Уровень модели osi: 7 уровней, их протоколы и функции — гайд для новичков / Skillbox Media

Содержание

Уровень приложений модели OSI | CiscoTips

В модели TCP/IP и в модели OSI самый верхний уровень носит название Application layer — то есть уровень приложений или прикладной уровень. Большая часть полезных данных, передаваемых по сети создаются на этом уровне и именно с этим уровнем взаимодействует человек посредством прикладного ПО. Все остальные уровни по сути выполняют задачу обслуживания передачи данных с уровня приложений на одном компьютере уровню приложений на другом компьютере.

Пример инкапсуляции данных

Рассмотрим типичный пример передачи. Клиент пользуясь веб-браузером обращается к веб-серверу за страничкой какого-то сайта. Уровень приложений — это браузер и веб сервер. Обе этих программы «знают» один и тот же протокол уровня приложений — HTTP благодаря чему и «понимают» друг друга.

Клиент создаёт HTTP запрос. Например:

GET /index.html HTTP/1.1
Host: ciscotips.ru
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; ru; rv:1.9b5) Gecko/2008050509 Firefox/3. 0b5
Accept: text/html
Connection: close

Этот запрос попадает на транспортный уровень. Он небольшой, поэтому он не разбивается на сегменты, а попадает в один TCP сегмент, в котором ставится порт получателя — 80 — стандартный порт, на котором обычно работает HTTP сервер.

Далее операционная система клиента делает DNS запрос, чтобы узнать какой IP адрес соответствует имени ciscotips.ru и формирует IP пакет, заворачивая в него сегмент, поля IP адрес отправителя и получателя заполняются соответственно адресами клиента и сервера.

Пакет на уровне Network Access заворачивается, например, в Ethernet или wifi кадр и уходит в локальную сеть — к шлюзу. Шлюз разворачивает кадр, смотрит на адрес получателя пакета, формирует новый кадр и передаёт следующему маршрутизатору. Цепочка повторяется пока пакет не дойдёт до маршрутизатора, который является шлюзом целевого сервера. Этот маршрутизатор передаёт пакет серверу.

Сервер получает пакет, достаёт из него сегмент. Операционная система видит, что порт получателя 80 и сверяется со своей таблицей, чтобы понять какой приложение у неё слушает какой порт. Выясняется, что это, например, веб-сервер Apache. Ему и передаётся содержимое сегмента, то есть собственно HTTP запрос. И в данном примере из всей цепочи передающих программ и устройств только браузер и веб-сервер «понимают» смысл того что находится в пакете, для остальных устройств — это просто черный ящик. Поле с данными. Сервер понимает, что надо дать клиенту содержимое странички index.html и в соответствии с протоколом HTTP формирует ответ. Например, такой:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 11 Feb 2009 11:20:59 GMT
Server: Apache
X-Powered-By: PHP/5.2.4-2ubuntu5wm1
Last-Modified: Wed, 11 Feb 2009 11:20:59 GMT
Content-Language: ru
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 1234
Connection: close
… и далее текст HTML странички.

Аналогичным образом данные эти заворачиваются в один или несколько сегментов, сегменты в пакеты, пакеты во фреймы и уходят обратно клиенту. Браузер получает ответ и отображает страничку.

Соответствие между уровнем приложений в OSI и TCP/IP

В модели OSI есть три уровня (7,6 и 5), которые соответствуют одному уровню приложений в модели TCP/IP:

  • Приложений;
  • Представлений;
  • Сессий.

По сути дела, это означает, что в TCP/IP работа программиста не определена так строго — он может реализовывать соответствующий, например, уровню сессий, функционал в своём приложении, а может и нет. Рассмотрим назначение этих уровней подробнее.

Уровень приложений в OSI — занимается собственно отправкой и получением полезных данных. Как видно в примере с HTTP, именно здесь обитает ПО, которое знает в каком байте запроса или ответа что должно находиться.

Уровень представлений занимается преобразованием данных, чтобы снять эту задачу с программиста конечного продукта. Например, на этом уровне может происходить смена кодировки текста, преобразование картинок из одного формата в другой, сжатие данных, шифрование данных. В модели TCP/IP всё это тоже может присутствовать и присутствует, но программист сам решает, как ему в рамках своего единственного уровня запрограммировать тот или иной функционал.

Уровень сессий занимается отслеживанием сессий в рамках приложений. Надо понимать, что это не те сессии, которые имеются в TCP, а это именно сессии с точки зрения логики конкретного приложения. Например, человек зашёл в скайп — с точки зрения скайпа для человека открылась сессия. Или человек зашёл в онлайн игру — тоже сессия. То есть всё это в любом случае есть в реальной жизни, но в OSI явно выделяется в отдельный уровень.

Протоколы уровня приложений

На уровне приложений существует бесчисленное множество протоколов, так как разработчик ПО в праве создать свой собственный протокол, когда ему это нужно. Тем не менее, администратору надо свободно понимать принципы функционирования основных наиболее часто использующихся протоколов, чтобы грамотно организовать сеть. Наиболее распространённые протоколы уровня приложений, с которыми мы работаем каждый день — это HTTP, POP, SMTP, IMAP, DNS, DHCP, FTP, Telnet.

Сетевая модель OSI (Open System Interconnection)

Содержание

  • 1 Эталонная модель OSI
  • 2 Уровни сетевой модели OSI (так же называемой эталонной моделью OSI)
  • 3 Уровни сетевой модели OSI и их функции
    • 3. 1 Уровень 7: уровень приложений
    • 3.2 Уровень 6: уровень представления данных
    • 3.3 Уровень 5: сеансовый уровень
    • 3.4 Уровень 4: транспортный уровень
    • 3.5 Уровень 3: сетевой уровень
    • 3.6 Уровень 2: канальный уровень
    • 3.7 Уровень 1: физический уровень

Для того чтобы создавать новые (и модернизировать старые) компьютерные сети и при этом не сталкиваться с проблемами совместимости и взаимодействия различных сетевых устройств были разработаны специальные стандарты — сетевые модели. Существуют различные сетевые модели, но наиболее распространенными и общепризнанными считаются: сетевая модель OSI и сетевая модель TCP/IP. В основе этих моделей лежит принцип деления сети на уровни.

Эталонная модель OSI

Начальная стадия развития сетей LAN, MAN и WAN имела во многих отношениях хаотический характер. В начале 80-х годов XX века резко увеличились размеры сетей и их количество. По мере того как компании осознавали, что, используя сетевые технологии, они могут сэкономить значительные средства и повысить эффективность своей работы, они создавали новые сети и расширяли уже существовавшие с той же быстротой, с какой появлялись новые сетевые технологии и новое оборудование.

Однако к середине 80-х годов эти же компании стали испытывать трудности с расширением уже существующих сетей. Сетям, использовавшим различные спецификации и реализованным различными способами, стало все труднее осуществлять связь друг с другом. Компании, оказавшиеся в такой ситуации, первыми осознали, что необходимо отходить от использования фирменных (proprietary) сетевых систем.

Для решения проблемы несовместимости сетей и их неспособности осуществлять связь друг с другом международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization — ISO) разработала различные сетевые схемы, такие, как DECnet, системная сетевая архитектура (Systems Network Architecture — SNA) и стек протоколов TCP/IP. Целью создания таких схем была разработка некоторого общего для всех пользователей набора правил работы сетей. В результате этих исследований организация ISO разработала сетевую модель, которая смогла помочь производителям оборудования создавать сети, совместимые друг с другом и успешно взаимодействовавшие. Процесс подразделения сложной задачи сетевой коммуникации на отдельные более мелкие можно сравнить с процессом сборки автомобиля.
Процесс проектирования, изготовления деталей и сборки автомобиля, если его рассматривать как единое целое, является весьма сложным. Маловероятно, что нашелся бы специалист, который смог бы решить все требуемые задачи при сборке автомобиля: собрать машину из случайным образом подобранных деталей или, скажем,
при изготовлении конечного продукта непосредственно из железной руды. По этой причине проектированием автомобиля занимаются инженеры»проектировщики, инженеры-литейщики проектируют формы для литья деталей, а сборочные инженеры и техники занимаются сборкой узлов и автомобиля из готовых деталей.

Эталонная модель OSI (OSI reference model), обнародованная в 1984 году, была описательной схемой, созданной организацией ISO. Эта эталонная модель предоставила производителям оборудования набор стандартов, которые обеспечили большую совместимость и более эффективное взаимодействие различных сетевых технологий и оборудования, производимого многочисленными компаниями во всем мире.
Эталонная модель OSI является первичной моделью, используемой в качестве
основы для сетевых коммуникаций.
Хотя существуют и другие модели, большинство производителей оборудования и программного обеспечения ориентируются на эталонную модель OSI, особенно когда желают обучить пользователей работе с их продуктами. Эталонная модель OSI в настоящее время считается наилучшим доступным средством обучения пользователей принципам работы сетей и механизмам отправки и получения данных по сети.

Эталонная модель OSI определяет сетевые функции, выполняемые каждым ее уровнем. Что еще более важно, она является базой для понимания того, как информация передается по сети. Кроме того, модель OSI описывает, каким образом информация или пакеты данных перемещается от программ»приложений (таких, как электронные таблицы или текстовые процессоры) по сетевой передающей среде (такой, как провода) к другим программам»приложениям, работающим на другом компьютере этой сети, даже если отправитель и получатель используют разные виды передающих сред.

Уровни сетевой модели OSI (так же называемой эталонной моделью OSI)

Сетевая модель OSI содержит семь пронумерованных уровней, каждый из которых выполняет свои особые функции в сети.

  • Уровень 7 — уровень приложений.
  • Уровень 6 — уровень представления данных.
  • Уровень 5 — сеансовый уровень.
  • Уровень 4 — транспортный уровень.
  • Уровень 3 — сетевой уровень.
  • Уровень 2 — канальный уровень.
  • Уровень 1 — физический уровень.

Схема уровней сетевой модели OSI

Такое разделение выполняемых сетью функций называется делением на уровни. Подразделение сети на семь уровней обеспечивает следующие преимущества:

  • процесс сетевой коммуникации подразделяется на меньшие и более простые этапы;
  • стандартизируются сетевые компоненты, что позволяет использовать и поддерживать в сети оборудование разных производителей;
  • подразделение процесса обмена данными на уровни позволяет осуществлять связь между различными типами аппаратного и программного обеспечения;
  • изменения на одном уровне не влияют на функционирование других уровней, что позволяет быстрее разрабатывать новые программные и аппаратные продукты;
  • коммуникация в сети подразделяется на компоненты меньшего размера, что облегчает их изучение.

Уровни сетевой модели OSI и их функции

Для передачи пакетов данных по сети от отправителя получателю каждый уровень модели OSI должен выполнить свой набор функций. Ниже описаны эти функции.

Уровень 7: уровень приложений

Уровень приложений (application layer) является ближайшим к пользователю и предоставляет службы его приложениям. От других уровней он отличается тем, что не предоставляет служб другим уровням; вместо этого он предоставляет службы только приложениям, которые находятся вне рамок эталонной модели OSI. Примерами таких приложений могут служить электронные таблицы (например, программа Excel) или текстовые процессоры (например, программа Word). Уровень приложений определяет доступность партнеров по сеансу связи друг для друга, а также синхронизирует связь и устанавливает соглашение о процедурах восстановления данных в случае ошибок и процедурах контроля целостности данных. Примерами приложений седьмого уровня могут служить протоколы Telnet и HTTP.

Уровень 6: уровень представления данных

Задача уровня представления данных (presentation layer) состоит в том, чтобы информация уровня приложений, которую посылает одна система (отправитель), могла быть прочитана уровнем приложений другой системы (получателя). При необходимости уровень представления преобразует данные в один из многочисленных существующих форматов, который поддерживается обеими системами. Другой важной задачей этого уровня является шифрование и расшифровка данных. Типовыми графическими стандартами шестого уровня являются стандарты PICT, TIFF и JPEG. Примерами стандартов шестого уровня эталонной модели, описывающих формат представления звука и видео, являются стандарты MIDI и MPEG.

Уровень 5: сеансовый уровень

Как показывает само название этого уровня, сеансовый уровень (session layer) устанавливает сеанс связи между двумя рабочими станциями, управляет им и разрывает его. Сеансовый уровень предоставляет свои службы уровню представления данных. Он также синхронизирует диалог между уровнями представления двух систем и управляет обменом данными. Кроме своей основной постоянной функции — управления, уровень сеанса связи обеспечивает эффективную передачу данных, требуемый класс обслуживания и рассылку экстренных сообщений о наличии проблем на сеансовом уровне, уровне представления данных или уровне приложений. Примерами протоколов пятого уровня могут служить сетевая файловая система (Network File System — NFS), система X-Window и протокол сеанса AppleTalk (AppleTalk Session Protocol — ASP).

Уровень 4: транспортный уровень

Транспортный уровень (transport layer) сегментирует данные передающей станции и вновь собирает их в одно целое на принимающей стороне. Границу между транспортным уровнем и уровнем сеанса связи можно рассматривать как границу между протоколами приложений и протоколами передачи данных. В то время как уровни приложений, представления данных и сеанса связи занимаются аспектами коммуникаций, которые связаны с работой приложений, нижние четыре уровня решают вопросы транспортировки данных по сети. Транспортный уровень пытается обеспечить службу передачи данных таким образом, чтобы скрыть от верхних уровней детали процесса передачи данных. В частности, задачей транспортного уровня является обеспечение надежности передачи данных между двумя рабочими станциями.
При обеспечении службы связи транспортный уровень устанавливает, поддерживает и соответствующим образом ликвидирует виртуальные каналы. Для обеспечения надежности транспортной службы используются выявление ошибок при передаче и управление информационными потоками. Примерами протоколов четвертого уровня могут служить протокол управления передачей (Transmission Control Protocol — TCP), протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol — UDP) и протокол последовательного обмена пакетами (Sequenced Packet Exchange — SPX).

Уровень 3: сетевой уровень

Сетевой уровень (network layer) является комплексным уровнем, обеспечивающим выбор маршрута и соединение между собой двух рабочих станций, которые могут быть расположены в географически удаленных друг от друга сетях. Кроме того, сетевой уровень решает вопросы логической адресации. Примерами протоколов третьего уровня могут служить Internet»протокол (IP), протокол межсетевого пакетного обмена (Internetwork Packet Exchange — IPX) и протокол AppleTalk.

Уровень 2: канальный уровень

Канальный уровень (data link layer) обеспечивает надежную передачу данных по физическому каналу. При этом канальный уровень решает задачи физической (в противоположность логической) адресации, анализа сетевой топологии, доступа к сети, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки фреймов и управления потоками.

Уровень 1: физический уровень

Физический уровень (physical layer) определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для активизации, поддержки и отключения физических каналов между конечными системами. Спецификациями физического уровня определяются уровни напряжений, синхронизация изменений напряжения, физическая скорость передачи данных, максимальная дальность передачи, физические соединения и другие аналогичные параметры.

P.S. Сетевая модель OSI не зря считается эталонной моделью, т.к. позволяет стандартизировать различные сетевые технологии, обеспечивает взаимодействие сетевых устройств и приложений разных уровней. Четкое понимание деления на уровни дает полное представление об организации работы компьютерных сетей. Если что-то непонятно сейчас, то нужно восполнить этот пробел сейчас, т.к. изучение более сложных вещей будет очень затруднено.
На практике используется более простая сетевая модель TCP/IP, которая имеет 4 уровня.


Сетевая модель TCP/IP (Модель DoD)


IP адресация, классы IP адресов и значение маски подсети

Модель OSI в 7 уровнях: как она используется сегодня

Модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) — это основополагающая концепция, определяющая то, как мы строим цифровую среду. Модель OSI — это концептуальная структура, описывающая, как различные компьютерные системы взаимодействуют друг с другом внутри сети или облачных/интернет-сред.

Сегодня давайте посмотрим, как модель OSI влияет на нашу цифровую жизнь, приложения и сети.

Почему у нас есть модель OSI

Модель OSI была впервые принята в 1984 году Международной организацией по стандартизации (ISO), когда в сети доминировали конкурирующие технологии, такие как Ethernet, Token Ring, FDDI и ARCNET.

Как и сегодня, существовало множество различных несовместимых машинных технологий и операционных систем от таких компаний, как IBM, Burroughs, Univac, Hewlett Packard и других. В начале 1980-х годов не существовало согласованных стандартов или чертежей того, как две разные компьютерные системы могли бы обмениваться данными.

Модель OSI была создана для обеспечения концептуальной основы того, как различные компьютерные системы, использующие различные технологии, могут взаимодействовать друг с другом. Модель OSI абстрагирует и описывает действия, процессы и стандартные протоколы, используемые для межсистемной связи.

Он помогает общаться и визуализировать, как цифровая связь работает для самых разных целей, включая проектирование, проектирование, маркетинг, документацию и многое другое. Он также используется для устранения неполадок и изоляции сетевых проблем.

Модель OSI сегодня

Модель OSI — не единственная концептуальная основа, используемая в сетях, облаке и Интернете. Интернет также всесторонне использует инфраструктурную модель TCP/IP как еще один базовый набор протоколов связи. Многие протоколы TCP и TCP/IP упоминаются в модели OSI.

Даже сегодня производители, инженеры, продавцы, пользователи и другие лица все еще обращаются к модели, чтобы определить, какие компоненты необходимы для взаимодействия их систем с другими системами. И модель OSI, и модель TCP/IP были поглощены и внедрены в цифровую жизнь на таком базовом уровне, что они используются как явно, так и неявно, даже не задумываясь об этом.

Понимание модели OSI

Показанная ниже модель OSI разделена на семь уровней, описывающих действия и процессы, необходимые для связи разрозненных компьютерных систем друг с другом по сетям и облаку/Интернету.

Обычно представленная в обратном порядке сверху вниз (уровень 7 к уровню 1), модель OSI описывает путь передачи данных от уровня конечного пользователя (уровень 7: прикладной уровень) к физической передаче битов по каналу связи. ссылки и сетевые карты (уровень 1: физический уровень) и все уровни между ними.

 

Модель OSI для того, как различные компьютерные системы взаимодействуют друг с другом

Как данные передаются в модели OSI

Обратите внимание, что модель OSI является двунаправленной. Он используется как отправителем, так и получателем данных, и обе стороны меняют роли в процессе передачи.

Например, когда ваш браузер запросил URL этой статьи (стрелка вниз), он сначала сделал запрос на прикладном уровне (уровень 7). Запрошенные данные (URL-адрес и информация о передаче) изменяются и перемещаются по стеку модели OSI до тех пор, пока не будут получены на физическом уровне (уровень 1), где веб-серверы Splunk получили ваш запрос.

На уровне 1 серверы Splunk обработали запрос, получили код HTML и информацию о передаче и передали статью обратно отправителю (стрелка вверх). Возвращаемые данные начинаются с физического уровня (уровень 1), а статья передается и модифицируется обратно через модель OSI, пока не попадет в ваш браузер (уровень приложения, уровень 7), где вы ее сейчас читаете.

Поскольку модель является двунаправленной, обе стороны — ваш браузер и веб-серверы Splunk — функционируют как отправитель и получатель:

  • Ваш браузер отправляет запрос URL и получает содержимое веб-страницы.
  • Серверы Splunk получают URL-запрос и отправляют содержимое веб-страницы.

Эта структура передачи данных может быть смоделирована и использована почти всеми компьютерными системами во внутренних сетях и в облаке/Интернете.

Именно так модель OSI определяет способ передачи данных.

Разбор модели OSI

Глядя на модель OSI, обратите внимание, что семь уровней далее сгруппированы в три более высоких уровня. Эти группировки позволяют нам в целом ссылаться на функции модели OSI — программное обеспечение, сердце OSI, аппаратное обеспечение — не вдаваясь в конкретные функции каждого уровня.

Уровни программного обеспечения

Уровни приложения, представления и сеанса (уровни 7, 6 и 5) вместе называются уровнями программного обеспечения модели. Именно здесь происходит вся деятельность по передаче, связанная с программными приложениями, в том числе:

  • Операционные системы (ОС)
  • Утилиты, такие как веб-браузеры, сервисы, специализированные письменные приложения и т. д.

Сердце OSI

Транспортный уровень (уровень 4) также называется Сердце OSI . Это уровень, на котором происходит фактическая передача между различными системами.

Аппаратные уровни

Сетевой, канальный и физический уровни (уровни 3, 2 и 1) вместе называются аппаратными уровнями модели. Это путешествие, которое данные проходят через физические компоненты каждой системы по мере их обработки.

7 уровней модели OSI

Теперь давайте рассмотрим каждый отдельный уровень. Семь уровней модели OSI упрощают проектирование сетевых систем. Каждая из них описывает подфункции программного обеспечения, сердцевины OSI и аппаратного уровня.

Уровень программного обеспечения

Уровень приложения (уровень 7)

Уровень приложения является ближайшим к конечному пользователю уровнем. Он получает информацию от конечного пользователя и отправляет результаты обратно пользователю. Несмотря на свое название, уровень 7 — это не то место, где живут клиентские приложения. Этот уровень предоставляет протоколы, позволяющие программному обеспечению/приложениям передавать данные, в том числе:

  • HTTP и HTTPS
  • FTP
  • POP и SMTP
  • DNS
  • Телнет
  • DHCP-сервер
  • SNMP

Уровень представления (уровень 6)

  Уровень представления обеспечивает подготовку данных в пригодной для использования форме для прикладного уровня (принимающая сторона) или для сетевого уровня (передающая сторона). Уровень 6 отвечает за:

  • Преобразование данных
  • Шифрование и дешифрование
  • Сжатие
  • Прочие элементы подготовки данных

Сеансовый уровень (уровень 5)

Сеансовый уровень создает и поддерживает сеансы (соединения), необходимые двум системам для связи друг с другом. Слой 5 определяет…:

  • При создании и открытии сеансов
  • Как долго сеансы остаются открытыми для успешного обмена данными
  • Когда закрывать сеансы
  • И более

Также создает контрольные точки для обеспечения и синхронизации передачи данных.

Сердце уровня OSI

Транспортный уровень (уровень 4)

Транспортный уровень использует протоколы передачи, включая протокол управления передачей (TCP) и протокол пользовательских дейтаграмм (UDP), для управления сетевым трафиком между системами для обеспечения передачи данных.

  • На стороне отправки он берет данные с сеансового уровня и разбивает их на сегменты для сетевого уровня.
  • На принимающей стороне он повторно собирает сегменты сетевого уровня и передает их на сеансовый уровень.

Уровень 4 также управляет потоком и контролем ошибок, регулирует скорость передачи и при необходимости запрашивает повторную передачу.

Аппаратные уровни

Сетевой уровень (уровень 3)

Сетевой уровень решает, по какому физическому пути пойдут данные. Он отвечает за разбиение сегментов транспортного уровня на более мелкие сетевые пакеты для передачи и повторную сборку этих пакетов в принимающей системе. Этот сеанс направляет пакеты к месту назначения, в основном с использованием IP-адресации.

Обработка уровня 3 обычно не выполняется, если отправляющая и принимающая системы находятся в одной сети.

Канальный уровень (уровень 2)

Канальный уровень определяет формат данных в сети. Как и сетевой уровень, канальный уровень обеспечивает передачу данных между двумя напрямую подключенными узлами или системами в одной сети. Уровень 2 также исправляет ошибки, которые могли возникнуть на физическом уровне (уровень 1).

Он использует обработку управления доступом к среде (MAC) для управления потоком и мультиплексирования между двумя системами. Он также использует управление логической связью (LLC) для обеспечения управления потоком и контроля ошибок.

Физический уровень (уровень 1)

Физический уровень преобразует и передает необработанные данные потока битов (1 и 0) по физической среде. Уровень 1 касается физических и электрических соединений, которые использует система. Сюда входят:

  • Беспроводные частотные соединения, такие как Wi-Fi и беспроводные сетевые соединения
  • Сетевые кабели
  • Передача со скоростью света, например, по оптоволоконному кабелю
  • Физические характеристики для передачи данных, включая напряжения и расположение контактов

На физическом уровне также обсуждаются сетевые компоненты, такие как концентраторы, повторители, модемы, сетевые адаптеры и т. д.

Что такое Splunk?

Эта публикация не обязательно отражает позицию, стратегию или мнение Splunk.

СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

Понимание семи уровней эталонной модели OSI

Последнее обновление: четверг, 01 июня 2023 г. |
Ospf Network

Семь уровней эталонной модели OSI можно разделить на две категории: верхние уровни и нижние уровни. Верхние уровни обычно связаны только с приложениями, а нижние уровни в основном обрабатывают передачу данных. В следующих разделах рассматриваются три верхних уровня, четыре нижних уровня и функции каждого из них.

Верхние уровни

Верхние уровни эталонной модели OSI — 5, 6 и 7 — связаны с проблемами приложений. Как правило, они реализуются только в программах. Прикладной уровень является самым высоким уровнем и находится ближе всего к конечному пользователю. И пользователи, и процессы прикладного уровня взаимодействуют с программами, содержащими коммуникационный компонент, так что приложение может эффективно взаимодействовать с моделью OSI. В следующих разделах подробно рассматриваются функции каждого верхнего уровня.

ПРИМЕЧАНИЕ. Термин «верхний уровень» часто используется для обозначения любого более высокого уровня по отношению к данному уровню. Противоположный, нижний уровень используется для обозначения любого уровня ниже обсуждаемого.

Уровень 7 — приложение

Прикладной уровень по существу действует как интерфейс конечного пользователя. Это уровень, на котором происходит взаимодействие между почтовым приложением (cc:Mail, MS Outlook и т. д.) или коммуникационным пакетом (Secure CRT для Telnet или FTP Voyager для FTP) и пользователем. Например,

10 Глава 1: Основы работы в сети и маршрутизации Когда пользователь хочет отправить сообщение электронной почты или получить доступ к файлу на сервере, процесс начинается здесь. Другим примером процессов, происходящих на этом уровне, является использование сетевой файловой системы (NFS) и сопоставление дисков через Windows NT.

Уровень 6 — представление

Уровень представления отвечает за согласование и преобразование формата связи (синтаксиса) между приложениями. Например, уровень представления позволяет Microsoft Exchange правильно интерпретировать сообщение от Lotus Notes. Историческим примером того, почему необходим уровень представления, является случай, когда отправитель передает в представлении символов EBCDIC (8-бит) получателю, которому требуется представление символов ASCII (7-бит). Другим примером действий, происходящих на этом уровне, является шифрование и дешифрование данных в Pretty Good Privacy (PGP).

Уровень 5 — Сеанс

Обязанности сеансового уровня варьируются от управления передачей информации прикладного уровня до транспортной части эталонной модели OSI. Примером может служить удаленный вызов процедур (RPC) Sun или Novell, который использует уровень 5.

Нижние уровни

Нижние уровни эталонной модели OSI — 1, 2, 3 и 4 — обрабатывают вопросы передачи данных. Физический уровень и уровень канала передачи данных реализованы аппаратно и программно. Другие нижние уровни обычно реализуются только программно. Именно на этих нижних уровнях должны сосредоточиться сетевые инженеры и проектировщики, чтобы добиться успеха. В следующих разделах подробно рассматриваются функции каждого из нижних уровней.

Уровень 4 — Транспорт

Транспортный уровень отвечает за логический транспортный механизм, который включает в себя функции, соответствующие характеристикам механизма. Например, протокол управления передачей (TCP), логический транспортный механизм, обеспечивает определенный уровень проверки ошибок и надежность (через порядковые номера) для передачи пользовательских данных на нижние уровни эталонной модели OSI. Это единственный уровень, который обеспечивает настоящую сквозную связь между источником и пунктом назначения за счет использования протоколов маршрутизации, таких как протокол открытия кратчайшего пути (OSPF) или приложение протокола передачи файлов (FTP) в качестве примеров TCP.

Сравните наличие TCP с протоколом пользовательских дейтаграмм (UDP), который является ненадежным протоколом, не имеющим дополнительных издержек, обеспечивающих проверку ошибок и надежность, как TCP. Некоторыми распространенными примерами протоколов на основе UDP являются простой протокол передачи файлов (TFTP) и простой протокол управления сетью (SNMP). Чаще всего UDP используется в решениях для потокового мультимедиа, таких как Real Audio.

Понимание семи уровней эталонной модели OSI 11

Уровень 3 — сеть

Сетевой уровень определяет адрес логического интерфейса. Решения о маршрутизации принимаются на основе местоположения рассматриваемого адреса интернет-протокола (IP). Например, IP-адреса устанавливают отдельные логические топологии, известные как подсети. Применяя это определение к среде рабочей станции LAN, рабочая станция определяет местоположение конкретного IP-адреса и местонахождение связанной с ним подсети на сетевом уровне. Например, может быть подсеть 10. 10.10.x, где у специалистов по обслуживанию клиентов есть свои рабочие станции или серверы, и еще одна подсеть 10.20.20.x, где у финансовых специалистов есть свои серверы или рабочие станции. IP-адресация обсуждается более подробно позже в разделе «Адресация интернет-протокола». До тех пор помните, что логический IP-адрес может состоять из трех компонентов: сети, подсети и хоста.

Уровень 2 — канал передачи данных

Уровень канала передачи данных обеспечивает управление кадрами, ошибками и потоком через используемую сетевую среду. Важной характеристикой этого уровня является то, что информация, которая применяется к нему, используется устройствами для определения того, должен ли пакет обрабатываться этим уровнем (то есть переходить на уровень 3 или отбрасывать). Канальный уровень также назначает адрес управления доступом к среде (MAC) каждому интерфейсу LAN на устройстве. Например, в сегменте локальной сети Ethernet все пакеты передаются и принимаются каждым устройством в этом сегменте. Только устройство, MAC-адрес которого содержится в кадре этого уровня, действует на пакет; все остальные нет.

Здесь важно отметить, что последовательные интерфейсы обычно не требуют уникальных адресов станций уровня 2, таких как MAC-адреса, за исключением случаев, когда необходимо идентифицировать принимающую сторону в многоточечной сети. В сетях, которые не соответствуют стандартам IEEE 802, но соответствуют эталонной модели OSI, адрес узла называется адресом управления каналом передачи данных (DLC). Например, в Frame Relay этот адрес уровня 2 известен как идентификатор соединения канала передачи данных (DLCI).

MAC-адреса имеют размер 6 байт или 48 бит, из которых 24 бита предназначены для уникальной идентификации организации (OUI), а 24 бита — для уникальной идентификации. Дополнительную информацию см. на веб-сайте Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).

IEEE назначает блоки адресов Ethernet производителям сетевых карт Ethernet. Первые 3 байта адреса Ethernet являются идентификатором компании, а последние 3 байта назначаются производителем.