Какой уровень управляет передачей данных по сети и обеспечивает подтверждение передачи
Перейти к содержимому

Какой уровень управляет передачей данных по сети и обеспечивает подтверждение передачи

  • автор:

Какой уровень управляет передачей данных по сети и обеспечивает подтверждение передачи

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Рис. 2.1 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.
Взаимодействие уровней модели OSI
Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:
• горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;
• вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Рис. 2.2 Схема взаимодействия компьютеров в базовой эталонной модели OSI
Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.
Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).
Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 2.3, где Заг — заголовок пакета, Кон — конец пакета.
На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Рис. 2.3 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.
Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC (Extended Binary Decimal Interchange –расширенный двоично-десятичный код для обмена информацией) и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.
Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.
Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:
• взаимодействию прикладных процессов;
• формам представления данных;
• единообразному хранению данных;
• управлению сетевыми ресурсами;
• безопасности данных и защите информации;
• диагностике программ и технических средств.
На рис. 2.4 приведено краткое описание функций всех уровней.
7. Прикладной
представляет набор интерфейсов, позволяющий получить доступ к сетевым службам
6. Представления
преобразует данные в общий формат для передачи по сети
5. Сеансовый
поддержка взаимодействия (сеанса) между удаленными процессами
4. Транспортный
управляет передачей данных по сети, обеспечивает подтверждение передачи
3. Сетевой
маршрутизация, управление потоками данных, адресация сообщений для доставки, преобразование логические сетевые адреса и имена в соответствующие им физические
2. Канальный
2.1. Контроль логической связи (LLC):
формирование кадров
2.2. Контроль доступа к среде (MAC):
управление доступом к среде
1. Физический:
битовые протоколы передачи информации

Рис. 2.4 Функции уровней

Прикладной уровень (Application layer)
Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам. В действительности прикладной уровень это 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 [30]. Специальные элементы прикладного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции терминалов. Если, например, программе необходимо переслать файлы, то обязательно будет использован протокол передачи данных, доступа и управления файлами FTAM (File Transfer, Ac¬cess, and Management). В модели OSI прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня — определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими словами, какой вид должен принять данный запрос.
Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).
Прикладной уровень выполняет следующие функции: Описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов.
1. Выполнение различных видов работ.
• передача файлов;
• управление заданиями;
• управление системой и т.д.
2. Идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;
3. Определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;
4. Определение достаточности имеющихся ресурсов;
5. Организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;
6. Передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;
7. Выбор процедур планируемого диалога процессов;
8. Управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;
9. Определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);
10. Соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;
11. Согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов, структура данных).
Указанные функции определяют виды сервиса, которые прикладной уровень предоставляет прикладным процессам. Кроме этого, прикладной уровень передает прикладным процессам сервис, предоставляемый физическим, канальным, сетевым, транспортным, сеансовым и представительским уровнями.
На прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей уже переработанную информацию. С этим может справиться системное и пользовательское программное обеспечение.
Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.
К числу наиболее распространенных протоколов верхних трех уровней относятся:
• FTP (File Transfer Protocol) протокол передачи файлов;
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol) простейший протокол пересылки файлов;
• Х.400 электронная почта;
• Telnet работа с удаленным терминалом;
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простой протокол почтового обмена;
• CMIP (Common Management Information Protocol) общий протокол управления информацией;
• SLIP (Serial Line IP) IP для последовательных линий. Протокол последовательной посимвольной передачи данных;
• SNMP (Simple Network Management Protocol) простой протокол сетевого управления;
• FTAM (File Transfer, Access, and Management) протокол передачи, доступа и управления файлами.
Уровень представления данных (Presentation layer)
Уровень представления данных или представительский уровень представляет данные, передаваемые между прикладными процессами, в нужной форме данные.
Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. Такая ситуация может возникнуть в ЛВС с неоднотипными компьютерами (IBM PC и Macintosh), которым необходимо обмениваться данными. Так, в полях баз данных информация должна быть представлена в виде букв и цифр, а зачастую и в виде графического изображения. Обрабатывать же эти данные нужно, например, как числа с плавающей запятой.
В основу общего представления данных положена единая для всех уровней модели система ASN.1. Эта система служит для описания структуры файлов, а также позволяет решить проблему шифрования данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.
Представительный уровень выполняет следующие основные функции:
1. Генерация запросов на установление сеансов взаимодействия прикладных процессов.
2. Согласование представления данных между прикладными процессами.
3. Реализация форм представления данных.
4. Представление графического материала (чертежей, рисунков, схем).
5. Засекречивание данных.
6. Передача запросов на прекращение сеансов.
Протоколы уровня представления данных обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели.
Сеансовый уровень (Session layer)
Сеансовый уровень — это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами.
Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того чтобы начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.
Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными процессами, координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях. Функции этого уровня состоят в координации связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Это происходит в виде хорошо структурированного диалога. В число этих функций входит создание сеанса, управление передачей и приемом пакетов сообщений во время сеанса и завершение сеанса.
На сеансовом уровне определяется, какой будет передача между двумя прикладными процессами:
— полудуплексной (процессы будут передавать и принимать данные по очереди);
— дуплексной (процессы будут передавать данные, и принимать их одновременно).
В полудуплексном режиме сеансовый уровень выдает тому процессу, который начинает передачу, маркер данных. Когда второму процессу приходит время отвечать, маркер данных передается ему. Сеансовый уровень разрешает передачу только той стороне, которая обладает маркером данных.
Сеансовый уровень обеспечивает выполнение следующих функций:
1. Установление и завершение на сеансовом уровне соединения между взаимодействующими системами.
2. Выполнение нормального и срочного обмена данными между прикладными процессами.
3. Управление взаимодействием прикладных процессов.
4. Синхронизация сеансовых соединений.
5. Извещение прикладных процессов об исключительных ситуациях.
6. Установление в прикладном процессе меток, позволяющих после отказа либо ошибки восстановить его выполнение от ближайшей метки.
7. Прерывание в нужных случаях прикладного процесса и его корректное возобновление.
8. Прекращение сеанса без потери данных.
9. Передача особых сообщений о ходе проведения сеанса.
Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели.
Транспортный уровень (Transport Layer)
Транспортный уровень предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном уровне пакеты разбиваются на блоки.
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням модели (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.
Транспортный уровень определяет адресацию физических устройств (систем, их частей) в сети. Этот уровень гарантирует доставку блоков информации адресатам и управляет этой доставкой. Его главной задачей является обеспечение эффективных, удобных и надежных форм передачи информации между системами. Когда в процессе обработки находится более одного пакета, транспортный уровень контролирует очередность прохождения пакетов. Если проходит дубликат принятого ранее сообщения, то данный уровень опознает это и игнорирует сообщение.
В функции транспортного уровня входят:
1. Управление передачей по сети и обеспечение целостности блоков данных.
2. Обнаружение ошибок, частичная их ликвидация и сообщение о неисправленных ошибках.
3. Восстановление передачи после отказов и неисправностей.
4. Укрупнение или разделение блоков данных.
5. Предоставление приоритетов при передаче блоков (нормальная или срочная).
6. Подтверждение передачи.
7. Ликвидация блоков при тупиковых ситуациях в сети.
Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуются программными средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной системы.
Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают в себя:
• TCP (Transmission Control Protocol) протокол управления передачей стека TCP/IP;
• UDP (User Datagram Protocol) пользовательский протокол дейтаграмм стека TCP/IP;
• NCP (NetWare Core Protocol) базовый протокол сетей NetWare;
• SPX (Sequenced Packet eXchange) упорядоченный обмен пакетами стека Novell;
• ТР4 (Transmission Protocol) — протокол передачи класса 4.
Сетевой уровень (Network Layer)
Сетевой уровень обеспечивает прокладку каналов, соединяющих абонентские и административные системы через коммуникационную сеть, выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути.
Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними. Виртуальный или логический канал — это такое функционирование компонентов сети, которое создает взаимодействующим компонентам иллюзию прокладки между ними нужного тракта. Кроме этого, сетевой уровень сообщает транспортному уровню о появляющихся ошибках. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и доставку.
Прокладка наилучшего пути для передачи данных называется маршрутизацией, и ее решение является главной задачей 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 трафика, 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.
Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. 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.
Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие номер сети. В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.
Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз, выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, по которым проходит пакет.
Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы и маршрутизацию пакетов на основе преобразования МАС-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Сетевой уровень выполняет функции:
1. Создание сетевых соединений и идентификация их портов.
2. Обнаружение и исправление ошибок, возникающих при передаче через коммуникационную сеть.
3. Управление потоками пакетов.
4. Организация (упорядочение) последовательностей пакетов.
5. Маршрутизация и коммутация.
6. Сегментирование и объединение пакетов.
На сетевом уровне определяется два вида протоколов. Первый вид относится к определению правил передачи пакетов с данными конечных узлов от узла к маршрутизатору и между маршрутизаторами. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений.
Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.
Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:
• IP (Internet Protocol) протокол Internet, сетевой протокол стека TCP/IP, который предоставляет адресную и маршрутную информацию;
• IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол межсетевого обмена пакетами, предназначенный для адресации и маршрутизации пакетов в сетях Novell;
• народный стандарт для глобальных коммуникаций с коммутацией пакетов (частично этот протокол реализован на уровне 2);
• CLNP (Connection Less Network Protocol) сетевой протокол без организации соединений.
Канальный уровень (Data Link)
Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры — это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Задача канального уровня передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню.
На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.
Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кад¬ра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сум¬му 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.
Задача канального уровня — брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего разме¬ра. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.
На этом же уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети. Электрическое представление данных в ЛВС (биты дан¬ных, методы кодирования данных и маркеры) распознаются на этом и только на этом уровне. Здесь обнаруживаются и исправляются (путем требований повторной передачи данных) ошибки.
Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.X делят канальный уровень на два подуровня:
— LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сооб¬щений.
— MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня MAC.
Канальный уровень определяет доступ к среде и управление передачей посредством процедуры передачи данных по каналу. При больших размерах передаваемых блоков данных канальный уровень делит их на кадры и пере¬дает кадры в виде последовательностей. При получении кадров уровень формирует из них переданные блоки данных. Размер блока данных зависит от способа передачи, качества канала, по которому он передается.
В локальных сетях протоколы канального уровня используются ком¬пьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.
Канальный уровень может выполнять следующие виды функций:
1. Организация (установление, управление, расторжение) канальных соединений и идентификация их портов.
2. Организация и передача кадров.
3. Обнаружение и исправление ошибок.
4. Управление потоками данных.
5. Обеспечение прозрачности логических каналов (передачи по ним данных, закодированных любым способом).
Наиболее часто используемые протоколы на канальном уровне включают:
• HDLC (High Level Data Link Control) протокол управления каналом передачи данных высокого уровня, для последовательных соединений;
• IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x;
• Ethernet сетевая технология по стандарту IEEE 802.3 для сетей, использующая шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов;
• Token ring сетевая технология по стандарту IEEE 802.5, использующая кольцевую топологию и метод доступа к кольцу с передачей маркера;
• FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) сетевая технология по стандарту IEEE 802.6, использующая оптоволоконный носитель;
• Х.25 международный стандарт для глобальных коммуникаций с коммутацией пакетов;
Frame relay сеть, организованная из технологий Х25 и ISDN.
Физический уровень (Physical Layer)
Физический уровень предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения. Физические средства соединения — это совокупность физической среды, аппаратных и программных средств, обеспечивающая передачу сигналов между системами. Физическая среда — это материальная субстанция, через которую осуществляется передача сигналов. Физическая среда является основой, на которой строятся физические средства соединения. В качестве физической среды широко используются эфир, металлы, оптическое стекло и кварц.
Физический уровень состоит из Подуровня стыковки со средой и Подуровня преобразования передачи.
Первый из них обеспечивает сопряжение потока данных с используемым физическим каналом связи. Второй осуществляет преобразования, связанные с применяемыми протоколами. Физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи данных, а также описывает процедуры передачи сигналов в канал и получения их из канала. На этом уровне определяются электрические, механические и функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические / оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:
• тип кабелей и разъемов;
• разводку контактов в разъемах;
• схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.
Физический уровень выполняет следующие функции:
1. Установление и разъединение физических соединений.
2. Передача сигналов в последовательном коде и прием.
3. Прослушивание, в нужных случаях, каналов.
4. Идентификация каналов.
5. Оповещение о появлении неисправностей и отказов.
Оповещение о появлении неисправностей и отказов связано с тем, что на физическом уровне происходит обнаружение определенного класса событий, мешающих нормальной работе сети (столкновение кадров, посланных сразу несколькими системами, обрыв канала, отключение питания, потеря механического контакта и т. д.). Виды сервиса, предоставляемого канальному уровню, определяются протоколами физического уровня. Прослушивание канала необходимо в тех случаях, когда к одному каналу подключается группа систем, но одновременно передавать сигналы разрешается только одной из них. Поэтому прослушивание канала позволяет определить, свободен ли он для передачи. В ряде случаев для более четкого определения структуры физический уровень разбивается на несколько подуровней. Например, физический уровень беспроводной сети делится на три подуровня рис. 2.5.

1с Подуровень, не зависимый
от физических средств
соединения
1б Переходный подуровень,
1а Подуровень, зависимый от
физических средств
соединения

Рис. 2.5 Физический уровень беспроводной локальной сети

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. Повторители являются единственным типом оборудования, которое работает только на физическом уровне.
Выполняется преобразование данных, поступающих от более высокого уровня, в сигналы передающие по кабелю. В глобальных сетях на этом уровне могут использоваться модемы и интерфейс RS-232C. В локальных сетях для преобразования данных применяют сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Пример протокола физического уровня — это широко известный интерфейс RS-232C / CCITT К 2, который является наиболее широко распространенной стандартной последовательной связью между компьютерами и периферийными устройствами.
Можно считать этот уровень, отвечающим за аппаратное обеспечение.
Физический уровень может обеспечивать как асинхронную (последовательную) так и синхронную (параллельную) передачу, которая применяется для некоторых мэйнфреймов и мини — компьютеров. На Физическом уровне должна быть определена схема кодирования для представления двоичных значений с целью их передачи по каналу связи. Во многих локальных сетях используется манчестерское кодирование.
Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных на кабеле, и другие характеристики среды и электрических сигналов.
К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:
• EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 — механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса;
• EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса;
• Ethernet — сетевая технология по стандарту IEEE 802.3 для сетей, использующая шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов;
• Token ring — сетевая технология по стандарту IEEE 802.5, использующая кольцевую топологию и метод доступа к кольцу с передачей маркера;

Какой уровень управляет передачей данных по сети и обеспечивает подтверждение передачи

Сущность второй и третьей функции заключается в следующем. Существует три варианта синтаксиса данных: синтаксис отправителя, синтаксис получателя и синтаксис, используемый объектами представительного уровня (синтаксис пердачи). Любые или два из них могут быть иденитичными. Уровень представления содержит функции, необходимое для преобразования между синтаксисом передачи и каждым из синтаксисов прикладных объектов по мере необходимости. Единого синтаксиса передачи для всей OSI не существует поэтому представительные объекты-корреспонденты согласуют синтаксис в процессе установления соединения. Представительный объект должен знать синтаксис своего прикладного объекта и согласованный синтаксис передачи. Согласование синтаксиса передачи осуществляется в процессе диалога между объектами представительного уровня либо в процессе установления соединения, либо в любое время в процессе передачи данных.

Представительный уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы) и расширение графических команд. Представительский уровень, кроме того, управляет сжатием данных для уменьшения передаваемых битов. На этом уровне в Win/DOS работает утилита, называемая редиректором (redirector). Ее назначение — переадресовать операции ввода/вывода к ресурсам сервера Lan Manager.

Уровень 5, Сеансовый (Session Layer)

Сеансовый уровень предназначен для организации и синхронизации диалога и управления обменом данными. С этой целью уровень предоставляет услуги по установлению сеансового соединения между двумя представительными объектами и поддержанию упорядоченного взаимодействия при обмене данными между ними. Для осуществления передачи данных между представительными объектами сеанс отображается на транспортное соединение и использует последнее. Сеанс может быть расторгнут сеансовыми или представительными объектами.

Функции сеансового уровня сводятся к установлению и расторжению сеансового соединения; обмену нормальными и срочными данными; управлению взаимодействием; синхронизации сеанса; восстановлению сеанса. Все эти функции тесно связаны с сеансовым сервисом, поскольку собственные, не инициированные со стороны верхнего уровня действия практически отсутствуют.

Синхронизацию между пользовательскими задачами сеансовый уровень обеспечивает посредством расстановки в потоке данных контрольных точек (chekpoints). Ta-ким образом, в случае сетевой ошибки, потребуется заново передать только данные, следующие за последней контрольной точкой. На этом уровне выполняется управление диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулируется, какая из сторон осуществляет передачу, когда, как долго и т.д.

Уровень 4, Транспортный (Transport Layer)

Транспортный уровень обеспечивает прозрачную передачу данных между сеансовыми объектами и освобождает их от функций, связанных с надежной и экономически эффективной передачей данных. Уровень оптимизирует использолвание имеющихся сетевых ресурсов представляя транспортный сервис при минимальной стоимости. Оптимизация выполняется при ограничениях, накладываемых всеми взаимодействующими в пределах сети сеансовыми объектами, с одной стороны, и возможностями и параметрами сетевого сервиса, который используется транспортным уровнем, с другой. Протоколы транспортного уровня предназначены для межконцевого (point-to-point) взаимодействия, где концы определяются как транспортные объекты-корреспонденты. Транспортный уровень освобождается от маршрутизации и ретрансляции и занимается исключительно обеспечением взаимодействия между оконечными открытыми системами. Транспортные функции зависят от сетевого сервиса и включают:

  • отображения транспортного адреса на сетевой адрес;
  • мультиплексирование и рассщепление транспортных соединений на сетевые соединения;
  • установление и расторжение транспортных соединений;
  • управление потоком на отдельных соединениях;
  • обнаружение ошибок и управление качеством сервиса;
  • исправление ошибок;
  • сегментирование, блокирование и сцепление;
  • передача срочных блоков данных.

Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. На этом уровне сообщения переупаковываются: длинные разбиваются на несколько пакетов, а короткие объединяются в один. Это увеличивает эффективность передачи пакетов по сети. На транспортном уровне узла-получателя сообщения распаковываются, восстанавливаются в первоначальном виде, и обычно посылается сигнал подтверждения приема. Транспортный уровень управляет потоком, проверяет ошибки и участвует в нии проблем, связанных с отправкой и получением пакетов.

Уровень 3, Сетевой (Network Layer)

Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имен в физические адреса. Сетевой уровень обеспечивает установление, поддержание и разъединение сетевых соединений между системами, содержащими взаимодействующие прикладные объекты, а также предоставляет функциональные и процедурные средства для блочного обмена данными между транспортными объектами по сетевым соединениям.

Сетевой уровень определяет маршрут транспортного объекта-отправителя к транспортному бъекту-получателю и обеспечивает независимость от особенностей маршрутизации и ретрансляции, связанных с установлением и использованием данного сетевого соединения. Это тот случай, когда несколько [под]сетей используются последовательно или параллельно.

На этом уровне решаются также такие задачи и проблемы, связанные с сетевым трафиком, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки. Если сетевой адаптер маршрутизатора не может передавать большие блоки данных, посланные компьютером-отправителем, на сетевом уровне эти блоки разбиваются на меньшие. Сетевой уровень компьютера-получателя собирает эти данные в исходное состояние.

  • маршрутизация и ретрансляция;
  • организация сетевых соединений;
  • мультиплексирование сетевых соединений на канальное соединение;
  • сегментирование и блокирование;
  • обнаружение и исправление ошибок;
  • сериализация;
  • управление потоком;
  • передача срочных данных;
  • возврат к исходному состоянию.

Сетевые соединения могут иметь различную конфигурацию — от простого двух-точечного соединения до сложной комбинации подсетей с различными характеристиками. Обычно сетевые функции разделяются на подуровни. Б.м. подробно такое разделение описано в оригинальных документах ISO, описывающих модель OSI.

Уровень 2, Канальный (Data Link Layer),

Канальный уровень осуществляет передачу кадров (frames) данных от cетевого уровня к физическому. Кадры — это логически организованная структура в которую можно помещать данные. Канальный уровень узла-получателя упаковывает сырой поток битов, поступающих от физического уровня, в кадры данных.

На рис. 3.3 представлен простой кадр данных, где идентификатор отправителя-адрес узла-отправителя, а идентификатор получателя © адрес узла-получателя. Управляющая информация используется для маршрутизации, а также указывает на тип пакета и сегментацию. Данные — собственно передаваемая информация. CRC (Избыточный циклический код) — это сведения, которые помогут выявить ошибки, что, в свою очередь, гарантирует правильный прием информации.

Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения канальных соединений между сетевыми объектами и передачи блоков данных. Канальное соединение (канал передачи данных) строится на одном или нескольких физических соединениях.

Канальный уровень обнаруживает и, в большинстве случаев исправляет ошибки, которые могут возникнуть на физическом уровне. Это позволяет сетевому уровню считать передачу данных по сетевому соединению фактически безошибочной. Помимо этого канальный уровень позволяет сетевому управлять взаимными соединениями физических каналов.

Обычно, когда канальный уровень посылает кадр, он ожидает со стороны получателя подтверждения приема. Канальный уровень получателя проверяет наличие возможных ошибок передачи. Кадры, поврежденные при передаче, или кадры, получение которых не подтверждено, посылаются вторично.

  • установление и расторжение канального соединения;
  • расщепление канального соединения на несколько физических;
  • сериализация;
  • обнаружение и исправление ошибок;
  • управление потоком;
  • управление соединением физических каналов передачи данных.

Уровень 1, Физический (Physical Layer)

Это самый нижний в модели OSI. Этот уровень осуществляет передачу неструктурированного, ©сырого© потока бит по физической среде (например, по сетевому кабелю).

Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства активизации, поддержания и деактивизации физических соединений для передачи данных между канальными объектами. Функции уровня сводятся к активизации и деактивизации физического соединения, а также передачи данных.

Здесь реализуются электрический, оптический, механический и функциональный интерфейсы с кабелем. Физический уровень также формирует сигналы, которые переносят данные, поступившие от всех вышележащих уровней.

На этом уровне определяется способ соединения сетевого кабеля с платой сетевого адаптера, в частности, количество контактов в разъемах и их функции. Кроме того, здесь определяется способ передачи данных по сетевому кабелю.

Физический уровень предназначен для передачи битов (нулей и единиц) от одного компьютера к другому. Уровень отвечает за кодирование данных и синхронизацию битов, гарантируя, что переданная единица будет воспринята именно как единица, а не как ноль. Также физический уровень устанавливает длительность каждого бита и способ перевода бита в соответствующие электрические или оптические импульсы, передаваемые по сетевому кабелю.

Нижние уровни 1-й и 2-й определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи, такие, как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель. Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Каждый уровень предоставляет несколько услуг (т.е. выполняет несколько операций), подготавливающих данные для доставки по сети на другой компьютер. Уровни отделяются друг от друга границами — интерфейсами. Все запросы от одного уровня (другому передаются через интерфейс. Каждый уровень использует услуги нижележащего уровня.

Взаимодействие уровней модели OSI

Задача каждого уровня — предоставление услуг вышележащему уровню, маскируя©детали реализации этих услуг. При этом каждый уровень работает таким образом, будто существует прямая связь между всеми объектами одного уровня, где бы они не находились. Эта логическая, или виртуальная, связь между одинаковыми уровнями показана на рисунке 3.2.


Next: Проект 802 Up: Сетевые модели и их Previous: Сетевые модели и их Contents Index Alex Otwagin 2002-12-16

Эталонная модель OSI

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Тест к практическому заданию «Эталонная модель OSI» содержит 20 вопросов. Время выполнения 25 мин.
Система оценки: 5 балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

Модель OSI описывает

Варианты ответов
  • правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи
  • только правила передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи
  • только процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи
Вопрос 2

На сколько уровней модель OSI разделяет коммуникационные функции

Варианты ответов
Вопрос 3

Какие задачи выполняют уровни OSI в процессе передачи данных по сети

Варианты ответов
  • уровни выполняют одинаковые задачи, постоянно повторяя передающие сигналы по сети
  • каждый уровень выполняет свою определенную задачу
  • первых три уровня выполняют одинаковые задачи, последующие выполняют определенные задачи
Вопрос 4

Выбрать правильное расположение уровней модели OSI от 7 до 1

Варианты ответов
  • прикладной, канальный, представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, физический
  • представительский, прикладной, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический
  • прикладной, представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический
Вопрос 5

Верно ли утверждение: «Каждый уровень модели выполняет свою функции. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает»

Варианты ответов
  • верно
  • не верно
  • отчасти не верно
Вопрос 6

На базе протоколов, обеспечивающих механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах, строится

Варианты ответов
  • горизонтальная модель
  • вертикальная модель
  • сетевая модель
Вопрос 7

На основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине строится

Варианты ответов
  • горизонтальная модель
  • вертикальная модель
  • сетевая модель
Вопрос 8

Какой уровень представляет собой набор интерфейсов, позволяющим получить доступ к сетевым службам

Варианты ответов
  • представительский
  • прикладной
  • сеансовый
Вопрос 9

Какой уровень обеспечивает контроль логической связи и контроль доступа к среде

Варианты ответов
  • представительский
  • прикладной
  • канальный
Вопрос 10

Какой уровень преобразует данные в общий формат для передачи по сети

Варианты ответов
  • сетевой
  • представительский
  • сеансовый
Вопрос 11

Какой уровень обеспечивает битовые протоколы передачи информации

Варианты ответов
  • сетевой
  • транспортный
  • физический
Вопрос 12

Какой уровень управляет передачей данных по сети и обеспечивает подтверждение передачи

Варианты ответов
  • транспортный
  • канальный
  • сеансовый
Вопрос 13

Какой уровень поддерживает взаимодействие между удаленными процессами

Варианты ответов
  • транспортный
  • канальный
  • сеансовый
Вопрос 14

Какой уровень управляет потоками данных, преобразует логические сетевые адреса и имена в соответствующие им физические

Варианты ответов
  • сетевой
  • представительский
  • транспортный
Вопрос 15

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, называется

Варианты ответов
  • пакетом
  • сообщением
  • потоком
Вопрос 16

При какой передаче прикладные процессы будут передавать данные, и принимать их одновременно

Варианты ответов
  • дуплексная передача
  • полудуплексная передача
  • дуплексная передача и полудуплексная передача
Вопрос 17

При какой передаче прикладные процессы будут передавать и принимать данные по очереди

Варианты ответов
  • дуплексная передача
  • полудуплексная передача
  • дуплексная передача и полудуплексная передача
Вопрос 18

Единицей информации канального уровня являются

Варианты ответов
  • сообщения
  • потоки
  • кадры
Вопрос 19

Под физической средой понимают

Варианты ответов
  • материальную субстанцию, через которую осуществляется передача сигнала
  • материальную субстанцию, из которой состоит материнская плата
  • совокупность сигналов
Вопрос 20

Основными элементами модели OSI являются

Варианты ответов
  • уровни
  • уровни и прикладные процессы
  • уровни, прикладные процессы и физические средства соединения

Простое пособие по сетевой модели OSI для начинающих

Рассказываем, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей.

Эта инструкция — часть курса «Как работают сетевые протоколы».

Смотреть весь курс

Изображение записи

Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.

Модель OSI является эталонной. Полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model — это как раз некая образцовая модель. Вначале рассмотрим общую информацию, а потом перейдем к частным аспектам.

Семь уровней модели OSI

Принцип устройства сетевой модели

Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. Cамым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных.

В процессе передачи данных всегда участвуют устройство-отправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных, детально описывает семиуровневая модель OSI.

На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).

Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.

Инкапсуляция и инкапсуляция

Первый, физический уровень (physical layer, L1)

Начнем с самого нижнего уровня. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами, «железом». Компьютерное железо не понимает, что такое картинка или что на ней изображено, «железу» картинка понятна только в виде набора нулей и единиц, то есть бит.

Каждый уровень имеет свои PDU (Protocol Data Unit), представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.

Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по кабелям (например, через оптоволокно) или без — например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее.

Второй уровень, канальный (data link layer, L2)

Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств, — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?

Второй уровень решает проблему адресации при передаче информации. Канальный уровень получает биты и превращает их в кадры (frame, также «фреймы»). Задача здесь — сформировать кадры с адресом отправителя и получателя, после чего отправить их по сети.

У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей. Для упрощения мы указываем LLC на втором уровне модели, но, если быть точными, LLC нельзя отнести полностью ни к первому, ни ко второму уровню — он между.

На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.

На канальном уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса сопоставляются с 32-битными IP-адресами и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.

Третий уровень, сетевой (network layer, L3)

На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.

Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)

Уровни среди и уровни хоста

Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:

  • Media layers (уровни среды),
  • Host layers (уровни хоста).

Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или мобильные устройства.

Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним. Его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне, используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.

Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.

При передаче по протоколу TCP данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян. При передаче данных по протоколу UDP пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.

Главное отличие датаграмм — в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.

Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров. С последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.

Базовая защита от DDoS в Selectel

Защищаем сервисы на уровнях L3, L4 бесплатно.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными. Помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)

О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). А помимо этого → шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.

Полная схема

Седьмой уровень, прикладной (application layer)

Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.

Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.

Критика модели OSI

Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.

Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.

Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.

Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности иногда можно обойтись без уровней 5 и 6, также в редких случаях можно обойтись только первыми четырьмя уровнями.

Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.

Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.

PDU для каждого уровня модели

Вывод, роль модели OSI при построении сетей

В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, восьмой — так называют самого пользователя.

Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.

Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.

Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.

Сетевые протоколы: базовые понятия и описание самых востребованных правил

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *