический уровень
Физический уровень (Physical Layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи , таким , например , как коаксиальный кабель , витач пара , оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал .К этому уровню имеет отношение характеристики физических сред передачи данных , такие как полоса пропускания , помехозащищенность , волновое сопротивление и д.р.На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов , передающих дискретную информацию , например , крутизна фотонов импульсов , тип кодирования , скорость передачи сигналов , уровни напряжения или тока передаваемого сигнала .Кроме этого ,здесь стандартизируются типы разъемов и назначения каждого контакта .
Функции физического уровня реализуются во всех устройствах , подключенных к сети .Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом .
Примером протоколов физического уровня может служить спецификация 10Base - T технологии Ethernet .
Канальный уровень
Одной из задач канального уровня (Data Link Layer) является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы , называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра , помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра ,для его выделения , а также вычисляет контрольную сумму , обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру .Когда кадр проходит 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.Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки , но исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров .
В протоколах канального уровня , используемых в локальных сетях , заложена определенная структура связей между компьютерами и способами их адресации . Канальный уровень обеспечивает доставку кадров между любыми двумя узлами локальной сети только в совершенно определенной топологии ( для которой он разработан ) . Примером таких топологий являются топологии шина , кольцо и звезда, а также структуры , полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примеры протоколов канального уровня : Ethernet , Token Ring , FDDI , 100VG - AnyLAN.
В целом канальный уровень представляет собой довольно мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети .
Транспортный уровень
Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому уровню - передачу дискретных данных с той степенью надежности , которая им требуется .МодельOSI представляет пять классов сервиса , предоставляемых транспортным уровнем .Эти виды сервиса отличаются качеством услуг : срочностью , возможностью восстановления прерванной связи , наличием средств мультиплексирования нескольких соединений межу различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение , потеря и дублирование пакетов .
Как правило , все протоколы , начиная с транспортного уровня и выше , реализуются программным средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем .В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDT стека TCP/UP и протокол SPX стека Novell.
Протоколы нижних уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой , так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями .
Сетевой уровень
Сетевой 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
На сетевом уровне сам термин сетьнаделяют специфическим значением. 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 Маршрутизатор-это устройство , которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения .Чтобы передать сообщение от отправителя ,находящегося в одной сети , получателю , находящемуся в другой сети ,нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов(от hop- "прыжок") , каждый раз выбирая маршрут.
Рис 4.2. Пример составной сети.На рис.4.2 показаны четыре сети , связанные тремя маршрутизаторами.Между узлами А и В данной сети пролегают два маршрута : 1 -ый через маршрутизаторы 1 и 3, а 2-ой через маршрутизаторы1,2 и 3.
Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня .Сетевой уровень также решает задачи согласования разных технологий , упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями .
Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets).При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие <<номер сети>>.В этом случае адрес получателя состоит из старшей части - номера сети и младшей - номера узла в этой сети.
На сетевом уровне определяются два вида протоколов . Первый вид - сетевые протоколы (routed protocols) - реализуют продвижение пакетов через сеть.Часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов , называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршрутизации (routing protocols) .С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информациюо топологии межсетевых соединений.
Третий вид протоколов сетевого уровня протоколы разрешения адресов(Address Resolution Protocol) , ARP .
Примерами протоколов сетевого уровня является протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает управление диалогом : фиксирует , какая из сторон является активной в настоящий момент , предоставляет средства синхронизации .на практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов , хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень
Представительный уровень (Presentation Layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации , не меняя при этом ее содержания .За счет уровня представления информации , передаваемая прикладным уровнем одной системы , всегда понятна прикладному уровню другой системы.С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов , например кодов ASCII и EBCDIC . На этом уровне выполняться шифрование и дешифрование данных . Примером протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень
Представительный уровень (Application Layer) - это в действительности просто набор разнообразных протоколов , помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам , таким как файлы , принтеры или гипертекстовые Web -страницы , а также организуют свою совместную работу , например , с помощью протокола электронной почты .Единица данных , которой оперирует прикладной уровень , обычно называется сообщением (message).
Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня .Приведем в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб : NCP в операционной системе NovellNetWare , SMB в Microsoft Windows NT , NSF, FTP, TFTP, входящие в стек TCP/IP.
prepod-shmu.ucoz.ru
Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем ISO OSI
Введение. Цели создания и использования модели ISO OSI.
Основная причина создания данной модели - стандартизация используемых протоколов и технологий. Независимость технологий каждого уровня позволяет разработчикам новых приложений и технологий абстрагироваться от реализаций тех протоколов, которые не затрагивают внедряемый или разрабатываемый объект, что в конечном счете экономит время и деньги. Далее данный факт будет раскрыт и обоснован.
Структура модели ISO OSI.Функции уровней.
| Application Layer(уровень приложений) |
| Presentation Layer(уровень представлений) |
| Session Layer(сеансовый уровень) |
| Transport Layer(транспортный уровень) |
| Network Layer(сетевой уровень) |
| Data Link Layer(канальный уровень) |
| Physical Layer(физический уровень) |
1. Физический уровень. На данном уровне основной рассматриваемой единицей передачи информации является бит (bit), передаваемый тем или иным способом. В контексте данного уровня рассматривается среда передачи (например, витая пара, оптоволоконный кабель), протоколы организации передачи (к примеру DSL, протокол работы оптики NRZ). К устройствам, работающим на данном уровне можно отнести регенераторы, репитеры, сетевые адаптеры. Пример протокола данного уровня -G703, описывающий стандарт передачи проводного 2-мегабитного потока.
* Здесь хотелось бы сразу сделать пояснение. Является ли маршрутизатор устройством физического уровня? Да, является – имеет сетевые интерфейсы, обеспечивающие работу на данном уровне. Но вот процесс маршрутизации рассматриваться в контексте данного уровня не может.2. Канальный уровень. Основной рассматриваемой единицей является фрейм(frame).
*В переводной литературе частенько применяется перевод -кадр. Однако в общем и в целом, чтобы избежать путаницы, я рекомендую использовать термин фрейм. Интересующихся тем, как можно исказить понятия при переводе, привожу канонический пример. В контексте цифровых систем передачи рассматриваются понятия мультифрейм(multiframe) – фрейм(frame) – таймслот(timeslot). Приблизительный смысл вытекает уже из самого названия. Так нет, перевели как сверхцикл, цикл и канал.Фрейм – особым образом сгруппированная группа битов физического уровня, к которому добавляется битовый заголовок, содержащий аппаратные адреса отправителя и получателя, контрольную сумму для определения целостности фрейма и некоторые флаги, управляющие процессом передачи. На данном уровне работает процесс коммутации фреймов. Сам термин коммутация следует понимать как процесс проключения канала от получателя к отправителю. К функциям данного уровня можно отнести также контроль целостности фрейма (защиту от помех и ошибок). Как пример протоколов можно привести протоколы Ethernet (IEEE 802.3), WLAN (IEEE 802.11a/b/g/n).
В принципе, на основании того, с чем (с блоком данных какого уровня) работает протокол, можно всегда уверенно утверждать, к технологии какого уровня(ей) он относится.
Чтобы упростить понимание модели, рассмотрим работу модели на конкретном примере работы сети.
3.Сетевой уровень. Основной рассматриваемой единицей является пакет. Функцией данного уровня является объединение сетей. Под сетью в данном контексте понимается группа устройств - узлов (хостов) сети, которые объединены с помощью единой технологии канального уровня. На данном уровне работает процесс маршрутизации – выбора оптимального маршрута передачи пакета. Пакет представляет собой информационный блок, содержащий информацию вышестоящего уровня в качестве нагрузки, плюс заголовок, содержащий сетевые адреса отправителя и получателя и служебную информацию.
Предыдущие три уровня я всегда рассматриваю как относящие к специфике работы специалиста сетевика. Следующий уровень уже можно рассматривать как стык на котором работают разработчики программ и сетевые специалисты.
4. Транспортный уровень. Протоколы транспортного уровня обеспечивают надежную передачу данных для протоколов более высоких уровней или для приложений. К фунциям уровня относятся обнаружение и исправление ошибок при передаче сообщения, контроль доставки, или восстановление аварийно прерванной связи, фрагментация пакетов с целью оптимизировать доставку сообщений.
Следующие три уровня являются чисто программной надстройкой над транспортной системой и обеспечиваются исключительно программным обеспечением.
5.Сеансовый уровень. 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.
6. Уровень представлений. На данном уровне обеспечивается кодирование исходного сообщения. К примерам можно отнести представление текста в кодировке ASCII или Unicode, сжатие видео MPEG, и т.п.
7.Уровень приложений. Основной задачей данного уровня является организация интерфейса между объектом – отправителем сообщения, представление сообщения в машинно-обрабатываемом виде и передача его на более низкие уровни модели.
Если Вам понравилась статья, проголосуйте за нее
Голосов: 13 Голосоватьwww.quizful.net
Модель ISO/OSI — Компьютерные сети
Пожалуй, ключевым понятием в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартам (International Standards Organization, ISO). На практике применяется название модель ISO/OSI. Описываемая модель состоит из семи уровней. Каждый уровень отвечает за определенный круг задач, выполняя их с помощью специальных алгоритмов — стандартов. Основная задача — достичь глобальной цели, поэтому уровни модели связаны между собой. Таким образом, выполнив свою часть задачи, каждый уровень передает готовые данные следующему уровню. В результате прохождения такой цепочки данные полностью обрабатываются, и их можно использовать. В зависимости от назначения уровни получили следующие названия: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной Основные отличия между проводными (Ethernet 802.3) и беспроводными (IEEE 802.11) сетями кроются только в двух нижних уровнях — физическом и канальном. Остальные уровни работают абсолютно одинаково, без каких-либо отличий.
Физический уровень — первый, самый низкий, уровень. Фактически ои представляет собой аппаратную часть сети и описывает способ передачи данных, используя для этого любой имеющийся «под руками» канал — проводной или беспроводной. В зависимости от выбранного канала передачи данных используют соответствующее сетевое оборудование. Параметры передачи данных следует настраивать с учетом особенностей канала: полос пропускания, защиты от помех, уровня сигнала, коди рования, скорости передачи данных в физической среде и т. п.
Фактически всю описанную работу выполняет сетевое оборудование: сетевая карта, мост, маршрутизатор и т. д.
Физический уровень — один из уровней, который отличает беспроводные сети от проводных. Как вы уже, несомненно, поняли, основное отличие между ними заключается в канале передачи данных. Для проводных сетей это радиоволны определенной частоты или инфракрасное излучение, для беспроводных — любая физическая линия, например коаксиал, витая пара или оптоволокно.
Главная задача канального уровня — удостовериться, что канал готов к передаче данных и ничто не станет угрожать надежности этой операции и целостности передаваемых пакетов. В идеале протоколы канального уровня и сетевое оборудование должны проверить, свободен ли канал для передачи данных, не имеется ли коллизий передачи и т. п.
На канальном уровне, как и на физическом, также существуют различия между проводными и беспроводными сетями. Это связано со спецификой сетевого оборудования. Так, доступное на данный момент беспроводное оборудование работает только в полудуплексном режиме: в один момент времени данные могут только приниматься или только передаваться. Этот недостаток резко уменьшает эффективность обнаружения коллизий в сети и, соответственно, понижает скорость передачи данных.
Как и канальный уровень, сетевой отвечает за передачу данных между компьютерами. Для этого он использует сформированные данные и параметры двух предыдущих уровней — физического и канального. Главное отличие сетевого уровня от канального заключается в том, что он умеет передавать данные между сетями с разной топологией — комбинированными. Так, очень часто беспроводные и проводные сети используются в паре. Чаще всего это происходит, если по определенным причинам создать единую проводную сеть физически невозможно.
Как правило, информацию о выборе маршрута предоставляют специальные устройства, установленные в сети, — маршрутизаторы. Специальные таблицы маршрутизаторов содержат информацию о скорости передачи данных между отдельными отрезками сети, трафике, среднем времени передачи и т. д. Основываясь на этой информации, протоколы сетевого уровня могут выбрать оптимальный путь прохождения данных.
Пожалуй, транспортный уровень можно отнести к более высоким. Это означает, что данным уровнем управляет программа, а не аппаратные средства. Транспортный уровень отвечает за надежность передачи данных. Существует несколько способов передачи, которые отличаются друг от друга степенью защищенности и возможностью исправления ошибок. Естественно, это сказывается на времени и скорости передачи информации между конкретными точками.
Сеансовый уровень предназначен для контроля передачи пакетов между компьютерами. В процессе синхронизации принятых и отправленных пакетов протоколы сеансового уровня отслеживают недостающие данные и передают их заново. За счет работы только с недостающими пакетами достигается повышение скорости передачи данных.
На уровне представления данные приводятся к единому стандарту, что позволяет достичь договоренности при их приеме и передаче. Именно на этом уровне данные могут шифроваться, что повышает безопасность их передачи по сети. Кроме того, часто на уровне представления происходит компрессия информации, благодаря чему повышается скорость передачи данных.
Уровень представления реализуется программно, что позволяет использовать для шифрования данных новейшие достижения.
Прикладной уровень — самый верхний уровень модели ISO/OS1. Его задача — организация взаимодействия с прикладными программами. За это отвечает множество прикладных протоколов, с помощью которых операционная система и программы получают доступ к разнообразным ресурсам сети.
www.conlex.kz
Модель osі-iso
Эталонная модель OSІ (Open System Interconnection - OSI), разработанная в 1984 году Международной организацией по стандартизации (International Organization of Standardization – ISO), является определяющим документом концепции разработки открытых стандартов для организации соединения систем. Открытая система - система, доступная для взаимодействия с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. Семиуровневая эталонная модель “Взаимосвязь открытых систем” была разработана с целью упрощения взаимодействия устройств в сетях. Модель представляет собой рекомендации (разработчикам сетей и протоколов) для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов, и служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Рекомендации стандарта должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей. Модель OSI определяет семь уровней взаимодействия систем в сетях с коммуникацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Каждый уровень функционирует независимо от выше - и нижележащих уровней. Каждый уровень может общаться с непосредственным соседним уровнем, однако он полностью изолирован от прямого обращения к следующим уровням. Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. В соответствии с эталонной моделью сетевая система представляется прикладными процессами и процессами взаимодействия абонентов. Последние разбиваются на семь функциональных уровней: прикладной, представительный (уровень представления данных), сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. При запуске на компьютере любого приложения, для функционирования которого требуется диалог с сетью, это приложение вызывает соответствующий протокол прикладного уровня сетевого программного обеспечения. Прикладной уровень формирует сообщение стандартного формата. Обычно сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню компьютера-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. Поле данных содержит данные, необходимые для выполнения этой работы. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз к представительному уровню. Представительный уровень, на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию – заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для представительного уровня машины-адресата. Полученное сообщение отправляется вниз сеансовому уровню, который добавляет свой заголовок и т.д. до физического уровня, который передает сформированное сообщение по линиям связи. К этому моменту сообщение имеет заголовки всех уровней. Когда сообщение поступает в компьютер - адресат, оно принимается физическим уровнем и последовательно передается вверх с уровня на уровень. Причем каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.
Эта модель разделяет средства взаимодействия на семь функциональных уровней: прикладной, представительный (уровень представления данных), сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Протоколы реализуются автономными и сетевыми операционными системами (коммуникационными средствами, которые входят в ОС), а также устройствами телекоммуникационного оборудования (сетевыми адаптерами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами, шлюзами). Рассмотрим функции, выполняемые каждым функциональным уровнем семиуровневой модели взаимодействия открытых систем при передаче пакета данных от сетевого приложения, одного компьютера к сетевому приложению, работающему на другом компьютере.
Механизм передачи сообщения между ПК1 и ПК2 можно представить в виде последовательной пересылки этого сообщения сверху вниз от прикладного уровня до физического уровня. Затем физический уровень ПК1 обеспечивает пересылку сообщения (данных) по сети физическому уровню ПК2. Далее сообщение передается снизу вверх от физического уровня до прикладного уровня ПК2.
1. Прикладной уровень – самый верхний уровень модели OSI. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок. Прикладной уровень получает запрос (сообщение) от сетевого приложения, работающего на компьютере ПК1, который требуется передать сетевому приложению, работающему на ПК2.
2. Представительный уровень (уровень представления данных) определяет формат, используемый для обмена данными между ПК1 и ПК2. На ПК1 данные, поступившие от прикладного уровня, на представительном уровне переводятся в промежуточный формат. На ПК2 на этом уровне происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. 3. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям на ПК1 и ПК2 устанавливать, использовать и завершать соединение, называемое сеансом. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию между пользовательскими задачами посредством расстановки в потоке данных контрольных точек. 4. Транспортный уровень осуществляет контроль данных и гарантирует доставку пакетов без ошибок. Кроме того, транспортный уровень выполняет деление длинных сообщений, поступающих от верхних уровней ПК1, на пакеты данных (при передаче данных) и формирование первоначальных сообщений в ПК2 из набора пакетов, полученных через канальный и сетевой уровни. Транспортный уровень и уровни, которые находятся выше, реализуются программными средствами ПК1 и ПК2 (компонентами их сетевых операционных систем). Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. 5. Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, которые могут иметь различные принципы передачи сообщений. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а доставку данных между сетями выполняет сетевой уровень. Сетевой уровень реализуется программными модулями операционной системы, программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. 6. Канальный уровень обеспечивает пересылку пакетов между любыми двумя ПК локальной сети. Кроме того, канальный уровень осуществляет управление доступом к передающей среде. Функции канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами. 7. Физический уровень обеспечивает физический путь для электрических сигналов, несущих информацию. Этот уровень характеризует параметры физической среды передачи данных. Физический уровень определяет характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, типы разъемов и назначение каждого контакта. Как правило, функции физического уровня реализуются сетевым адаптером или портом. В вычислительных сетях, как правило, применяются наборы протоколов, а не все функциональные уровни модели взаимодействия открытых систем. Набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия оборудования в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки протоколов: TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI/NetBIOS, и другие. Эти стеки протоколов на физическом и канальном уровнях используют стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. На верхних уровнях все стеки работают со своими собственными протоколами.
studfiles.net
Эталонная модель ISO OSI
Структура функционирования сети
Новый взгляд на структуру коммуникационных сигналов
Работы по использованию хаоса для передачи информации важны не только потому, что ведут к многообещающим практическим результатам. Развитие этой технологии заставляет по-новому взглянуть на традиционное представление об информативных и неинформативных сигналах. В науке мы привыкли иметь дело с аналоговой или цифровой информацией в «легко извлекаемой» форме. Но информация может быть скрыта и в сигналах, выглядящих шумоподобно. Как мы видели, она может быть весьма эффективно передана и принята, например, с помощью хаотических сигналов, а не гармонических колебаний, которые всегда использовались в радио и телевидении. Это знание заставляет ученых по-новому посмотреть на связь информации с динамическими системами [20] и может однажды привести к более глубокому пониманию того, как организована коммуникация, например, биологических систем - в частности, нейронов.
Современные сети построены по многоуровневому принципу. Чтобы организовать связь двух компьютеров, требуется сначала создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что означают посылаемые ими сигналы и т.д. Эти правила и определения называются протоколом. Работу сети обеспечивает множество различных протоколов: например, протоколы управления физической связью, установления связи по сети, доступа к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура спроектирована с целью упорядочить множество протоколов и отношений. В сети Интернет принята семиуровневая структура организации сетевого взаимодействия ISO, которая представлена на рисунке. Эта модель известна как "эталонная модель ISO OSI" (OSI- Open System Interconnection - связь открытых систем). Она позволяет составлять сетевые системы из модулей программного обеспечения, выпущенных разными производителями.
Взаимодействие уровней в этой модели - субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями (верхним и нижним), виртуально - только с аналогичным уровнем на другом конце линии.
Под реальным взаимодействием мы подразумеваем непосредственное взаимодействие, передачу информации, например, пересылку данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программе, в область другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время. Под виртуальным взаимодействием мы понимаем опосредованное взаимодействие и передачу данных: здесь данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным образом видоизменяться.
Физическая связь реально имеет место только на самом нижнем уровне (аналог почтовых поездов, самолетов, автомобилей). Горизонтальные связи между всеми остальными уровнями являются виртуальными, реально они осуществляются передачей информации сначала вниз, последовательно до самого нижнего уровня, где происходит реальная передача, а потом, на другом конце, обратная передача вверх последовательно до соответствующего уровня. На рисунке показан путь информации на уровне 6.
Модель ISO OSI предписывает очень сильную стандартизацию вертикальных межуровневых взаимодействий. Такая стандартизация гарантирует совместимость продуктов, работающих по стандарту какого-либо уровня, с продуктами, работающими по стандартам соседних уровней, даже в том случае, если они выпущены разными производителями. Количество уровней может показаться избыточным, однако же, такое разбиение необходимо для достаточно четкого разделения требуемых функций во избежание излишней сложности и создания структуры, которая может подстраиваться под нужды конкретного пользователя, оставаясь в рамках стандарта.
Рисунок: Эталонная модель ISO OSI Иерархическая связь между компьютерами A и B . Условные обозначения:
studlib.info
