Модели OSI и TCP/IP. Osi модель протоколы
«Модель OSI и протокол TCP/IP»
Задание:
Ответе на следующие вопросы:
Перечислите уровни OSI.
Охарактеризуйте основные функции уровней модели OSI.
Дайте понятие стека TCP/IP.
Раскройте структуру стека TCP/IP.
Что такое маршрут?
Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.
Что такое модель OSI?
В модели OSI, называемой также моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI) и разработанной Международной Организацией по Стандартам (International Organization for Standardization - ISO), средства сетевого взаимодействия делятся на семь уровней, для которых определены стандартные названия и функции.
Сетевой уровень занимает в модели OSI промежуточное положение: к его услугам обращаются протоколы прикладного уровня, сеансового уровня и уровня представления.
Для выполнения своих функций сетевой уровень вызывает функции канального уровня, который в свою очередь обращается к средствам физического уровня.
Основные функции уровней модели OSI:
Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов.
Канальный уровень обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в сетях с типовой топологией либо между двумя соседними узлами в сетях с произвольной топологией. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами.
Сетевой уровень обеспечивает доставку данных между любыми двумя узлами в сети с произвольной топологией, при этом он не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных.
Транспортный уровень обеспечивает передачу данных между любыми узлами сети с требуемым уровнем надежности. Для этого на транспортном уровне имеются средства установления соединения, нумерации, буферизации и упорядочивания пакетов.
Сеансовый уровень предоставляет средства управления диалогом, позволяющие фиксировать, какая из взаимодействующих сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями.
Уровень представления. В отличии от нижележащих уровней, которые имеют дело с надежной и эффективной передачей битов от отправителя к получателю, уровень представления имеет дело с внешним представлением данных. На этом уровне могут выполняться различные виды преобразования данных, такие как компрессия и декомпрессия, шифровка и дешифровка данных.
Прикладной уровень - это в сущности набор разнообразных сетевых сервисов, предоставляемых конечным пользователям и приложениям. Примерами таких сервисов являются, например, электронная почта, передача файлов, подключение удаленных терминалов к компьютеру по сети.
При построении транспортной подсистемы наибольший интерес представляют функции физического, канального и сетевого уровней, тесно связанные с используемым в данной сети оборудованием: сетевыми адаптерами, концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами. Функции прикладного и сеансового уровней, а также уровня представления реализуются операционными системами и системными приложениями конечных узлов. Транспортный уровень выступает посредником между этими двумя группами протоколов.
5. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека протоколов, разработанный для глобальных сетей.
6. Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.
Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры.
Следующий уровень (уровень III) - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.
В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.
Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.
Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.
Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP-архивов Internet парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous.
В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.
Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием - концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д. и т.п. Проблема управления в протоколе SNMP разделяется на две задачи.
Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия SNMP-агента, работающего в управляемом оборудовании, и SNMP-монитора, работающего на компьютере администратора, который часто называют также консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются агенты и монитор.
Вторая задача связана с контролируемыми переменными, характеризующими состояние управляемого устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство должно сохранять, и допустимые операции над ними.
Лабораторная работа № 6
infopedia.su
Модель OSI
| Модель OSI | |
| Данные | Уровень |
| Данные | Прикладной доступ к сетевым службам |
| Данные | Представление представления и кодирования данных |
| Данные | Сеансовый управления сеансом связи |
| Блоки | Транспортный безопасное и надежное соединение "точка - точка" |
| Пакеты | Сетевой определения маршрута и IP (логическая адресация) |
| Фото | Канальный MAC и LLC (физическая адресация) |
| Биты | Физический кабель, сигналы, бинарная передача |
Модель OSI ( англ. Open Systems Interconnection Reference Model - Модель взаимодействия открытых систем) - абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и понятнее.
Разумеется, в это время основным используемым протоколом является TCP / IP, разработка которого не была связана с моделью OSI. За все время существования модели OSI она не была реализована, и, очевидно, не будет реализована никогда.
Сегодня используется только некоторое подмножество модели OSI. Считается, что модель слишком сложна, а ее реализация займет слишком много времени.
Некоторые специалисты утверждают также, что история модели OSI является типичным примером неудачного и оторванного от жизни проекта.
1. История
В 1978 году Международный комитет по стандартизации ( ISO) разработал стандарт архитектуры ISO 7498, для объединения различных сетей. В разработке участвовало 7 комитетов, каждому из них был отведен свой уровень. В 1980 году IEEE опубликовал спецификацию 802, детально описала механизмы взаимодействия физических устройств на канальном и физическом уровнях модели OSI. В 1984 году спецификация модели OSI пересмотрели и приняли как международный стандарт для сетевых коммуникаций.
2. Уровни модели OSI
Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных вертикально один над другим. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведенные только ему функции.
| прикладной | HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, IETF, RTP, RTCP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, e2k, PROFIBUS Это всего лишь несколько наиболее распространенных протоколов прикладного уровня, которых существует огромное количество. Все их невозможно описать в рамках данной статьи. |
| отражение | ASN.1, XML, TDI, XDR, NCP, AFP, ASCII, Unicode |
| сеансовый | ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS, PPTP |
| транспортное | TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, STP, TFTP |
| сетевой | IPv4, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, SKIP |
| канальный (Ланки данных) | ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token Ring, PPP, PPPoE, StarLan, WiFi, PPTP, L2F, L2TP, PROFIBUS |
| физический | RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, RJ-11, T-carrier (T1, E1), модификации стандарта Ethernet : 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX |
2.1. Прикладной уровень (Application layer)
Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень позволяет приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к баз данных, доступ к файлов, загрузку электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.
2.2. Уровень отображения (Presentation layer)
Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование / декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие / распаковка или кодирование / декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
2.3. Сеансовый уровень (Session layer)
Отвечает за поддержку сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием / завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержкой сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается размещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
2.4. Транспортный уровень (Transport layer)
Транспортный уровень (Transport layer) - 4-й уровень модели OSI, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, в которой они были переданы. При этом не имеет значения, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он определяет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка.
2.5. Сетевой уровень (Network layer)
3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имен в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию пакетов, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такой сетевое устройство, как маршрутизатор.
2.6. Канальный уровень (Data Link layer)
Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры данных, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня - MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среды, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты и сетевые адаптеры.
MAC-подуровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя его в распоряжение той или иной станции сети. Также добавляет адресную информацию в фрейма, обозначает начало и конец фрейма.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с сетевым уровнем с помощью фреймування кадров. Также осуществляет идентификацию протокола сетевого уровня.
В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой карты, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровня между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: NDIS, ODI.
2.7. Физический уровень (Physical layer)
Низкий уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель и соответственно их прием и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Иначе говоря, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы и повторители ( ретрансляторы) сигнала. Физический уровень определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для среды передачи данных, в том числе разъемы, паи и назначение контактов, уровни напряжения, синхронизацию изменения напряжения, кодирования сигнала.
Этот уровень принимает кадр данных от канального уровня, кодирует его в последовательность сигналов, которые затем передаются в линию связи. Передача кадра данных через линию связи требует от физического уровня определения следующих элементов: тип среды передачи (проводной или беспроводной, медный кабель или оптоволоконный кабель) и соответствующих коннекторов: как должны быть представлены биты данных в среде передачи; как кодировать данные; какими должны быть схемы приемника и передатчика.
Физическим уровнем в линию связи кадр данных (фрейм) не передается как единое целое. Кадр представляется как последовательность сигналов, передаваемых друг за другом. Сигналы, в свою очередь, представляют биты данных кадра.
В современных сетях используются 3 основных типа среды передачи: медный кабель (copper), оптическое волокно (fiber) и беспроводное среду передачи (wireless). Тип сигнала, с помощью которого осуществляется передача данных, зависит от типа среды передачи. Для медного кабеля сигналы, представляющие биты данных являются электрическими импульсами, для оптического волокна - импульсами света. В случае использования беспроводных соединений сигналы являются радиоволнами (электромагнитными волнами).
Когда устройство работает на физическом уровне кодирует биты кадра в сигналы для конкретной среды передачи, он должен различать кадры. Т.е. обозначать, где заканчивается один кадр и начинается другой. Иначе сетевые устройства, осуществляющие прием сигналов, не смогут определить, когда кадр будет получен полностью. Известно, что начало и конец кадра сказывается на канальном уровне, но во многих технологиях физический уровень также добавить специальные сигналы, используемые только для обозначения начала и конца кадра данных.
Технологии физического уровня определяются стандартами, которые разрабатываются следующими организациями: The International Organization for Standardization (ISO), The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), The American National Standards Institute (ANSI), The International Telecommunication Union (ITU), The Electronics Industry Alliance / Telecommunications Industry Association (EIA / TIA) и т.д.. Данные стандарты охватывают 4 области, принадлежащих физическому уровню: физические и электрические свойства среды передачи, механические свойства (материалы, размеры, паи контактов коннекторов), кодирования (представления битов сигналами), определение сигналов для управления информацией. Все компоненты аппаратного обеспечения такие, как сетевые карты (Network interface card, NIC), интерфейсы и коннекторы, материалы кабелей и их конструкция определяются стандартами физического уровня. Можно отметить, что функции физического уровня встроенные в сетевое оборудование (hardware).
Основными функциями физического уровня являются: физические компоненты, кодирования данных, передача данных. Физические компоненты - электронное оборудование, среду передачи и коннекторы, через которые передаются сигналы, представляющие биты данных.
Кодирование Кодирование является процессом, с помощью которого поток битов данных превращается в определенный код. Кодирование осуществляется над группой битов. Это необходимо для того, чтобы обеспечить создание предполагаемой комбинации кодов, которая будет правильно распознаваться как передатчиком, так и приемником.
Использование предполагаемой комбинации кодов помогает различать биты данных от битов, используемых для управления, а также обеспечивает лучшее обнаружение ошибок в среде передачи. При создании кодов данных, методы кодирования физического уровня также обеспечивают создание кодов управления, помогающие, например, определять начало и конец кадра.
3. Взаимодействие уровней
Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх при помощи интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов. Подробнее можно посмотреть на рисунке.
4. Модель OSI и реальные протоколы
Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены отклоняться от нее, обеспечивая непредсказуемые возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условным.
Основная недоработка OSI - непродуманный транспортный уровень. На нем OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта - идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграмма в OSI не предусмотрена - транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т.п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность.
4.1. Семейство TCP / IP
Семейство TCP / IP имеет два транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, и UDP, что соответствует транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграмма между приложениями.
4.2. Семейство IPX / SPX
В семействе IPX / SPX, порты (называемые "сокеты" или "гнезда") появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграмма между приложениями ( операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.
Кроме того, IPX не имеет адреса для хоста, полагаясь на адресацию канального уровня (например, MAC-адреса Ethernet).
См.. также
nado.znate.ru
Модели OSI и TCP/IP
В 1982 году Международной организацией по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) при поддержке ITU-T был начат новый проект в области сетевых технологий, который был назван Open System Intercommunication (OSI). Эта модель является первым шагом к международной стандартизации протоколов, используемых на различных уровнях (Day и Zimmerman, 1983). Затем она была пересмотрена в 1995 году (Day, 1995). Открытым называется взаимодействие, которое может поддерживаться в неоднородных средах, содержащих системы разных поставщиков. Модель OSI устанавливает глобальный стандарт, определяющий состав функциональных уровней при открытом взаимодействии между компьютерами.
У моделей OSI и TCP имеется много общих черт. Обе модели основаны на концепции стека независимых протоколов. Функциональность уровней также во многом схожа. Например, в каждой модели уровни, начиная с транспортного и выше, предоставляют сквозную, не зависящую от сети транспортную службу для процессов, желающих обмениваться информацией. Эти уровни образуют поставщика транспорта. Также в каждой модели уровни выше транспортного являются прикладными потребителями транспортной службы.
Прикладной уровень
Обеспечивает преобразование данных, специфичных для каждого приложения. Отвечает за доступ приложений в сеть.
Протоколы
HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, ModbusTCP, BACnetIP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS
Уровень представления
Осуществляет преобразование данных общего характера (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня. Отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах.
Протоколы
HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP
Сеансовый уровень
Добавляет транспортной функции удобства обращения, управляет диалогом на протяжении установленной сессии связи. Отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами.
Протоколы
ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS
Транспортный уровень
Выполняет свободную от ошибок, ориентированную на работу с сообщениями сквозную передачу. Делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень.
Протоколы
TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой уровень
Обеспечивает маршрутизацию, и управление загрузкой канала передачи, предоставляет необработанный маршрут передачи, состоящий лишь из конечных точек. Отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Протоколы
IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP
Канальный уровень
Осуществляет свободную от ошибок передачу по отдельному каналу связи. Обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.
Протоколы
ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, WiFi, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS,STP
Физический уровнь
Выполняет реальную физическую передачу бит данных. Получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:
- Тип кабелей и разъемов
- Разводку контактов в разъемах
- Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
Протоколы
RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX
Cтек TCP/IP
Модель TCP/IP называют также моделью DARPA (сокращение от Defense Advanced Research Projects Agency, организация, в которой в свое время разрабатывались сетевые проекты, в том числе протокол TCP/IP, и которая стояла у истоков сети Интернет) или моделью Министерства обороны CША (модель DoD, Department of Defense, проект DARPA работал по заказу этого ведомства).
Модель TCP/IP разрабатывалась для описания стека протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Она была разработана значительно раньше, чем модель OSI – в 1970 г. был разработан необходимый набор стандартов, а к 1978 году окончательно оформилось то, что сегодня мы называем TCP/IP. Позже стек адаптировали для использования в локальных сетях. В начале 1980 г. протокол стал составной частью ОС UNIX. В том же году появилась объединенная сеть Internet..
Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов, на которых базируется интернет. Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительный и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.
В отличие от эталонной модели OSI, модель ТСР/IP в большей степени ориентируется на обеспечение сетевых взаимодействий, нежели на жесткое разделение функциональных уровней. Для этой цели она признает важность иерархической структуры функций, но предоставляет проектировщикам протоколов достаточную гибкость в реализации. Соответственно, эталонная модель OSI гораздо лучше подходит для объяснения механики межкомпьютерных взаимодействий, но протокол TCP/IP стал основным межсетевым протоколом.
www.oslogic.ru
Модель OSI - это... Что такое Модель OSI?
Сеансовый уровень (англ. Session layer)
5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
Транспортный уровень (англ. Transport layer)
4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: UDP.
Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.
Некоторые протоколы сетевого уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.
Сетевой уровень (англ. Network layer)
3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.
Описать работу протоколов с установкой соединения можно на примере работы обычного телефона. Протоколы этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.
Протоколы без установки соединения, которые посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете, работают аналогично почтовой системе. Каждое письмо или пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждый промежуточный почтамт или сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю. Протоколы без установки соединения не гарантируют поступление информации получателю в том порядке, в котором она была отправлена. За установку данных в соответствующем порядке при использовании сетевых протоколов без установки соединения отвечают транспортные протоколы.
Канальный уровень (англ. Data Link layer)
Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
На этом уровне работают коммутаторы, мосты.
В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI,
Физический уровень (англ. Physical layer)
Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.
На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.
Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RJ-45, разъемы BNC.
Модель OSI и реальные протоколы
Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации. Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.
Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами (по типу UDP) в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. (по типу TCP). Реальные же протоколы реализуют такую возможность.
Семейство TCP/IP
Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных, UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных и ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.)
Семейство IPX/SPX
В семействе IPX/SPX порты (называемые «сокеты» или «гнёзда») появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.
В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.
Модель DOD
Стек протоколов TCP/IP, использующий упрощённую четырёхуровневую модель OSI.
См. также
Источники
- Александр Филимонов Построение мультисервисных сетей Ethernet, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
- Руководство по технологиям объединенных сетей //cisco systems , 4-е издание, Вильямс 2005 ISBN 584590787X
dikc.academic.ru
