Iso osi: The OpenNet Project: .

Модель ISO/OSI — презентация онлайн

Похожие презентации:

Модель ISO/OSI (часть 2)

Понятие протокола и применение сетевых протоколов для взаимодействия объектов сети

Технологии физического уровня передачи данных. Компьютерные сети

Технологии физического уровня передачи данных

Архитектура вычислительной сети. Модель OSI

Компьютерные сети и их применение

Модель OSI

Сетевая модель OSI

Модель OSI. Инфокоммуникационные системы и сети

Образовательный комплекс Компьютерные сети. Модель ISOOSI

1. Образовательный комплекс Компьютерные сети

Лекция 3
Модель ISO/OSI (ч.1)

2. Содержание

Рекомендуемая модель
взаимодействия открытых систем
(Open Systems Interconnection
Reference Model)
Архитектура
Физический уровень
Канальный уровень
Компьютерные сети
Введение
2 из 32

3. Модель ISO/OSI История

До разработки стандарта крупные компании
(IBM, Honeywell, Digital и др. ) имели закрытые
реализации для соединения компьютеров, и
приложения, работающие на платформах от
различных поставщиков, не имели
возможности обмениваться данными через сеть
В 1978 г. Международная организация по
стандартизации (International Standards
Organization, ISO) приняла модель сетевой
системы, называемую Open Systems
Interconnection (OSI) Reference Model –
рекомендуемая модель взаимодействия
открытых систем
Компьютерные сети
Введение
3 из 32

4. Модель ISO/OSI Основные особенности

Является стандартом передачи данных,
позволяющим системам различных
производителей устанавливать сетевые
соединения
Состоит из семи уровней со
специфическим набором сетевых
функций, определенных для каждого
уровня, и включает описания
межуровневых интерфейсов
Определяет набор протоколов и
интерфейсов для применения на каждом
уровне
Компьютерные сети
Введение
4 из 32

5. Модель ISO/OSI Уровни

Каждый уровень модели OSI существует как
независимый модуль, можно заменить один протокол на
другой на любом уровне без какого-либо влияния на
работу смежного выше- или нижележащего уровня
Принципы, которыми руководствовались разработчики
Каждый новый уровень модели появляется только тогда,
когда требуется новый уровень абстракции
Каждый уровень должен выполнять определенную функцию
Функция каждого уровня должна быть выбрана с точки
зрения определения международных стандартизированных
протоколов
Границы уровня должны быть выбраны таким образом,
чтобы информационный поток через интерфейс был
минимален
Количество уровней должно быть достаточным, чтобы
существовала возможность распределения функций, но и не
слишком большим, чтобы сохранить стройную и легкую для
восприятия архитектуру
Компьютерные сети
Введение
5 из 32

6.

Модель ISO/OSI Уровни

Прикладной (Application)
Представления (Presentation)
Сеансовый (Session)
Транспортный (Transport)
Сетевой (Network)
Канальный (Data Link)
Физический (Physical)
Компьютерные сети
Введение
6 из 32

7. ISO/OSI Reference Model Недостаточность

Разработка и принятие стандарта – это первый
шаг по обеспечению взаимодействия
различных систем
Практическим решением является разработка
единого стека протоколов или совместимых
стеков протоколов
Существует стек протоколов OSI (мало популярен)
Прикладные стандарты (и протоколы) можно с
высокой долей независимости разрабатывать для
отдельных уровней модели
К настоящему моменту существуют общепринятые
архитектуры и стеки протоколов (TCP/IP)
Компьютерные сети
Введение
7 из 32

8. Физический уровень модели ISO/OSI

9. Физический уровень

Физический уровень имеет дело с
передачей битов по физическим
каналам
Физический уровень определяет
характеристики физической среды
передачи данных, используемых
физических сигналов, метод
кодирования данных, а также способ
подключения к среде передачи
Компьютерные сети
Введение
9 из 32

10.

Физический уровень Характеристики среды передачи

Тип среды (электропроводящий
кабель, оптический кабель,
радиоэфир, …)
Полоса пропускания
Помехозащищенность
Волновое сопротивление
…
Компьютерные сети
Введение
10 из 32

11. Физический уровень Характеристики физических сигналов

Уровни напряжения
Крутизна фронтов (для дискретной
передачи)
Частота несущей и частота сигнала
…
Компьютерные сети
Введение
11 из 32

12. Физический уровень Метод кодирования

Метод кодирования определяет
как получатель распознает момент
прихода начала и конца кадра (кадр –
пакет канального уровня)
как получатель распознает начало
завершение поступления битов
данных кадра
какие сигналы кодируют двоичную
информацию
Компьютерные сети
Введение
12 из 32

13. Физический уровень Метод кодирования

Биты данных кадра
U
1
1 11 0 0 0 1
t
Признак
начала
кадра
Кадр
Компьютерные сети
Введение
Признак
конца
кадра
13 из 32

14.

Физический уровень Способ подключения

Конфигурация подключающих разъемов
и назначение каждого их контакта
Тип трансивера – внешний/внутренний
Трансивер (transmitter-receiver) –
устройство, преобразующее параллельный
поток битов в байтах в последовательный на
источнике и поток битов кадра в байты на
приемнике, выполняет функции
прием и передача данных с кабеля и на кабель
определение коллизий на кабеле
защита кабеля от некорректной работы адаптера
Компьютерные сети
Введение
14 из 32

15. Физический уровень Примеры

В качестве примеров протоколов
физического уровня можно
привести спецификации 10Base5,
10Base2, 10BaseT технологии
Ethernet
Компьютерные сети
Введение
15 из 32

16. Канальный уровень модели ISO/OSI

17. Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает
безошибочную передачу кадров
данных от одного устройства к
другому через физический уровень
Пакеты канального уровня
называются кадрами (frame)
Компьютерные сети
Введение
17 из 32

18.

Канальный уровень Функции

Последовательная передача и прием кадров
Управление доступом к среде передачи
Безошибочная передача кадров
Подтверждение и ожидание подтверждения
приема кадров
Установление и разрыв сетевого соединения
Контроль трафика
Анализ адреса получателя вышележащего
уровня и доставка данных вышележащему
протоколу
Компьютерные сети
Введение
18 из 32

19. Канальный уровень Передача и прием кадров…

A
B
Среда
передачи
Канальный уровень представляет устройство,
выполняющее передачу и прием физического сигнала,
например, сетевой адаптер
Устройство канального уровня должно иметь уникальный
в сети адрес канального уровня – MAC-адрес (MAC –
Media Access Control)
Компьютерные сети
Введение
19 из 32

20. Канальный уровень Передача и прием кадров

A
B
MACA MACB
MACA
Данные
Среда
передачи
MACB
Кадр обычно содержит MAC-адрес отправителя
и MAC-адрес получателя
Компьютерные сети
Введение
20 из 32

21.

Канальный уровень Управление доступом к среде передачи

A
MACA
B
Среда
передачи
MACB
Если несколько устройств использую одну
среду передачи, необходимо согласовывать
доступ к разделяемой среде для исключения
наложения передаваемого сигнала
Компьютерные сети
Введение
21 из 32

22. Канальный уровень Безошибочная передача кадров

Для обеспечения безошибочной
передачи на источнике вычисляется CRC
(Cyclical Redundancy Check) кадра и
записывается в его трейлер
На приемнике CRC пересчитывается, и в
случае несовпадения со значением в
трейлере кадра кадр считается
поврежденным и уничтожается
Вероятность совпадения значения CRC в
поврежденном кадре, как правило,
невелика (например, в Ethernet – 2-32)
Компьютерные сети
Введение
22 из 32

23. Канальный уровень Подтверждение приема кадров

A
кадр
B
подтверждение приема кадра
MACA
MACB
На канальном уровне может быть
реализовано подтверждение приема
кадров и повторная передача кадра
источником в случае отсутствия такого
подтверждения
Компьютерные сети
Введение
23 из 32

24.

Канальный уровень Поддержка логических соединений

На канальном уровне может быть
реализована возможность создания
логических соединений между
узлами сети
После установления соединения
кадры передаются в его рамках,
что может снизить количество
служебной информации в кадрах
Компьютерные сети
Введение
24 из 32

25. Канальный уровень Контроль трафика

Приемник имеет входной буфер некоторого
размера, в который помещаются принятые
кадры (или данные из них) до момента их
доставки вышележащему протоколу. Если
места в буфере не хватает – кадр теряется.
Контроль трафика – схема передачи, при
которой источник никогда не передает данных
больше, чем может принять приемник. Обычно
реализуется посредством передачи
приемником источнику размера свободного
пространства в буферах приема.
Контроль трафика реализуется на нескольких
уровнях модели
Компьютерные сети
Введение
25 из 32

26.

Канальный уровень Дальнейшая доставка

Каждый кадр содержит служебную
информацию, указывающую,
какому протоколу вышележащего
уровня необходимо передать
данные кадра
Данные служебных кадров
канального уровня обрабатываются
на канальном уровне
Компьютерные сети
Введение
26 из 32

27. Канальный уровень Замечание о надежности

На канальном уровне может быть
реализована надежная доставка
(если реализовано подтверждение
приема кадров), но протоколы
вышележащего уровня, как
правило, не полагаются на данную
возможность и полагают сервис
канального уровня ненадежным
Компьютерные сети
Введение
27 из 32

28. Канальный уровень Примеры

Примерами протоколов канального
уровня являются
Технология Ethernet
Технология Token Ring
Технология FDDI
…
Компьютерные сети
Введение
28 из 32

29. Заключение

Модель ISO/OSI содержит
подробное описание функций
сетевой системы и их
распределение по вертикальным
уровням
Физический и канальный уровень
описывают аппаратный аспект
сетевой системы
Компьютерные сети
Введение
29 из 32

30.

Тема следующей лекции

Рекомендуемая модель
взаимодействия открытых систем
(Open Systems Interconnection
Reference Model), часть 2
Компьютерные сети
Введение
30 из 32

31. Вопросы для обсуждения

Компьютерные сети
Введение
31 из 32

32. Литература

Сети TCP/IP. Ресурсы Microsoft
Windows 2000 Server. – М.: Русская
редакция, 2001.
В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.
Компьютерные сети. Принципы,
технологии, протоколы. СПб:
Питер, 2001.
Компьютерные сети
Введение
32 из 32

English    
Русский
Правила

17.2.2. 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 представляет собой стандарт.
Но на практике при реализации сетей
стремятся использовать стандартные
протоколы. Это могут быть фирменные,
национальные или международные стандарты.

Международная
Организация по Стандартам
(International
Standards Organization, ISO)
разработала модель, которая четко
определяет различные уровни взаимодействия
систем, дает им стандартные имена и
указывает, какую работу должен делать
каждый уровень. Эта модель называется
моделью
взаимодействия открытых систем
(Open System Interconnection, OSI) или моделью
ISO/OSI.

В
модели OSI взаимодействие делится на
семь уровней или слоев (рисунок 17.13).
Каждый уровень имеет дело с одним
определенным аспектом взаимодействия.
Таким образом, проблема взаимодействия
декомпозирована на 7 частных проблем,
каждая из которых может быть решена
независимо от других. Каждый уровень
поддерживает интерфейсы с выше- и
нижележащими уровнями.

Модель
OSI описывает только системные средства
взаимодействия, не касаясь приложений
конечных пользователей. Приложения
реализуют свои собственные протоколы
взаимодействия, обращаясь к системным
средствам. Следует иметь в виду, что
приложение может взять на себя функции
некоторых верхних уровней модели OSI, в
таком случае, при необходимости
межсетевого обмена оно обращается
напрямую к системным средствам,
выполняющим функции оставшихся нижних
уровней модели OSI.

Приложение
конечного пользователя может использовать
системные средства взаимодействия не
только для организации диалога с другим
приложением, выполняющимся на другой
машине, но и просто для получения услуг
того или иного сетевого сервиса, например,
доступа к удаленным файлам, получение
почты или печати на разделяемом принтере.

Рисунок
17.13. Модель взаимодействия открытых
систем ISO/OSI

Итак,
пусть приложение обращается с запросом
к прикладному уровню, например к файловому
сервису. На основании этого запроса
программное обеспечение прикладного
уровня формирует сообщение
стандартного формата, в которое помещает
служебную информацию (заголовок) и,
возможно, передаваемые данные. Затем
это сообщение направляется представительному
уровню. Представительный уровень
добавляет к сообщению свой заголовок
и передает результат вниз сеансовому
уровню, который в свою очередь добавляет
свой заголовок и т.д. Некоторые реализации
протоколов предусматривают наличие в
сообщении не только заголовка, но и
конца сообщения. Наконец, сообщение
достигает самого низкого, физического
уровня, который действительно передает
его по линиям связи.

Когда
сообщение по сети поступает на другую
машину, оно последовательно перемещается
вверх с уровня на уровень. Каждый уровень
анализирует, обрабатывает и удаляет
заголовок своего уровня, выполняет
соответствующие данному уровню функции
и передает сообщение
вышележащему уровню.

Кроме
термина «сообщение»
(message) существуют и другие названия,
используемые сетевыми специалистами
для обозначения единицы обмена данными.
В стандартах ISO для протоколов любого
уровня используется такой термин как
«протокольный
блок данных»
– Protocol Data Unit (PDU). Кроме этого, часто
используются названия кадр
(frame), пакет
(packet),
дейтаграмма
(datagram).

Функции
уровней модели ISO/OSI

Физический
уровень.
Этот уровень имеет дело с передачей
битов по физическим каналам, таким,
например, как коаксиальный кабель, витая
пара или 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, такие как
требования к фронтам импульсов, уровням
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.

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 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 каждого кадра,
помещая специальную последовательность
бит в начало и конец каждого кадра, чтобы
отметить его, а также вычисляет контрольную
сумму, суммируя все байты кадра
определенным способом и добавляя
контрольную сумму к кадру. Когда кадр
приходит, 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.

В
протоколах канального уровня, используемых
в локальных сетях, заложена определенная
структура связей между компьютерами и
способы их адресации. Хотя канальный
уровень и обеспечивает доставку кадра
между любыми двумя узлами локальной
сети, он это делает только в сети с
совершенно определенной топологией
связей, именно той топологией, для
которой он был разработан. К таким
типовым топологиям, поддерживаемым
протоколами канального уровня локальных
сетей, относятся общая
шина,
кольцо
и звезда.
Примерами протоколов канального уровня
являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI,
100VG-AnyLAN.

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 редко обладают
регулярной топологией, канальный уровень
обеспечивает обмен сообщениями между
двумя соседними компьютерами, соединенными
индивидуальной линией связи. Примерами
протоколов «точка – точка» (как
часто называют такие протоколы) могут
служить широко распространенные
протоколы PPP и LAP-B.

Сетевой
уровень.
Этот уровень служит для образования
единой транспортной
системы,
объединяющей несколько сетей с различными
принципами передачи информации между
конечными узлами. Для того, чтобы, с
одной стороны, сохранить простоту
процедур передачи данных для типовых
топологий, а с другой стороны, допустить
использование произвольных топологий,
используется дополнительный сетевой
уровень. На этом уровне вводится понятие
«сеть». 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.

Таким
образом, внутри сети доставка данных
регулируется канальным уровнем, а вот
доставкой данных между сетями занимается
сетевой уровень.

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 номера сети и номера компьютера в
этой сети.

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 сообщение от
отправителя, находящегося в одной сети,
получателю, находящемуся в другой сети,
нужно совершить некоторое количество
транзитных передач (hops) между сетями,
каждый раз выбирая подходящий маршрут.
Таким образом, маршрут представляет
собой последовательность маршрутизаторов,
через которые проходит пакет.

Проблема
выбора наилучшего пути называется
маршрутизацией
и ее решение является главной задачей
сетевого уровня.

На
сетевом уровне определяется два
вида протоколов.
Первый
вид
относится к определению правил передачи
пакетов с данными конечных узлов от
узла к маршрутизатору
и между маршрутизаторами. Именно эти
протоколы обычно имеют в виду, когда
говорят о протоколах сетевого уровня.
К сетевому уровню относят и другой
вид
протоколов, называемых протоколами
обмена маршрутной информацией.
С помощью этих протоколов маршрутизаторы
собирают информацию о топологии
межсетевых соединений. Протоколы
сетевого уровня реализуются программными
модулями операционной системы, а также
программными и аппаратными средствами
маршрутизаторов.

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
заключается в том, чтобы обеспечить
приложениям или верхним уровням стека
– прикладному и сеансовому – передачу
данных с той степенью надежности, которая
им требуется.

Как
правило, все протоколы, начиная с
транспортного уровня и выше, реализуются
программными средствами конечных узлов
сети – компонентами их сетевых
операционных систем.

Сеансовый
уровень.
Сеансовый уровень 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.

Уровень
представления.
Этот уровень обеспечивает гарантию
того, что информация, передаваемая
прикладным уровнем, будет понятна
прикладному уровню в другой системе.
При необходимости уровень представления
выполняет преобразование форматов
данных в некоторый общий формат
представления, а на приеме, соответственно,
выполняет обратное преобразование.
Таким образом, прикладные уровни могут
преодолеть, например, синтаксические
различия в представлении данных. На
этом уровне может выполняться шифрование
и дешифрование данных, благодаря которому
секретность обмена данными обеспечивается
сразу для всех прикладных сервисов.

Прикладной
уровень.
Прикладной уровень – это в действительности
просто набор 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).

Функции
всех уровней модели OSI могут быть отнесены
к одной из двух групп: либо к функциям,
зависящим от конкретной технической
реализации сети, либо к функциям,
ориентированным на работу с приложениями.

Три
нижних уровня – физический, канальный
и сетевой – являются сетезависимыми,
то есть протоколы этих уровней тесно
связаны с технической реализацией сети,
с используемым коммуникационным
оборудованием. Например, переход на
оборудование FDDI означает полную смену
протоколов физического и канального
уровня во всех узлах сети.

Три
верхних уровня – сеансовый,
уровень
представления
и прикладной
– ориентированы на приложения и мало
зависят от технических особенностей
построения сети, они являются
сетенезависимыми.
На протоколы этих уровней не влияют
никакие изменения в топологии сети,
замена оборудования или переход на
другую сетевую технологию. Так, переход
от Ethernet на высокоскоростную технологию
АТМ не потребует никаких изменений в
программных средствах, реализующих
функции прикладного, представительного
и сеансового уровней.

Транспортный
уровень является промежуточным, он
скрывает все детали функционирования
нижних уровней от верхних уровней. Это
позволяет разрабатывать приложения,
независящие от технических средств,
непосредственно занимающихся
транспортировкой сообщений.

Рисунок
17.14. Сетезависимые и сетенезависимые
уровни модели OSI

Рисунок
17.14 показывает уровни модели OSI, на
которых работают различные элементы
сети. Компьютер, с установленной на нем
сетевой ОС, взаимодействует с другим
компьютером с помощью протоколов всех
семи уровней. Это взаимодействие
компьютеры осуществляют через различные
коммуникационные устройства: концентраторы,
модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы,
мультиплексоры. В зависимости от типа,
коммуникационное устройство может
работать либо только на физическом
уровне (повторитель), либо на физическом
и канальном (мост и коммутатор), либо на
физическом, канальном и сетевом, иногда
захватывая и транспортный уровень
(маршрутизатор).

_{17.2.3.
Основные типы протоколов компьютерных
сетей}

При
организации взаимодействия узлов в
локальных сетях основная роль отводится
протоколу канального уровня. Однако,
для того, чтобы канальный уровень мог
справиться с этой задачей, структура
локальных сетей должна быть вполне
определенной, так, например, наиболее
популярный протокол канального уровня
– Ethernet – рассчитан на параллельное
подключение всех узлов сети к общей для
них шине — отрезку коаксиального кабеля.
Протокол Token Ring также рассчитан на вполне
определенную конфигурацию связей между
компьютерами — соединение в кольцо.

Для
упрощения и, соответственно, удешевления
аппаратных и программных решений
разработчики первых локальных сетей
остановились на совместном использовании
кабелей всеми компьютерами сети в режиме
разделения времени.
Наиболее явным образом режим совместного
использования кабеля проявляется в
сетях Ethernet, где коаксиальный кабель
физически представляет собой неделимый
отрезок кабеля, общий для всех узлов
сети. Но и в сетях Token Ring и FDDI, где каждая
соседняя пара компьютеров соединена,
казалось бы, своими индивидуальными
отрезками кабеля, эти отрезки не могут
использоваться компьютерами, которые
непосредственно к ним подключены, в
произвольный момент времени. Эти отрезки
образуют кольцо, доступ к которому как
к единому целому может быть получен
только по вполне определенному алгоритму,
в котором участвуют все компьютеры
сети. Использование кольца как общего
разделяемого ресурса упрощает алгоритмы
передачи по нему кадров, так как в каждый
конкретный момент времени кольцо
используется только одним компьютером.

Такой
подход позволяет упростить логику
работы сети. Например, отпадает
необходимость контроля переполнения
узлов сети кадрами от многих станций,
решивших одновременно обменяться
информацией. В глобальных сетях, где
отрезки кабелей, соединяющих отдельные
узлы, не рассматриваются как общий
ресурс, такая необходимость возникает,
и для решения этой проблемы в алгоритмы
обмена информацией вводятся весьма
сложные процедуры, предотвращающие
переполнение каналов связи и узлов
сети.

В
настоящее время наблюдается тенденция
к сближению протоколов локальных и
глобальных сетей. Ярким примером являются
протоколы технологии АТМ, работающие
без изменений как в тех, так и в других
сетях. Тем не менее, большинство
протоколов, используемых сегодня,
относятся либо к локальным, либо к
глобальным сетям и не могут применяться
не по прямому назначению.

Различия
между протоколами локальных и глобальных
сетей происходят в основном из-за
различий между свойствами каналов,
использующихся в этих сетях.

Каналы
локальных сетей имеют небольшую длину
и высокое качество, а каналы глобальных
сетей – наоборот, большую длину и низкое
качество.

Небольшая
длина каналов локальных сетей создала
возможность совместного использования
их узлами сети в режиме разделения
времени. Практически все протоколы
локальных сетей имеют версию работы на
разделяемых средах передачи данных,
хотя более поздние протоколы (Fast Ethernet,
Gigabit Ethernet) имеют также и версию работы
на индивидуальных каналах в полнодуплексном
режиме. Большая протяженность каналов
глобальных сетей делает нерациональными
любые процедуры разделения канала во
времени, так как длительность этих
процедур становится слишком большой.
Поэтому каналы глобальных сетей
используются всегда на индивидуальной
основе как связи типа «точка – точка».

Высокое
качество кабелей локальных сетей
послужило причиной отказа от использования
в протоколах локальных сетей процедур
восстановления искаженных и потерянных
кадров. Этих процедур нет ни в протоколах
семейства Ethernet, ни у протокола Token Ring,
ни у протокола FDDI. В то же время в
протоколах глобальных сетей, ориентирующихся
на каналы плохого качества, процедурам
восстановления кадров всегда уделялось
большое внимание.

Начало
массового использования цифровых
оптоволоконных каналов в глобальных
сетях, обеспечивающих высокое качество
передачи данных, послужило причиной
разработки протоколов глобальных сетей
нового поколения, в которых отсутствуют
процедуры восстановления кадров. Такой
особенностью обладают, например, сети
frame relay и ATM.

Таким
образом, одно из отличий протоколов
локальных и глобальных сетей преодолено
за счет продвижения глобальных сетей
навстречу локальным. Второе отличие
сегодня снимается за счет быстрого
внедрения в локальные сети техники
микросегментации, отказывающейся от
использования разделяемых сред и
предоставляющей каждому узлу сети
индивидуальный коммутируемый канал. В
результате, протоколы локальных и
глобальных сетей все больше сближаются,
а существование технологии АТМ доказывает,
что принципиальных причин для существования
между этими классами протоколов четкой
границы сегодня не существует и ее
окончательное исчезновение – не за
горами.

Итак,
взаимодействие компьютеров в сетях
происходит в соответствии с определенными
правилами обмена сообщениями и их
форматами, то есть в соответствии с
определенными протоколами. Иерархически
организованная совокупность протоколов,
решающих задачу взаимодействия узлов
сети, называется стеком
коммуникационных протоколов.

Существует
достаточно много стеков протоколов,
широко применяемых в сетях. Это и стеки,
являющиеся международными и национальными
стандартами, и фирменные стеки, получившие
распространение благодаря распространенности
оборудования той или иной фирмы. Примерами
популярных стеков протоколов могут
служить стек IPX/SPX фирмы Novell, стек TCP/IP,
используемый в сети Internet и во многих
сетях на основе операционной системы
UNIX, стек OSI международной организации
по стандартизации, стек DECnet корпорации
Digital Equipment и некоторые другие.

Использование
в сети того или иного стека коммуникационных
протоколов во многом определяет лицо
сети и ее характеристики. В небольших
сетях может использоваться исключительно
один стек. В крупных корпоративных
сетях, объединяющих различные сети,
параллельно используются, как правило,
несколько стеков.

В
коммуникационном оборудовании реализуются
протоколы нижних уровней, которые в
большей степени стандартизованы, чем
протоколы верхних уровней, и это является
предпосылкой для успешной совместной
работы оборудования различных
производителей. Перечень протоколов,
поддерживаемых тем или иным коммуникационным
устройством, является одной из наиболее
важных характеристик этого устройства.

Компьютеры
реализуют коммуникационные протоколы
в виде соответствующих программных
элементов сетевой операционной системы,
например, протоколы канального уровня,
как правило, выполнены в виде драйверов
сетевых адаптеров, а протоколы верхних
уровней в виде серверных и клиентских
компонент сетевых сервисов.

Умение
хорошо работать в среде той или иной
операционной системы является важной
характеристикой коммуникационного
оборудования. Из-за особенностей
реализации протоколов в различных ОС,
в качестве одной из характеристик
коммуникационного оборудования
используется его сертифицированность
на возможность работы в среде данной
ОС.

На
нижних уровнях – физическом
и канальном
– практически во всех стеках используются
одни и те же протоколы. Это хорошо
стандартизованные протоколы Ethernet,
Token Ring, FDDI
и некоторые другие, которые позволяют
использовать во всех сетях одну и ту же
аппаратуру.

Протоколы
сетевого и более высоких уровней
существующих стандартных стеков
отличаются большим разнообразием и,
как правило, не соответствуют рекомендуемому
моделью ISO разбиению на уровни. В
частности, в этих стеках функции
сеансового и представительного уровня
чаще всего объединены с прикладным
уровнем. Такое несоответствие связано
с тем, что модель ISO появилась как
результат обобщения уже существующих
и реально используемых стеков, а не
наоборот.

ISO/OSI (Взаимодействие открытых систем): 1982–1983

11.10 ISO/OSI (Взаимодействие открытых систем): 1982–1983

Летом 1982 года Граубе и Розенталь сосредоточились на том, что они считали следующей проблемой в локальных сетях: на протоколах более высокого уровня. Эти двое разделяют озабоченность по поводу своевременности программного обеспечения более высокого уровня, особенно транспортного уровня, необходимого для надежной сквозной связи по сети. Граубе вспоминает, как размышлял после того, как стало ясно, что по крайней мере один стандарт LAN, CSMA/CD, будет принят:

«Что мы делаем для этих протоколов более высокого уровня?» Очевидно, это было так же, как и со стандартным бизнесом 488, где у нас был транспортный механизм, но инструменты все еще не могли общаться, потому что не был указан формат данных. Итак, я хотел посмотреть, что мы можем сделать с точки зрения получения некоторых соглашений, что есть у вас, для этих протоколов более высокого уровня; то, что было действительно необходимо».

Розенталь также осознал необходимость тестирования протоколов, создаваемых каждым поставщиком. Стандарт OSI, хотя и был необходим, не был достаточным условием для обеспечения коммерческих продуктов LAN. Спецификации стандартов могут быть реализованы неограниченным числом способов, отсюда почти наверняка несовместимые реализации. Чтобы решить эту проблему, Розенталь увидел использование соглашений — контрактов — между организациями для внедрения совместимых версий стандартов транспортных протоколов. Но как ему добиться согласия организаций? Розенталь вспоминает:

Чтобы это осуществить, нам нужно было заключить несколько соглашений. Это ключевое слово «соглашения». Мы должны были заставить людей, занимающих самые высокие посты в этих организациях, выделять ресурсы. Мы должны были получить обязательство от генеральных директоров, кто-то с правом подписи, должен был иметь возможность сказать: «Вот чек, вы это сделаете. Вытяните все упоры. ОСИ имеет важное значение. Сделай это.» Нам нужно было заставить технических специалистов задать вопрос: «Что сделать?» Мы должны были сказать: «Сделайте это возможным», и мы должны были выложить это для них.

Одним из руководителей, откликнувшихся на приглашение NBS принять участие в собрании, был Роджер Смит из General Motors (GM). В 1980 г. GM сформировала рабочую группу, чтобы изучить возможность использования компьютерной автоматизации для борьбы с растущей конкуренцией со стороны компаний, производящих продукцию в странах с более низкой стоимостью рабочей силы.67 В 1981 г. GM провела предварительные переговоры с IBM, DEC и HP. Благодаря этим усилиям в 1982 году был выпущен протокол автоматизации производства GM (MAP) версии 1.068. Поскольку MAP работал по локальным сетям, соединяющим между собой оборудование для автоматизации, GM с нетерпением ждала, что скажет NBS.

Идеальная возможность обсудить эти вопросы с более широким сообществом была после встречи IEEE 802, состоявшейся в DEC в декабре 1982 г. , Граубе созвал горстку заинтересованных инсайдеров, чтобы обсудить, как создать программное обеспечение транспортного уровня OSI. Присутствовали представители примерно шести компаний, Розенталь и Граубе. Хотя все выражали обеспокоенность, никто точно не знал, что делать, и из встречи почти ничего не вышло, пока вскоре после того, как Граубе не представил свой отчет о поездке в Tektronix. Граубе вспоминает:

Молния сошла от адвокатов через моего босса ко мне и Запу! «Хотя больше так не делай!»

Юристы Tektronix недавно имели дело с Министерством торговли по другому вопросу стандартов, и всплыли вопросы антимонопольного законодательства. Вопросы о стандартах, препятствующих торговле, и о монополистической практике охладили юристов Tektronix до мысли о встречах компаний, тайных или нет, для обсуждения и разработки стандартов.

Граубе вспоминает, как говорил Розенталю:

«Ну и ладно, тут мне влепили по пальцам за нашу маленькую встречу в Тьюксбери», а Робби говорит: «Ну, без проблем. Мы постоянно проводим такие мастер-классы в NBS на разные темы. Почему бы нам не провести воркшоп NBS по внедрению локальных сетей?» С этого, собственно, все и началось. Это хорошо работает, потому что Национальное бюро стандартов работает при Министерстве торговли, где также находится антимонопольное подразделение.

В феврале 1983 г. состоялся первый международный семинар NBS для разработчиков OSI. Граубе, рассматриваемый как главный герой, был избран председателем. Разговор быстро перешел к трудностям обеспечения совместимых реализаций и желательности мотивации сотрудничества. Затем аналогично мотивации Робертса и Кана в 1972, чтобы устроить публичную демонстрацию Arpanet на торговой выставке ICCC, те, кто посетил семинары NBS OSI, пришли к тому же выводу: публичная демонстрация для объединения кооперативного поведения. Они знали, что на организацию потребуется время, и остановились на крупнейшей компьютерной выставке — Национальной компьютерной конференции (NCC), которая должна была состояться в июле 1984 года.

О столкновении интересов ЛВС и антимонопольного законодательства можно было прочитать в другом месте, когда в феврале IBM предложила купить 12 процентов акций Intel за 250 миллионов долларов, а Министерство юстиции и Федеральная торговая комиссия объявили о своих оговорках69.IBM публично заявила, что ее инвестиции были направлены на то, чтобы у Intel, ведущего американского производителя полупроводников и поставщика микропроцессора, используемого в IBM PC, был капитал, чтобы оставаться конкурентоспособным с агрессивными японскими производителями полупроводников. (На долю IBM приходилось 13% продаж Intel.) Но могла ли IBM подстраховаться от своих ставок на локальные сети?

В мае 1983 г. ISO официально утвердила стандарт эталонной модели: ISO 7498. Уже готовилось дополнение к эталонной модели, касающееся передачи без установления соединения. SC6, которая сосредоточилась на создании ориентированного на установление соединения протокола сетевого уровня (8348) для отправки в качестве DP, начала работу над Дополнением к 8348 без установления соединения. 0003

Летом 1983 года ISO стандартизировала эталонную модель и утвердила транспортный протокол без установления соединения. Им еще предстояло решить, что делать с протоколами LAN, разрабатываемыми в рамках IEEE и поддерживаемыми ECMA, или с протоколом сетевого уровня без установления соединения. Тем не менее обещание стандартов, положивших конец путанице в локальных сетях, казалось почти осязаемым.

Предыдущий

• [67]

  :

  «MAP: восстание пользователей за стандарты», округ Колумбия, декабрь 1985 г., стр. 147-156

• [68]

  :

  на заводе», IEEE Spectrum, апрель 1986 г., стр. 56-62

• [69]

  :

  Data Communications, февраль 1983 г., стр. 25. Это действие также подчеркивает взаимосвязь рыночных структур.

ISO-OSI

что такое ISO-OSI?

• Основная идея между компьютерными сетями — это связь между различными системами.
• целью связи является обмен информацией

предположим, что у нас есть две системы (A) и (B), которые хотят общаться друг с другом, и эти две системы связаны друг с другом через компьютерную сеть на расстоянии (A ) и (B) может быть всего несколько метров или они могут быть на разных континентах, если (A) хочет отправить некоторые данные в (B), тогда данные должны пройти через сеть, чтобы достичь (B) во время этой передачи данные должны путешествовать через разные промежуточные узлы, чтобы гарантировать, что данные поступают от исходной машины (A) к машине назначения (B) безопасно и правильно, нам нужны некоторые правила, которые обеспечивают связь между (A) и (B) эти правила называются протоколами таким образом, для каждой связи нам нужно иметь несколько протоколов, которые управляют связью. эти протоколы сгруппированы вместе и называются коммуникационной моделью. Эталонная модель OSI является одной из таких моделей связи. OSI означает взаимосвязь открытых систем, что означает, что каждая система, участвующая в этой модели, открыта для связи с другими системами. Эталонная модель OSI определяет функциональность сетевого взаимодействия. Модель OSI делит связь на 7 уровней.

Немного истории:

• В 1977 году международная организация по стандартизации (ISO) начала работу над стандартами, чтобы попытаться обеспечить совместимость между оборудованием различных производителей. Это известно как модель взаимодействия открытых систем (OSI), она состоит из определения семи уровней. Каждый слой на передающем конце имеет прямую связь с теми же слоями снизу.

так выглядит модель OSI

Верхние 4 уровня реализуются только конечными системами, а промежуточные узлы реализуют только нижние три уровня, так как их задачей является только передача данных по пути навигации.

Все семь уровней имеют разные функции:

• Физический уровень:

Физический уровень модели OSI определяет спецификации разъемов и интерфейсов, а также требования к среде (кабелю). Слой перемещает данные в виде электромагнитного или оптического сигнала через передающую среду. Он отвечает за перемещение данных от одного узла к другому.

Этот уровень охватывает все механические, электрические, функциональные и процедурные аспекты физической связи. Такие характеристики, как уровни напряжения, время изменения напряжения, физическая скорость передачи данных, максимальное расстояние передачи, физические разъемы и другие подобные атрибуты определяются спецификациями физического уровня.

резюме: Определяет электрическое и механическое взаимодействие с физической средой. Устанавливает, поддерживает и отключает физические каналы. Включает оборудование (порты ввода-вывода, модемы, линии связи и т. д.) и программное обеспечение (драйвер устройства)

• Канальный уровень:

Канальный уровень пытается обеспечить надежную связь через интерфейс физического уровня. Уровень 2 управляет порядком битов, пакетов и сегментов данных. Полученный результат называется кадрами. Каналы данных отвечают за перемещение кадров от одного узла к другому.

Канальный уровень Создание и обнаружение границ кадра, обнаружение ошибки, создание подтверждения и повторная передача данных. В его обязанности входит адресация пакетов, управление доступом к среде, форматирование кадра, используемого для инкапсуляции данных, уведомление об ошибках на физическом уровне, управление сообщениями об ошибках, характерными для доставки пакетов.

резюме: Устанавливает безошибочные пути по физическому каналу, сообщения кадров, обнаружение и исправление ошибок. Управляет доступом к каналу и его использованием. Обеспечить правильную последовательность передаваемых данных

• Сетевой уровень:

Сетевой уровень отвечает за доставку отдельных пакетов от узла-источника к узлу-получателю. Он определяет наиболее оптимальный путь, который должен пройти пакет от источника к получателю. Если сообщение слишком велико для передачи от одного узла к другому на канальном уровне между этими узлами, сеть может реализовать доставку сообщения путем разделения сообщения на несколько фрагментов в одном узле, независимой отправки фрагментов и повторной сборки фрагментов на другом узле. другой узел.

OSI обычно выполняет следующие функции: направление трафика к конечному пункту назначения, коммутация пакетов, управление последовательностью пакетов, сквозное обнаружение ошибок от отправителя данных к получателю данных, контроль перегрузки, управление потоком на сетевом уровне и Контроль ошибок сетевого уровня, услуги шлюза.

сводка: 1- Адресация и маршрутизация сообщений. 2- Устанавливает каналы связи. 3-управление потоком

• Транспортный уровень:

Целью этого уровня является обеспечение надежного механизма обмена данными между двумя процессами на разных компьютерах. Этот уровень передает данные последовательно без потерь.

Транспортный уровень делит большие сообщения на маленькие пакеты, чтобы их было легче передавать. Основными функциями транспортного уровня являются — гарантия доставки данных, управление потоком, обнаружение ошибок и устранение ошибок.

резюме: Обеспечивает сквозное управление сеансом связи. Позволяет процессам надежно обмениваться данными

• Сеансовый уровень:

Сеансовый уровень обеспечивает механизм управления диалогом между двумя конечными системами. Он определяет, как начинать, контролировать и завершать диалоги (называемые сеансами) между приложениями. Уровень сеанса использует виртуальные каналы, созданные транспортным уровнем, для установления сеансов связи.

Устанавливает, завершает и контролирует сеансы связи между приложениями. Сеансовый уровень также отвечает за завершение соединения.

резюме: Устанавливает и контролирует аспекты, зависящие от системы узла. Связывает транспортный уровень с логическими функциями в операционной системе узла.

• Уровень представления:

Уровень представления определяет формат обмена данными между системой. И этот уровень отвечает за перевод, преобразование протокола, преобразование набора символов, интерпретацию графических команд, сжатие и шифрование.

резюме: Разрешить представление закодированных данных, передаваемых по каналу связи, в формате, подходящем для манипулятора пользователя.

• Прикладной уровень:

Прикладной уровень отвечает за предоставление услуг пользователю. Уровень приложений содержит функции управления для поддержки распределенных приложений. Примерами прикладного уровня являются такие приложения, как передача файлов, электронная почта, удаленный вход в систему и т. д. совместное использование ресурсов, передача файлов, удаленный доступ к файлам и т. д. 

сводка по всем уровням:

• Полная архитектура модели OSI

Для того чтобы удобочитаемая информация могла передаваться по сети с одного устройства на другое, данные должны перемещаться по семи уровням модели OSI на отправляющее устройство, а затем пройти семь уровней на принимающей стороне.

Например: г-н Купер хочет отправить г-же Палмер электронное письмо. Г-н Купер составляет свое сообщение в приложении электронной почты на своем ноутбуке, а затем нажимает «отправить». Его приложение электронной почты передаст его сообщение электронной почты на прикладной уровень, который выберет протокол (SMTP) и передаст данные на уровень представления. Затем уровень представления сжимает данные, а затем они попадают на уровень сеанса, который инициализирует сеанс связи.

Затем данные попадут на транспортный уровень отправителя, где будут сегментированы, затем эти сегменты будут разбиты на пакеты на сетевом уровне, которые будут еще больше разбиты на кадры на канальном уровне. Канальный уровень затем доставляет эти кадры на физический уровень, который преобразует данные в битовый поток из 1 и 0 и отправляет их через физическую среду, например кабель.

Как только компьютер г-жи Палмер получает битовый поток через физический носитель (например, ее Wi-Fi), данные будут проходить через ту же серию слоев на ее устройстве, но в обратном порядке. Сначала физический уровень преобразует битовый поток из 1 и 0 в кадры, которые передаются на канальный уровень. Канальный уровень затем собирает кадры в пакеты для сетевого уровня. Затем сетевой уровень создаст из пакетов сегменты для транспортного уровня, который снова соберет сегменты в один фрагмент данных.

Затем данные передаются на уровень сеанса получателя, который передает данные на уровень представления, а затем завершает сеанс связи. Затем уровень представления удалит сжатие и передаст необработанные данные на прикладной уровень. Затем прикладной уровень передаст удобочитаемые данные почтовому программному обеспечению г-жи Палмер, что позволит ей читать электронную почту г-на Купера на экране своего ноутбука.

• Передача сообщений OSI

• Упрощенная модель OSI

Для многих промышленных протоколов использование всех семи уровней модели OSI нецелесообразно, так как приложение может требовать высокой скорости отклика. следовательно, упрощенная модель OSI часто предпочтительнее для промышленных приложений, где срочная связь важнее, чем полная коммуникационная функциональность, обеспечиваемая семиуровневой моделью. Как правило, большинство промышленных протоколов пишутся на трех уровнях:

•• Физический уровень

•• Канальный уровень

•• Прикладной уровень

• Ограничение упрощенного OSI

•• Поскольку транспортный уровень отсутствует, максимальный размер сообщений приложения ограничен максимально допустимым размером на канале

•• Поскольку нет сетевого уровня, маршрутизация сообщений между различными сетями невозможна

•• Поскольку нет сеансового уровня, полнодуплексная связь невозможна

•• Поскольку уровень представления отсутствует , форматы сообщений должны быть одинаковыми для всех узлов

Подведение итогов для всей статьи:

Взаимодействие открытых систем , OSI — это сетевая модель, разработанная ISO в 1978 году, в которой одноранговые коммуникации разделены на семь уровней.