Osi modell szintű funkciók. Elmélet: OSI hálózati modell

Az adatok egységes megjelenítésére a heterogén eszközökkel és szoftverekkel rendelkező hálózatokban a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) alapvető kommunikációs modellt dolgozott ki. nyílt rendszerek OSI (Open System Interconnection). Ez a modell leírja az adatátvitel szabályait és eljárásait különböző hálózati környezetekben kommunikációs munkamenet létrehozásakor. A modell fő elemei a rétegek, az alkalmazási folyamatok és a fizikai kapcsolat. ábrán. Az 1.10 az alapmodell felépítését mutatja be.

Az OSI-modell minden rétege meghatározott feladatot lát el a hálózaton keresztüli adatátvitel folyamatában. Az alapmodell a hálózati protokollok fejlesztésének alapja. Az OSI a hálózat kommunikációs funkcióit hét rétegre osztja, amelyek mindegyike a nyílt rendszerek összekapcsolási folyamatának más-más részét szolgálja.

Az OSI-modell csak a rendszerkommunikációt írja le, a végfelhasználói alkalmazásokat nem. Az alkalmazások saját kommunikációs protokolljaikat valósítják meg a hivatkozással Rendszereszközök.

Rizs. 1.10. OSI modell

Ha egy alkalmazás át tudja venni az OSI modell egyes felső rétegeinek funkcióit, akkor az adatcseréhez közvetlenül azokhoz a rendszereszközökhöz fordul, amelyek az OSI modell többi alsó rétegének funkcióit látják el.

OSI Model Layer Interaction

Az OSI modell két részre osztható különböző modellekábrán látható módon. 1.11:

Horizontális protokoll alapú modell, amely mechanizmust biztosít a programok és folyamatok interakciójához különböző gépeken;

A szomszédos rétegek által egymásnak ugyanazon a gépen nyújtott szolgáltatásokon alapuló vertikális modell.

A küldő számítógép minden szintje a fogadó számítógép azonos szintjével működik együtt, mintha közvetlenül csatlakozna. Az ilyen hivatkozást logikai vagy virtuális hivatkozásnak nevezzük. A valóságban a kommunikáció ugyanazon számítógép szomszédos szintjei között zajlik.

Tehát a küldő számítógépen lévő információnak minden szinten át kell haladnia. Ezután a fizikai adathordozón keresztül továbbítják a fogadó számítógéphez, és ismét áthaladnak az összes rétegen, amíg el nem éri azt a szintet, amelyről a küldő számítógépen küldték.

A horizontális modellben a két programnak közös protokollra van szüksége az adatcseréhez. A függőleges modellben a szomszédos rétegek API-k (Application Programming Interface) segítségével kommunikálnak.

Rizs. 1.11. A számítógépek interakciós sémája az OSI alap referenciamodellben

Az adatokat a hálózatra küldés előtt csomagokra osztják. A csomag a hálózat állomásai között továbbított információegység.

Adatküldéskor a csomag szekvenciálisan átmegy a szoftver minden rétegén. Minden szinten ennek a szintnek a vezérlő információja (fejléc) kerül a csomagba, amely szükséges a hálózaton keresztüli sikeres adatátvitelhez, amint az az ábrán látható. 1.12, ahol a Zag a csomag fejléce, a Kon a csomag vége.

A fogadó oldalon a csomag fordított sorrendben megy keresztül az összes rétegen. Minden rétegben ennek a rétegnek a protokollja beolvassa a csomaginformációkat, majd eltávolítja a küldő oldal által a csomaghoz ugyanazon a szinten hozzáadott információkat, és továbbítja a csomagot a következő rétegnek. Amikor a csomag eléri az Alkalmazási réteget, minden vezérlő információ eltávolítódik a csomagból, és az adatok visszaállnak eredeti formájukba.

Rizs. 1.12. A hétszintű modell egyes szintjeinek csomagjának kialakítása

A modell minden szintje betölti funkcióját. Minél magasabb a szint, annál nehezebben oldja meg a problémát.

Kényelmes az OSI-modell egyes rétegeire úgy tekinteni, mint a meghatározott funkciók végrehajtására kialakított programcsoportokra. Az egyik réteg például az adatok ASCII-ről EBCDIC-re való konvertálásáért felelős, és tartalmazza a feladat végrehajtásához szükséges programokat.

Mindegyik réteg szolgáltatást nyújt a magasabb rétegnek, viszont az alsóbb rétegtől kéri a szolgáltatást. A felsőbb rétegek szinte ugyanúgy kérik a szolgáltatást: általában ez az a követelmény, hogy bizonyos adatokat az egyik hálózatról a másikra irányítsanak. Az adatcímzés alapelveinek gyakorlati megvalósítása az alsóbb szintekhez tartozik. ábrán. 1,13 adott Rövid leírás minden szintű funkciót.

Rizs. 1.13. OSI modellréteg-funkciók

A vizsgált modell nyílt rendszerek interakcióját határozza meg különböző gyártók ugyanazon a hálózaton. Ezért koordinációs műveleteket hajt végre számukra:

Alkalmazott folyamatok kölcsönhatása;

Adatbemutatási űrlapok;

Egységes adattárolás;

Hálózati erőforrás-kezelés;

Adatbiztonság és információvédelem;

Programok és technikai eszközök diagnosztikája.

Alkalmazási réteg

Az alkalmazási réteg hozzáférést biztosít az alkalmazási folyamatokhoz az interakciós területhez, a felső (hetedik) szint, és közvetlenül kapcsolódik az alkalmazási folyamatokhoz.

A valóságban az alkalmazási réteg különféle protokollok gyűjteménye, amelyeken keresztül a hálózati felhasználók hozzáférnek a megosztott erőforrásokhoz, például fájlokhoz, nyomtatókhoz vagy hipertext weblapokhoz, és megszervezik együttműködésüket, például a protokoll használatával. Email... Az alkalmazásszolgáltatás-specifikus elemek szolgáltatást nyújtanak bizonyos alkalmazásprogramokhoz, például fájlátvitelhez és terminálemulációs programokhoz. Ha például egy programnak fájlokat kell küldenie, akkor az FTAM (File Transfer, Access, and Management) fájlátviteli, hozzáférési és kezelési protokollt kell használni. Az OSI modellben egy olyan alkalmazás, amelynek egy adott feladatot kell végrehajtania (például frissítenie kell egy adatbázist a számítógépen), meghatározott adatokat Datagramként küld el az alkalmazási rétegnek. Ennek a rétegnek az egyik fő feladata annak meghatározása, hogy egy alkalmazás kérését hogyan kell kezelni, vagyis milyen kérést fogadjon el egy adott kérés.

Az adategységet, amelyen az alkalmazási réteg dolgozik, általában üzenetnek nevezik.

Az alkalmazási réteg a következő funkciókat látja el:

1. Különféle munkák végzése.

Fájl átvitel;

Munkavégzés;

Rendszermenedzsment stb.

2. A felhasználók azonosítása jelszavaik, címeik, elektronikus aláírásaik alapján;

3. A működő előfizetők meghatározása és az új alkalmazási folyamatokhoz való hozzáférés lehetősége;

4. A rendelkezésre álló források megfelelőségének meghatározása;

5. Egyéb pályázati folyamatokhoz kapcsolódó kérések szervezése;

6. A kérelmek átvitele a reprezentatív szintre az információleírás szükséges módszereihez;

7. Eljárások megválasztása a folyamatok tervezett párbeszédéhez;

8. Az alkalmazási folyamatok által kicserélt adatok kezelése és az alkalmazási folyamatok interakciójának szinkronizálása;

9. A szolgáltatás minőségének meghatározása (adatblokkok szállítási ideje, megengedett hibaarány);

10. Hibajavítási és adatérvényesítési megállapodás;

11. A szintaxisra vonatkozó korlátozások (karakterkészletek, adatstruktúra) egyeztetése.

Ezek a funkciók határozzák meg az alkalmazási réteg által az alkalmazási folyamatok számára biztosított szolgáltatások típusait. Ezenkívül az alkalmazási réteg átadja az alkalmazási folyamatoknak a fizikai, csatorna, hálózati, szállítási, munkameneti és prezentációs réteg által nyújtott szolgáltatást.

Alkalmazási szinten a felhasználókat már feldolgozott információkkal kell ellátni. A rendszer és a felhasználói szoftver képes ezt kezelni.

Az alkalmazási réteg felelős az alkalmazások hálózathoz való hozzáféréséért. Ennek a rétegnek a feladatai a fájlátvitel, az e-mail csere és a hálózatkezelés.

A legáltalánosabb protokollok a felső három rétegben:

FTP (File Transfer Protocol) fájlátviteli protokoll;

A TFTP (Trivial File Transfer Protocol) a legegyszerűbb fájlátviteli protokoll;

X.400 email;

Telnet munka távoli terminállal;

Az SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) egy egyszerű levélváltási protokoll;

CMIP (Common Management Information Protocol) általános információkezelési protokoll;

SLIP (Serial Line IP) IP soros vonalakhoz. Soros karakterenkénti adatátviteli protokoll;

Az SNMP (Simple Network Management Protocol) egy egyszerű hálózatkezelési protokoll;

Az FTAM (File Transfer, Access, and Management) egy fájlátviteli, hozzáférési és kezelési protokoll.

Bemutató réteg

Ennek a szintnek a funkciói a pályázati folyamatok között átvitt adatok kívánt formában történő megjelenítése.

Ez a réteg biztosítja, hogy az alkalmazási réteg által továbbított információkat egy másik rendszer alkalmazási rétege megértse. Ha szükséges, a prezentációs réteg az információ továbbításakor az adatformátumokat egy bizonyos közös megjelenítési formátumba konvertálja, és a vételkor ennek megfelelően végrehajtja az inverz transzformációt. Ily módon az alkalmazási rétegek leküzdhetik például az adatmegjelenítés szintaktikai különbségeit. Ez a helyzet előfordulhat olyan LAN-on, ahol heterogén számítógépek (IBM PC és Macintosh) vannak, amelyeknek kommunikálniuk kell. Tehát az adatbázisok területén az információkat betűk és számok formájában, gyakran grafikus kép formájában kell megjeleníteni. Ezeket az adatokat például lebegőpontos számokként kell feldolgoznia.

Az adatok általános bemutatása a modell minden szintjén egységesített ASN.1 rendszeren alapul. Ez a rendszer a fájlok szerkezetének leírására szolgál, és lehetővé teszi az adattitkosítási probléma megoldását is. Ezen a szinten az adatok titkosítása és visszafejtése végezhető el, melynek köszönhetően az adatcsere titkossága minden alkalmazásszolgáltatás számára egyszerre biztosított. Ilyen protokoll például a Secure Socket Layer (SSL), amely biztonságos üzenetkezelést biztosít a TCP/IP verem alkalmazási rétegbeli protokolljai számára. Ez a réteg biztosítja az alkalmazási réteg adatátalakítását (kódolását, tömörítését stb.) a szállítási réteg információfolyamává.

A reprezentatív szint a következő fő funkciókat látja el:

1. Kérelmek generálása az alkalmazási folyamatok közötti interakciós munkamenetek létrehozására.

2. Adatmegjelenítés koordinálása a pályázati folyamatok között.

3. Adatbemutatási űrlapok megvalósítása.

4. Grafikai anyag bemutatása (rajzok, képek, diagramok).

5. Az adatok osztályozása.

6. A munkamenetek leállítására vonatkozó kérések továbbítása.

A prezentációs réteg protokolljai általában a modell felső három rétegének protokolljainak részét képezik.

Munkamenet réteg

A munkamenet réteg az a réteg, amely meghatározza a felhasználók vagy alkalmazási folyamatok közötti munkamenetek lebonyolításának eljárását.

A munkamenet réteg biztosítja a beszélgetés vezérlését annak érdekében, hogy rögzítse, melyik oldal az aktuálisan aktív, és szinkronizálási eszközt is biztosít. Utóbbiak lehetővé teszik töréspontok beillesztését a hosszú lépésekbe, így hiba esetén az újrakezdés helyett vissza lehet térni az utolsó törésponthoz. A gyakorlatban kevés alkalmazás használja a session réteget, és ritkán valósítják meg.

A session réteg kezeli az információátvitelt az alkalmazási folyamatok között, koordinálja egy kommunikációs munkamenet fogadását, továbbítását és kiadását. Ezen túlmenően a munkamenet réteg tartalmazza a jelszókezelési, párbeszéd-kezelési, szinkronizálási és kommunikációs funkciókat az átviteli munkamenetben az alsóbb rétegek hibáiból eredő meghibásodások után. Ennek a rétegnek az a feladata, hogy koordinálja a kommunikációt két különböző munkaállomáson futó alkalmazás között. Ez egy jól felépített párbeszéd formájában történik. Ezek közé tartozik a munkamenet létrehozása, az üzenetcsomagok átvitelének és fogadásának vezérlése a munkamenet során, valamint a munkamenet befejezése.

A munkamenet szintjén meghatározzák, hogy mi lesz az átvitel két alkalmazási folyamat között:

Félduplex (a folyamatok felváltva továbbítják és fogadják az adatokat);

Duplex (a folyamatok egyidejűleg továbbítják és fogadják az adatokat).

Félduplex módban a munkameneti réteg adatjogkivonatot ad ki az átvitelt elindító folyamatnak. Amikor eljön az ideje, hogy a második folyamat válaszoljon, egy adatjogkivonat kerül átadásra. A munkamenet réteg csak az adatjogkivonattal rendelkező oldalra engedélyezi az átvitelt.

A munkamenet réteg a következő funkciókat látja el:

1. Az interaktív rendszerek közötti kapcsolat létrehozása és megszüntetése munkamenet szinten.

2. Normál és sürgős adatcsere végrehajtása az alkalmazási folyamatok között.

3. Alkalmazott folyamatok interakciójának menedzselése.

4. A munkamenet kapcsolatok szinkronizálása.

5. Rendkívüli helyzetek bejelentése a pályázati folyamatokban.

6. Olyan címkék létrehozása az alkalmazási folyamatban, amelyek meghibásodás vagy hiba után lehetővé teszik a végrehajtás visszaállítását a legközelebbi címkéről.

7. A pályázati folyamat szükség szerinti megszakítása és helyes folytatása.

8. A munkamenet megszakítása adatvesztés nélkül.

9. Különleges üzenetek küldése a foglalkozás menetéről.

A munkamenet réteg felelős a véggépek közötti adatcsere-munkamenetek megszervezéséért. A munkamenet szintű protokollok általában a modell felső három rétegének protokolljainak részét képezik.

Szállítási réteg

A szállítási réteget csomagok kommunikációs hálózaton keresztüli továbbítására tervezték. Szállítási szinten a csomagok blokkokra vannak osztva.

A feladótól a fogadóig terjedő úton a csomagok összezavarodhatnak vagy elveszhetnek. Míg egyes alkalmazások saját hibakezelési lehetőséggel rendelkeznek, vannak olyanok, amelyek szívesebben kezelik azonnal a megbízható kapcsolatot. A szállítási réteg feladata annak biztosítása, hogy az alkalmazások vagy a modell felső rétegei (alkalmazás és munkamenet) az általuk igényelt megbízhatósággal továbbítsanak adatokat. Az OSI modell öt szolgáltatási osztályt határoz meg a szállítási réteg által. Az ilyen típusú szolgáltatásokat a nyújtott szolgáltatások minősége különbözteti meg: sürgősség, megszakadt kapcsolat helyreállításának képessége, multiplexelési lehetőségek elérhetősége a különböző alkalmazási protokollok közötti többszörös kapcsolathoz egy közös szállítási protokollon keresztül, és ami a legfontosabb, az észlelési képesség és kijavítja az átviteli hibákat, például a torzítást, a csomagok elvesztését és megkettőzését.

A szállítási réteg határozza meg a hálózatban található fizikai eszközök (rendszerek, részeik) címzését. Ez a réteg garantálja az információblokkok eljuttatását a címzettekhez, és szabályozza ezt a kézbesítést. Fő feladata a rendszerek közötti információtovábbítás hatékony, kényelmes és megbízható formáinak biztosítása. Ha egynél több csomagot dolgoznak fel, a szállítási réteg szabályozza a csomagok áthaladásának sorrendjét. Ha egy korábban kapott üzenet másolata átmegy, akkor ez a réteg felismeri ezt, és figyelmen kívül hagyja az üzenetet.

A szállítási réteg funkciói a következők:

1. A hálózaton keresztüli átvitel kezelése és az adatblokkok integritásának biztosítása.

2. Hibák feltárása, részleges kiküszöbölése és a ki nem javított hibák bejelentése.

3. A sebességváltó helyreállítása meghibásodások és üzemzavarok után.

4. Adatblokkok összevonása vagy felosztása.

5. Prioritás megadása blokkok átvitelekor (normál vagy sürgős).

6. Az átutalás megerősítése.

7. Blokkolás megszüntetése a hálózatban bekövetkező holtpontok esetén.

A szállítási rétegtől kezdve az összes átfedő protokollt szoftver implementálja, általában a hálózati operációs rendszerben.

A leggyakoribb szállítási réteg protokollok a következők:

TCP (Transmission Control Protocol) TCP / IP verem átvitelvezérlő protokoll;

UDP (User Datagram Protocol) TCP / IP verem egyéni datagram protokollja;

Az NCP (NetWare Core Protocol) a NetWare hálózatok alapprotokollja;

SPX (Sequenced Packet eXchange) A Novell-verem szekvenciális csomagcseréje;

A TP4 (Transmission Protocol) egy 4. osztályú átviteli protokoll.

Hálózati réteg

A hálózati réteg biztosítja az előfizetői és adminisztratív rendszereket a kommunikációs hálózaton keresztül összekötő csatornák lefektetését, a leggyorsabb és legmegbízhatóbb útvonal kiválasztását.

A hálózati réteg létrehozza a kommunikációt számítógép hálózat a két rendszer között, és virtuális csatornák lefektetését biztosítja közöttük. A virtuális vagy logikai csatorna a hálózati komponensek működése, amely azt az illúziót kelti, hogy az egymásra épülő komponensekhez szükséges utat fektetik le közöttük. Ezenkívül a hálózati réteg a hibákat jelenti a szállítási rétegnek. A hálózati réteg üzeneteit általában csomagoknak nevezik. Adatdarabokat helyeznek el bennük. Ezek címzéséért és kézbesítéséért a hálózati réteg felel.

Az adatátvitel legjobb útjának kijelölését routingnak nevezzük, ennek megoldása pedig a hálózati réteg fő feladata. Ezt a problémát tetézi az a tény, hogy nem mindig a legrövidebb út a legjobb. Az útvonal kiválasztásánál gyakran az adatátvitel ideje az útvonalon; ez függ a kommunikációs csatornák sávszélességétől és a forgalom intenzitásától, ami idővel változhat. Egyes útválasztási algoritmusok megpróbálnak alkalmazkodni a terhelés változásaihoz, míg mások az időbeli átlagok alapján hoznak döntéseket. Az útvonalválasztás más kritériumok, például az átviteli megbízhatóság alapján is elvégezhető.

A kapcsolati réteg protokoll csak egy megfelelő tipikus topológiájú hálózaton biztosítja az adatok szállítását bármely csomópont között. Ez egy nagyon súlyos korlátozás, amely nem teszi lehetővé fejlett struktúrájú hálózatok kiépítését, például olyan hálózatokat, amelyek több vállalati hálózatot egyesítenek egyetlen hálózatba, vagy olyan nagy megbízhatóságú hálózatokat, amelyekben redundáns kapcsolatok vannak a csomópontok között.

Így a hálózaton belül az adattovábbítást a kapcsolati réteg szabályozza, míg a hálózati réteg felelős a hálózatok közötti adattovábbításért. A csomagok hálózati szintű kézbesítésének megszervezésénél a hálózati szám fogalmát alkalmazzuk. Ebben az esetben a címzett címe egy hálózati számból és egy számítógépszámból áll a hálózaton.

A hálózatokat speciális eszközök, úgynevezett routerek kötik össze. A router olyan eszköz, amely információkat gyűjt az összekapcsolás topológiájáról, és ennek alapján továbbítja a hálózati réteg csomagjait a célhálózatnak. Ahhoz, hogy egy üzenetet az egyik hálózatban található feladótól egy másik hálózatban található címzetthez továbbíthasson, bizonyos számú ugrást kell végrehajtania a hálózatok között, minden alkalommal kiválasztva a megfelelő útvonalat. Így az útvonal útválasztók sorozata, amelyen keresztül egy csomag áthalad.

A hálózati réteg feladata a felhasználók csoportokba osztása és a csomagok útválasztása a MAC-címek hálózati címekké fordítása alapján. A hálózati réteg a csomagok transzparens továbbítását is biztosítja a szállítási rétegnek.

A hálózati réteg a következő funkciókat látja el:

1. Hálózati kapcsolatok létrehozása és portjaik azonosítása.

2. A kommunikációs hálózaton keresztül történő átvitel során fellépő hibák észlelése és javítása.

3. Csomagfolyam vezérlés.

4. Csomagsorozatok szervezése (rendezése).

5. Útválasztás és kapcsolás.

6. Csomagok szegmentálása és konszolidációja.

A hálózati rétegben kétféle protokoll van definiálva. Az első típus a végcsomópontok adatait tartalmazó csomagok csomópontról útválasztóra és útválasztók közötti átvitelére vonatkozó szabályok meghatározására vonatkozik. Ezek azok a protokollok, amelyekre általában hivatkoznak, amikor a hálózati réteg protokolljairól beszélünk. Egy másik típusú protokollt azonban gyakran hálózati rétegnek neveznek, ezeket útválasztási csereprotokolloknak nevezik. Ezekkel a protokollokkal az útválasztók információkat gyűjtenek az összekapcsolás topológiájáról.

A hálózati réteg protokolljait az operációs rendszer szoftvermoduljai, valamint az útválasztók szoftverei és hardverei valósítják meg.

A hálózati szinten leggyakrabban használt protokollok a következők:

IP (Internet Protocol) Internet Protocol, a TCP / IP-verem hálózati protokollja, amely cím- és útválasztási információkat biztosít;

Az IPX (Internetwork Packet Exchange) egy hálózati csomagcsere protokoll csomagok címzésére és útválasztására a Novell hálózatokban;

Az X.25 a globális csomagkapcsolt kommunikáció nemzetközi szabványa (ez a protokoll részben a 2. rétegben van megvalósítva);

A CLNP (Connection Less Network Protocol) egy kapcsolat nélküli hálózati protokoll.

Adat link

A kapcsolati réteg információs egysége a keretek (frame). A keretek egy logikusan szervezett struktúra, amelybe adatok helyezhetők el. A kapcsolati réteg feladata a keretek átvitele a hálózati rétegből a fizikai rétegbe.

A fizikai rétegben a bitek egyszerűen átvitelre kerülnek. Ez nem veszi figyelembe, hogy egyes hálózatokban, ahol a kommunikációs vonalakat felváltva több pár egymással kölcsönhatásban lévő számítógép használja, előfordulhat, hogy a fizikai átviteli közeg foglalt. Ezért a kapcsolati réteg egyik feladata az átviteli közeg elérhetőségének ellenőrzése. Az adatkapcsolati réteg másik feladata a hibadetektáló és -javító mechanizmusok megvalósítása.

A kapcsolati réteg biztosítja az egyes keretek helyes átvitelét azáltal, hogy minden egyes keret elejére és végére egy speciális bitsorozatot helyez el, hogy megjelölje azt, és ellenőrző összeget is kiszámít a keret összes bájtjának meghatározott módon történő összegzésével és az ellenőrző összeg hozzáadásával. a kerethez. Amikor egy keret megérkezik, a vevő ismét kiszámítja a kapott adatok ellenőrző összegét, és összehasonlítja az eredményt a keretből származó ellenőrző összeggel. Ha megegyeznek, a keret helyesnek és elfogadottnak minősül. Ha az ellenőrző összegek nem egyeznek, akkor hiba kerül rögzítésre.

A kapcsolati réteg feladata a hálózati rétegből érkező csomagok felvétele és továbbításra előkészítése, megfelelő méretű keretbe helyezve. Ez a réteg köteles meghatározni, hol kezdődik és hol végződik a blokk, valamint észlelni kell az átviteli hibákat.

Ugyanezen a szinten határozzák meg a fizikai réteg hálózati csomópontok általi használatának szabályait. A LAN-on lévő adatok elektromos ábrázolása (adatbitek, adatkódolási módszerek és markerek) ezen és csak ezen a szinten kerül felismerésre. Itt észlelik és javítják a hibákat (újraküldési kéréseken keresztül).

A kapcsolati réteg biztosítja az adatkeretek létrehozását, továbbítását és fogadását. Ez a réteg a hálózati réteg kéréseit szolgálja ki, és a fizikai réteg szolgáltatását használja csomagok fogadására és továbbítására. Az IEEE 802.X specifikációi az adatkapcsolati réteget két alrétegre osztják:

Az LLC (Logical Link Control) egy logikai kapcsolatvezérlő. Az LLC alréteg hálózati réteg szolgáltatásokat nyújt, és felhasználói üzenetek küldéséhez és fogadásához kapcsolódik.

MAC (Media Assess Control) média hozzáférés szabályozás. A MAC alréteg szabályozza a megosztott fizikai adathordozóhoz való hozzáférést (token átadás vagy ütközés vagy ütközésészlelés), és szabályozza a kommunikációs csatornához való hozzáférést. Az LLC alréteg a MAC alréteg felett van.

A kapcsolati réteg határozza meg a média hozzáférést és az átvitel vezérlését a kapcsolaton keresztüli adatátviteli eljáráson keresztül.

Nagy méretű továbbított adatblokkok esetén a kapcsolati réteg keretekre osztja azokat, és szekvenciák formájában továbbítja a kereteket.

A keretek fogadása után a réteg kialakítja belőlük a továbbított adatblokkokat. Az adatblokk mérete függ az átviteli módtól, annak a csatornának a minőségétől, amelyen keresztül továbbítják.

A helyi hálózatokban a link-layer protokollokat számítógépek, hidak, kapcsolók és útválasztók használják. A számítógépekben a kapcsolati réteg funkciókat a hálózati adapterek és illesztőprogramjaik közösen valósítják meg.

A kapcsolati réteg a következő típusú funkciókat képes ellátni:

1. Csatorna kapcsolatok szervezése (létesítése, kezelése, megszüntetése) és portjainak azonosítása.

2. A személyzet szervezése és áthelyezése.

3. Hibák feltárása és javítása.

4. Adatfolyam szabályozás.

5. Logikai csatornák átláthatóságának biztosítása (bármilyen módon kódolt adatok továbbítása).

A leggyakrabban használt link réteg protokollok a következők:

HDLC (High Level Data Link Control) magas szintű adatkapcsolat-vezérlő protokoll soros kapcsolatokhoz;

Az IEEE 802.2 LLC (I. és II. típusú) MAC-t biztosít a 802.x környezetekhez;

Az IEEE 802.3 szabvány szerinti Ethernet hálózati technológia busztopológiát és megosztott hozzáférést használó hálózatokhoz vivőfigyeléssel és ütközésérzékeléssel;

Token ring hálózati technológia az IEEE 802.5 szabvány szerint, gyűrű topológiát és token átadási módszert használva a gyűrűhöz való hozzáféréshez;

Az FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) egy IEEE 802.6 hálózati technológia, amely optikai médiát használ;

Az X.25 a globális csomagkapcsolt kommunikáció nemzetközi szabványa;

Frame relay hálózat, X25 és ISDN technológiákból szervezve.

Fizikai réteg

A fizikai réteg úgy van kialakítva, hogy interfész legyen a kapcsolat fizikai eszközeivel. A fizikai kapcsolat fizikai adathordozók, hardverek és szoftverek gyűjteménye, amely jeleket továbbít a rendszerek között.

A fizikai környezet egy anyagi anyag, amelyen keresztül a jelek továbbításra kerülnek. A fizikai környezet az alapja, amelyre a fizikai kapcsolat épül. Az étert, a fémeket, az optikai üveget és a kvarcot széles körben használják fizikai közegként.

A fizikai réteg egy közepes dokkoló alrétegből és egy átviteli konverziós alrétegből áll.

Ezek közül az első az adatfolyam interfészét biztosítja a használt fizikai kommunikációs csatornával. A második az alkalmazott protokollokhoz kapcsolódó transzformációkat hajt végre. A fizikai réteg fizikai interfészt biztosít az adatcsatornához, és leírja a jelek csatornára és onnan történő továbbításának eljárásait is. Ez a szint határozza meg az elektromos, mechanikai, funkcionális és eljárási paramétereket fizikai kapcsolat rendszerekben. A fizikai réteg fogadja az adatcsomagokat a felső kapcsolati rétegtől, és azokat optikai vagy elektromos jelekké alakítja, amelyek megfelelnek a bináris adatfolyam 0-ának és 1-nek. Ezeket a jeleket az átviteli közegen keresztül küldik el a fogadó csomóponthoz. Az átviteli közeg mechanikai és elektromos/optikai tulajdonságait fizikai szinten határozzák meg, és a következőket foglalják magukban:

Kábelek és csatlakozók típusa;

Kivezetés a csatlakozókban;

Jelkódolási séma 0 és 1 értékekhez.

A fizikai réteg a következő funkciókat látja el:

1. Fizikai kapcsolatok létesítése és szétkapcsolása.

2. Szekvenciális kód adás és vétel.

3. Ha szükséges, csatornák hallgatása.

4. A csatornák azonosítása.

5. Értesítés a meghibásodásokról és meghibásodásokról.

A hibák és meghibásodások értesítése abból adódik, hogy a rendszer fizikai szinten olyan eseményeket észlel, amelyek zavarják a hálózat normál működését (egyszerre több rendszer által küldött keretek ütközése, csatornatörés, áramszünet, mechanikus érintkezés stb.). Az adatkapcsolati rétegnek nyújtott szolgáltatások típusait a fizikai réteg protokolljai határozzák meg. Csatorna hallgatására akkor van szükség, ha egy rendszercsoport egy csatornához csatlakozik, de egyszerre csak az egyik küldhet jelet. Ezért a csatorna hallgatása lehetővé teszi annak meghatározását, hogy szabad-e az átvitelre. Egyes esetekben a struktúra világosabb meghatározása érdekében a fizikai réteget több alszintre osztják. Például egy vezeték nélküli hálózat fizikai rétege három alszintre oszlik (1.14. ábra).

Rizs. 1.14. A vezeték nélküli LAN fizikai rétege

A fizikai réteg funkciók a hálózathoz csatlakoztatott összes eszközben megvalósulnak. Számítógép oldalról a fizikai réteg funkciókat hajtják végre hálózati adapter... Az átjátszók az egyetlen olyan berendezés, amely csak a fizikai rétegen működik.

A fizikai réteg aszinkron (soros) és szinkron (párhuzamos) átvitelt is biztosíthat, amelyet egyes nagyszámítógépek és miniszámítógépek használnak. A fizikai rétegben meg kell határozni egy kódolási sémát, amely bináris értékeket jelent a kommunikációs csatornán keresztül történő átvitelhez. Sok helyi hálózat Manchester kódolást használ.

Példa a fizikai réteg protokollra a 10Base-T Ethernet specifikáció, amely a 3. kategóriájú árnyékolatlan csavart érpárként határozza meg a használandó kábelt 100 Ohm karakterisztikus impedanciával, RJ-45 csatlakozóval, maximális fizikai hosszával. 100 méteres szegmens, Manchester kód az adatok megjelenítésére és egyéb jellemzőkre.környezet és elektromos jelek.

A leggyakoribb fizikai réteg specifikációk a következők:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - a kiegyensúlyozatlan soros interfész mechanikai / elektromos jellemzői;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 – Kiegyensúlyozott soros interfész mechanikai, elektromos és optikai jellemzői;

Az Ethernet egy IEEE 802.3 hálózati technológia busztopológiát és megosztott hozzáférést használó hálózatokhoz, vivőfigyeléssel és ütközésérzékeléssel;

A Token ring egy IEEE 802.5 hálózati technológia, amely gyűrű topológiát és token átadási módszert használ a gyűrű eléréséhez.

Sebezhetőséget (CVE-2019-18634) azonosítottak a sudo segédprogramban, amely a parancsok végrehajtásának megszervezésére szolgál más felhasználók nevében, ami lehetővé teszi a rendszer jogosultságának növelését. Probléma […]

A WordPress 5.3 kiadása egy új blokkal, intuitívabb interakciókkal és jobb hozzáférhetőséggel javítja és bővíti a WordPress 5.0-ban bevezetett blokkszerkesztőt. Új funkciók a szerkesztőben [...]

Kilenc hónapos fejlesztés után elérhető az FFmpeg 4.2 multimédiás csomag, amely egy sor alkalmazást és egy könyvtár gyűjteményt tartalmaz a különféle multimédiás formátumokon végzett műveletekhez (rögzítés, konvertálás és [...]

Új BIND-szolgáltatási kiadások érhetők el, amelyek hibajavításokat és funkciójavításokat tartalmaznak. Az új kiadások letölthetők a fejlesztő webhelyének letöltési oldaláról: [...]

Az Exim egy üzenetátviteli ügynök (MTA), amelyet a Cambridge-i Egyetemen fejlesztettek ki az országban való használatra Unix rendszerek csatlakozik az internethez. A [...]

Közel két év fejlesztés után bemutatják a ZFS Linux 0.8.0-s kiadását, a megvalósítást fájlrendszer ZFS, a Linux kernel moduljaként készült. A modult a 2.6.32-es Linux kernelekkel tesztelték [...]

Az internetes protokollokat és architektúrát fejlesztő Internet Engineering Task Force (IETF) befejezte az RFC kialakítását az Automatic Certificate Management Environment (ACME) protokollhoz [...]

A közösség által ellenőrzött, mindenki számára ingyenes tanúsítványt biztosító Let’s Encrypt non-profit tanúsító központ az elmúlt év eredményeit összegezte és a 2019-es tervekről beszélt. […]

A modern informatikai világ egy hatalmas elágazó struktúra, amelyet nehéz megérteni. A megértés egyszerűsítése és a hibakeresés javítása érdekében a protokollok és rendszerek tervezési szakaszában moduláris architektúrát alkalmaztak. Sokkal könnyebben kiderítjük, hogy a videochipben van a probléma, ha a videokártya külön eszköz a többi berendezéstől. Vagy észrevenni egy problémát a hálózat egy külön szakaszán, mint a teljes hálózat egészét lapátolni.

Egy külön informatikai réteg - a hálózat - szintén modulárisan épül fel. A hálózat működési modelljét ún hálózati modell ISO / OSI nyílt rendszerek összekapcsolási alapmodellje. Röviden - OSI modell.

Az OSI modell 7 rétegből áll. Mindegyik szint elvonatkoztatott a többitől, és semmit sem tud a létezésükről. Az OSI-modell egy autóhoz hasonlítható: a motor úgy teszi a dolgát, hogy nyomatékot generál és azt a sebességváltóhoz juttatja. A motornak teljesen mindegy, hogy mi történik ezután ezzel a nyomatékkal. Kereket, hernyót vagy légcsavart fog forgatni. Ugyanúgy, ahogy a keréknek sem mindegy, honnan jött ez a nyomaték – a motortól vagy a fogantyútól, amit a szerelő forgat.

Ide kell hozzáadni a hasznos teher fogalmát. Minden szint bizonyos mennyiségű információt hordoz. Ezen információk egy része ezen a szinten többletköltséget jelent, például a címet. Az oldal IP-címe nem nyújt számunkra hasznos információkat. Csak azokkal a macskákkal törődünk, amelyeket az oldal mutat nekünk. Tehát ezt a hasznos terhelést a réteg azon része szállítja, amelyet protokoll adategységnek (PDU) neveznek.

OSI modellrétegek

Nézzük meg közelebbről az OSI-modell egyes rétegeit.

1. szint. Fizikai ( fizikai). Egységterhelés ( PDU) itt van egy kis. Az egyesek és nullák kivételével a fizikai réteg semmit sem tud. Ezen a szinten működnek a vezetékek, a patch panelek, a hálózati hubok (elosztók, amelyeket ma már nehéz megtalálni a nálunk megszokott hálózatokban), hálózati adapterek. Ezek a hálózati adapterek, és semmi más a számítógépről. Maga a hálózati adapter veszi a bitsorozatot és továbbítja azt.

2. szint. Csatorna ( adat link). PDU - keret ( keret). A címzés ezen a szinten jelenik meg. A cím a MAC cím. A link réteg felelős a keretek célba juttatásáért és azok integritásáért. Az általunk megszokott hálózatokban az ARP protokoll link szinten működik. A 2. rétegű címzés csak egy hálózati szegmensen belül működik, és nem tud semmit az útválasztásról - a magasabb réteg ezt teszi. Ennek megfelelően az L2-n futó eszközök kapcsolók, hidak és egy hálózati adapter illesztőprogramja.

3. szint. Hálózat ( hálózat). PDU csomag ( csomag). A leggyakoribb protokoll (a továbbiakban nem beszélek a "leggyakoribbról" - ez egy kezdőknek szóló cikk, és általában nem találkoznak egzotikussal) itt az IP. A címzés IP-címekkel történik, amelyek 32 bitesek. A protokoll irányítható, azaz egy csomag számos útválasztón keresztül eljuthat a hálózat bármely részére. A routerek L3-on működnek.

4. szint. Szállítás ( szállítás). PDU szegmens ( szegmens) / datagram ( datagram). Ezen a szinten jelennek meg a portok fogalmai. Itt működik a TCP és az UDP. Ennek a rétegnek a protokolljai felelősek az alkalmazások közötti közvetlen kommunikációért és az információtovábbítás megbízhatóságáért. Például a TCP kérheti az adatok újraküldését, ha az adatokat hibásan vagy nem az összesen kapta meg. A TCP az adatátviteli sebességet is módosíthatja, ha a fogadó oldalnak nincs ideje mindent fogadni (TCP ablakméret).

A következő szintek csak az RFC-ben vannak „helyesen” implementálva. A gyakorlatban a következő rétegekben leírt protokollok az OSI modell több rétegén egyszerre működnek, így nincs egyértelmű felosztás munkamenet és reprezentatív szintekre. Ebben a tekintetben jelenleg a fő használt verem a TCP / IP, amelyről egy kicsit alább fogunk beszélni.

5. szint. munkamenet ( ülés). PDU adatok ( adat). Kommunikációs munkamenetet, információcserét, jogokat irányít. Protokollok - L2TP, PPTP.

6 szint.ügyvezető ( bemutatás). PDU adatok ( adat). Bemutatás és adattitkosítás. JPEG, ASCII, MPEG.

7 szint. Alkalmazott ( Alkalmazás). PDU adatok ( adat). A legszámosabb és legváltozatosabb szint. Minden magas szintű protokoll végrehajtódik rajta. Például POP, SMTP, RDP, HTTP stb. A protokolloknak itt nem kell az útválasztásra vagy az információtovábbítás garantálására gondolniuk – ezt az alsóbb szintek teszik meg. A 7. szinten csak meghatározott műveletek végrehajtása szükséges, például html kód vagy e-mail üzenet fogadása egy adott címzettnek.

Következtetés

Az OSI modell modularitása lehetővé teszi a problémás területek gyors megtalálását. Végül is, ha nincs ping (3-4 szint) az oldalra, akkor nincs értelme a fedőrétegekbe ásni (TCP-HTTP), amikor az oldal nincs megjelenítve. A többi szinttől elvonatkoztatva könnyebben megtaláljuk a hibát a problémás részben. Egy autóval analóg módon - nem ellenőrizzük a gyertyákat, amikor a kereket átlyukasztják.

Az OSI modell egy referenciamodell – egyfajta gömb alakú ló a vákuumban. Fejlesztése nagyon sokáig tartott. Ezzel párhuzamosan kifejlesztették a TCP / IP protokoll veremét, amelyet jelenleg aktívan használnak a hálózatokban. Ennek megfelelően analógia vonható a TCP / IP és az OSI között.

Az OSI hálózati modell a nyílt rendszerek összekapcsolásának referenciamodellje, magyarul úgy hangzik, mint az Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Célja az alapok általános bemutatásában hálózatépítés.

Vagyis az OSI modell egy általánosított szabvány a programfejlesztők számára, melynek köszönhetően bármely számítógép egyformán képes dekódolni egy másik számítógépről továbbított adatokat. Hogy világos legyen, mondok egy életpéldát. Ismeretes, hogy a méhek mindent látnak maguk körül a reggeli lila fényben. Vagyis a szemünk és a méhünk teljesen eltérő módon érzékeli ugyanazt a képet, és amit a rovarok látnak, az emberi látás számára észrevehetetlen lehet.

Ugyanez a helyzet a számítógépekkel - ha az egyik fejlesztő bármilyen programozási nyelven ír egy alkalmazást, amelyet a saját számítógépe ért, de nem érhető el más számára, akkor semmilyen más eszközön nem fogja tudni elolvasni az alkalmazás által létrehozott dokumentumot. Ezért jött az ötlet, hogy a pályázatírás során egységes, mindenki számára érthető szabályrendszert tartsunk be.

OSI rétegek

Az érthetőség kedvéért a hálózati működés folyamatát általában 7 szintre osztják, amelyek mindegyikének megvan a maga protokollcsoportja.

A hálózati protokoll olyan szabályok és technikai eljárások összessége, amelyek lehetővé teszik a hálózaton lévő számítógépek számára, hogy kommunikáljanak és adatokat cseréljenek.
A protokollok azon csoportját, amelyet egyetlen végcél egyesít, protokollveremnek nevezzük.

Számos protokoll létezik a különböző feladatok végrehajtására, amelyek részt vesznek a rendszerek karbantartásában, például a TCP / IP-verem. Vessünk egy pillantást arra, hogy az egyik számítógépről az információ a helyi hálózaton keresztül hogyan kerül egy másik számítógépre.

A SENDER számítógép feladatai:

• Vegye ki az adatokat az alkalmazásból
• Ha nagy mennyiségben van, bontsa őket kis csomagokra
• Készüljön fel az átvitelre, azaz adja meg a követendő útvonalat, titkosítsa és újrakódolja hálózati formátumba.

A CÍMZÉS számítógépének feladatai:

• Adatcsomagok elfogadása
• Távolítsa el a szolgáltatási információkat
• Adatok másolása a vágólapra
• Az összes csomag teljes átvétele után alakítsa ki belőlük az eredeti adatblokkot
• Add be az alkalmazásba

Mindezen műveletek helyes végrehajtásához egyetlen szabálykészletre van szükség, vagyis az OSI referenciamodellre.

Térjünk vissza az OSI rétegekhez. Szokásos ezeket fordított sorrendben számolni és a táblázat felső részében a hálózati alkalmazások, az alsóban pedig az információtovábbítás fizikai közege találhatók. Ahogy az adatok a számítógépről közvetlenül a hálózati kábelre szállnak le, a különböző rétegeken lévő protokollok fokozatosan átalakítják azokat, felkészítve fizikai átvitel.

Nézzük meg őket közelebbről.

7. Alkalmazási réteg

Feladata, hogy adatokat vegyen a hálózati alkalmazásból és küldje el a 6. szintre.

6. Bemutató réteg

Ezeket az adatokat egyetlen univerzális nyelvre fordítja le. A helyzet az, hogy minden számítógépes processzornak saját adatfeldolgozási formátuma van, de egyetlen univerzális formátumban kell bejutniuk a hálózatba - ezt teszi a prezentációs réteg.

5. Session Layer

Sok feladata van.

1. Hozzon létre kommunikációs munkamenetet a címzettel. A szoftver figyelmezteti a fogadó számítógépet, hogy a rendszer most adatokat küld neki.
2. A névfelismerés és -védelem itt történik:
   • azonosítás - névfelismerés
   • hitelesítés - jelszó ellenőrzés
   • nyilvántartásba vétel - hatáskörök kijelölése
3. Megvalósítása, hogy melyik oldal végzi az információátadást és mennyi ideig tart.
4. Az ellenőrzőpontok elrendezése az általános adatfolyamban, hogy valamely alkatrész elvesztése esetén könnyen megállapítható legyen, melyik alkatrész veszett el, és melyiket kell újra elküldeni.
5. A szegmentálás egy nagy blokk kis csomagokra bontása.

4. Szállítási réteg

Biztosítja az alkalmazások számára a szükséges fokú védelmet üzenetek kézbesítésekor. A protokolloknak két csoportja van:

• Kapcsolatorientált protokollok – nyomon követik az adatok kézbesítését, és szükség esetén hiba esetén újraküldést kérnek. Ez a TCP - az információátvitelt vezérlő protokoll.
• Connectionless (UDP) – csak blokkokat küldenek, és már nem követik a kézbesítést.

3. Hálózati réteg

Biztosítja a csomag végpontok közötti átvitelét az útvonal kiszámításával. Ezen a szinten a csomagokban a küldő és a fogadó IP-címe hozzáadódik minden korábbi, más szintek által generált információhoz. Ettől a pillanattól kezdve magát az adatcsomagot CSOMAG-nak nevezik, amivel rendelkezik (az IP protokoll egy internetes munka protokoll).

2. Adatkapcsolati réteg

Itt egy kábelen, azaz egy helyi hálózaton belül továbbítják a csomagot. Csak egy LAN peremútválasztójáig működik. A fogadott csomaghoz a linkréteg hozzáadja a saját fejlécet - a feladó és a címzett MAC-címét, és ebben a formában az adatblokkot már FRAME-nek hívják.

Ha egy helyi hálózaton kívülről továbbítják, a csomaghoz nem a gazdagép (számítógép), hanem a másik hálózat útválasztójának MAC-címe van hozzárendelve. Itt vetődik fel a szürke és fehér IP-k kérdése, amiről a fentebb linkelt cikkben volt szó. A szürke egy helyi hálózaton belüli cím, amelyet azon kívül nem használnak. A White egyedülálló cím a globális interneten.

Amikor egy csomag megérkezik a határmenti útválasztóhoz, az IP-csomagot ennek az útválasztónak az IP-jére cserélik, és a teljes helyi hálózat egyetlen IP-cím alatt a globálisra, azaz az Internetre kerül. Ha a cím fehér, akkor az adatok IP címet tartalmazó része nem változik.

1. Fizikai réteg (közlekedési réteg)

Felelős a bináris információ fizikai jellé alakításáért, amely a fizikai adatátviteli csatornára kerül. Ha kábel, akkor a jel elektromos, ha optikai szálas hálózat, akkor optikai jel. Ez az átalakítás hálózati adapter segítségével történik.

Protokollhalmok

A TCP / IP egy protokollverem, amely vezérli az adatok átvitelét mind a helyi hálózaton, mind a globális interneten. Ez a verem 4 réteget tartalmaz, vagyis az OSI referenciamodell szerint mindegyik több réteget egyesít.

1. Alkalmazott (OSI által – Alkalmazott, Előadás és Munkamenet)
   A következő protokollok felelősek ezért a szintért:
   • TELNET - távoli kommunikációs munkamenet az űrlapon parancs sor
   • FTP - Fájlátviteli protokoll
   • SMTP – Mail Transfer Protocol
   • POP3 és IMAP - vétel postai küldemények
   • HTTP - hipertext dokumentumokkal való munka
2. A szállítás (az OSI szerint ugyanaz) a fentebb már leírt TCP és UDP.
3. Az Internet (az OSI szerint - hálózat) egy IP protokoll
4. Hálózati interfész réteg (OSI szerint - csatorna és fizikai) A hálózati adapter illesztőprogramjai felelősek ennek a rétegnek a működéséért.

Adatblokk terminológia

• Stream – az alkalmazás szintjén kezelt adatok
• A datagram egy adatblokk az UPD kimenetén, vagyis amely nem rendelkezik garantált kézbesítéssel.
• Szegmens – a TCP protokoll kimenetén garantált blokk
• A csomag az IP protokollból kimenő adatblokk. mivel ezen a szinten még nem garantált a kézbesítés, ezért nevezhetjük datagramnak is.
• A keret egy blokk hozzárendelt MAC-címekkel.

Kösz! Nem segített

OSI hálózati modell(nyílt rendszerek összekapcsolásának alap-referenciamodellje - nyílt rendszerek összekapcsolásának alapvető referenciamodellje, röv. EMVOS; 1978) - az OSI / ISO hálózati protokoll verem (GOST R ISO / IEC 7498-1-99) hálózati modellje.

Az OSI modell általános jellemzői

Az OSI-protokollok elhúzódó fejlesztése miatt jelenleg a fő használt protokollverem a TCP / IP, amelyet az OSI-modell elfogadása előtt fejlesztettek ki, és a vele való kapcsolaton túl.

A 70-es évek végére már nagyszámú szabadalmaztatott kommunikációs protokollverem létezett a világon, amelyek között meg lehet nevezni például olyan népszerű veremeket, mint a DECnet, a TCP / IP és az SNA. Az interworking eszközök sokfélesége előtérbe helyezte a különböző protokollokat használó eszközök közötti inkompatibilitás problémáját. A probléma megoldásának egyik módját abban az időben úgy tekintették, mint egy általános átállást az összes rendszerben közös egyetlen protokollveremre, amelyet a meglévő veremek hiányosságainak figyelembevételével hoztak létre. Az új verem létrehozásának ez az akadémikus megközelítése az OSI modell kifejlesztésével kezdődött, és hét évig tartott (1977-től 1984-ig). Az OSI modell célja a hálózati eszközök általános ábrázolása. Egyfajta univerzális nyelvként fejlesztették ki a hálózati szakemberek számára, ezért is hívják referenciamodellnek, az OSI modellben a kommunikációs eszközöket felosztják hét réteg: alkalmazás, prezentáció, munkamenet, szállítás, hálózat, csatorna és fizikai... Mindegyik réteg a hálózati eszközök interakciójának egy nagyon specifikus aspektusával foglalkozik.

Az alkalmazások erre a célra többszintű rendszereszközkészlet segítségével saját kommunikációs protokolljaikat valósíthatják meg. Ez az oka annak, hogy a programozók alkalmazási programfelületet (API) kapnak. Az OSI-modell ideális sémájának megfelelően egy alkalmazás csak a legfelső réteghez – az alkalmazási réteghez – tud kérelmet benyújtani, de a gyakorlatban sok kommunikációs protokollverem lehetővé teszi a programozóknak, hogy közvetlenül hozzáférjenek a szolgáltatásokhoz, vagy a rétegek alatti szolgáltatásokhoz. Például egyes DBMS-ek beépített eszközökkel rendelkeznek távoli hozzáférés fájlokhoz. Ebben az esetben az alkalmazás nem használja a rendszerfájl szolgáltatást a távoli erőforrásokhoz való hozzáféréskor; megkerüli az OSI modell felső rétegeit, és közvetlenül beszél az üzenetek hálózaton keresztüli továbbításáért felelős rendszereszközökhöz, amelyek az OSI modell alsó rétegein találhatók. Tehát tegyük fel, hogy az A csomópont alkalmazása kölcsönhatásba akar lépni a B csomópont alkalmazásával. Ehhez az A alkalmazás kérést küld az alkalmazási rétegnek, például fájlszolgáltatás... Ezen kérés alapján szoftver alkalmazásszint szabványos formátumú üzenetet generál. Ám ahhoz, hogy ezeket az információkat célba juttathassuk, még sok megoldandó feladat vár, amiért az alsóbb szintek felelőssége. Az üzenet létrehozása után az alkalmazási réteg lefelé irányítja azt a veremben a bemutató réteghez. A prezentációs réteg protokoll az alkalmazási réteg üzenetfejlécéből nyert információk alapján elvégzi a szükséges műveleteket, és hozzáadja az üzenethez saját szolgáltatási információit - a prezentációs réteg fejlécet, amely a célgép prezentációs réteg protokolljára vonatkozó utasításokat tartalmazza. Az eredményül kapott üzenetet továbbítják a munkamenet rétegnek, amely viszont hozzáad egy saját fejlécet stb. (Egyes protokoll-megvalósítások nem csak az üzenet elejére helyezik a szolgáltatási információkat fejlécként, hanem a végére is. Végül az üzenet eljut az alsó, fizikai szintre, amely tulajdonképpen a kommunikációs vonalakon továbbítja azt a célgéphez. Ezen a ponton az üzenetet "benőtte" minden szintű fejléc.

A fizikai réteg az 1. számítógép fizikai kimeneti interfészére helyez egy üzenetet, és az megkezdi "utazását" a hálózaton keresztül (eddig az üzenetet az 1. számítógépen belül egyik rétegről a másikra továbbították). Amikor egy üzenet érkezik a hálózaton keresztül a 2. számítógép bemeneti interfészére, azt a fizikai rétege veszi, és rétegről rétegre felfelé halad. Minden szint elemzi és feldolgozza saját szintjének fejlécét, végrehajtva a megfelelő funkciókat, majd eltávolítja ezt a fejlécet és továbbítja az üzenetet a magasabb szintre. A leírásból látható, hogy az azonos szintű protokoll entitások nem kommunikálnak egymással közvetlenül, ebben a kommunikációban mindig részt vesznek a közvetítők - az alacsonyabb szintű protokollok eszközei. És csak a különféle csomópontok fizikai szintjei hatnak közvetlenül egymásra.

OSI modellrétegek

A szakirodalomban leggyakrabban az OSI-modell rétegeinek leírását a 7. rétegnél kezdik, az úgynevezett alkalmazási réteget, amelyben a felhasználói alkalmazások hozzáférnek a hálózathoz. Az OSI-modell az 1. réteggel zárul - a fizikaival, amely meghatározza a független gyártók által megkövetelt szabványokat az adatátviteli médiákhoz:

• az átviteli közeg típusa (rézkábel, optikai szál, rádió stb.),
• jelmodulációs típus,
• logikai diszkrét állapotok jelszintjei (nulla és egy).

Az OSI modell bármely protokolljának kölcsönhatásba kell lépnie vagy a saját rétegének protokolljaival, vagy a rétegénél eggyel magasabb és/vagy alacsonyabb protokollokkal. A saját szintű protokollokkal való interakciókat vízszintesnek, az eggyel magasabb vagy alacsonyabb szintekkel pedig függőlegesnek nevezzük. Az OSI modell bármely protokollja csak a saját rétegének funkcióit tudja ellátni, és nem tudja ellátni egy másik réteg funkcióit, amit az alternatív modellek protokolljai nem látnak el.

Minden szintnek bizonyos fokú konvencionális jelleggel megvan a maga operandusa - egy logikailag oszthatatlan adatelem, amely a modell és a használt protokollok keretein belül külön szinten üzemeltethető: fizikai szinten a legkisebb egység a bit, adatkapcsolati szinten az információ keretekbe, hálózati szinten csomagokba (datagramokba), szállításkor szegmensekbe egyesül. Az átvitelhez logikailag kombinált bármely adat – keret, csomag, datagram – üzenetnek minősül. Benne vannak az üzenetek Általános nézet a munkamenet, a prezentáció és az alkalmazásszintek operandusai.

Alapvetően hálózati technológiák tartalmazza a fizikai és a kapcsolati réteget.

Alkalmazási szint

Alkalmazási réteg (alkalmazási réteg) - a modell legfelső szintje, amely biztosítja a felhasználói alkalmazások interakcióját a hálózattal:

• Lehetővé teszi az alkalmazások számára, hogy hálózati szolgáltatásokat vegyenek igénybe:
  • távoli hozzáférés a fájlokhoz és adatbázisokhoz,
  • továbbítási e-mail;
• felelős a szolgáltatási információk továbbításáért;
• hibainformációkkal látja el az alkalmazásokat;
• kéréseket generál a prezentációs réteghez.

Alkalmazási réteg protokollok: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET és mások.

Bemutató réteg

A megjelenítési réteg protokollkonverziót és adatkódolást/dekódolást biztosít. Az alkalmazási rétegtől kapott alkalmazási kérelmeket a rendszer a hálózaton keresztüli továbbításra alkalmas formátumba konvertálja a megjelenítési rétegben, a hálózatról kapott adatokat pedig alkalmazásformátummá. Ezen a szinten végezhető a tömörítés / kitömörítés vagy a titkosítás / visszafejtés, valamint a kérések átirányítása egy másik hálózati erőforrásra, ha azokat nem lehet helyileg feldolgozni.

A megjelenítési réteg általában egy köztes protokoll a szomszédos rétegekből származó információk átalakítására. Ez lehetővé teszi a heterogén alkalmazások közötti cserét számítógépes rendszerek az alkalmazások számára átlátható módon. A megjelenítési réteg formázást és kódátalakítást biztosít. A kód formázása annak biztosítására szolgál, hogy az alkalmazás a számára értelmes információkat kapjon a feldolgozásra. Ha szükséges, ez a réteg képes az egyik adatformátumból a másikba lefordítani.

A megjelenítési réteg nem csak az adatok formátumával és megjelenítésével foglalkozik, hanem a programok által használt adatstruktúrákkal is. Így a 6. réteg biztosítja az adatok rendszerezését az átvitel során.

Hogy megértsük, hogyan működik ez, képzeljük el, hogy két rendszer létezik. Az egyik EBCDIC kiterjesztett bináris kódot használ az adatok megjelenítésére, például lehet egy IBM nagyszámítógép, a másik pedig az American Standard Information Interchange Code (ASCII) kódot használja (a legtöbb más számítógépgyártó használja). Ha a két rendszernek információt kell cserélnie, akkor egy prezentációs rétegre van szükség, amely végrehajtja az átalakítást és a két különböző formátum közötti fordítást.

A prezentáció szintjén végrehajtott másik funkció az adattitkosítás, amelyet akkor használnak, ha meg kell védeni a továbbított információkat az illetéktelen címzettek hozzáférésétől. Ennek eléréséhez a prezentációs szintű folyamatoknak és kódoknak át kell alakítaniuk az adatokat. Ezen a szinten vannak más rutinok is, amelyek szövegeket tömörítenek, és grafikus képeket bitfolyamokká alakítanak át, hogy azokat a hálózaton keresztül továbbíthassák.

A prezentációs szintű szabványok a bemutatás módjait is meghatározzák grafikus képek... Erre a célra a PICT formátum használható - egy képformátum, amelyet a QuickDraw grafikák programok közötti átvitelére használnak.

Egy másik prezentációs formátum a címkézett fájlformátum TIFF képek amelyet általában bittérképekhez használnak a nagy felbontású... A következő, grafikához használható prezentációs szintű szabvány a Joint Photography Expert Group által kidolgozott szabvány; a mindennapi használatban ezt a szabványt egyszerűen JPEG-nek nevezik.

A prezentációs szintű szabványok egy másik csoportja is meghatározza a hang és a film megjelenítését. Ide tartozik az elektronikus hangszerek(Musical Instrument Digital Interface, MIDI) a zene digitális bemutatására, a Cinematography Expert Group által kifejlesztett MPEG szabvány, amelyet videoklipek CD-re történő tömörítésére és kódolására, digitalizált tárolására és továbbítására használnak 1,5 Mbps-ig, a QuickTime pedig szabvány. amely a Macintosh és PowerPC számítógépeken futó programok audio- és videoelemeit írja le.

Prezentációs réteg protokollok: AFP - Apple Fileing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler Pro / Tocol. ...

Munkamenet szintje

A modell munkamenet rétege biztosítja a kommunikációs munkamenet karbantartását, lehetővé téve az alkalmazások számára, hogy hosszú ideig kommunikáljanak egymással. A réteg kezeli a munkamenet létrehozását/lezárását, az információcserét, a feladatok szinkronizálását, az adatátviteli jogosultság meghatározását és a munkamenet karbantartását az alkalmazások inaktív időszakaiban.

Session réteg protokollok: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password) Hitelesítési protokoll), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protoco]).

Szállítási réteg

A modell szállítási rétegét úgy tervezték, hogy megbízható adatátvitelt biztosítson a küldő és a vevő között. Ugyanakkor a megbízhatóság szintje nagyon eltérő lehet. A szállítási réteg protokolljainak számos osztálya létezik, kezdve azoktól a protokolloktól, amelyek csak alapvető szállítási funkciókat biztosítanak (például átvételi visszaigazolás nélküli adatátviteli funkciók), az olyan protokollokig, amelyek garantálják több adatcsomag megfelelő sorrendben történő kézbesítését a célállomásig. , multiplex több adatfolyamot, adatfolyam-vezérlő mechanizmust biztosít, és garantálja a fogadott adatok érvényességét. Például az UDP egyetlen datagramon belüli adatok integritásának figyelésére korlátozódik, és nem zárja ki a teljes csomag elvesztésének vagy a csomagok megkettőzésének, az adatcsomagok fogadási sorrendjének megsértésének lehetőségét; A TCP megbízható, folyamatos adatátvitelt biztosít, kiküszöböli az adatvesztést, a rendetlenséget vagy a duplikációt, újra tudja osztani az adatokat, töredékekre bontva a nagy adatdarabokat és fordítva, a töredékeket egy csomagba ragasztva.

Szállítási réteg protokollok: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fibre Channel | Fibre Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protokoll), NCP ( NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Hálózati réteg

A modell hálózati rétege (lang-en | hálózati réteg) az adatátviteli útvonal meghatározására szolgál. Felelős a logikai címek és nevek fizikai címekre fordításáért, a legrövidebb útvonalak meghatározásáért, a kapcsolásért és az útválasztásért, a problémák nyomon követéséért és a hálózat "torlódásaiért".

A hálózati réteg protokolljai az adatokat a forrástól a célállomásig irányítják. Az ezen a szinten működő eszközöket (routereket) hagyományosan harmadik szintű eszközöknek nevezzük (az OSI modellben szereplő szintszám szerint).

Hálózati rétegbeli protokollok: IP / IPv4 / IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (részben a 2. rétegben megvalósítva), CLNP (kapcsolat nélküli hálózati protokoll), IPsec (Internet Protocol Security). Útválasztási protokollok – RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Link réteg

Az adatkapcsolati réteget úgy tervezték, hogy biztosítsa a hálózatok interakcióját a fizikai rétegben, és szabályozza az esetlegesen előforduló hibákat. A fizikai rétegtől kapott adatokat bitben bemutatva keretekbe csomagolja, sértetlenségét ellenőrzi és szükség esetén kijavítja a hibákat (ismételt kérést generál a sérült keretre), és elküldi a hálózati rétegnek. A kapcsolati réteg kölcsönhatásba léphet egy vagy több fizikai réteggel, vezérelve és kezelve ezt az interakciót.

Az IEEE 802 specifikáció ezt a réteget két alrétegre osztja: a MAC (Media Access Control) a megosztott fizikai adathordozóhoz való hozzáférést szabályozza, az LLC (logikai kapcsolatvezérlés) pedig hálózati réteg szolgáltatásokat biztosít.

A kapcsolók, hidak és egyéb eszközök ezen a szinten működnek. Ezek az eszközök állítólag 2. rétegű címzést használnak (az OSI modellben rétegszám alapján).

Kapcsolati réteg protokollok: ARCnet, ATM (aszinkron átviteli mód), vezérlőterületi hálózat (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet automatikus védelmi kapcsolás (EAPS), szálas elosztott adatinterfész (FDDI), keretrelé, magas szintű Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (LLC funkciókat biztosít az IEEE 802 MAC rétegekhez), Link Access Procedures, D csatorna (LAPD), IEEE 802.11 vezeték nélküli LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Pont-pont Protokoll Etherneten (PPPoE), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25]], ARP.

A programozásban ez a réteg jelenti a hálózati kártya meghajtóját, az operációs rendszerekben szoftveres interfész található a csatorna és a hálózati réteg egymás közötti interakciójához. Ez nem egy új szint, hanem egyszerűen egy operációs rendszer-specifikus modell megvalósítás. Példák ilyen interfészekre: ODI, NDIS, UDI.

Fizikai réteg

Fizikai réteg - a modell alsó rétege, amely meghatározza a bináris formában ábrázolt adatok egyik eszközről (számítógépről) a másikra való átvitelének módját. Különféle szervezetek vesznek részt az ilyen módszerek összeállításában, többek között: az Institute of Electrical and Electronics Engineers, az Electronics Industry Alliance, az Európai Távközlési Szabványügyi Intézet és mások. Elektromos vagy optikai jeleket továbbítanak kábelre vagy rádiós levegőre, és ennek megfelelően fogadják és a digitális jelek kódolási módszereinek megfelelően adatbitekké alakítják át.

Hubok]], jelismétlők és médiakonverterek is ezen a szinten működnek.

A fizikai réteg funkciói a hálózathoz csatlakoztatott összes eszközön megvalósulnak. A számítógép oldalon a fizikai réteg funkcióit hálózati adapter vagy soros port látja el. A fizikai réteg magában foglalja a két rendszer közötti fizikai, elektromos és mechanikai interfészeket. A fizikai réteg olyan típusú adatátviteli médiát definiál, mint az optikai szál, sodrott érpár, koaxiális kábel, műholdas adatátviteli csatorna stb. A fizikai réteghez kapcsolódó hálózati interfészek szabványos típusai a következők :)