Разное

Модель osi это: Модель OSI. Понятие об интерфейсах и протоколах. Рекомендация ITU-T X.200

Содержание

Модель osi

Понятие
“открытая система” и проблемы
стандартизации

Универсальный
тезис о пользе стандартизации, справедливый
для всех отраслей, в компьютерных сетях
приобретает особое значение. Суть сети
— это соединение разного оборудования,
а значит, проблема совместимости является
одной из наи­более острых. Без принятия
всеми производителями общепринятых
правил пост­роения оборудования
прогресс в деле “строительства” сетей
был бы невозможен. Поэтому все развитие
компьютерной отрасли в конечном счете
отражено в стан­дартах — любая новая
технология только тогда приобретает
“законный” статус, когда ее содержание
закрепляется в соответствующем стандарте.

В компьютерных
сетях идеологической основой стандартизации
является мно­гоуровневый подход к
разработке средств сетевого взаимодействия.
Именно на основе этого подхода была
разработана стандартная семиуровневая
модель взаи­модействия открытых
систем, ставшая своего рода универсальным
языком сетевых специалистов.

Многоуровневый
подход. Протокол. Интерфейс. Стек
протоколов

Организация
взаимодействия между устройствами в
сети является сложной зада­чей. Как
известно, для решения сложных задач
используется универсальный при­ем —
декомпозиция, то есть разбиение одной
сложной задачи на несколько более
простых задач-модулей (рис. 1.20). Процедура
декомпозиции включает в себя четкое
определение функций каждого модуля,
решающего отдельную задачу, и интер­фейсов
между ними. В результате достигается
логическое упрощение задачи, а кроме
того, появляется возможность модификации
отдельных модулей без изменения остальной
части системы.

При
декомпозиции часто используют
многоуровневый подход. Он заключается
в следующем. Все множество модулей
разбивают на уровни. Уровни образуют
иерар­хию, то есть имеются вышележащие
и нижележащие уровни (рис. 1.21). Множе­ство
модулей, составляющих каждый уровень,
сформировано таким образом, что для
выполнения своих задач они обращаются
с запросами только к модулям не­посредственно
примыкающего нижележащего уровня. С
другой стороны, результа­ты работы
всех модулей, принадлежащих некоторому
уровню, могут
быть переданы только модулям соседнего
вышележащего уровня. Такая иерархическая
деком­позиция задачи предполагает
четкое определение функции каждого
уровня и интерфейсов между уровнями.
Интерфейс определяет набор функций,
которые нижележащий уровень предоставляет
вышележащему. В результате иерархической
декомпозиции достигается относительная
независимость уровней, а значит, и
воз­можность их легкой замены.

При
этом модули нижне­го уровня могут,
например, решать все вопросы, связанные
с надежной передачей электрических
сигналов между двумя соседними узлами.
Модули более высокого уровня организуют
транспортировку сообщений в пределах
всей сети, пользуясь для этого средствами
упомянутого нижележащего уровня. А на
верхнем уровне работают модули,
предоставляющие пользователям доступ
к различным службам — файловой, печати
и т. п. Конечно, это только один из
множества
возможных
вариантов деления общей задачи организации
сетевого взаимодействия на частные
под­задачи.

Многоуровневый
подход к описанию и реализации функций
системы применя­ется не только в
отношении сетевых средств. Такая модель
функционирования используется, например,
в локальных файловых системах, когда
поступивший за­прос на доступ к файлу
последовательно обрабатывается
несколькими программ­ными уровнями
(рис. 1.22). Запрос вначале анализируется
верхним уровнем, на котором осуществляется
последовательный разбор составного
символьного имени файла и определение
уникального идентификатора файла.
Следующий уровень находит по уникальному
имени все основные характеристики
файла: адрес, атри­буты доступа и т.
п. Затем на более низком уровне
осуществляется проверка прав доступа
к этому файлу, а далее, после расчета
координат области файла, содержа­щей
требуемые данные, выполняется физический
обмен с внешним устройством с помощью
драйвера диска.

Многоуровневое
представление средств сетевого
взаимодействия имеет свою специфику,
связанную с тем, что в процессе обмена
сообщениями участвуют две
машины, то
есть в данном случае необходимо
организовать согласованную работу двух
“иерархий”. При передаче сообщений
оба участника сетевого обмена должны
принять множество соглашений. Например,
они должны согласовать уровни и форму
электрических сигналов, способ определения
длины сообщений, договориться о методах
контроля достоверности и т. п. Другими
словами, соглашения должны быть приняты
для всех уровней, начиная от самого
низкого — уровня передачи битов — до
самого высокого, реализующего сервис
для пользователей сети.

На рис. 1.23 показана
модель взаимодействия двух узлов. С
каждой стороны средства взаимодействия
представлены четырьмя уровнями. Процедура
взаимо­действия этих двух узлов может
быть описана в виде набора правил
взаимодей­ствия каждой пары
соответствующих уровней обеих участвующих
сторон.

Формализованные
правила, определяющие последовательность
и формат сообщений, которыми обмениваются
сетевые компоненты, лежащие на одном
уровне, но в разных узлах, называются
протоколом.

Модули,
реализующие протоколы соседних уровней
и находящиеся в одном узле, также
взаимодействуют друг с другом в
соответствии с четко определенными
правилами и с помощью стандартизованных
форматов сообщений. Эти правила принято
называть интерфейсом.
Интерфейс определяет набор сервисов,
предо­ставляемый данным уровнем
соседнему уровню.

В сущности, протокол
и интер­фейс выражают одно и то же
понятие, но традиционно в сетях за ними
закрепили разные области действия:
протоколы определяют правила взаимодействия
моду­лей одного уровня в разных узлах,
а интерфейсы — модулей соседних уровней
в одном узле.

Средства каждого
уровня должны отрабатывать, во-первых,
свой собственный протокол, а во-вторых,
интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически
организованный набор протоколов,
достаточный для организа­ции
взаимодействия узлов в сети, называется
стеком
коммуникационных прото­колов.

Коммуникационные
протоколы могут быть реализованы как
программно, так и аппаратно. Протоколы
нижних уровней часто реализуются
комбинацией программ­ных и аппаратных
средств, а протоколы верхних уровней —
как правило, чисто программными
средствами.

Программный
модуль, реализующий некоторый протокол,
часто для краткости также называют
“протоколом”.
При этом
соотношение между протоколом — фор­мально
определенной процедурой и протоколом
— программным модулем, реали­зующим
эту процедуру, аналогично соотношению
между алгоритмом решения некоторой
задачи и программой, решающей эту задачу.

Понятно,
что один и тот же алгоритм может быть
запрограммирован с разной степенью
эффективности. Точно так же и протокол
может иметь несколько про­граммных
реализации. Именно поэтому при сравнении
протоколов следует учиты­вать не
только логику их работы, но и качество
программных решений. Более того, на
эффективность взаимодействия устройств
в сети влияет качество всей совокуп­ности
протоколов, составляющих стек, в
частности, насколько рационально
рас­пределены функции между протоколами
разных уровней и насколько хорошо
определены интерфейсы между
ними.

Модель
OSI

Из того, что протокол
является соглашением, принятым двумя
взаимодействую­щими объектами, в
данном случае двумя работающими в сети
компьютерами, со­всем не следует, что
он обязательно является стандартным.
Но на практике при реализации сетей
стремятся использовать стандартные
протоколы. Это могут быть фирменные,
национальные или международные стандарты.

В
начале 80-х годов ряд международных
организаций по стандартизации — ISO,
ITU-T
и некоторые другие, разработали модель,
которая сыграла значительную роль в
развитии сетей. Эта модель называется
моделью
взаимодействия открытых систем (
Open
System
Interconnection,
OSI)
или моделью OSI.
Модель OSI
определя­ет различные уровни
взаимодействия систем, дает им стандартные
имена и указы­вает, какие функции
должен выполнять каждый уровень. Модель
OSI была разработана на основании большого
опыта, полученного при создании
компьютер­ных сетей, в основном
глобальных, в 70-е годы. Полное описание
этой модели занимает более 1000 страниц
текста.

В модели OSI (рис.
1.25) средства взаимодействия делятся на
семь уровней:

  1. Прикладной

  2. Представительный

  3. Сеансовый

  4. Транспортный

  5. Сетевой

  6. Канальный

  7. Физический.

Каждый уровень
имеет дело с одним определенным аспектом
взаимо­действия сетевых устройств.

Модель OSI описывает
только системные средства взаимодействия,
реализуе­мые операционной системой,
системными утилитами, системными
аппаратными средствами. Модель не
включает средства взаимодействия
приложений конечных пользователей.
Свои собственные протоколы взаимодействия
приложения реали­зуют, обращаясь к
системным средствам. Поэтому необходимо
различать уровень взаимодействия
приложений и прикладной уровень.

Следует также
иметь в виду, что приложение может взять
на себя функции некоторых верхних
уровней модели OSI. Например, некоторые
СУБД имеют встро­енные средства
удаленного доступа к файлам. В этом
случае приложение, выпол­няя доступ
к удаленным ресурсам, не использует
системную файловую службу: оно обходит
верхние уровни модели OSI и обращается
напрямую к системным средствам,
ответственным за транспортировку
сообщений по сети, которые распо­лагаются
на нижних уровнях модели OSI.

Итак, пусть
приложение обращается с запросом к
прикладному уровню, напри­мер к
файловой службе. На основании этого
запроса программное обеспечение
прикладного уровня формирует сообщение
стандартного формата. Обычное сооб­щение
состоит из заголовка и поля данных.
Заголовок содержит служебную информацию,
которую необходимо передать через сеть
прикладному уровню ма­шины-адресата,
чтобы сообщить ему, какую работу надо
выполнить. В нашем слу­чае заголовок,
очевидно, должен содержать информацию
о месте нахождения файла и о типе
операции, которую необходимо над ним
выполнить. Поле данных сообще­ния
может быть пустым или содержать какие-либо
данные, например те, которые необходимо
записать в удаленный файл. Но для того
чтобы доставить эту ин­формацию по
назначению, предстоит решить еще много
задач, ответственность за которые несут
нижележащие уровни.

После формирования
сообщения прикладной уровень направляет
его вниз по стеку представительному
уровню. Протокол представительного
уровня на основа­нии информации,
полученной из заголовка прикладного
уровня, выполняет требу­емые действия
и добавляет к сообщению собственную
служебную информацию — заголовок
представительного уровня, в котором
содержатся указания для протоко­ла
представительного уровня машины-адресата.
Полученное в результате сообще­ние
передается вниз сеансовому уровню,
который в свою очередь добавляет свой
заголовок, и т. д. (Некоторые реализации
протоколов помещают служебную ин­формацию
не только в начале сообщения в виде
заголовка, но и в конце, в виде так
называемого “концевика”-.) Наконец,
сообщение достигает нижнего, физического
уровня, который собственно и передает
его по линиям связи машине-адресату. К
этому моменту сообщение “обрастает”
заголовками всех уровней (рис. 1.26).

Когда
сообщение по сети поступает на
машину-адресат, оно принимается ее
физическим уровнем и последовательно
перемещается вверх с уровня на уровень.
Каждый уровень анализирует и обрабатывает
заголовок
своего уровня, выполняя соответствующие
данному уровню функции, а затем удаляет
этот заголовок и пе­редает сообщение
вышележащему уровню.

Наряду
с термином сообщение
(
message)
существуют и другие термины, приме­няемые
сетевыми специалистами для обозначения
единиц данных в процедурах обмена. В
стандартах ISO
для обозначения единиц данных, с которыми
имеют дело
протоколы разных уровней, используется
общее название протокольный
блок

данных
(
Protocol
Data
Unit,
PDU).
Для обозначения блоков данных определенных
уровнейчасто
используются специальные названия:
кадр (frame),
пакет (packet),
дейта­грамма (datagram),
сегмент (segment).

В
модели OSI
различаются два основных типа протоколов.
В протоколах
с установлением
соединения (
connectionoriented)
перед обменом данными отправитель и
получатель должны сначала установить
соединение и, возможно, выбрать неко­торые
параметры протокола, которые они будут
использовать при
обмене
данны­ми.
После
завершения диалога они должны разорвать
это соединение.
Телефон — это пример
взаимодействия,
основанного на установлении
соединения.

Вторая
группа протоколов — протоколы без
предварительного установления со­единения
(
connectionless).
Такие протоколы называются также
дейтаграммнылш
про­токолами. Отправитель просто
передает сообщение, когда оно готово.
Опускание письма в почтовый ящик — это
пример связи без предварительного
установления соединения. При взаимодействии
компьютеров используются протоколы
обоих типов.

Уровни
модели OSI

Физический
уровень

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

Функции
физического уровня реализуются во всех
устройствах, подключен­ных к сети. Со
стороны компьютера функции физического
уровня
выполняются
сетевым
адаптером или последовательным портом.

Примером
протокола физического уровня
может служить
спецификация
1OBaseT
технологии
Ethernet,
которая определяет в качестве используемого
кабеля неэкра­нированную витую пару
категории 3 с волновым сопротивлением
100 Ом, разъем
RJ-45,
максимальную длину физического сегмента
100 метров,
манчестерский
код для представления данных в кабеле,
а также некоторые другие характеристики
среды и электрических сигналов.

Канальный
уровень

На
физическом уровне просто пересылаются
биты. При этом не учитывается, что в
некоторых сетях, в которых линии связи
используются (разделяются) поперемен­но
несколькими парами взаимодействующих
компьютеров, физическая среда пе­редачи
может быть занята. Поэтому одной из
задач канального уровня (Data
Link
layer)
является проверка доступности среды
передачи. Другой задачей канального
уровня
является реализация механизмов
обнаружения и коррекции ошибок.
Для
этого на
канальном уровне биты группируются в
наборы, называемые кадрами
(
frames).
Канальный уровень обеспечивает
корректность передачи каждого кадра,
помещая специальную последовательность
бит в начало и конец каждого кадра, для
его выделения, а также вычисляет
контрольную сумму, обрабатывая все
байты
кадра
определенным способом и добавлял
контрольную сумму к кадру. Когда кадр
приходит по сети, получатель снова
вычисляет контрольную сумму полученных
данных и сравнивает результат с
контрольной суммой из кадра. Если они
совпада­ют, кадр считается правильным
и принимается. Если же контрольные суммы
не совпадают, то фиксируется ошибка.
Канальный уровень
может не
только обнаруживать ошибки, но и
исправлять их за счет повторной передачи
поврежденных кадров. Необходимо отметить,
что функция исправления ошибок не
является обя­зательной для канального
уровня, поэтому в некоторых протоколах
этого уровня она отсутствует, например,
в Ethernet
и frame
relay.

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, а также структуры, полученные
из них с помощью мостов и коммутаторов.
Примерами протоколов канального уров­ня
являются протоколы Ethernet,
Token
Ring,
FDDI,
lOOVG-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 часто обеспечивает обмен
сообщениями только между двумя соседни­ми
компьютерами, соединенными индивидуальной
линией связи. Примерами протоколов
“точка-точка” (как часто называют такие
протоколы) могут служить широко
распространенные протоколы РРР и LAP-B.
В таких случаях для достав­ки сообщений
между конечными узлами через всю сеть
используются средства сетевого уровня.
Именно так организованы сети Х.25. Иногда
в глобальных сетях функции канального
уровня в чистом виде выделить трудно,
так как в одном и том же протоколе они
объединяются с функциями сетевого
уровня. Примерами такого подхода могут
служить протоколы технологий АТМ и
frame
relay.

В
целом канальный уровень представляет
собой весьма мощный и законченный набор
функций по пересылке сообщений между
узлами сети. В некоторых случаях протоколы
канального уровня оказываются
самодостаточными транспортными
средствами и могут допускать работу
поверх них непосредственно протоколов
при­кладного уровня или приложений,
без привлечения средств сетевого и
транспорт­ного уровней. Например,
существует реализация протокола
управления сетью SNMP
непосредственно поверх Ethernet,
хотя стандартно этот протокол работает
поверх сетевого протокола IP
и транспортного протокола UDP.
Естественно, что примене­ние такой
реализации будет ограниченным — она
не подходит для составных сетей разных
технологий, например Ethernet
и Х.25, и даже для такой сети, в которой
во всех сегментах применяется Ethernet,
но между сегментами существуют
петлевид-ные связи. А вот в двухсегментной
сети Ethernet,
объединенной мостом, реализа­ция SNMP
над канальным уровнем будет вполне
работоспособна.

Тем
не менее, для обеспечения качественной
транспортировки сообщений в се­тях
любых топологий и технологий функций
канального уровня оказывается
недо­статочно, поэтому в модели OSI
решение этой задачи возлагается на два
следующих уровня — сетевой и транспортный.

Сетевой
уровень

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

Протоколы канального
уровня локальных сетей обеспечивают
доставку данных между любыми узлами
только в сети с соответствующей типовой
топологией, на­пример топологией
иерархической звезды. Это очень жесткое
ограничение, кото­рое не позволяет
строить сети с развитой структурой,
например, сети, объединяющие несколько
сетей предприятия в единую сеть, или
высоконадежные сети, в которых существуют
избыточные связи между узлами. Можно
было бы усложнять прото­колы канального
уровня для поддержания петлевидных
избыточных связей, но принцип разделения
обязанностей между уровнями приводит
к другому решению. Чтобы с одной стороны
сохранить простоту процедур передачи
данных для типо­вых топологии, а с
другой допустить использование
произвольных топологий, вво­дится
дополнительный сетевой уровень.

На
сетевом уровне сам термин сеть
наделяют специфическим значением. В
дан­ном случае под сетью понимается
совокупность компьютеров, соединенных
между собой в соответствии с одной из
стандартных типовых топологий и
использующих для передачи данных один
из протоколов канального уровня,
определенный для этой топологии.

Внутри сети доставка
данных обеспечивается соответствующим
канальным уров­нем, а вот доставкой
данных между сетями занимается сетевой
уровень, который и поддерживает
возможность правильного выбора маршрута
передачи сообщения даже в том случае,
когда структура связей между составляющими
сетями имеет характер, отличный от
принятого в протоколах канального
уровня.

Сети
соединяются между собой специальными
устройствами, называемыми маршрутизаторами.
Маршрутизатор
это
устройство, которое собирает инфор­мацию
о топологии межсетевых соединений и на
ее основании пересылает пакеты сетевого
уровня в сеть назначения. Чтобы передать
сообщение от отправителя, находящегося
в одной сети, получателю, находящемуся
в другой сети, нужно со­вершить
некоторое количество транзитных
передач между сетями,

или хопов (от hop
прыжок),
каждый раз, выбирая подходящий маршрут.
Таким образом, марш­рут представляет
собой последовательность маршрутизаторов,
через которые про­ходит пакет.

На рис. 1.27 показаны
четыре сети, связанные тремя
маршрутизаторами. Меж­ду узлами А и
В данной сети пролегают два маршрута:
первый через маршрутиза­торы 1 и 3, а
второй через маршрутизаторы 1,2 и 3.

Проблема
выбора наилучшего пути называется
маршрутизацией,
и ее решение является одной из главных
задач сетевого уровня. Эта проблема
осложняется тем, что самый короткий
путь не всегда самый лучший. Часто
критерием при выборе маршрута является
время передачи данных по этому маршруту;
оно зависит от пропускной способности
каналов связи и интенсивности графика,
которая может изменяться с течением
времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации
пытаются приспособиться к изменению
нагрузки, в то время как другие принимают
решения на основе средних показателей
за длительное время. Выбор маршрута
может осу­ществляться и по другим
критериям, например надежности передачи.

В
общем случае функции сетевого уровня
шире, чем функции передачи сооб­щений
по связям с нестандартной структурой,
которые мы сейчас рассмотрели на примере
объединения нескольких локальных сетей.
Сетевой уровень решает также задачи
согласования разных технологии, упрощения
адресации в крупных сетях и создания
надежных и гибких барьеров на пути
нежелательного трафика между сетями.

Сообщения
сетевого уровня принято называть
пакетами
(
packets).
При органи­зации доставки пакетов на
сетевом уровне используется понятие
“номер сети”. В этом случае адрес
получателя состоит из старшей части —
номера сети и млад­шей — номера узла
в этой сети. Все узлы одной сети должны
иметь одну и ту же старшую часть адреса,
поэтому термину “сеть” на сетевом
уровне можно дать и другое, более
формальное определение: сеть — это
совокупность узлов, сетевой ад­рес
которых содержит один и тот же номер
сети.

На
сетевом уровне определяются два вида
протоколов. Первый вид — сетевые
протоколы (
routedprotocols)
реализуют
продвижение пакетов через сеть. Именно
эти протоколы обычно имеют в виду, когда
говорят о протоколах сетевого уровня.
Однако часто к сетевому уровню относят
и другой вид протоколов, называемых
протоколами обмена маршрутной информацией
или просто протоколами
маршру­тизации (
routing
protocols).
С помощью этих протоколов маршрутизаторы
собира­ют информацию о топологии
межсетевых соединений. Протоколы
сетевого уровня реализуются программными
модулями операционной системы, а также»
программ­ными и аппаратными средствами
маршрутизаторов.

На
сетевом уровне работают протоколы еще
одного типа, которые отвечают за
отображение адреса узла, используемого
на сетевом уровне, в локальный адрес
сети. Такие протоколы часто называют
протоколами
разрешения адресов —

Address
Resolution
Protocol,
ARP.
Иногда их относят не к сетевому уровню,
а к канальному, хотя тонкости классификации
не изменяют их сути.

Примерами
протоколов сетевого уровня являются
протокол межсетевого взаи­модействия
IP
стека TCP/IP
и протокол межсетевого обмена пакетами
IPX
стека Novell.

Транспортный
уровень

На
пути от отправителя к получателю пакеты
могут быть искажены или утеряны. Хотя
некоторые приложения имеют собственные
средства обработки ошибок, существуют
и такие,
которые
предпочитают сразу иметь дело с надежным
соедине­нием.
Транспортный уровень (Transport
layer)
обеспечивает приложениям или верх­ним
уровням
стека — прикладному и сеансовому —
передачу данных с той степенью надежности,
которая им требуется. Модель OSI
определяет пять классов сервиса,
предоставляемых транспортным уровнем.
Эти виды сервиса отличаются качеством
предоставляемых услуг: срочностью,
возможностью восстановления прерванной
связи,
наличием средств мультиплексирования
нескольких соединений между раз­личными
прикладными протоколами через общий
транспортный протокол, а глав­ное —
способностью к обнаружению и исправлению
ошибок передачи,
таких как
искажение, потеря и дублирование пакетов.

Выбор класса
сервиса транспортного уровня определяется,
с одной стороны, тем, в какой степени
задача обеспечения надежности решается
самими прило­жениями и протоколами
более высоких, чем транспортный, уровней,
а с другой стороны, этот выбор зависит
от того, насколько надежной является
система транспортировки данных в сети,
обеспечиваемая уровнями, расположенными
ниже транспортного — сетевым, канальным
и физическим. Так, например, если качество
каналов передачи связи очень высокое
и вероятность возникновения ошибок, не
обнаруженных протоколами более низких
уровней, невелика, то разумно воспользоваться
одним из облегченных сервисов транспортного
уров­ня, не обремененных многочисленными
проверками, квитированием и другими
приемами повышения надежности. Если же
транспортные средства нижних уровней
изначально очень ненадежны, то
целесообразно обратиться к наиболее
развитому сервису транспортного уровня,
который работает, используя макси­мум
средств, для обнаружения и устранения
ошибок, — с помощью предвари­тельного
установления логического соединения,
контроля доставки сообщений по контрольным
суммам и циклической нумерации пакетов,
установления тайм-аутов доставки и т.
п.

Как
правило, все протоколы, начиная с
транспортного уровня и выше, реализу­ются
программными средствами конечных узлов
сети — компонентами их сетевых
операционных систем. В качестве примера
транспортных протоколов можно при­вести
протоколы TCP
и UDP
стека TCP/IP
и протокол SPX
стека Novell.

Протоколы нижних
четырех уровней обобщенно называют
сетевым транспор­том или транспортной
подсистемой, так как они полностью
решают задачу транс­портировки
сообщений с заданным уровнем качества
в составных сетях с произвольной
топологией и различными технологиями.
Остальные три верхних уровня решают
задачи предоставления прикладных
сервисов на основании имею­щейся
транспортной подсистемы.

Сеансовый уровень

Сеансовый
уровень
(Session
layer)
обеспечивает управление диалогом:
фиксирует, какая из сторон является
активной в настоящий момент, предоставляет
средства синхронизации. Последние
позволяют вставлять контрольные точки
в длинные передачи, чтобы в случае отказа
можно было вернуться назад к последней
конт­рольной точке, а не начинать все
с начала. На практике немногие приложения
используют сеансовый уровень, и он редко
реализуется в виде отдельных протоко­лов,
хотя функции этого уровня часто объединяют
с функциями прикладного уровня и
реализуют в одном протоколе.

Представительный
уровень

Представительный
уровень (Presentation
layer)
имеет дело с формой представле­ния
передаваемой по сети информации, не
меняя при этом ее содержания. За счет
уровня представления информация,
передаваемая прикладным уровнем одной
си­стемы, всегда понятна прикладному
уровню другой системы. С помощью средств
данного уровня протоколы прикладных
уровней могут преодолеть синтаксические
различия в представлении данных или же
различия в кодах символов, например
кодов ASCII
и EBCDIC.
На этом уровне может выполняться
шифрование и де­шифрование данных,
благодаря которому секретность обмена
данными обеспечи­вается сразу для
всех прикладных служб. Примером такого
протокола является протокол Secure
Socket
Layer
(SSL),
который обеспечивает секретный обмен
сооб­щениями для протоколов прикладного
уровня стека TCP/IP.

Прикладной
уровень

Прикладной
уровень (Application
layer)
— это в действительности 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).

Существует
очень большое разнообразие служб
прикладного уровня. Приведем в качестве
примера хотя бы несколько наиболее
распространенных реализации файловых
служб: NCP
в операционной системе Novell
NetWare,
SMB
в Microsoft
Windows
NT,
NFS,
FTP
и TFTP,
входящие в стек TCP/IP.

Сетезависимые
и сетенезависимые уровни

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 и используемым коммуникационным
оборудованием. Например, переход на
оборудование FDDI
означает полную смену протоколов
физического и каналь­ного уровней во
всех узлах сети.

Три
верхних уровня — прикладной,
представительный и сеансовый —
ориенти­рованы на приложения и мало
зависят от технических особенностей
построения сети. На протоколы этих
уровней не влияют какие бы то ни было
изменения в топологии сети, замена
оборудования или переход на другую
сетевую технологию. Так, переход от
Ethernet
на высокоскоростную технологию
lOOVG-AnyLAN
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. Это позволяет
разрабатывать прило­жения, не зависящие
от технических средств непосредственной
транспортировки сообщений.

На
рис. 1.28 показаны 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 опосредовано
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), либо на физическом,
канальном и сетевом, иногда захватывая
и транспортный уровень (маршрутизатор).

На
рис. 1.29 показано соответствие функций
различных коммуникационных устройств
уровням модели OSI.

Модель OSI
представляет хотя и очень важную, но
только одну из многих мо­делей
коммуникаций. Эти модели и связанные с
ними стеки протоколов могут отличаться
количеством уровней, их функциями,
форматами сообщений, службами,
поддерживаемыми на верхних уровнях, и
прочими параметрами.

понятие, принцип работы, протоколы и взаимодействие — RUUD

Содержание статьи:

OSI имеет две основные составляющие: абстрактную модель сетевого взаимодействия (семислойная модель) и набор функциональных протоколов. Часть семиуровневой модели OSI повлияла на продвижение интернет-протокола, как и сама абстрактная модель, задокументированная в OSI под номером 7498. В этой конструкции сетевая система поделена на уровни, внутри которых один или несколько объектов реализуют свою функциональность. Каждый объект контактирует только со слоем, расположенным под ним, и предоставляет средства для использования в нем. Протоколы позволяют взаимодействовать в хосте с конкретным объектом на том же уровне.

Введение в модель OSI

Вам будет интересно:Как удалить Addstickers: советы

Производители компьютеров предлагали перспективные сетевые архитектуры, специфичные для своего оборудования. Например, IBM представила SNA, DEC — ДНК. Однако у этих архитектур были все те же недостатки. Из-за проприетарного характера их нельзя было объединить и избежать распространения межсетевых решений гетерогенных архитектур.

ISO-орган, состоящий из 140 национальных органов по стандартизации, разработал семиуровневую модель OSI, которая расшифровывается как «взаимосвязь сетевых систем». Она описывает используемые концепции и применяемый подход для стандартизации взаимосвязи между открытыми системами.

При разработке этой модели основное внимание было уделено гетерогенности оборудования, а также разрешению взаимосвязи с подобными системами по историческим и экономическим причинам. Модель не должна была отдавать предпочтение конкретному поставщику, при этом должна быть адаптирована к эволюции потоков информации, подлежащих обработке, без ущерба для предыдущих разработок. Рассмотрение неоднородности требовало принятия общих правил коммуникации между оборудованием, то есть эта разработка должна была логически привести к международной стандартизации протоколов.

Вам будет интересно:Как удалить ярлык с рабочего стола на разных операционных системах?

Семиуровневая модель OSI не является сетевой архитектурой, поскольку не указывает конкретные уровневые службы и протоколы, а только описывает работоспособность слоев.

Первая работа над моделью OSI началась в 1977 году. Она основывалась на опыте работы с крупными сетями. Модель стала действующей для всех типов сетей. В 1978 году ISO предлагает ее как ISO IS7498. В 1984 г. 12 европейских производителей, присоединившихся к крупным американским производителям, приняли этот стандарт.

7-слойная системная конструкция

Модель выполнена из 7 слоев. Каждый из них определен узконаправленной задачей по организации связи между двумя системами. Каждый уровень наделен функциями и протоколами, выполняющими конкретные цели. При обмене данными связь проходит через все 7 слоев OSI дважды: первый раз — на передатчике, второй — на приемнике.

Журналы представляют собой набор правил на определенном уровне семиуровневой модели OSI. Протоколы в значительной степени прозрачны для сверхвысоких и подчиненных слоев, так что их поведение находится в прямой связи с журналами. Переходы между уровнями – это интерфейсы, которые понимаются протоколами. Поскольку некоторые протоколы предназначены только для конкретных приложений, то они охватывают несколько уровней и несколько задач. Бывает, что в некоторых соединениях отдельные задачи выполняются в несколько смен и, следовательно, несколько раз.

Принципы создания слоев

Вам будет интересно:Какой язык программирования выбрать: Java или Python?

Принципы, которые используют при создании уровней модели OSI:

  • Слой обязан быть создан, когда системе требуется новый уровень.
  • Слой имеет индивидуальные функции, соответствующих Европейскому международному стандарту.
  • При выборе границ слоя поток информации, поступающей на интерфейсы, должен быть минимизирован.
  • Количество уровней модели OSI должно препятствовать возникновению разных функций внутри одного и того же слоя.
  • Проста и надежность. Архитектура не должна быть сложной для управления.
  • Учитывая эти принципы, сообщество приняло установки о том, что нижние слои (1, 2, 3 и 4) необходимы для маршрутизации информации между соответствующими концами и зависят от физической среды. Верхние уровни (5, 6 и 7) отвечают за обработку информации, относящейся к управлению обменами между компьютерными системами. Кроме того, слои 1-3 взаимодействуют между соседними машинами, а не между конечными, которые могут быть разделены несколькими маршрутизаторами. И напротив, слои с 4-го по 7-й взаимодействуют только между удаленными хостами.

    Виды уровней и их назначения

    Первый физический уровень 7-уровневой модели OSI связан с передачей бит необработанным способом по каналу связи и гарантирует идеальный транзит данных. Отправленный бит, равный 1, должен быть принят как бит, равный 1. В конкретном плане этот слой стандартизирует электрические характеристики, например, бит, равный 1, должен быть представлен напряжением 5 В.

    Механическая стандартизация связана характеристиками: это форма разъемов, топология и т. д. А функциональная — с характеристиками цепей передачи данных и процедур установления, поддержания и освобождения схемы данных. Типичной информационной единицей этого слоя является бит, представляемый определенной разностью потенциалов.

    Уровень канала передачи данных 7-уровневой модели OSI для «связующего» преобразует физический уровень в ссылку, которая априори не имеет ошибок передачи. Слой разбивает входные данные передатчика на фреймы, передает их и управляет кадрами подтверждения, возвращаемыми приемником.

    Для этого уровня данные не имеют особого значения, а уровень канала передачи данных способен распознавать границы кадров. Это может вызвать некоторые проблемы, так как бит-последовательности, используемые для этого распознавания, могут отображаться в данных.

    Уровень канала передачи данных должен иметь возможность возвращать кадр, если на линии возникла проблема. В общем, важной ролью этого слоя является выявление и исправление ошибок, возникающих на физическом уровне. Он также включает функцию управления предотвращением засорения приемника.

    Информационным блоком 7-уровневой модели OSI является кадр, который включает от нескольких сотен до тысяч байтов. Сетевой уровень управляет подсетью. Во время его разработки необходимо определить механизм маршрутизации и расчет таблиц маршрутизации, статических или динамических. Сетевой уровень также управляет перегрузкой подсети. Его информационным блоком является пакет.

    Транспортный уровень отвечает за правильную маршрутизацию полных сообщений получателю. Он принимает сообщения из сеансового слоя, если нужно, сокращает их на более мелкие и передает на сетевой уровень с гарантией качества. Этот слой также выполняет повторную сборку сообщения, когда блоки получены. Он ответственен за оптимизацию сетевых ресурсов, создает сетевое соединение по требованию сеанса и способен обеспечивать множество сетевых подключений для процесса. И наоборот, он использует одно соединение для переноса нескольких сообщений одновременно через мультиплексирование. Данный уровень ответственен за установление и освобождение соединений. Поэтому он — один из самых важных, поскольку предоставляет основную услугу в сети, а также управляет всеми процессами соединения со всеми ограничениями, являясь информационным устройством.

    Вам будет интересно:Как поменять пароль на роутере «ТП-Линк»: инструкция и рекомендации

    Сессионный уровень организует и синхронизирует обмены между удаленными задачами. Он реализует связь между логическими и физическими адресами распределенных задач, а также устанавливает связь между прикладными программами, которые должны сотрудничать и командовать диалогом. В последнем случае эта служба называется управлением токеном.

    Уровень представления отвечает за синтаксис и семантику данных и обрабатывает информацию, чтобы сделать ее совместимой между передаваемыми потоками. Это обеспечит независимость пользователя от транспортировки информации. Как правило, этот слой преобразовывает данные, переформатирует, шифрует и сжимает их.

    Уровень приложения является точкой контакта пользователя и сети. Именно поэтому он будет предоставлять пользователю основные услуги, предлагаемые сетью: передачу файлов и обмен сообщениями.

    Межуровневая передача данных

    Семиуровневая модель OSI для «чайников» представляет собой инструкцию по организации передачи данных. Процесс отправителя доставляет данные, которые перемещаются в процесс приемника на уровне приложения с одним заголовком AH. Затем результат передается на уровень, который преобразует это сообщение, и добавляет новый заголовок. Уровень презентации не знает и не должен знать о возможном существовании AH. Для уровня представления AH фактически является частью пользовательских данных. По завершению обработки слой представления отправляет новое «сообщение» на уровень сеанса, и тот же процесс начинается снова.

    Затем данные достигают физического уровня, который фактически передает их получателю. На приеме сообщение будет подниматься по уровням, а заголовки постепенно удаляются до достижения процесса приема. Важная концепция семиуровневой модели OSI для «чайников» заключается в следующем:

  • Каждый слой запрограммирован так, как если бы он был действительно горизонтальным.
  • При взаимодействии каждый слой добавляет заголовок и отправляет его благодаря нижележащему слою.
  • Инструкция для «чайников»

    Даже после прочтения описания каждого из семи уровней пользователь все еще может быть не до конца осведомлен относительно того, какие функции модели OSI применяются в реальной сети. Обычно он неправильно понимает, как модель может использоваться для решения реальных проблем (а в некоторых случаях она может быть и не лучшим подходом для этого). Однако во многих аспектах информационно-коммуникационной технологии (ИКТ) модель может быть чрезвычайно полезна, что напрямую относится к модели OSI.

    Когда начинающий пользователь впервые обнаруживает проблему с сетью, это может ввести в заблуждение, и он не знает, с чего должен начать. Модель OSI для чайников помогает приступить к выяснению источника проблемы и, следовательно, способствует ее решению. Например, компьютеру клиента не удается связаться с веб-сайтом. Проблема изолирована от одного устройства в сети, поэтому можно предположить, что она, вероятно, создается на уровне приложения.

    Однако после тестирования обнаруживается, что проблема все еще существует, когда используется другой веб-браузер, поэтому прикладной уровень ошибки исключается. Пользователь предполагает, что проблема находится на уровне презентации, и начинает искать неправильные настройки. После некоторого анализа он обнаруживает, что клиент ошибочно ввел настройки DNS.

    Возможно, человек уже использует модель OSI для простого решения проблем, таких как приведенный выше пример, даже не осознавая этого. Однако при работе с крупными корпоративными сетями целенаправленное использование модели делает этот процесс намного проще и приятнее.

    Описание настройки соединения

    Функции отдельных слоев предоставляют родительскому слою определенную услугу. Задачи отдельных слоев определяются в модели уровней OSI. Представленная и описанная здесь, она значительно упрощена и адаптирована к сетевым технологиям. Эта модель слоя не является полной или окончательной. С точки зрения пользователя ниже объясняется упрощенный вид OSI.

    Уровни приложений 5, 6 и 7 определяют все протоколы, к которым напрямую обращаются программы.

    В мире сети Windows SMB использует NetBIOS для подключения к уровню передачи. Когда Unix входит в контакт с Windows, служба применяется для предоставления им ресурсов в сети Windows в Unix. Связь между уровнями 7 моделей OSI приложения и передачи устанавливается через порты TCP. Приложения и службы идентифицируют свои данные через эти порты. Поток данных упаковывается посредством TCP-протокола, ориентированного на соединение, или протокола UDP без установления соединения.

    Интернет-протокол (IP) обрабатывает адресацию пакетов. Битовый поток отправляется в NDIS, который контактирует с драйвером сетевой карты. Драйвер отправляет данные на сетевую карту (NIC), оттуда они поступают в сеть.

    Для входящих данных они возвращаются обратным образом:

  • NetBIOS — сетевая базовая система ввода/вывода.
  • TCP — протокол сетевого управления.
  • UDP — протокол пользовательских дейтаграмм.
  • IPv4 — протокол Интернета версии 4URL-адрес (универсальный локатор ресурсов) в Windows, имя NetBIOS для компьютера. Применяется для идентификации компьютера и служб, которые выполняются на нем.
  • Чтобы разрешить URL-адрес IP-адреса, используют файл hosts, в котором перечислены все URL- и IP-адреса. Поскольку существует много URL-адресов, была введена DNS (система доменных имен), которая является иерархической. Так называемые DNS-серверы могут запрашивать неизвестные имена DNS с более высокого уровня DNS-сервера.
  • В сети Windows файл lmhosts или WINS (сервер) используется для разрешения имен NetBIOS на IP-адреса. Если IP-адрес уровня передачи разрешен, тогда ARP (протокол разрешения адресов) используется для разрешения IP-адреса на MAC-адрес (Media Access Control) NIC (физического уровня).
  • MAC-адрес является единственным окончательным адресом, который можно использовать для надежной идентификации компьютера в сети. Он фиксируется на сетевой карте,
  • Где:

    • URL — единый указатель ресурсов.
    • DNS — система доменных имен.
    • WINS — служба имен доменов Windows.
    • ARP — протокол разрешения адресов.
    • MAC — адрес.

    Критика сетевой структуры

    Самое поразительное в модели OSI — это то, что она — самая изученная и всемирно признанная сетевая структура, и тем не менее в полном сетевом смысле она не является моделью. Специалисты, которые проанализировали этот провал, определили основные причины сбоя:

  • Модель взаимодействия OSI идеально позиционировалась в отношении исследований, но TCP/IP уже находилась в ярко выраженной инвестиционной фазе, когда модель OSI была выпущена. Университеты США уже с успехом использовали TCP/IP, и промышленники не чувствовали необходимости инвестировать в нее.
  • Сложная технология. OSI на самом деле слишком сложна для правильной и эффективной реализации. Комитету, разрабатывающему стандарт, даже пришлось оставить в стороне определенные технические моменты, такие как безопасность и кодирование, поскольку было сложно поддерживать определенную роль для каждого завершенного слоя. Управление потоком и ошибками появляется почти на каждом уровне, что усложняет использование 7-уровневой модели OSI для чайников. На уровне реализации TCP/IP гораздо более оптимизирована и эффективна.
  • Самая жесткая критика, которая звучит в адрес модели, заключается в том, что она совсем не подходит для компьютерных телекоммуникационных приложений. Некоторые сделанные выборы не согласуются с тем, как общаются компьютеры с программным обеспечением. Стандарт фактически сделал выбор «системы прерываний» для сигнализации событий, а на языках программирования высокого уровня это невозможно.
  • Неправильная реализация семиуровневой модели OSI. Кратко причины можно объяснить так: это происходит потому, что она относительно сложна, и в результате первые реализации были относительно громоздкими и медленными. Напротив, пилотная реализация TCP/IP в Университете Беркли Unix (BSD) была бесплатной и относительно эффективной. Исторически сложилось так, что появилась естественная тенденция использовать TCP/IP.
  • Модель OSI фактически страдает от слишком большой стандартизации. Усилия по внедрению модели были в основном бюрократическими. И наоборот, TCP/IP поступает из Unix и сразу же используется. Отсутствие стандартизации TCP/IP уравновешивается быстрой и эффективной реализацией и использованием в среде, способствующей ее распространению.
  • Базовая справочная модель OSI получила гораздо большее признание, чем сами протоколы OSI. На это есть несколько причин. Процессный процесс, основанный на комитете OSI, породил невообразимые неэффективные протоколы.
  • Самая большая проблема OSI — в том, что на самом деле ничего нового она не предлагает. Самым сильным примером для реализации является ее статус «международного стандарта», но у людей уже есть де-факто международный стандарт – это Интернет, вокруг которого существуют протоколы OSI.
  • Преимущества многослойной платформы

    Вам будет интересно:Что такое графический примитив? Определение, применение и особенности

    Самым значительным вкладом OSI является философия сетей, представленная многоуровневой моделью. Она чаще всего рассматривается как модель, которая объясняет сетевые возможности. Уровни модели OSI определяют в веб-разработке, иногда ее называют «стеком». Когда разработчик использует стек терминов, он ссылается на операционную систему, в которой работает приложение, программное обеспечение базы данных и программное обеспечение для внутреннего использования. Обычным применением стека слов является LAMP.

    Главные преимущества модели:

  • Создает общую платформу для разработчиков программного обеспечения и аппаратных средств, которые поощряют выпуск сетевых продуктов, способных общаться друг с другом по сети. Это помогает сетевым администраторам разделять большой процесс обмена данными на более мелкие сегменты.
  • Благодаря независимости слоев предотвращается перенос изменения одного слоя на другие.
  • Стандартизация сетевых компонентов позволяет развивать несколько поставщиков.
  • Очень хорошо структурирует функции, характерные для каждого слоя, что уменьшает сложность, ускоряет эволюцию и упрощает обучение.
  • Использование OSI для устранения неполадок в сети очень полезно.
  • Практическое применение

    Модель уровня OSI очень часто используется в качестве ссылки, когда речь идет о представлении процессов передачи сообщений. Но на самом деле модель уровня DoD (TCP/IP) намного ближе к реальности.

    Проблема модели уровня OSI — это стандартизация организации ISO, которая была просто слишком громоздкой, чтобы быстро установить структуру для задач протоколов и систем передачи в сетевых технологиях. TCP/IP был в свободном доступе, работал и быстро распространялся с другими протоколами уровней модели OSI. Поэтому у ИСО не было выбора. Небходимо было рассмотреть TCP/IP в модели уровня OSI.

    В дополнение к TCP/IP разработаны другие сетевые протоколы. Однако в конечном итоге они были заменены именно им. Почти все сети сегодня работают на основе TCP/IP.

    Будущее стандартизации сетевого мира

    Несмотря на обновление в 1994 году, семиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI явно проиграла войну против TCP/IP. Только некоторые крупные доминирующие производители сохраняют модель, но многие специалисты считают, что она будет исчезать все быстрее, поскольку Интернет взрывает TCP/IP. И, тем не менее, модель OSI останется в использовании, поскольку это одно из первых крупных усилий по стандартизации сетевого мира.

    OSI также будет существовать по другой причине: даже если TCP/IP используется на практике, то OSI применяют в качестве текущей модели эталонной сети. Фактически, TCP/IP и OSI имеют очень похожие структуры, и в основном это стандартизация OSI, которая обусловила путаницу между двумя моделями. TCP/IP обычно рассматривается как фактическая реализация OS.

    Если пользователь осваивает новую специальность, чтобы стать сетевым инженером, или просто заинтересован в концепциях высокого уровня, модель OSI — отличная модель для изучения. Независимо от того, в какой субобласти ИТ он планирует работать, система поможет решить ему даже самые сложные задачи.

    Источник

    Сетевая модель OSI — Википедия. Что такое Сетевая модель OSI

    Материал из Википедии — свободной энциклопедии

    Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — Базовая Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем (ЭМВОС)) — сетевая модель стека (магазина) сетевых протоколов OSI/ISO (ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99). Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.

    Уровни модели OSI

    Модель OSI
    Уровень (layer) Тип данных (PDU[1]) Функции Примеры
    Host
    layers
    7. Прикладной (application) Данные Доступ к сетевым службам HTTP, FTP, POP3
    6. Представительский (представления) (presentation) Представление и шифрование данных ASCII, EBCDIC
    5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи RPC, PAP
    4. Транспортный (transport) Сегменты

    (segment) /Дейтаграммы (datagram)

    Прямая связь между конечными пунктами и надёжность TCP, UDP, SCTP, PORTS
    Media[2]
    layers
    3. Сетевой (network) Пакеты (packet) Определение маршрута и логическая адресация IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk
    2. Канальный (data link) Биты (bit)/
    Кадры (frame)
    Физическая адресация PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, L2TP, сетевая карта.
    1. Физический (physical) Биты (bit) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными USB, кабель («витая пара», коаксиальный, оптоволоконный), радиоканал

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

    • тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),
    • тип модуляции сигнала,
    • сигнальные уровни логических дискретных состояний (нули и единицы).

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

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

    К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

    Прикладной уровень

    Прикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

    • позволяет приложениям использовать сетевые службы:
      • удалённый доступ к файлам и базам данных,
      • пересылка электронной почты;
    • отвечает за передачу служебной информации;
    • предоставляет приложениям информацию об ошибках;
    • формирует запросы к уровню представления.

    Протоколы прикладного уровня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP,

    OSI [АйТи бубен]

    👉Английский по скайпу: стоит ли учить?💥

    Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов.

    Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции. Несмотря на существование других моделей, большинство сетевых производителей сегодня разрабатывают свои продукты на основе этой структуры.

    Каждый уровень модели OSI отвечает за часть процесса обработки по подготовке данных к передаче по сети.

    Согласно модели OSI в процессе передачи данные буквально проходят сверху вниз по уровням модели OSI отправляющего компьютера и вверх по уровням модели OSI принимающего компьютера. На принимающем компьютере происходит процесс, обратный инкапсуляции. Биты прибывают на физический уровень модели OSI принимающего компьютера. В процессе перемещения вверх по уровням OSI принимающего компьютера данные поступят на прикладной уровень.

    Уровень Название Описание 1 Описание 2
    7. Прикладной Это уровень, с которым работают пользователи конечных продуктов. Их не волнует, как передаются данные, зачем и через какое место… Они сказали «ХОЧУ!» — а мы, программисты, должны им это обеспечить. В качестве примера можно взять на рассмотрение любую сетевую игру: для игрока она работает на этом уровне. Когда пользователь хочет отправить данные, например, электронную почту, на прикладном уровне начинается процесс инкапсуляции. Прикладной уровень отвечает за обеспечение сетевого доступа к приложениям. Информация проходит через верхние три уровня и, попадая вниз, на транспортный уровень, считается данными.
    6. Представительский (Введение в XML, SMB) Здесь программист имеет дело с данными, полученными от низших уровней. В основном, это конвертирование и представление данных в удобоваримом для пользователя виде.
    5. Сеансовый (TLS, SSL сертификаты для для сайта, почты, NetBios) Этот уровень позволяет пользователям осуществлять «сеансы связи». То есть именно на этом уровне передача пакетов становится для программиста прозрачной, и он может, не задумываясь о реализации, непосредственно передавать данные, как цельный поток. Здесь на сцену вступают протоколы HTTP, FTP, Telnet, SMTP и т.д.
    4. Транспортный (Порты TCP, UDP) Осуществляет контроль над передачей данных (сетевых пакетов). То есть, проверяет их целостность при передаче, распределяет нагрузку и т.д. Этот уровень реализует такие протоколы, как TCP, UDP и т.д. Для нас представляет наибольший интерес. На транспортном уровне данные разбиваются на более легко управляемые сегменты, или блоки PDU транспортного уровня, для упорядоченной транспортировки по сети. Блок PDU описывает данные так, как они движутся с одного уровня модели OSI на другой. Кроме того, блок PDU транспортного уровня содержит такую информацию, как номера портов, порядковые номера и номера квитирования, которые используются для надежной транспортировки данных.
    3. Сетевой (IP, ICMP протокол диагностики перегрузки сети) Логически контролирует адресацию в сети, маршрутизацию и т.д. Должен быть интересен разработчикам новых протоколов и стандартов. На этом уровне реализованы протоколы IP, IPX, IGMP, ICMP, ARP. В основном, управляется драйверами и операционными системами. Сюда влезать, конечно, стоит, но только когда ты знаешь, что делаешь, и полностью в себе уверен. На сетевом уровне каждый сегмент, поступивший с транспортного уровня, становится пакетом. Пакет содержит логическую адресацию и другие управляющие данные уровня 3.
    2. Канальный (WI-FI, Что такое Ethernet) Этот уровень контролирует восприятие электронных сигналов логикой (радиоэлектронными элементами) аппаратных устройств. То есть, взаимодействуя на этом уровне, аппаратные средства превращают поток битов в электрические сигналы и наоборот. Нас он не интересует, потому что мы не разрабатываем аппаратные средства, чипы и т.д. Уровень касается сетевых карт, мостов, свичей, рутеров и т.д. На канальном уровне каждый пакет, поступивший с сетевого уровня, становится фреймом. Кадр содержит физический адрес и данные об исправлении ошибок.
    1. Аппаратный (Физический) (лазер, электричество, радио) Контролирует передачи физических сигналов между аппаратными устройствами, входящими в сеть. То есть управляет передачей электронов по проводам. Нас он не интересует, потому что все, что находится на этом уровне, контролируется аппаратными средствами (реализация этого уровня — это задача производителей хабов, мультиплексоров, повторителей и другого оборудования). Мы не физики-радиолюбители, а геймдевелоперы. На физическом уровне фрейм становится битами. По сетевой среде биты передаются по одному.

    Мы видим, что, чем выше уровень — тем выше степень абстракции от передачи данных, к работе с самими данными. Это и есть смысл всей модели OSI: поднимаясь все выше и выше по ступенькам ее лестницы, мы все меньше и меньше заботимся о том, как данные передаются, мы все больше и больше становимся заинтересованными в самих данных, нежели в средствах для их передачи. Нас, как программистов, интересуют уровни 3, 4 и 5. Мы должны использовать средства, которые они предоставляют, для того чтобы построить 6 и 7 уровни, с которыми смогут работать конечные пользователи.

    • Сетевые устройства: концентратор, коммутатор, маршрутизатор.

    На сетевом уровне OSI реализованы протоколы IP(Структура межсетевого протокола IPv4,IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

    Нужно понимать почему возникла необходимость к построению сетевого уровня, почему сети построенные с помощью средств канального и физического уровня не смогли удовлетворять требования пользователей.

    Создать сложную, структурированную сеть с интеграцией различных базовых сетевых технологий, можно и средствами канального уровня: для этого могут быть использованы некоторые типы мостов и коммутаторов. Естественно в целом трафик в такой сети складывается случайным образом, но с другой стороны он характеризуется и некоторыми закономерностями. Как правило, в такой сети некоторые пользователи, работающие над общей задачей, (например, сотрудники одного отдела) чаще всего обращаются с запросами либо друг к другу, либо к общему серверу, и только иногда им необходим доступ к ресурсам компьютеров другого отдела. Поэтому в зависимости от сетевого трафика компьютеры в сети разделяют на группы, которые называют сегменты сети. Компьютеры объединяются в группу, если большая часть их сообщений предназначена (адресована) компьютерам этой же группы. Разделение сети на сегменты, могут осуществлять мосты и коммутаторы. Они экранируют локальный трафик внутри сегмента, не передавая за его пределы никаких кадров, кроме тех, которые адресованы компьютерам, находящимся в других сегментах. Таким образом, одна сеть распадается на отдельные подсети. Из этих подсетей в дальнейшем могут быть построены составные сети достаточно крупных размеров.

    Идея разбиения на подсети — это основа построения составных сетей.

    Сеть называется составной (internetwork или internet), если она может быть представлена в виде совокупности нескольких сетей. Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet), составляющими сетями или просто сетями, каждая из которых может работать на основе собственной технологии канального уровня (хотя это и не обязательно).

    Но, воплощение этой идеи в жизнь с помощью повторителей, мостов, и коммутаторов имеет очень существенные ограничения и недостатки.

    1. В топологии сети построенной как с помощью повторителей, так и мостов или коммутаторов, должны отсутствовать петли. Действительно, мост или коммутатор может решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. Хотя в то же время наличие избыточных связей, которые и образуют петли, часто необходимо для лучшей балансировки нагрузки, а также для повышения надежности сети за счет образования резервных путей.

    2. Логические сегменты сети, расположенные между мостами или коммутаторами, слабо изолированы друг от друга. Они не защищены от широковещательных штормов. Если какая-либо станция посылает широковещательное сообщение, то это сообщение передается всем станциям всех логических сегментов сети. Администратор должен вручную ограничивать количество широковещательных пакетов, которое разрешается генерировать некоторому узлу в единицу времени. В принципе некоторым образом удалось ликвидировать проблему широковещательных штормов с использованием механизма виртуальных сетей(Настройка VLAN Debian D-Link), реализованного во многих коммутаторах. Но в этом случае, хотя и возможно достаточно гибко создавать изолированные по трафику группы станций, но при этом они изолированы полностью, то есть узлы одной виртуальной сети не могут взаимодействовать с узлами другой виртуальной сети.
    3. В сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, достаточно сложно решается задача управления трафиком на основе значения данных, содержащихся в пакете. В таких сетях это возможно только с помощью пользовательских фильтров, для задания которых администратору приходится иметь дело с двоичным представлением содержимого пакетов.

    4. Реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса станции получателя используется MAC -адрес- адрес, который жестко связан с сетевым адаптером.

    Все приведенные недостатки мостов и коммутаторов связаны только с тем, что они работают по протоколам канального уровня. Все дело в том, что эти протоколы в явном виде не определяют понятие часть сети (или подсеть, или сегмент), которое можно было бы использовать при структуризации большой сети. Поэтому разработчики сетевых технологий решили поручить задачу построения составной сети новому уровню — сетевому.

    osi.txt · Последнее изменение: 2020/11/18 19:10 (внешнее изменение)

    Многоуровневые модели – протокольная модель TCP/IP и справочная модель OSI

    Доброго времени суток, уважаемые читатели блога okITgo.ru! Тема сегодняшней статьи – использование многоуровеных моделей, которые помогают проектировать сложные многофункциональные сети, включающие множество сетевых устройств самых разных производителей. Отдельные части этих сетей, предоставляющих массу возможностей для коммуникации миллионам людей, могут проектироваться независимо и работать совместно, при этом совершенно незаметно для этих самых людей или конечных пользователей, которые, может быть, и не догадываются о сложности устройства информационных сетей и Интернета, в частности.

    В посте рассказано о преимуществах использования многоуровневых моделей. Вы узнаете, чем отличаются протокольные модели (например, модель TCP/IP) и справочные модели, наиболее известным примером которых является эталонная модель OSI. Также в контексте использования многоуровневых моделей описан процесс коммуникации, включающий процесс отправки и процесс получения сообщения, и приведено сравнение модели OSI с моделью TCP/IP.


    Преимущества Использования Многоуровневых Моделей

    Чтобы представить взаимодействие между различными протоколами, принято использовать многоуровневые модели. Многоуровневая модель изображает работу протоколов, происходящую внутри каждого уровня, а также взаимодействие с уровнями выше и ниже.

    Есть ряд преимуществ в использовании многоуровневой модели для описания сетевых протоколов и операций. Использование многоуровневой модели:

    • Содействует в проектировании протоколов, поскольку протоколы, которые работают на специфическом уровне, имеют вполне определенную информацию, с которой им приходится иметь дело, а также определенный интерфейс к слоям выше и ниже.
    • Стимулирует конкуренцию, так как продукты от разных производителей могут работать совместно.
    • Препятствует изменениям технологии или возможностей одного слоя воздействовать на другие слои выше и ниже его.
    • Обеспечивает общий язык для описания сетевых функций и возможностей.

    Протокольные и Справочные Модели

    Существует два основных типа сетевых моделей: протокольные модели и справочные модели.

    Протокольная модель представляет собой модель, которая близко соответствует структуре конкретного набора протоколов. Иерархическое множество связанных протоколов в наборе представляет как правило всю функциональность, требуемую для взаимодействия социальной сети с сетью данных. Модель TCP/IP является протокольной моделью, поскольку она описываеи функции, которые происходят на каждом уровне протоколов внутри набора (стека) TCP/IP.

    Справочная модель предоставляет общую справочную информацию (образец или эталон) для поддержки согласованности внутри всех типов сетевых протоколов и служб. Справочная модель не является спецификацией, готовой для претворения в жизнь, и не обеспечивает удовлетворительный уровень детализации для точного определения сервисов сетевой архитектуры. Основная цель справочной модели – добиться более ясного понимания функций и вовлеченных в работу процессов.

    Модель Взаимосвязи Открытых Систем (англ. Open Systems Interconnection или OSI) является самой широко известной сетевой справочной моделью. Она используется при проектировании сетей данных, спецификаций работы и методов поиска неисправностей и решения проблем.

    Хотя модели TCP/IP и OSI являются основными используемыми моделями, когда мы говорим о сетевой функциональности, проектировщики сетевых протоколов, служб и устройств могут создавать свои собственные модели для представления их продуктов. В конечном счете, проектировщикам приходится считаться с индустриальными стандартами, соотнося свой продукт или сервис либо с моделью OSI, либо с моделью TCP/IP, или же с ими обоими.


    Модель TCP/IP

    Первая многоуровневая модель для сетевых коммуникаций была создана в ранних 1970-х и называлась моделью Интернета. Она определяла четыре категории или функции, которые должны происходить, чтобы коммуникации были успешными. Архитектура набора протоколов TCP/IP следует структуре этой модели. По этой причине модель Интернета обычно называют моделью TCP/IP.

    Большинство протокольных моделей описывают специфический для конкретного производителя стек протоколов. Однако, поскольку модель TCP/IP является открытым стандартом, одна компания не может контролировать определение модели. Определения стандарта и протоколов TCP/IP обсуждаются на общественном форуме и определены в ряде общедоступных документов. Эти документы называются RFC. Они содержат как формальную спецификацию протоколов информационных коммуникаций, так и ресурсы, описывающие использование этих протоколов.

    Документы RFC также содержат технические и организационные документы, связанные с Интернетом, включая технические спецификации и нормообразующие документы, выпускаемые Целевой Группой Инженерной Поддержки Интернета (англ. Internet Engineering Task Force или IETF).


    Процесс Коммуникации

    Модель TCP/IP описывает функциональность протоколов, составляющих набор протоколов TCP/IP. Эти протоколы, которые выполняются как на отправляющем, так и на принимающим хостах, взаимодействуют для обеспечения доставки сообщений от одного конца к другому по сети.

    Полный процесс коммуникации включает следующие шаги:

    1. Создание данных на уровне Приложений конечного устройства, порождающего сообщение, или источника

    2. Сегментация и инкапсуляция данных в процессе их спуска вниз по стеку протоколов на конечном устройстве – источнике

    3. Генерация (передача) данных по соединению на уровне Сетевого Доступа стека

    4. Транспортировка данных по объединенной сети, состоящей из соединений и различных промежуточных устройств

    5. Прием данных на уровне Сетевого Доступа конечного устройства назначения

    6. Декапсуляция и пересборка данных в процессе их подъема по стеку на устройстве назначения

    7. Передача этих данных приложению назначения на уровне Приложений конечного устройства назначения


    Единицы Данных Протокола и Инкапсуляция

    В то время, как к данные приложения спускаются вниз по стеку протоколов, на этом пути различные протоколы добавляют информацию на каждом уровне стека, делая возможной передачу данных по сети. Этот процесс принято называть инкапсуляцией.

    Форма, которую принимает фрагмент данных на каждом уровне, называется Единицей Данных Протокола. Во время инкапсуляции каждый последующий уровень инкапсулирует PDU, который он получает от уровня выше, в соответствии с используемым протоколом. На каждом этапе процесса PDU имеет различные названия, отражающие его новую форму. Хотя и не существует универсального соглашения об именовании единиц PDU, можно их называть, например, в соответствии с протоколами набора TCP/IP.

    • Данные – Общий термин для PDU, используемый на Уровне Приложений
    • Сегмент – PDU Транспортного Уровня
    • Пакет – PDU Сетевого Уровня
    • Фрейм – PDU Уровня Сетевого Доступа
    • Биты – Единицы PDU, используемые при физической передаче данных через средство соединения (кабель, оптоволокно, радиоволны и т.п.)

    Процесс Отправки и Получения

    При отправке сообщений по сети, стек протоколов хоста работает с верху вниз. В примере веб сервера мы можем использовать модель TCP/IP для иллюстрации процесса отправки HTML страницы клиенту.

    Протокол уровня Приложений, HTTP, начинает процесс доставки, форматируя данные HTML страницы для Транспортного уровня. Здесь данные приложения разбиваются на TCP сегменты. Каждому TCP сегменту присваивается подпись, называемая заголовком, которая содержит информацию о том, какой процесс на компьютере назначения должен получить сообщение. Также он содержит информацию, позволяющую процессу назначения заново собрать данные обратно к их исходному формату.

    Транспортный уровень инкапсулирует HTML данные веб страницы в сегмент и отправляет его на Интернет уровень, где используется протокол IP. Здесь TCP сегмент целиком инкапсулируется внутри IP пакета, который добавляет другую подпись, называемую IP заголовком. IP заголовок содержит IP адреса хостов источника и назначения, а также информацию, необходимую для доставки пакета к своему соответствующему процессу назначения.

    Далее IP пакет посылается к протоколу Ethernet уровня Сетевого Доступа, где он инкапсулируется между заголовком фрейма и трейлером. Каждый заголовок фрейма содержит физический адрес источника и назначения. Физический адрес уникальным образом идентифицирует устройства в локальной сети. Трейлер содержит информацию проверки ошибок. Наконец биты кодируются NIC адаптером сервера для передачи через Ethernet соединение.

    Этот процесс происходит в обратном порядке на получающем хосте. В процессе получения данные декапсулируются при перемещении вверх по стеку, направляясь к своей финальной цели – приложению конечного устройства.


    Модель OSI

    • Уровень Приложений (Прикладной уровень) предоставляет средства для сквозной связности (возможности к соединению) между отдельными людьми в социальной сети посредством информационных сетей
    • Уровень Представления обеспечивает общее представление данных, передаваемых между службами Прикладного уровня
    • Уровень Сеанса (Сессионный уровень) предоставляет службы для уровня Представления, чтобы организовать их диалог и управлять обменом данных
    • Транспортный уровень определяет службы для сегментации, передачи и повторной сборки данных для отдельных коммуникаций между конечными устройствами
    • Сетевой уровень обеспечивает службы для обмена отдельными кусками данных по сети между определенными конечными устройствами
    • Протоколы Канального уровня (слоя Канала Данных) описывают методы для обмена фреймами данных между устройствами в пределах одного общего средства связи
    • Протоколы Физического уровня описывают механические, электрические, функциональные и процедурные средства для активации, обслуживания и деактивации физических соединений для передачи битов к и от сетевого устройства

    Изначально модель OSI была спроектирована Интернациональной Организацией по Стандартизации (англ. International Organization for Standardization или сокр. ISO), чтобы обеспечить структуру, на основе которой можно было бы строить набор протоколов открытых систем. Видение было таким, что это множество протоколов будет использоваться для разработки интернациональной сети, которая не будет зависеть от частных систем.

    Но, к сожалению, скорость, с которой адаптировался Интернет, основанный на TCP/IP, и темп его распространения, привели к тому, что разработка Набора Протоколов OSI и его принятие к практическому использованию просто отстали. Хотя несколько протоколов, разработанных с использованием спецификаций OSI, на настоящий момент широко используются, так что семиуровневая модель OSI сделала значительный вклад в разработку других протоколов и продуктов для всех типов новых сетей.

    Как справочная модель, модель OSI предоставляет исчерпывающий список функций и служб, которые могут происходить на каждом уровне. Также она описывает взаимодействие каждого уровня с уровнями, сразу следующими за ним (уровень стека ниже) и перед ним (уровень стека выше).

    Заметьте, что на уровни модели TCP/IP ссылаются только по имени, тогда как на семь уровней модели OSI чаще ссылаются по номеру, а не по имени.


    Сравнение Модели OSI с Моделью TCP/IP

    Протоколы, составляющие набор TCP/IP, можно описать в терминах справочной модели OSI. В модели OSI уровень Сетевого Доступа и уровень Приложений модели TCP/IP разделяются еще на несколько уровней, чтобы описать отдельные функции, которые происходят на этих уровнях.

    На Уровне Сетевого Доступа набор протоколов TCP/IP не указывает, какие протоколы использовать при передаче через физическое соединение; он только описывает переход от Сетевого Уровня к физическим сетевым протоколам. Уровни OSI 1 и 2 обсуждают необходимые процедуры для доступа к соединению и физические средства для отправки данных по сети.

    Основные параллели между двумя сетевыми моделями проходят на Уровнях 3 и 4 модели OSI. Уровень 3 Модели OSI, Сетевой уровень, едва ли не повсюду используется для обсуждения и документирования ряда процессов, которые происходят во всех сетях данных для адресации и маршрутизации сообщений по сети. Интенет Протокол является протоколом набора TCP/IP, который включает функциональность, описанную на Уровне 3.

    Уровень 4, Транспортный уровень модели OSI, часто используется для описания главных служб или функций, которые управляют отдельными диалогами между хостами источника и назначения. Эти функции включают подтверждение (уведомление о получении), восстановление после ошибок и упорядочение. На этом уровне протоколы TCP/IP и UDP обеспечивают необходимую функциональность.

    Уровень Приложений TCP/IP включает ряд протоколов, которые обеспечивают специфическую функциональность множеству приложений конечного пользователя. Уровни 5, 6 и 7 модели OSI используются как справочные разработчиками ПО приложений и производителями, чтобы выпускать продукты, требующие доступа к сетям для осуществления коммуникаций.

    Удачи Вам и до новых встреч на страницах сайта okITgo.ru.

    Уровни эталонной модели OSI и их функции

    Для передачи пакетов данных по сети от отправителя получателю каждый уровень модели OSI должен выполнить свой набор функций. В следующих разделах кратко описаны все уровни эталонной модели OSI.

    Уровни эталонной модели OSI и их 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.

    5 английских букв:

    TCP / IP против OSI: в чем разница между двумя моделями?

    Сообщество
    Home

    • Обновления продукта
    • Аналитика и новости
    • Успех клиентов
    • Поддержка

    ФС.com

    В поле зрения

    • Сети
    • Оптический трансивер
    • OTN
    • Оптоволоконный кабель
    • Кабели Ethernet

    Посмотреть все

    Новости

    • Новое поступление массивного модуля FS 400G QSFP-DD и инвентаря ЦАП
    • FS Корпоративные проводные и беспроводные решения для кампуса
    • FS обновляет серию модулей 400G и кабелей DAC для постоянного тока (обновлено 26.10.2020)
    • ФС.COM и США Conec партнеры по поставке продуктов серии MTP®
    • FS передает более 1000 изолирующих халатов для помощи в борьбе с COVID-19 в Нью-Йорке

    Посмотреть все

    • Энергия
    • Коммерческие и профессиональные услуги
    • Бытовые услуги
    • Розничная торговля
    • Розничная торговля продуктами питания и основными продуктами питания
    • Товары для дома и личной жизни
    • Медицинское оборудование и услуги
    • Программное обеспечение и услуги
    • Технологии, оборудование и оборудование
    • Услуги связи
    • СМИ и развлечения

    Поддержка продукта

    Запросить техническую поддержку

    Запросить цену

    Модель

    OSI | Статья о модели OSI в The Free Dictionary

    Модель OSI

    ( O pen S ystems I nterconnection model) Модель OSI Международной организации по стандартизации служит стандартным шаблоном для описания стека сетевых протоколов (см. OSI и ISO ).Для сравнения модели OSI и других стеков протоколов см. TCP / IP, SDVoE, ATM, NetWare, SNA и SS7.

    Стек протоколов TCP / IP
    Используя TCP / IP в качестве модели, отправляющее приложение (вверху) передает данные на транспортный уровень, который разбивает их на требуемый формат пакета по сети. Он хранит порядковый номер и другие данные в заголовках пакетов. Сетевой уровень добавляет данные источника и назначения в свой заголовок, а уровень канала данных добавляет данные станции.На принимающей стороне соответствующий уровень считывает заголовки и отбрасывает их.

    Верхние уровни

    Уровни с 7 по 4 составляют верхние уровни стека протоколов OSI. Они больше ориентированы на тип приложения, чем нижние уровни, которые предназначены для перемещения пакетов, независимо от того, что они содержат, из одного места в другое.

    Уровень приложения 7
    Этот верхний уровень определяет язык и синтаксис, которые программы используют для связи с другими программами.Это в первую очередь представляет собой цель общения. Например, программа на клиентской рабочей станции использует команды для запроса данных от программы на сервере. Обычными функциями на этом уровне являются открытие, закрытие, чтение и запись файлов, передача файлов и сообщений электронной почты, выполнение удаленных заданий и получение информации из каталога о сетевых ресурсах.

    Уровень представления 6
    Когда данные передаются между различными типами компьютерных систем, уровень представления согласовывает и управляет способом представления и кодирования данных.Например, он обеспечивает общий знаменатель между машинами ASCII и EBCDIC, а также между различными форматами с плавающей запятой и двоичными форматами. Для этой цели используются два протокола Sun XDR и OSI ASN.1. Этот слой также используется для шифрования и дешифрования.

    Сеансовый уровень 5
    Обеспечивает упорядоченную координацию обмена данными. Он определяет одностороннюю или двустороннюю связь и управляет диалогом между обеими сторонами; например, убедиться, что предыдущий запрос был выполнен до отправки следующего.Он также отмечает значительную часть передаваемых данных контрольными точками, чтобы обеспечить быстрое восстановление в случае сбоя соединения. На практике этот уровень часто включается в транспортный уровень.

    Транспортный уровень 4
    Отвечает за общую сквозную достоверность и целостность передачи. Нижние уровни могут отбрасывать пакеты, но транспортный уровень выполняет проверку последовательности данных и гарантирует, что если будет отправлен файл размером 12 МБ, будут получены все 12 МБ.

    «Транспортные службы OSI» включают уровни с 1 по 4, коллективно отвечающие за доставку полного сообщения или файла от отправки к принимающей станции без ошибок.

    Нижние уровни

    Уровни с 3 по 1 перемещают пакеты от отправляющей станции к принимающей.

    Сетевой уровень 3
    Устанавливает маршрут между отправителем и получателем через точки коммутации, которые обычно являются маршрутизаторами. Самый распространенный пример — протокол IP в TCP / IP (см. TCP / IP).IPX, SNA и AppleTalk являются примерами более ранних протоколов маршрутизации, что означает, что они включали адрес сети и станции в свою систему адресации. Если все станции содержатся в одном сегменте сети, возможность маршрутизации на этом уровне не требуется. Этот уровень также выполняет функцию коммутации телефонной системы с коммутируемым доступом. См. Переключатель уровня 3.

    Канальный уровень 2
    Отвечает за достоверность и целостность передачи между узлами. Переданные биты делятся на кадры, чаще всего на Ethernet.Уровни 1 и 2 требуются для каждого типа связи. Подробнее об этом уровне см. Протокол канала передачи данных.

    Физический уровень 1
    Передает биты и принимает биты от соединительной среды (провод, оптоволокно). Этот уровень не понимает значения битов, но имеет дело с электрическими характеристиками сигналов и методами передачи сигналов.

    Стек протоколов TCP / IP
    Используя TCP / IP в качестве модели, отправляющее приложение (вверху) передает данные на транспортный уровень, который разбивает их на формат пакета требуется для сети.Он хранит порядковый номер и другие данные в заголовках пакетов. Сетевой уровень добавляет данные источника и назначения в свой заголовок, а уровень канала данных добавляет данные станции. На принимающей стороне соответствующий уровень считывает заголовки и отбрасывает их.

    Авторские права © 1981-2019, компания The Computer Language Company Inc . Все права защищены. ЭТО ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ЛИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Любое другое воспроизведение без разрешения издателя строго запрещено.

    Модель OSI — Приложение, устройства и протоколы

    Модель взаимодействия открытых систем, сокращенно OSI Model, является одной из старейших сетевых моделей, на которых основаны многие современные протоколы. В принципе, в модели OSI задействовано несколько уровней; Физический, канал передачи данных, сеть, транспорт, сеанс, уровень представления и приложения. Все эти уровни используют определенные протоколы, которые выполняют ряд функций в отношении передачи данных.В дополнение к этому, есть также определенные устройства, которые необходимы в процессе передачи. На принимающей стороне также требуются определенные приложения, которые выполняют различные задачи и обеспечивают бесперебойную работу этой модели. Хотя модель OSI в настоящее время не используется, многие из ее протоколов и методов составляют основу многих современных сетевых моделей.

    Ниже приведены приложения, устройства и протоколы, относящиеся к уровням модели OSI.

    MAC-адрес

    MAC-адрес — это сокращение от Media Access Control Address.MAC-адрес сети — это тот, который отличает ее от всех других сетей. Это означает, что для каждой созданной сети есть уникальный MAC-адрес, связанный с ней, который будет использоваться для доступа к ней. MAC-адрес — это в основном 48-битный адрес, связанный с сетевым интерфейсом (NIC) устройства. Однако MAC-адрес сети выражается в уникальном 12-значном шестнадцатеричном формате. Это означает, что он может содержать только алфавиты от A до F и числа от 0 до 9.Только последние три цифры MAC-адреса делают сеть полностью отличной от других и придают ей уникальный характер. Да, это означает, что если вы не знаете точный MAC-адрес сети, вы не сможете подключиться к этой сети. В процессе передачи данных на уровнях модели OSI кадрам на уровне канала передачи данных назначается MAC-адрес устройства, на которое предполагается отправлять пакеты.

    IP-адрес

    IP-адрес

    — это, по сути, адрес, присвоенный каждой системе.В сети необходимо назначить разные IP-адреса каждому устройству, чтобы сделать его уникальным и отличным. При этом точно так же, как MAC-адрес назначается каждой отдельной сети, IP-адрес назначается каждой уникальной системе. IP-адрес обычно возникает на уровне 3 модели OSI, на сетевом уровне. Каждый из пакетов данных хранится с IP-адресом системы, в которую он должен попасть. Это гарантирует, что пакеты данных следуют по заданному пути и безупречно достигают места назначения.Без наличия IP-адресов пакеты данных просто терялись бы без каких-либо следов их положения. Однако IP-адреса позволяют довольно легко управлять процессом создания сети и выступать в качестве неотъемлемой части этого процесса. Вся маршрутизация и адресация обычно выполняются на третьем уровне модели OSI.

    EUI 64

    EUI 64 — это сокращение от расширенного уникального идентификатора — 64 бит. EUI 64 — это 64-битный MAC-адрес особого типа. Этот 64-битный адрес назначается сети таким же образом, как и простой MAC-адрес.Однако EUI 64 был специально разработан для работы с IPv6. Кроме того, EUI 64 состоит из того же шестнадцатеричного формата, в котором устанавливается MAC-адрес. Он возникает на втором уровне модели OSI, уровне канала передачи данных. Адрес EUI 64 сети указывается на этом уровне, чтобы гарантировать, что данные достигают места назначения. Важно знать, что 48-битные MAC-адреса также можно легко преобразовать в EUI 64, если предполагается, что вы работаете с IPv6.

    Рамки

    Фреймы — это пакеты данных, которые создаются на втором уровне модели OSI, уровне канала передачи данных. Данные упаковываются в кадры, чтобы их можно было передавать по сети. Каждый кадр объединяется с MAC-адресом сети, в которой он должен идти, чтобы гарантировать, что данные достигли места назначения. Кроме того, на этом этапе создаются кадры, чтобы предотвратить потерю любых данных и обеспечить их эффективную передачу. Кадр обычно состоит из заголовка канального уровня и прикрепленного к нему пакета.

    Пакеты

    Концепция пакетов возникает на третьем уровне модели OSI, сетевом уровне. На этом уровне данные логически группируются в пакеты для передачи по сети. Каждому пакету назначается IP-адрес устройства, на которое он должен быть отправлен. Фактически, каждый пакет связан с заголовком, в котором указан адрес пункта назначения, за которым следуют данные. Обычно во время этого процесса поток данных делится на три пакета, которые затем отправляются по сети.Объединение данных в пакеты важно для гарантии того, что данные не будут потеряны и все данные достигнут пункта назначения.

    Переключатель

    Коммутатор

    — это сетевое устройство, которое используется на уровне канала передачи данных, который является вторым уровнем в модели OSI. Основная функция коммутатора — определить MAC-адреса всех подключенных устройств, чтобы убедиться, что данные должны быть отправлены. По сути, коммутатор — это физическое устройство, которое необходимо для установления соединения между двумя разными устройствами в сети.Коммутатор работает примерно так же, как концентратор. Однако главное отличие состоит в том, что коммутатор гарантирует, что сообщение было отправлено на устройство, на которое оно было предназначено для отправки. Для обмена данными по сети к коммутатору должны быть подключены провода от разных устройств, чтобы установить физическое соединение. Коммутатор обеспечивает минимальный трафик при передаче данных, разумно выбирая путь данных. Кроме того, он также обеспечивает безопасность, необходимую данным в процессе передачи.Есть разные типы переключателей; некоторые из них также облегчают задачу маршрутизации для уровня 3, сетевого уровня.

    Маршрутизатор

    Маршрутизатор

    — это специальное устройство, которое появляется на третьем последнем этапе модели OSI, сетевом уровне. Маршрутизатор также известен как «Устройство сетевого уровня». Маршрутизатор в основном отправляет пакеты, которые формируются на сетевом уровне, на разные устройства в зависимости от их IP-адреса. Каждый пакет имеет связанный с ним IP-адрес, что позволяет маршрутизатору легко отправлять пакеты по назначению без каких-либо потерь или неправильного размещения.Фактически, маршрутизаторы обычно направляют пакеты по назначению в Интернете. Существуют разные виды маршрутизаторов в зависимости от требований ситуации. Однако все они выполняют одну и ту же основную задачу по получению пакетов и их пересылке по назначению.

    Многослойный переключатель

    Это очень специализированное устройство, которое может достаточно эффективно выполнять две разные функции. Он может работать как на втором, так и на третьем уровне модели OSI, канале передачи данных и сетевом уровне соответственно.Находясь на уровне канала передачи данных, он может успешно выполнять задачу коммутатора, перенаправляя все кадры на требуемые устройства с использованием MAC-адресов. Кроме того, он также может выполнять задачу маршрутизатора; он может получать пакеты данных и успешно пересылать их по IP-адресам назначения, чтобы убедиться, что они достигают места назначения. Наличие многоуровневого коммутатора избавляет от необходимости иметь отдельный коммутатор и маршрутизатор. В дополнение к этому, самым большим преимуществом многоуровневого коммутатора является его способность пересылать пакеты данных без необходимости использования специального программного обеспечения для этой цели.

    Концентратор

    Hub — это устройство, которое используется на физическом уровне модели OSI, который действительно является первым уровнем. Основная цель концентратора — восстановить сигнал. Концентратор выполняет задачу соединения различных устройств вместе, чтобы они функционировали как единая сеть. Устройства подключаются к концентратору с помощью физических соединений, таких как провода. Концентратор пересылает полученное сообщение всем устройствам, подключенным к нему, кроме устройства, которое фактически отправило сообщение.Все данные должны пройти через концентратор, прежде чем их можно будет отправить на другое устройство. Обратите внимание, что этот процесс пересылки сообщения недостаточно безопасен для частных или конфиденциальных разговоров. Он используется для отправки данных на все устройства в сети. Существуют различные типы концентраторов в зависимости от выполняемой ими задачи.

    Устройства шифрования

    Устройство шифрования — это имя, данное любому устройству, которое способно шифровать данные, которые должны быть отправлены по сети.Из-за риска перехвата данных хакером, важно зашифровать данные в форме, которую перехватчик не может понять. Данные в основном зашифрованы с помощью этих устройств шифрования. Каждый раз, когда данные зашифровываются устройством, ключ шифрования отправляется на устройство, которое будет получать данные. Именно с помощью этого ключа шифрования принимающее устройство может расшифровать данные. Использование устройств шифрования происходит на уровне представления модели OSI, так как этот уровень несет ответственность за шифрование данных.

    Кабель

    Кабель — это устройство, которое используется на первом уровне модели OSI. Назначение кабеля — соединить два устройства. Обратите внимание, что нет взаимодействия данных с кабелем, и это просто устройство для установления соединения. Кабели очень важны, поскольку они обеспечивают подключение устройств к сети. В зависимости от ориентации кабелей могут быть сформированы различные типы сетей в соответствии с требованиями ситуации. Важно отметить, что более толстые кабели с меньшим электрическим сопротивлением позволяют передавать больший объем данных с большей скоростью.Существуют различные типы кабелей, включая коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, кабели с витой парой и т. Д. Однако с появлением в наши дни беспроводной технологии использование кабелей становится устаревшим.

    Сетевая интерфейсная карта (NIC)

    NIC — это аббревиатура от «Network Interface Card». Он рассматривается как устройство физического уровня, а также как устройство уровня канала передачи данных из-за его двойной функциональности. Однако его основная цель связана с использованием MAC-адреса, поэтому его обычно называют устройством уровня канала передачи данных.Сетевая карта системы — это место, где хранится ее MAC-адрес. Это основное устройство, позволяющее компьютеру подключаться к сети. Сетевая карта системы обычно встроена в материнскую плату компьютера. Это гарантирует, что каждое устройство в сети имеет уникальный MAC-адрес из-за наличия другой сетевой карты. Кроме того, сетевая карта также считается сетевым устройством из-за ее способности отправлять данные по сетевому кабелю.

    Мост

    Bridge — это еще одно устройство, которое функционирует на втором уровне модели OSI, уровне канала передачи данных.Основное назначение моста — пересылать кадры к месту назначения. Верно, что каждый кадр имеет связанный MAC-адрес места, куда он должен быть отправлен. Следовательно, мост — это устройство, которое принимает эти кадры в качестве входных и пересылает их на MAC-адреса назначения. Фактически, именно мост отвечает за то, чтобы решить, какой MAC-адрес связан с каждым кадром, и затем действовать соответственно. Мост также позволяет двум разным сетям подключаться друг к другу и передавать информацию независимо друг от друга.

    Как мы уже обсуждали выше, существует множество компонентов, которые взаимодействуют друг с другом для формирования модели OSI. Только благодаря коллективному функционированию этих компонентов эта модель сегодня считается одной из самых важных. Протоколы позволяют определять правила передачи данных и следить за тем, чтобы они передавались наилучшим образом. В дополнение к этому, устройства также работают вместе, чтобы выполнять специальные функции. Приложения также используют эти устройства и протоколы для обеспечения идеального результата для пользователя.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.