Основные функции уровней модели OSI. Модель osi кратко

20. Что определяет модель osi?

Сетевая модель OSI (англ. opensystemsinterconnectionbasicreferencemodel — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

21. Перечислить уровни модели osi и дать описание их функциям.

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: HTTP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET.

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.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.

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.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (англ. network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security), ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), ARP (Address Resolution Protocol).

Канальный уровень

Канальный уровень (англ. data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Говорят, что эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы канального уровня: ARCnet, ATM, Cisco Discovery Protocol (CDP), Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, D channel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, obsolete), StarLan, Spanning tree protocol, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.

В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровень

Физический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC. Протоколы физического уровня: IEEE802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH, 802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUmradiointerface,ITUиITU-T,TransferJet,ARINC818,G.hn/G.9960.

studfiles.net

Основные функции уровней модели OSI

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 27Следующая ⇒

Каждый из семи уровней определяет перечень услуг, которые он предоставляет смежным уровням, реализуя определенный набор сетевых функций.

· Физический уровень - описывает принципы передачи сигналов, скорость передачи, спецификации каналов связи. Уровень реализуется аппаратными средствами (сетевой адаптер, порт концентратора, сетевой кабель).

5. Канальный уровень (data link layer) - решает две основные задачи – проверяет доступность среды передачи (может быть разделена между несколькими сетевыми узлами), а также обнаруживает и исправляет ошибки, возникающие в процессе передачи.

Канальный уровень часто разбивают на два подуровня:

Уровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC) обеспечивает:

· совместный доступ сетевых адаптеров к физическому уровню,

· определение границ кадров,

· распознавание адресов назначения кадров (эти адреса часто называют физическими, или MAC-адресами).

Уровень управления логической связью (Logical Link Control, LLC) отвечает:

· за установление канала связи,

· за безошибочную посылку и прием сообщений с данными.

3. Сетевой уровень - отвечает за буферизацию и маршрутизацию в сети. Маршрутизация – существенная функция при работе в глобальных сетях (с коммутацией пакетов), когда необходимо определить маршрут передачи пакета, выполнить перевод логических адресов узлов сети в физические.

В ЛВС между любой парой узлов есть прямой путь (маршрут), поэтому основная функция этого уровня сводится к буферизации пакетов.

4. Транспортный уровень - (transport layer) решает задачу надежной передачи сообщений в составной сети с помощью подтверждения доставки и повторной отправки пакетов. Скрывает различия между сетевыми сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что пользователи получают требуемое качество обслуживания независимо от нижележащего сетевого уровня. Этот уровень и все следующие реализуются программно.

5. Сеансовый уровень - (session layer) позволяет запоминать информацию о текущем состоянии сеанса связи и в случае разрыва соединения возобновлять сеанс с этого состояния.

6. Уровень представления

Его функция заключается в преобразовании сообщений, используемых прикладным уровнем, в некоторый общепринятый формат обмена данными между сетевыми компьютерами.

Целью преобразования сообщения является сжатие данных и их защита.

7. Прикладной уровень - (application layer) реализует интерфейс между остальными уровнями модели и пользовательскими приложениями.

Основная идея модели OSI заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на ряд отдельных легко обозримых задач.

Тема 5.2. Протокол

Операционная система управляет ресурсами компьютера, а сетевая операционная система обеспечивает управление аппаратными и программными ресурсами всей сети. Тем не менее, для передачи данных в сети нужен еще один компонент – протокол.

Протокол – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом. Отметим три основных момента, касающихся протоколов:

· Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет:

· различные цели;

· выполняет определенные задачи;

· обладает своими преимуществами и ограничениями.

· Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Уровень	Набор правил (протокол)
Прикладной	Инициация или прием запроса
Представительский	Добавление в сообщение форматирующей, отображающей и шифрующей информации
Сеансовый	Добавление информации о трафике – с указанием момента отправки пакета
Транспортный	Добавление информации для обработки ошибок
Сетевой	Добавление адресов и информации о месте пакета в последовательности передаваемых пакетов
Канальный	Добавление информации для проверки ошибок (трейлера пакета) и подготовка данных для передачи по физическому соединению
Физический	Передача пакета как потока битов в соответствии с определенным способом доступа

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

Работа протоколов

Протоколы реализуются через заголовки, которые добавляются к пакетам по мере того, как они передаются по уровням. Каждый заголовок связывается с конкретным уровнем и в каждом последующем уровне воспринимается как часть пакета (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Формирование, передача и прием пакета

При поступлении пакета в принимающий узел, заголовки соответствующих уровней используются для вызова заданной функции в принимающем узле. При передаче пакета выше этот заголовок изымается. И компьютер-отправитель, и компьютер-получатель должны выполнять каждое действие одинаковым способом с тем, чтобы пришедшие, по сети данные совпали с отправленными.

Основные типы протоколов

Существует несколько стандартных стеков протоколов, разработанных разными фирмами. Протоколы этих стеков выполняют работу, специальную для своего уровня. Однако коммуникационные задачи, которые возложены на сеть, приводят к разделению протоколов на три типа (рис. 5.3): прикладные протоколы; транспортные протоколы и сетевые протоколы.

Прикладной

Представительский

Сеансовый

Транспортный

Сетевой

Канальный

Физический

Рис. 5.3. Основные типы протоколов по уровням модели OSI

Прикладные протоколы работают на верхнем уровне модели OSI и обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними.

Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними.

Сетевые протоколы обеспечивают услуги связи. Эти протоколы управляют: адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу.

Контрольные вопросы:

Сетевая модель OSI?

Уровней модели OSI?

Протокол?

Основные типы протоколов?

Лекция 6. Популярные стеки протоколов: OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB. Стандартизация сетей. Требования, предъявляемые к компьютерным сетям.

План:

1. Стандартизация сетей

Популярные стеки протоколов

Требования, предлагаемые к современным вычислительным сетям

4. Контрольные вопросы

Стандартизация сетей

В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является рассмотренная ранее модель взаимодействия открытых систем (OSI).

Открытой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Под термином «спецификация» в вычислительной технике понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, особых характеристик.

Под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.

Модель OSI касается только открытости средств взаимодействия сетевых устройств, связанных в компьютерную сеть.

Преимущества сетей построенных с соблюдением принципов открытости:

· возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;

· безболезненная замена отдельных компонентов сети другими, более совершенными, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;

· легкость сопряжения одной сети с другой.

Источники стандартов

Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций. В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов:

· стандарты отдельных фирм, например, стек протоколов SNA компании IBM или графический интерфейс OPEN LOOK для Unix-систем компании Sun;

· стандарты специальных комитетов и объединений создаются несколькими компаниями, например стандарты технологии ATM, разрабатываемые объединением ATM Forum, или стандарты технологии 100 Мбит Ethernet разрабатываемые союзом Fast Ethernet Alliance;

· национальные стандарты, например стандарт FDDI, является одним из стандартов института ANSI;

· международные стандарты, например модель и стек коммуникационных протоколов Международной организации по стандартизации (ISO).

Некоторые стандарты, непрерывно развиваясь, могут переходить из одной категории в другую.

Стандартизация Интернета

Утвержденные официальные стандарты Интернета и TCP/IP публикуются в виде документов RFC (Request for Comments – рабочее предложение).

В соответствии с принципом открытости Интернета все документы RFC, в отличие, скажем, от стандартов ISO, находятся в свободном доступе. Список RFC можно найти, в частности, на сайте www.rfc-editor.org.

Популярные стеки протоколов

Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. Наиболее известными стеками протоколов являются: OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA (не все из них применяются сегодня на практике).

Стек OSI

Важно различать модель OSI и стек протоколов OSI. Модель OSI является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем, стек OSI представляет собой набор спецификаций конкретных протоколов.

Стек OSI полностью соответствует модели OSI (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Стек протоколов OSI

Протоколы стека OSI отличает сложность и неоднозначность спецификаций. Эти свойства явились результатом общей политики разработчиков стека, стремившихся учесть в своих протоколах все многообразие уже существующих и появляющихся технологий.

На физическом и канальном уровнях стек OSI поддерживает протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, а также протоколы LLC, X.25 и ISDN, то есть использует все разработанные вне стека популярные протоколы нижних уровней, как и большинство других стеков.

Сетевой уровень включает сравнительно редко используемые протоколы Connection-oriented Network Protocol (CONP) и Connectionless Network Protocol (CLNP). Как следует из названий, первый из них ориентирован на соединение (connection-oriented), второй — нет (connectionless).

Более популярны протоколы маршрутизации стека OSI: ES-IS (End System — Intermediate System) между конечной и промежуточной системами и IS-IS (Intermediate System — Intermediate System) между промежуточными системами.

Транспортный уровень стека OSI в соответствии с функциями, определенными для него в модели OSI.

Службы прикладного уровня обеспечивают передачу файлов, эмуляцию терминала, службу каталогов и почту. Из них наиболее популярными являются служба каталогов (стандарт Х.500), электронная почта (Х.400), протокол виртуального терминала (VTP), протокол передачи, доступа и управления файлами (FTAM), протокол пересылки и управления работами (JTM).

Стек IPX/SPX

Стек IPX/SPX является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанным для сетевой ОС NetWare еще в начале 80-х годов. Название стеку дали протоколы сетевого и транспортного уровней — Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX).

К сетевому уровню этого стека отнесены протоколы маршрутизации RIP и NLSP. А в качестве представителей трех верхних уровней приведены два популярных протокола: протокол удаленного доступа к файлам NetWare Core Protocol (NCP) и протокол объявления о сервисах Service Advertising Protocol (SAP).

Рис. 6.2. Стек протоколов IPX/SPX

Особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ранних версий ОС NetWare на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами. Однако в крупных корпоративных сетях они слишком перегружали медленные глобальные связи широковещательными пакетами. Стек IPX/SPX является собственностью фирмы Novell и на его реализацию нужно получать лицензию (то есть открытые спецификации не поддерживались).

Стек NetBIOS/SMB

Стек NetBIOS/SMB является совместной разработкой компаний IBM и Microsoft (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Стек NetBIOS/SMB

Специфические протоколы NetBEUI и SMB задействованы на верхних уровнях стека.

Протокол Network Basic Input/Output System (NetBIOS) появился в 1984 году. В дальнейшем он был заменен на протокол расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface).

NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и для не больших сетей (не более 200 рабочих станций). Этот протокол не поддерживает маршрутизация пакетов. Это ограничивает применение только локальными сетями, не разделенными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.

Протокол Server Message Block (SMB) поддерживает функции сеансового уровня, уровня представления и прикладного уровня. На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.

Стек TCP/IP

Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров в Интернете, а также в огромном числе корпоративных сетей.

Соответствие популярных стеков протоколов модели OSI

В большинстве случаев разработчики стеков отдавали предпочтение скорости работы сети в ущерб модульности — ни один стек, кроме стека OSI, не разбит на семь уровней. Т.о. структура стеков протоколов часто не соответствует рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни и по другим причинам.

Рис. 6.4. Соответствие популярных стеков протоколов модели OSI

Требования, предлагаемые к современным вычислительным сетям

Производительность.

Существует несколько основных характеристик производительности сети:

· время реакции;

· пропускная способность;

· задержка передачи.

Время реакцииопределяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос.

Очевидно, что значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети – загруженности сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженность сервера и тому подобное.

Пропускная способностьограничивает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени.

Пропускная способность измеряется или в битах в секунду, или в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть:

· Мгновенная -отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени – например, 10 мс или 1 с.

· Средняя -вычисляется путем распределения общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени – час, день или неделя.

· Максимальная– это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.

Задержка передачиопределяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Этот параметр производительности по содержанию близок к реакции сети, но отличается тем, что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержек обработки компьютерами сети.

Пропускная способность и задержки передачи является независимыми параметрами, так что сеть может владеть, например, высокой пропускной способностью, но вносить значительные задержки при передаче каждого пакета.

Надежность и безопасность

Для оценки надежности используется:

Коэффициент готовностиозначает частицу времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшина путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирования системы обеспечивали другие.

Другим аспектом общей надежности является безопасность (security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.

Еще одною характеристикой надежности является отказостойкость (faultwrance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы спрятать от пользователя отказ отдельных ее элементов (возможно снижение качества ее работы, но не полная остановка системы).

1Назначение и применение модели osi.

Международная организация по стандартизации (International Organization for Standartization— ISO) разработала эталонную модель OSI в начале 1980-х годов. Сейчас OSI — это фактический стандарт для разработки протоколов коммуникации между компьютерами. Хотя и не все протоколы основаны на этой модели, большая часть новых использует именно данный многоуровневый подход Эталонная модель OSI разделяет проблему связи между машинами на семь уровней. Каждый уровень заботится о связи только со своим соответствующим уровнем на другом компьютере (рис. 1.1). Это означает, что уровень 5 должен заниматься только пятым уровнем другой машины, а не фактической физической средой передачи.

Кроме того, каждый уровень эталонной модели OSI предоставляет службы уровню выше (уровень 5 уровню 6, уровень 6 уровню 7 и т.д.) и запрашивать некоторые службы у слоя ниже (уровень 5 у уровня 4, уровень 4 у уровня 3 и т.д.).

2Назначение физического уровня эталонной модели osi.

Физический уровень (physical layer) отвечает за создание нулей и единиц в физической среде за счет изменения электрических импульсов напряжения. Наиболее популярными спецификациями связи физического уровня являются следующие.

3Опишите спецификации используемые на физическом уровне.

Спецификация Е1А/ПА-232 ассоциации электронной промышленности (EIA)и ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA), используемая для связи между компьютерными устройствами. Этот интерфейс зачастую используется для подключения компьютеров к модемам и может применяться к различным физическим разъемам.

Спецификация V.35 сектора стандартизации международного телекоммуникационного союза (ITU-T) определяет механизм передачи сигналов со скоростью от 19,2 Кбит/с до 1,544 Мбит/с. Этот физический интерфейс рассчитан на 34-штырьковый разъем, называемый также винчестерным блоком (Winchester Block).

Спецификация RS-449, используемая для глобальной синхронной связи (widearea communication). Физическое соединение, использующее разъем на 37 штырьков, способно передать сигнал на значительно большие расстояния, чем Е1А/Г1А-232.

Спецификация 802.3. Одной из наиболее широко используемых физических сред является Ethernet. В настоящее время скорости Ethernet достигают от 10 до 1000 Мбит/с.

4 Назначение канального уровня модели osi.

Канальный уровень (channel layer) передачи данных обеспечивает надежную доставку данных через физический канал связи. У канального уровня передачи данных есть собственная схема адресации, которая отвечает за физическое подключение и может передавать фреймы на основании адресов канального уровня передачи данных.

Традиционные коммутаторы Ethernet коммутируют сетевой трафик на основании адреса канального уровня передачи данных (уровень 2). Обычно коммутацию трафика на основании адреса уровня 2 называют мостовым соединением (bridging). Фактически, коммутатор Ethernet — это не более чем быстродействующий мост с несколькими интерфейсами.

5 Назначение сетевого уровня модели osi.

Сетевой уровень (network layer) обеспечивает адресацию логического типа, которая позволяет двум конечным системам в различных логических сетях определить возможный путь для связи. Именно на этом уровне находятся протоколы маршрутизации. Сейчас IP адресация в Интернете — одна из популярных схем адресации.

Протоколы маршрутизации, такие как расширенный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol — Enhanced IGRP — EIGRP),

открытый протокол поиска кратчайших маршрутов (Open Shortest Path First — OSPF),

протокол граничного шлюза (Border Gateway Protocol — BGP),

протокол обмена маршрутной информацией между промежуточными системами (Intermediary System to Intermediary System — IS-IS) и многие другие используются для определения оптимальных маршрутов между двумя логическими подсетями.

studfiles.net

Модель OSI ~ Сетевые заморочки

И снова здравствуйте дорогие друзья, сегодня мы с вами разберемся в том, что же такое сетевая модель OSI, зачем она, собственно говоря, предназначена.Как вы уже наверное понимаете, современные сети устроены очень и очень сложно, в них протекает множество различных процессов, выполняются сотни действий. Для того чтобы упростить процесс описания данного многообразия функций сети (а что еще более важно упростить процесс дальнейшей разработки данных функций) были предприняты попытке их структурирования. В результате структурирования все функции, выполняемые компьютерной сетью, разделяются на несколько уровней, каждый из которых отвечает только за определенный, узкоспециализированый круг задач. Здесь сетевую модель можно сравнить со структурой компании. Компания разделена на отделы. Каждый отдел выполняет свои функции, но во время работы контактирует с другими отделами.

Разделение функций с помощью сетевой модели

Сетевая модель OSI разработана таким образом, чтобы вышестоящие уровни сетевой модели использовали нижестоящие уровни сетевой модели, для передачи своей информации. Правила, с помощью которых общаются уровни модели, называются сетевыми протоколами. Сетевой протокол определенного уровня модели может общаться либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами соседних уровней. Здесь опять же можно провести аналогию с работой компании. В компании всегда есть четко установленная иерархия, хотя и не такая строгая как в сетевой модели. Работники одной ступени иерархии выполняют поручения, полученные от работников более высокого уровня иерархии.

Взаимодействие между уровнями сетевой модели OSI

Каждое устройство, работающее в сети, можно представить в виде системы работающей на соответствующих уровнях модели OSI. Причем данное устройство может использовать в своей работе, как все уровни модели OSI, так и только некоторые нижние ее уровни. Обычно когда говорят, что устройство работает на некотором уровне модели, то подразумевают, что оно работает на данном уровне сетевой модели и на всех лежащих ниже уровнях.

Работа не некоторых уровнях сетевой модели OSI

Когда два различных устройства сети общаются между собой, они используют протоколы одних и тех же уровней сетевой модели, при этом в процесс взаимодействия вовлекается как протоколы уровня на котором непосредственно происходит взаимодействие, так и необходимые протоколы всех нижележащих уровней, так как они используются для передачи данных, полученных от верхних уровней.

Общение двух систем с позиции модели OSI

При передачи информации от верхнего уровня сетевой модели к нижнему уровню сетевой модели, к данной полезной информации добавляется некоторая служебная информация, называемая заголовком (на 2 уровне добавляется не только заголовок, но еще и концевик). Данный процесс добавления служебной информации называется инкапсуляцией. При приеме (передачи информации от нижнего уровня к верхнему) происходит отделение данной служебной информации и получение исходных данных. Такой процесс называется деинкапсуляцией. По своей сути этот процесс очень похож на процесс отправки письма по почте. Представьте, что вы хотите отправить письмо своему другу. Вы пишите письмо – это полезная информация. Отправляя ее по почте, вы упаковываете ее в конверт, надписывая на нем адрес получателя, то есть добавляете к полезной информации некоторый заголовок. По сути это и есть инкапсуляция. Получая ваше письмо, ваш друг его деинкапсулирует – то есть разрывает конверт и достает из него полезную информацию – ваше письмо.

Демонстрация принципа инкапсуляции

Модель OSI подразделяет все функции, выполняемые при взаимодействии систем на 7 уровней: Физический(Physical) - 1, Канальный(Data link) -2, Сетевой(network) – 3, Транспортный(transport) – 4, Сеансовый(Session) -5, Представительский(Presentation) -6 и Прикладной (Application) - 7.

Уровни модели взаимодействия открытых систем

Кратенько рассмотрим назначение каждого из уровней модели взаимодействия открытых систем.

Прикладной уровень

Прикладной уровень является точкой, через которую приложения общаются с сетью (точка входа в модель OSI). С помощью данного уровня модели OSI выполняется следующие задачи: управление сетью, управление занятостью системы, управление передачей файлов, идентификация пользователей по их паролям. Примерами протоколов данного уровня являются: HTTP, SMTP, RDP и д.р. Очень часто протоколы прикладного уровня выполняют одновременно функции протоколов представительского и сеансового уровней.

Представительский уровеньДанный уровень отвечает за формат представления данных. Грубо говоря, он преобразует данные полученные от уровня приложений к формату пригодному для передачи по сети (ну и соответственно выполняет обратную операцию преобразуя информацию, полученную из сети, к формату пригодному для обработки приложениями).Сеансовый уровеньНа данном уровне происходит установление, поддержание и управление сеансом связи между двумя системами. Именно данный уровень отвечает за поддержание связи между системами на весь промежуток времени в течение которого происходит их взаимодействие. Транспортный уровеньПротоколы данного уровня сетевой модели OSI отвечают за передачу данных от одной системы другой. На данном уровне большие блоки данных разделяются на более мелкие блоки, пригодные для обработки сетевым уровнем (очень мелкие блоки данных объединяются в более крупные), данные блоки соответствующим образом маркируются для их последующего восстановления на принимающей стороне. Так же при использовании соответствующих протоколов данный уровень способен обеспечить контроль доставки пакетов сетевого уровня. Блок данных, которым оперируют данный уровень обычно называется сегментом. Примерами протоколов данного уровня являются: TCP, UDP, SPX, ATP и д.р.Сетевой уровеньДанный уровень отвечает за маршрутизацию (определение оптимальных маршрутов от одной системы до другой) блоков данных данного уровня. Блок данных этого уровня обычно называется пакетом. Так же данный уровень отвечает за логическую адресацию систем (те самые IP адреса), на основе которой как раз и происходит маршрутизация. К протоколам данного уровня можно отнести: IP, IPX и др, к устройствам работающим на данном уровне – маршрутизаторы.Канальный уровеньДанный уровень отвечает за физическую адресацию устройств сети (MAC адреса), управлением доступа к среде, а также коррекцией ошибок допущенных физическим уровнем. Блок данных, используемый на канальном уровне принято называть фреймом. К данному уровню относятся следующие устройства: коммутаторы (не все), мосты и д.р. Типичной технологией использующей данный уровень является Ethernet. Физический уровеньОсуществляет передачу оптических или электрических импульсов по выбранной среде передачи. К устройствам данного уровня можно отнести всевозможные повторители и концентраторы.

Модель OSI сама по себе не является практической реализацией, она лишь предполагает некоторый набор правил по взаимодействию компонентов системы. Практическим примером реализации стека сетевых протоколов является стек протоколов TCP/IP (а так же другие менее распространенные стеки протоколов).