Funkcje na poziomie modelu Osi. Teoria: Model sieci OSI

W celu ujednoliconej prezentacji danych w sieciach z heterogenicznymi urządzeniami i oprogramowaniem Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opracowała podstawowy model komunikacji systemy otwarte OSI (połączenie systemu otwartego). Model ten opisuje zasady i procedury przesyłania danych w różnych środowiskach sieciowych podczas nawiązywania sesji komunikacyjnej. Głównymi elementami modelu są warstwy, procesy aplikacji i łączność fizyczna. Na ryc. 1.10 przedstawia strukturę modelu podstawowego.

Każda warstwa modelu OSI wykonuje określone zadanie w procesie przesyłania danych przez sieć. Model podstawowy jest podstawą do opracowania protokołów sieciowych. OSI dzieli funkcje komunikacyjne sieci na siedem warstw, z których każda obsługuje inną część procesu łączenia systemów otwartych.

Model OSI opisuje tylko komunikację systemową, a nie aplikacje użytkownika końcowego. Aplikacje implementują własne protokoły komunikacyjne, odwołując się do narzędzia systemowe.

Ryż. 1.10. Model OSI

Jeżeli aplikacja może przejąć funkcje niektórych wyższych warstw modelu OSI, to w celu wymiany danych uzyskuje dostęp do narzędzi systemowych, które realizują funkcje pozostałych niższych warstw modelu OSI.

Interakcja z warstwą modelu OSI

Model OSI można podzielić na dwa różne modele jak pokazano na ryc. 1.11:

Poziomy model oparty na protokole, który zapewnia mechanizm interakcji programów i procesów na różnych maszynach;

Model pionowy oparty na usługach świadczonych przez sąsiednie warstwy na tej samej maszynie.

Każdy poziom komputera wysyłającego współdziała z tym samym poziomem komputera odbierającego, jak gdyby był bezpośrednio połączony. Takie łącze nazywa się łączem logicznym lub wirtualnym. W rzeczywistości komunikacja odbywa się między sąsiednimi poziomami tego samego komputera.

Tak więc informacje na komputerze wysyłającym muszą przejść przez wszystkie poziomy. Następnie jest przesyłany za pośrednictwem nośnika fizycznego do komputera odbierającego i ponownie przechodzi przez wszystkie warstwy, aż osiągnie ten sam poziom, z którego został wysłany na komputerze wysyłającym.

W modelu horyzontalnym oba programy wymagają wspólnego protokołu do wymiany danych. W modelu pionowym sąsiednie warstwy komunikują się za pomocą API (interfejsu programowania aplikacji).

Ryż. 1.11. Schemat współdziałania komputerów w podstawowym modelu odniesienia OSI

Dane są dzielone na pakiety przed wysłaniem do sieci. Pakiet to jednostka informacji przesyłana między stacjami w sieci.

Podczas wysyłania danych pakiet przechodzi sekwencyjnie przez wszystkie warstwy oprogramowania. Na każdym poziomie do pakietu dodawana jest informacja kontrolna tego poziomu (nagłówek), która jest niezbędna do pomyślnej transmisji danych w sieci, jak pokazano na rys. 1.12, gdzie Zag jest nagłówkiem pakietu, Kon jest końcem pakietu.

Po stronie odbiorczej pakiet przechodzi przez wszystkie warstwy w odwrotnej kolejności. W każdej warstwie protokół tej warstwy odczytuje informacje o pakiecie, a następnie usuwa informacje dodane do pakietu na tym samym poziomie przez stronę wysyłającą i przekazuje pakiet do następnej warstwy. Gdy paczka dotrze do warstwy Aplikacji, wszystkie informacje kontrolne zostaną usunięte z paczki, a dane powrócą do swojej pierwotnej postaci.

Ryż. 1.12. Tworzenie pakietu każdego poziomu modelu siedmiopoziomowego

Każdy poziom modelu spełnia swoją funkcję. Im wyższy poziom, tym trudniejszy problem, który rozwiązuje.

Wygodnie jest myśleć o poszczególnych warstwach modelu OSI jako grupach programów zaprojektowanych do wykonywania określonych funkcji. Na przykład jedna warstwa odpowiada za zapewnienie konwersji danych z ASCII do EBCDIC i zawiera programy potrzebne do wykonania tego zadania.

Każda warstwa dostarcza usługę do warstwy wyższej, z kolei żądając usługi od warstwy niższej. Wyższe warstwy żądają usługi prawie w ten sam sposób: z reguły jest to wymóg trasowania niektórych danych z jednej sieci do drugiej. Praktyczna realizacja zasad adresowania danych jest przypisana do niższych poziomów. Na ryc. Podano 1.13 krótki opis funkcje wszystkich poziomów.

Ryż. 1.13. Funkcje warstwy modelu OSI

Rozważany model definiuje interakcję systemów otwartych różni producenci w tej samej sieci. Dlatego wykonuje dla nich działania koordynujące w zakresie:

Interakcja stosowanych procesów;

Formularze prezentacji danych;

Jednolite przechowywanie danych;

Zarządzanie zasobami sieciowymi;

Bezpieczeństwo danych i ochrona informacji;

Diagnostyka programów i środków technicznych.

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacyjna zapewnia procesom aplikacyjnym środki dostępu do obszaru interakcji, jest poziomem wyższym (siódmym) i bezpośrednio sąsiaduje z procesami aplikacyjnymi.

W rzeczywistości warstwa aplikacji to zbiór różnorodnych protokołów, za pośrednictwem których użytkownicy sieci uzyskują dostęp do współdzielonych zasobów, takich jak pliki, drukarki lub hipertekstowe strony internetowe, a także organizują współpracę, na przykład za pomocą protokołu E-mail... Elementy usługi specyficzne dla aplikacji udostępniają usługę dla określonych aplikacji, takich jak programy do przesyłania plików i emulacji terminali. Jeśli na przykład program musi wysłać pliki, zostanie użyty protokół przesyłania plików, dostępu i zarządzania FTAM (File Transfer, Access and Management). W modelu OSI aplikacja, która musi wykonać określone zadanie (na przykład zaktualizować bazę danych na komputerze) wysyła określone dane jako Datagram do warstwy aplikacji. Jednym z głównych zadań tej warstwy jest określenie sposobu obsługi żądania aplikacji, czyli innymi słowy, jakiego rodzaju żądanie dane żądanie powinno przyjąć.

Jednostka danych, na której działa warstwa aplikacji, jest zwykle nazywana komunikatem.

Warstwa aplikacji realizuje następujące funkcje:

1. Wykonywanie różnego rodzaju prac.

Transfer plików;

Zarządzanie pracą;

Zarządzanie systemem itp.

2. Identyfikacja użytkowników po hasłach, adresach, podpisach elektronicznych;

3. Określenie funkcjonujących subskrybentów i możliwości dostępu do nowych procesów aplikacyjnych;

4. Ustalenie adekwatności dostępnych zasobów;

5. Organizacja wniosków o połączenie z innymi procesami aplikacyjnymi;

6. Przeniesienie wniosków na poziom reprezentatywny o niezbędne metody opisywania informacji;

7. Dobór procedur dla planowanego dialogu procesów;

8. Zarządzanie danymi wymienianymi przez procesy aplikacyjne i synchronizacja interakcji procesów aplikacyjnych;

9. Określanie jakości usługi (czas dostawy bloków danych, dopuszczalna stopa błędów);

10. Umowa na korekcję błędów i walidację danych;

11. Negocjacje ograniczeń nałożonych na składnię (zestawy znaków, struktura danych).

Te funkcje definiują typy usług, które warstwa aplikacji zapewnia procesom aplikacji. Ponadto warstwa aplikacji przenosi do procesów aplikacji usługę świadczoną przez warstwy fizyczne, kanałowe, sieciowe, transportowe, sesyjne i prezentacyjne.

Na poziomie aplikacji konieczne jest udostępnienie użytkownikom przetwarzanych informacji. Oprogramowanie systemowe i użytkownika może to obsłużyć.

Warstwa aplikacji odpowiada za dostęp aplikacji do sieci. Zadania tej warstwy to przesyłanie plików, wymiana poczty e-mail i zarządzanie siecią.

Najczęstsze protokoły w trzech górnych warstwach to:

Protokół przesyłania plików FTP (File Transfer Protocol);

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) to najprostszy protokół przesyłania plików;

e-mail X.400;

Telnet współpracuje ze zdalnym terminalem;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) to prosty protokół wymiany poczty;

CMIP (Common Management Information Protocol) ogólny protokół zarządzania informacjami;

SLIP (Serial Line IP) IP dla linii szeregowych. Szeregowy protokół przesyłania danych znak po znaku;

SNMP (Simple Network Management Protocol) to prosty protokół zarządzania siecią;

FTAM (File Transfer, Access and Management) to protokół przesyłania plików, dostępu i zarządzania.

Warstwa prezentacji

Funkcje tego poziomu to prezentacja danych przesyłanych pomiędzy procesami aplikacyjnymi w wymaganej formie.

Ta warstwa zapewnia, że ​​informacje przekazywane przez warstwę aplikacji będą zrozumiałe dla warstwy aplikacji w innym systemie. W razie potrzeby warstwa prezentacji w momencie przesyłania informacji konwertuje formaty danych do pewnego wspólnego formatu prezentacji, a w momencie odbioru odpowiednio wykonuje transformację odwrotną. W ten sposób warstwy aplikacji mogą przezwyciężyć na przykład różnice składniowe w prezentacji danych. Taka sytuacja może wystąpić w sieci LAN z heterogenicznymi komputerami (IBM PC i Macintosh), które wymagają komunikacji. Tak więc w polach baz danych informacje powinny być prezentowane w postaci liter i cyfr, a często w postaci obrazu graficznego. Musisz przetwarzać te dane, na przykład, jako liczby zmiennoprzecinkowe.

Ogólna prezentacja danych oparta jest na systemie ASN.1 zunifikowanym dla wszystkich poziomów modelu. System ten służy do opisu struktury plików, a także pozwala rozwiązać problem szyfrowania danych. Na tym poziomie można wykonać szyfrowanie i deszyfrowanie danych, dzięki czemu poufność wymiany danych jest zapewniona dla wszystkich usług aplikacyjnych jednocześnie. Przykładem takiego protokołu jest Secure Socket Layer (SSL), który zapewnia bezpieczną wymianę komunikatów dla protokołów warstwy aplikacji stosu TCP/IP. Ta warstwa zapewnia konwersję danych (kodowanie, kompresję itp.) warstwy aplikacji na strumień informacji dla warstwy transportowej.

Poziom reprezentatywny pełni następujące główne funkcje:

1. Generowanie żądań nawiązania sesji interakcji pomiędzy procesami aplikacji.

2. Koordynacja prezentacji danych pomiędzy procesami aplikacyjnymi.

3. Implementacja formularzy prezentacji danych.

4. Prezentacja materiału graficznego (rysunki, zdjęcia, diagramy).

5. Klasyfikacja danych.

6. Przekazywanie żądań zakończenia sesji.

Protokoły warstwy prezentacji są zwykle częścią protokołów trzech najwyższych warstw modelu.

Warstwa sesji

Warstwa sesji to warstwa, która definiuje procedurę przeprowadzania sesji pomiędzy użytkownikami lub procesami aplikacji.

Warstwa sesji zapewnia kontrolę nad konwersacją w celu zarejestrowania, która strona jest aktualnie aktywna, a także zapewnia synchronizację. Te ostatnie umożliwiają wstawianie punktów przerwania do długich przebiegów, dzięki czemu w przypadku niepowodzenia można wrócić do ostatniego punktu przerwania zamiast zaczynać od nowa. W praktyce niewiele aplikacji korzysta z warstwy sesyjnej i jest ona rzadko wdrażana.

Warstwa sesyjna zarządza przesyłaniem informacji pomiędzy procesami aplikacji, koordynuje odbiór, transmisję i wydanie jednej sesji komunikacyjnej. Dodatkowo warstwa sesji zawiera dodatkowo funkcje zarządzania hasłami, zarządzania dialogami, synchronizacji i anulowania komunikacji w sesji transmisji po awarii z powodu błędów w niższych warstwach. Funkcją tej warstwy jest koordynacja komunikacji między dwiema aplikacjami działającymi na różnych stacjach roboczych. Dzieje się to w formie dobrze zorganizowanego dialogu. Funkcje te obejmują tworzenie sesji, kontrolowanie transmisji i odbioru pakietów komunikatów podczas sesji oraz kończenie sesji.

Na poziomie sesji określa się, jaki będzie transfer między dwoma procesami aplikacji:

Half-duplex (procesy będą kolejno przesyłać i odbierać dane);

Duplex (procesy będą jednocześnie przesyłać i odbierać dane).

W trybie half-duplex warstwa sesji wydaje token danych procesowi, który rozpoczyna transfer. Gdy nadejdzie czas odpowiedzi drugiego procesu, przekazywany jest do niego token danych. Warstwa sesji umożliwia transmisję tylko do strony, która posiada token danych.

Warstwa sesji zapewnia następujące funkcje:

1. Ustanowienie i zakończenie na poziomie sesji połączenia między współpracującymi systemami.

2. Wykonywanie normalnej i pilnej wymiany danych pomiędzy procesami aplikacyjnymi.

3. Zarządzanie interakcją stosowanych procesów.

4. Synchronizacja połączeń sesyjnych.

5. Powiadamianie procesów aplikacyjnych o sytuacjach wyjątkowych.

6. Ustanowienie w procesie aplikacji etykiet umożliwiających po awarii lub błędzie przywrócenie jej wykonania od najbliższej etykiety.

7. Przerwanie, jeśli to konieczne, procesu aplikacyjnego i jego prawidłowe wznowienie.

8. Zakończenie sesji bez utraty danych.

9. Wysyłanie specjalnych wiadomości o przebiegu sesji.

Warstwa sesji odpowiada za organizację sesji wymiany danych między maszynami końcowymi. Protokoły na poziomie sesji są zwykle częścią protokołów trzech najwyższych warstw modelu.

Warstwa transportowa

Warstwa transportowa jest przeznaczona do przesyłania pakietów przez sieć komunikacyjną. Na poziomie transportu pakiety są dzielone na bloki.

W drodze od nadawcy do odbiorcy pakiety mogą zostać zniekształcone lub utracone. Podczas gdy niektóre aplikacje mają własne funkcje obsługi błędów, inne wolą od razu radzić sobie z niezawodnym połączeniem. Zadaniem warstwy transportowej jest zapewnienie, że aplikacje lub wyższe warstwy modelu (aplikacja i sesja) przesyłają dane z wymaganym stopniem niezawodności. Model OSI definiuje pięć klas usług świadczonych przez warstwę transportową. Te rodzaje usług wyróżnia jakość świadczonych usług: pilność, możliwość przywrócenia przerwanego połączenia, dostępność funkcji multipleksowania dla wielu połączeń między różnymi protokołami aplikacji za pośrednictwem wspólnego protokołu transportowego, a co najważniejsze, możliwość wykrywania oraz korygować błędy transmisji, takie jak zniekształcenia, utrata i duplikacja pakietów.

Warstwa transportowa definiuje adresowanie fizycznych urządzeń (systemów, ich części) w sieci. Warstwa ta gwarantuje dostarczanie bloków informacji do adresatów i kontroluje to dostarczanie. Jego głównym zadaniem jest zapewnienie wydajnych, wygodnych i niezawodnych form przekazywania informacji pomiędzy systemami. Gdy przetwarzany jest więcej niż jeden pakiet, warstwa transportowa kontroluje kolejność, w jakiej pakiety przechodzą. Jeśli duplikat wcześniej odebranej wiadomości przejdzie, ta warstwa rozpozna to i zignoruje wiadomość.

Funkcje warstwy transportowej obejmują:

1. Zarządzanie transmisją w sieci i zapewnienie integralności bloków danych.

2. Wykrywanie błędów, ich częściowa eliminacja i zgłaszanie błędów nieskorygowanych.

3. Przywrócenie transmisji po awariach i awariach.

4. Konsolidacja lub podział bloków danych.

5. Nadawanie priorytetów przy przekazywaniu bloków (normalne lub pilne).

6. Potwierdzenie przelewu.

7. Eliminacja blokad w przypadku zakleszczeń w sieci.

Począwszy od warstwy transportowej, wszystkie nadrzędne protokoły są implementowane przez oprogramowanie, zwykle zawarte w sieciowym systemie operacyjnym.

Do najpopularniejszych protokołów warstwy transportowej należą:

TCP (protokół kontroli transmisji) Protokół kontroli transmisji stosu TCP/IP;

UDP (protokół datagramów użytkownika) niestandardowy protokół datagramowy stosu TCP / IP;

NCP (NetWare Core Protocol) to podstawowy protokół sieci NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) Sekwencyjna wymiana pakietów stosu Novella;

TP4 (Transmission Protocol) to protokół transmisji klasy 4.

Warstwa sieci

Warstwa sieciowa zapewnia układanie kanałów łączących systemy abonenckie i administracyjne za pośrednictwem sieci komunikacyjnej, wybór trasy w najszybszy i najbardziej niezawodny sposób.

Warstwa sieciowa nawiązuje komunikację w śieć komputerowa między dwoma systemami i zapewnia układanie kanałów wirtualnych między nimi. Kanał wirtualny lub logiczny to takie funkcjonowanie elementów sieci, które stwarza iluzję układania niezbędnej ścieżki pomiędzy oddziałującymi elementami. Ponadto warstwa sieciowa zgłasza błędy do warstwy transportowej. Komunikaty warstwy sieci są powszechnie nazywane pakietami. Umieszczane są w nich fragmenty danych. Za ich adresowanie i dostarczanie odpowiada warstwa sieciowa.

Umieszczenie najlepszej ścieżki do transmisji danych nazywamy routingiem, a jego rozwiązanie jest głównym zadaniem warstwy sieciowej. Problem ten potęguje fakt, że najkrótsza droga nie zawsze jest najlepsza. Często kryterium wyboru trasy jest czas transmisji danych na tej trasie; zależy to od przepustowości kanałów komunikacyjnych i natężenia ruchu, które może zmieniać się w czasie. Niektóre algorytmy routingu próbują dostosowywać się do zmian obciążenia, podczas gdy inne podejmują decyzje na podstawie średnich w czasie. Wybór trasy można przeprowadzić według innych kryteriów, na przykład niezawodności transmisji.

Protokół warstwy łącza zapewnia dostarczanie danych pomiędzy dowolnymi węzłami tylko w sieci o odpowiedniej typowej topologii. Jest to bardzo dotkliwe ograniczenie, które nie pozwala na budowanie sieci o rozbudowanej strukturze, na przykład sieci, które łączą kilka sieci firmowych w jedną sieć, lub sieci o wysokiej niezawodności, w których występują redundantne połączenia między węzłami.

Tak więc w sieci dostarczanie danych jest regulowane przez warstwę łącza, ale warstwa sieci odpowiada za dostarczanie danych między sieciami. Podczas organizowania dostarczania pakietów na poziomie sieci używane jest pojęcie numeru sieci. W takim przypadku adres odbiorcy składa się z numeru sieci i numeru komputera w tej sieci.

Sieci są połączone specjalnymi urządzeniami zwanymi routerami. Router to urządzenie, które zbiera informacje o topologii połączeń międzysieciowych i na jej podstawie przekazuje pakiety warstwy sieciowej do sieci docelowej. Aby przesłać wiadomość od nadawcy znajdującego się w jednej sieci do odbiorcy znajdującego się w innej sieci, należy wykonać kilka przeskoków między sieciami, za każdym razem wybierając odpowiednią trasę. Tak więc trasa to sekwencja routerów, przez które przechodzi pakiet.

Warstwa sieci odpowiada za dzielenie użytkowników na grupy i routing pakietów w oparciu o translację adresów MAC na adresy sieciowe. Warstwa sieciowa zapewnia również przezroczystą transmisję pakietów do warstwy transportowej.

Warstwa sieciowa realizuje funkcje:

1. Tworzenie połączeń sieciowych i identyfikacja ich portów.

2. Wykrywanie i korygowanie błędów występujących podczas transmisji przez sieć komunikacyjną.

3. Kontrola przepływu pakietów.

4. Organizacja (uporządkowanie) sekwencji pakietów.

5. Routing i przełączanie.

6. Segmentacja i konsolidacja pakietów.

W warstwie sieciowej zdefiniowane są dwa rodzaje protokołów. Pierwszy typ dotyczy definicji zasad przesyłania pakietów z danymi węzłów końcowych od węzła do routera oraz między routerami. Są to protokoły, które są powszechnie określane, gdy mówimy o protokołach warstwy sieci. Jednak inny typ protokołu, zwany protokołami wymiany informacji o routingu, jest często określany jako warstwa sieciowa. Korzystając z tych protokołów, routery zbierają informacje o topologii połączeń międzysieciowych.

Protokoły warstwy sieci są implementowane przez moduły oprogramowania systemu operacyjnego, a także przez oprogramowanie i sprzęt routerów.

Najczęściej używane protokoły na poziomie sieci to:

IP (Internet Protocol) Protokół internetowy, protokół sieciowy stosu TCP/IP, który dostarcza informacji o adresie i routingu;

IPX (Internetwork Packet Exchange) to internetowy protokół wymiany pakietów służący do adresowania i routingu pakietów w sieciach Novella;

X.25 to międzynarodowy standard globalnej komunikacji z komutacją pakietów (ten protokół jest częściowo zaimplementowany w warstwie 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) to bezpołączeniowy protokół sieciowy.

Łącza danych

Jednostką informacji warstwy łącza są ramki (ramka). Ramki to logicznie zorganizowana struktura, w której można umieszczać dane. Zadaniem warstwy łącza jest przesyłanie ramek z warstwy sieciowej do warstwy fizycznej.

W warstwie fizycznej bity są po prostu przesyłane. Nie uwzględnia to, że w niektórych sieciach, w których linie komunikacyjne są używane naprzemiennie przez kilka par współpracujących komputerów, fizyczne medium transmisyjne może być zajęte. Dlatego jednym z zadań warstwy łącza jest sprawdzenie dostępności medium transmisyjnego. Kolejnym zadaniem warstwy łącza danych jest implementacja mechanizmów wykrywania i korygowania błędów.

Warstwa łącza zapewnia, że ​​każda ramka jest przesyłana poprawnie, umieszczając specjalną sekwencję bitów na początku i na końcu każdej ramki w celu jej oznaczenia, a także oblicza sumę kontrolną, sumując wszystkie bajty ramki w określony sposób i dodając sumę kontrolną do ramy. Po nadejściu ramki odbiornik ponownie oblicza sumę kontrolną odebranych danych i porównuje wynik z sumą kontrolną ramki. Jeśli pasują, ramka jest uważana za poprawną i akceptowaną. Jeśli sumy kontrolne się nie zgadzają, rejestrowany jest błąd.

Zadaniem warstwy łącza jest przyjmowanie pakietów przychodzących z warstwy sieciowej i przygotowywanie ich do transmisji, umieszczając je w ramce o odpowiedniej wielkości. Warstwa ta jest zobowiązana do określenia, gdzie blok się zaczyna, a gdzie kończy, a także do wykrywania błędów transmisji.

Na tym samym poziomie określane są zasady wykorzystania warstwy fizycznej przez węzły sieci. Elektryczna reprezentacja danych w sieci LAN (bity danych, metody kodowania danych i znaczniki) są rozpoznawane na tym i tylko na tym poziomie. W tym miejscu błędy są wykrywane i korygowane (poprzez żądania retransmisji).

Warstwa łącza zapewnia tworzenie, transmisję i odbiór ramek danych. Warstwa ta obsługuje żądania warstwy sieciowej i wykorzystuje usługę warstwy fizycznej do odbierania i przesyłania pakietów. Specyfikacje IEEE 802.X dzielą warstwę łącza danych na dwie podwarstwy:

LLC (Logical Link Control) to kontrola łącza logicznego. Podwarstwa LLC zapewnia usługi warstwy sieciowej i jest związana z wysyłaniem i odbieraniem wiadomości użytkownika.

Kontrola dostępu do mediów MAC (Media Assess Control). Podwarstwa MAC reguluje dostęp do współdzielonego medium fizycznego (transmisja tokena lub wykrywanie kolizji lub kolizji) i kontroluje dostęp do kanału komunikacyjnego. Podwarstwa LLC znajduje się nad podwarstwą MAC.

Warstwa łącza definiuje dostęp do mediów i kontrolę transmisji poprzez procedurę łącza danych.

Przy dużych rozmiarach przesyłanych bloków danych warstwa łącza dzieli je na ramki i przesyła ramki w postaci sekwencji.

Po odebraniu ramek warstwa tworzy z nich przesyłane bloki danych. Rozmiar bloku danych zależy od metody transmisji, jakości kanału, przez który jest transmitowany.

W sieciach lokalnych protokoły warstwy łącza są używane przez komputery, mosty, przełączniki i routery. W komputerach funkcje warstwy łącza są implementowane wspólnie przez karty sieciowe i ich sterowniki.

Warstwa linków może realizować następujące rodzaje funkcji:

1. Organizacja (ustanowienie, zarządzanie, zakończenie) połączeń kanałów i identyfikacja ich portów.

2. Organizacja i transfer personelu.

3. Wykrywanie i korygowanie błędów.

4. Kontrola przepływu danych.

5. Zapewnienie przejrzystości kanałów logicznych (transmisja danych zakodowanych w dowolny sposób).

Do najczęściej używanych protokołów warstwy łącza należą:

HDLC (High Level Data Link Control) protokół kontroli łącza danych wysokiego poziomu dla połączeń szeregowych;

IEEE 802.2 LLC (Typ I i ​​Typ II) zapewnia MAC dla środowisk 802.x;

Technologia sieci Ethernet zgodna ze standardem IEEE 802.3 dla sieci wykorzystujących topologię magistrali i współdzielony dostęp z nasłuchiwaniem nośnika i wykrywaniem kolizji;

Technologia sieci Token Ring zgodna ze standardem IEEE 802.5, wykorzystująca topologię pierścienia i metodę dostępu do pierścienia z przekazywaniem tokena;

FDDI (Fiber Distributed Data Interface Station) to technologia sieciowa IEEE 802.6 wykorzystująca media światłowodowe;

X.25 to międzynarodowy standard globalnej komunikacji z komutacją pakietów;

Sieć Frame Relay, zorganizowana z technologii X25 i ISDN.

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna została zaprojektowana tak, aby łączyć się z fizycznymi środkami połączenia. Łączność fizyczna to zbiór fizycznych nośników, sprzętu i oprogramowania, które przesyłają sygnały między systemami.

Środowisko fizyczne jest materialną substancją, przez którą przesyłane są sygnały. Środowisko fizyczne jest podstawą, na której zbudowana jest fizyczna łączność. Eter, metale, szkło optyczne i kwarc są szeroko stosowane jako nośniki fizyczne.

Warstwa fizyczna składa się z podwarstwy dokowania medium i podwarstwy konwersji transmisji.

Pierwszy z nich zapewnia interfejs strumienia danych z wykorzystywanym fizycznym kanałem komunikacyjnym. Drugi wykonuje przekształcenia związane z zastosowanymi protokołami. Warstwa fizyczna zapewnia fizyczny interfejs do kanału danych, a także opisuje procedury przesyłania sygnałów do iz kanału. Ten poziom definiuje parametry elektryczne, mechaniczne, funkcjonalne i proceduralne dla fizyczne połączenie w systemach. Warstwa fizyczna odbiera pakiety danych z warstwy łącza górnego i przetwarza je na sygnały optyczne lub elektryczne odpowiadające 0 i 1 strumienia binarnego. Sygnały te są przesyłane przez medium transmisyjne do węzła odbiorczego. Właściwości mechaniczne i elektryczne / optyczne medium transmisyjnego określane są na poziomie fizycznym i obejmują:

Rodzaje kabli i złączy;

Pinout w złączach;

Schemat kodowania sygnału dla wartości 0 i 1.

Warstwa fizyczna pełni następujące funkcje:

1. Nawiązywanie i rozłączanie połączeń fizycznych.

2. Sekwencyjna transmisja i odbiór kodu.

3. Słuchanie, jeśli to konieczne, kanałów.

4. Identyfikacja kanałów.

5. Zgłaszanie usterek i awarii.

Powiadamianie o błędach i awariach wynika z faktu, że na poziomie fizycznym wykrywana jest pewna klasa zdarzeń, które zakłócają normalne działanie sieci (kolizja ramek wysyłanych przez kilka systemów jednocześnie, przerwanie kanału, zanik zasilania, utrata kontakt mechaniczny itp.). Rodzaje usług dostarczanych do warstwy łącza danych są określane przez protokoły warstwy fizycznej. Odsłuch kanału jest konieczny, gdy grupa systemów jest podłączona do jednego kanału, ale tylko jeden z nich może jednocześnie nadawać sygnały. Dlatego słuchanie kanału pozwala określić, czy jest on wolny do transmisji. W niektórych przypadkach, dla jaśniejszej definicji struktury, warstwa fizyczna jest podzielona na kilka podpoziomów. Na przykład warstwa fizyczna sieci bezprzewodowej jest podzielona na trzy podpoziomy (rysunek 1.14).

Ryż. 1.14. Fizyczna warstwa bezprzewodowej sieci LAN

Funkcje warstwy fizycznej są zaimplementowane we wszystkich urządzeniach podłączonych do sieci. Od strony komputera realizowane są funkcje warstwy fizycznej adapter sieciowy... Wzmacniacze to jedyny rodzaj sprzętu, który działa tylko w warstwie fizycznej.

Warstwa fizyczna może zapewnić zarówno transmisję asynchroniczną (szeregową), jak i synchroniczną (równoległą), która jest wykorzystywana w niektórych komputerach mainframe i minikomputerach. W warstwie fizycznej należy zdefiniować schemat kodowania, aby reprezentować wartości binarne do transmisji przez kanał komunikacyjny. Wiele sieci lokalnych używa kodowania Manchester.

Przykładem protokołu warstwy fizycznej jest specyfikacja Ethernet 10Base-T, która definiuje kabel, który ma być używany jako nieekranowana skrętka kategorii 3 o impedancji charakterystycznej 100 Ohm, złącze RJ-45, maksymalna długość fizycznej odcinek 100 metrów, kod Manchester do reprezentacji danych i innych charakterystyk, środowisko i sygnały elektryczne.

Niektóre z najczęstszych specyfikacji warstwy fizycznej to:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - charakterystyka mechaniczna/elektryczna niesymetrycznego interfejsu szeregowego;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — Zrównoważony interfejs szeregowy Charakterystyka mechaniczna, elektryczna i optyczna;

Ethernet to technologia sieciowa IEEE 802.3 dla sieci korzystających z topologii magistrali i współdzielonego dostępu z nasłuchiwaniem nośnika i wykrywaniem kolizji;

Token Ring to technologia sieciowa IEEE 802.5, która wykorzystuje topologię pierścienia i metodę przekazywania tokena dostępu do pierścienia.

W narzędziu sudo, które służy do organizowania wykonywania poleceń w imieniu innych użytkowników, zidentyfikowano lukę (CVE-2019-18634), co pozwala na zwiększenie uprawnień w systemie. Problem […]

Wydanie WordPress 5.3 ulepsza i rozszerza edytor bloków wprowadzony w WordPress 5.0 o nowy blok, bardziej intuicyjne interakcje i lepszą dostępność. Nowe funkcje w edytorze [...]

Po dziewięciu miesiącach rozwoju dostępny jest pakiet multimedialny FFmpeg 4.2, który zawiera zestaw aplikacji oraz zbiór bibliotek do operacji na różnych formatach multimedialnych (nagrywanie, konwersja i [...]

Dostępne są nowe wersje usług BIND, które zawierają poprawki błędów i ulepszenia funkcji. Nowe wydania można pobrać ze strony pobierania na stronie programisty: [...]

Exim to agent przesyłania wiadomości (MTA) opracowany na Uniwersytecie w Cambridge do użytku w Systemy uniksowe Podłączony do internetu. Jest swobodnie dostępny zgodnie z [...]

Po prawie dwóch latach rozwoju prezentowane jest wydanie ZFS na Linuksie 0.8.0, implementacja system plików ZFS, zaprojektowany jako moduł dla jądra Linux. Moduł został przetestowany z jądrami Linux od 2.6.32 do [...]

Grupa zadaniowa ds. inżynierii internetowej (IETF), która opracowuje protokoły i architekturę internetową, zakończyła tworzenie specyfikacji RFC dla protokołu automatycznego zarządzania certyfikatami (ACME) [...]

Kontrolowane przez społeczność centrum certyfikacji non-profit Let’s Encrypt, które bezpłatnie udostępnia wszystkim certyfikaty, podsumowało wyniki minionego roku i opowiedziało o planach na 2019 rok. […]

Współczesny świat IT to ogromna, trudna do zrozumienia struktura rozgałęzień. Aby uprościć zrozumienie i usprawnić debugowanie na etapie projektowania protokołów i systemów, zastosowano architekturę modułową. O wiele łatwiej nam zorientować się, że problem tkwi w chipie wideo, gdy karta wideo jest oddzielnym urządzeniem od reszty sprzętu. Albo zauważyć problem w wydzielonej części sieci, niż odgarniać całą sieć jako całość.

Oddzielna warstwa IT – sieć – jest również budowana modułowo. Model funkcjonowania sieci nazywa się model sieci Podstawowy model referencyjny połączenia systemów otwartych ISO/OSI. Krótko - Model OSI.

Model OSI składa się z 7 warstw. Każdy poziom jest oderwany od innych i nic nie wie o ich istnieniu. Model OSI można porównać do samochodu: silnik wykonuje swoją pracę, generując moment obrotowy i dostarczając go do skrzyni biegów. Silnik nie ma absolutnie żadnej różnicy, co dalej dzieje się z tym momentem obrotowym. Zakręci kołem, gąsienicą lub śmigłem. Tak samo jak koło nie dba o to, skąd ten moment się wziął - z silnika czy z rączki, którą kręci mechanik.

W tym miejscu należy dodać pojęcie ładowności. Każdy poziom zawiera pewną ilość informacji. Niektóre z tych informacji są narzutem dla tego poziomu, na przykład adres. Adres IP strony nie dostarcza nam żadnych przydatnych informacji. Dbamy tylko o koty, które pokazuje nam strona. Tak więc ten ładunek jest przenoszony w tej części warstwy zwanej jednostką danych protokołu (PDU).

Warstwy modelu OSI

Przyjrzyjmy się bliżej każdej warstwie modelu OSI.

I poziom. Fizyczne ( fizyczny). Obciążenie jednostkowe ( PDU) tutaj jest trochę. Poza jedynkami i zerami warstwa fizyczna nic nie wie. Na tym poziomie działają przewody, panele krosowe, koncentratory sieciowe (koncentratory, które obecnie trudno znaleźć w sieciach, do których jesteśmy przyzwyczajeni), karty sieciowe. To karty sieciowe i nic więcej z komputera. Sama karta sieciowa pobiera sekwencję bitów i przekazuje ją dalej.

II poziom. Kanał ( łącza danych). PDU - rama ( rama). Na tym poziomie pojawia się adresowanie. Adres to adres MAC. Warstwa łącza odpowiada za dostarczanie ramek do miejsca docelowego i ich integralność. W sieciach, do których jesteśmy przyzwyczajeni, protokół ARP działa na poziomie łącza. Adresowanie warstwy 2 działa tylko w jednym segmencie sieci i nie wie nic o routingu — robi to wyższa warstwa. W związku z tym urządzenia działające na L2 to przełączniki, mosty i sterownik karty sieciowej.

Poziom 3. Sieć ( sieć). Pakiet PDU ( paczka). Najpopularniejszym protokołem (nie będę dalej mówił o „najczęstszym” - jest to artykuł dla początkujących i z reguły nie spotykają się z egzotyką) tutaj jest IP. Adresowanie odbywa się za pomocą adresów IP o długości 32 bitów. Protokół jest routowalny, co oznacza, że ​​pakiet może dotrzeć do dowolnej części sieci przez wiele routerów. Routery działają na L3.

4 poziom. Transport ( transport). segment PDU ( człon) / datagram ( datagram). Na tym poziomie pojawiają się koncepcje portów. Działają tu protokoły TCP i UDP. Protokoły tej warstwy odpowiadają za bezpośrednią komunikację między aplikacjami oraz niezawodność dostarczania informacji. Na przykład TCP może zażądać retransmisji danych, jeśli dane zostaną odebrane nieprawidłowo lub nie wszystkie. TCP może również zmienić szybkość przesyłania danych, jeśli strona odbierająca nie ma czasu na odebranie wszystkiego (rozmiar okna TCP).

Poniższe poziomy są „prawidłowo” zaimplementowane tylko w RFC. W praktyce protokoły opisane na kolejnych warstwach działają jednocześnie na kilku warstwach modelu OSI, więc nie ma wyraźnego podziału na poziomy sesyjne i reprezentatywne. W związku z tym obecnie używanym głównym stosem jest TCP / IP, o którym powiemy nieco poniżej.

5 poziom. Sesja ( sesja). dane PDU ( dane). Zarządza sesją komunikacyjną, wymianą informacji, uprawnieniami. Protokoły - L2TP, PPTP.

6 poziom. Wykonawczy ( prezentacja). dane PDU ( dane). Prezentacja i szyfrowanie danych. JPEG, ASCII, MPEG.

7 poziom. Zastosowano ( podanie). dane PDU ( dane). Najliczniejszy i najbardziej zróżnicowany poziom. Wszystkie protokoły wysokiego poziomu są na nim wykonywane. Takich jak POP, SMTP, RDP, HTTP itp. Protokoły tutaj nie muszą myśleć o routingu lub gwarantowaniu dostarczenia informacji - robią to niższe poziomy. Na poziomie 7 konieczna jest jedynie realizacja określonych działań, np. otrzymanie kodu html lub wiadomości e-mail do konkretnego adresata.

Wniosek

Modułowość modelu OSI pozwala szybko znaleźć problematyczne obszary. W końcu, jeśli nie ma pingów (3-4 poziomy) do witryny, nie ma sensu przekopywać się do warstw nadrzędnych (TCP-HTTP), gdy witryna nie jest wyświetlana. Abstrahując od innych poziomów, łatwiej znaleźć błąd w części problemowej. Analogicznie do samochodu – nie sprawdzamy świec przy przekłutym kole.

Model OSI jest modelem referencyjnym - rodzajem sferycznego konia w próżni. Jej rozwój trwał bardzo długo. Równolegle z nim opracowano stos protokołów TCP / IP, który jest obecnie aktywnie wykorzystywany w sieciach. W związku z tym można wyciągnąć analogię między TCP / IP a OSI.

Model sieci OSI jest modelem referencyjnym dla wzajemnego połączenia systemów otwartych, w języku angielskim brzmi jak podstawowy model referencyjny połączenia systemów otwartych. Jego cel w uogólnionej prezentacji funduszy sieci.

Oznacza to, że model OSI jest uogólnionym standardem dla twórców programów, dzięki któremu każdy komputer może w równym stopniu odszyfrować dane przesyłane z innego komputera. Żeby było jasne, podam przykład z życia. Wiadomo, że pszczoły widzą wszystko wokół siebie w poranno-fioletowym świetle. Oznacza to, że nasze oczy i pszczoły odbierają ten sam obraz w zupełnie inny sposób, a to, co widzą owady, może być niedostrzegalne dla ludzkiego wzroku.

Podobnie jest z komputerami - jeśli jeden programista napisze aplikację w dowolnym języku programowania, który rozumie jego własny komputer, ale nie jest dostępny dla żadnego innego, to na żadnym innym urządzeniu nie będziesz mógł odczytać dokumentu utworzonego przez tę aplikację. Dlatego wpadliśmy na pomysł, aby podczas pisania aplikacji kierować się jednym, zrozumiałym dla każdego zbiorem zasad.

Warstwy OSI

Dla jasności proces działania sieci jest zwykle podzielony na 7 poziomów, z których każdy ma własną grupę protokołów.

Protokół sieciowy to zestaw reguł i procedur technicznych, które umożliwiają komputerom w sieci komunikację i wymianę danych.
Grupa protokołów zjednoczonych jednym celem końcowym nazywana jest stosem protokołów.

Istnieje kilka protokołów do wykonywania różnych zadań związanych z utrzymaniem systemów, na przykład stos TCP/IP. Przyjrzyjmy się bliżej, jak informacje z jednego komputera są przesyłane przez sieć lokalną do innego komputera.

Zadania komputera SENDER:

• Pobierz dane z aplikacji
• Podziel je na małe paczki, jeśli duża objętość
• Przygotuj się do transmisji, czyli wskaż trasę do przebycia, zaszyfruj i ponownie zakoduj do formatu sieciowego.

Zadania komputera ODBIORCY:

• Akceptuj pakiety danych
• Usuń z niego informacje o usłudze
• Skopiuj dane do schowka
• Po całkowitym odebraniu wszystkich pakietów utwórz z nich oryginalny blok danych
• Daj to aplikacji

Aby poprawnie wykonać wszystkie te operacje, potrzebny jest jeden zestaw reguł, czyli model odniesienia OSI.

Wróćmy do warstw OSI. Przyjęło się liczyć je w odwrotnej kolejności iw górnej części tabeli znajdują się aplikacje sieciowe, aw dolnej - fizyczny nośnik transmisji informacji. Ponieważ dane z komputera spływają bezpośrednio do kabla sieciowego, protokoły na różnych warstwach stopniowo je przekształcają, przygotowując na: transmisja fizyczna.

Przyjrzyjmy się im bliżej.

7. Warstwa aplikacji

Jego zadaniem jest pobranie danych z aplikacji sieciowej i przesłanie ich na 6 poziom.

6. Warstwa prezentacji

Tłumaczy te dane na jeden uniwersalny język. Faktem jest, że każdy procesor komputera ma swój własny format przetwarzania danych, ale musi dostać się do sieci w jednym uniwersalnym formacie - tak działa warstwa prezentacji.

5. Warstwa sesji

Ma wiele zadań.

1. Nawiąż sesję komunikacyjną z odbiorcą. Oprogramowanie ostrzega komputer odbierający, że dane zostaną teraz do niego przesłane.
2. Rozpoznawanie i ochrona imienia odbywa się tutaj:
   • identyfikacja - rozpoznawanie nazwy
   • uwierzytelnianie - sprawdzanie hasła
   • rejestracja - przekazanie uprawnień
3. Wdrożenie po której stronie odbywa się przekazywanie informacji i jak długo to potrwa.
4. Rozmieszczenie punktów kontrolnych w ogólnym przepływie danych tak, aby w przypadku utraty jakiejś części łatwo było ustalić, która część zaginęła i powinna zostać wysłana ponownie.
5. Segmentacja to podział dużego bloku na małe pakiety.

4. Warstwa transportowa

Zapewnia aplikacjom wymagany stopień ochrony podczas dostarczania wiadomości. Istnieją dwie grupy protokołów:

• Protokoły zorientowane połączeniowo - śledzą dostarczanie danych i, jeśli to konieczne, żądają ponownego wysłania w przypadku awarii. To jest TCP - protokół kontroli przesyłania informacji.
• Connectionless (UDP) — po prostu wysyłają bloki i nie śledzą ich dostarczania.

3. Warstwa sieciowa

Zapewnia transmisję pakietu od końca do końca, obliczając jego trasę. Na tym poziomie w pakietach adresy IP nadawcy i odbiorcy są dodawane do wszystkich poprzednich informacji generowanych przez inne poziomy. Od tego momentu pakiet danych nazywa się samym PAKIETEM, który posiada (protokół IP jest protokołem sieciowym).

2. Warstwa łącza danych

Tutaj pakiet jest przesyłany w jednym kablu, czyli w jednej sieci lokalnej. Działa tylko do routera brzegowego jednej sieci LAN. Do odebranego pakietu warstwa łącza dodaje własny nagłówek - adresy MAC nadawcy i odbiorcy iw tej postaci blok danych nazywa się już FRAME.

W przypadku transmisji poza jedną sieć lokalną pakietowi przypisywany jest adres MAC nie hosta (komputera), ale routera innej sieci. W tym miejscu pojawia się kwestia szarych i białych adresów IP, o czym była mowa w artykule, do którego link podano powyżej. Szary to adres w obrębie jednej sieci lokalnej, który nie jest używany poza nią. Biały to unikalny adres w całym światowym Internecie.

Kiedy pakiet dociera do routera granicznego, pakiet IP jest zastępowany adresem IP tego routera, a cała sieć lokalna przechodzi do globalnego, czyli Internetu, pod jednym adresem IP. Jeżeli adres jest biały, to część danych z adresem IP nie ulega zmianie.

1. Warstwa fizyczna (warstwa transportowa)

Odpowiada za zamianę informacji binarnych na sygnał fizyczny, który przesyłany jest do fizycznego kanału transmisji danych. Jeśli jest to kabel, to sygnał jest elektryczny, jeśli jest to sieć światłowodowa, to jest to sygnał optyczny. Ta konwersja odbywa się za pomocą karty sieciowej.

Stosy protokołów

TCP/IP to stos protokołów kontrolujący transmisję danych zarówno w sieci lokalnej, jak i w globalnym Internecie. Stos ten zawiera 4 warstwy, czyli zgodnie z modelem odniesienia OSI każda z nich łączy kilka warstw.

1. Zastosowane (według OSI - Zastosowane, Prezentacja i Sesja)
   Za ten poziom odpowiadają następujące protokoły:
   • TELNET - sesja komunikacji zdalnej w formie wiersz poleceń
   • FTP — protokół przesyłania plików
   • SMTP — protokół przesyłania poczty
   • POP3 i IMAP - odbiór przesyłki pocztowe
   • HTTP - praca z dokumentami hipertekstowymi
2. Transport (według OSI tak samo) to TCP i UDP opisane już powyżej.
3. Internet (wg OSI - sieć) jest protokołem IP
4. Warstwa interfejsu sieciowego (wg OSI - kanałowa i fizyczna) Za działanie tej warstwy odpowiadają sterowniki kart sieciowych.

Terminologia bloków danych

• Strumień - dane obsługiwane na poziomie aplikacji
• Datagram to blok danych na wyjściu z UPD, czyli taki, który nie ma gwarantowanej dostawy.
• Segment - blok gwarantowany do dostarczenia na wyjściu z protokołu TCP
• Pakiet to blok danych wyjściowych protokołu IP. ponieważ na tym poziomie nie ma jeszcze gwarancji dostarczenia, można go również nazwać datagramem.
• Ramka to blok z przypisanymi adresami MAC.

Dziękuję! Nie pomogło

Model sieci OSI(podstawowy model referencyjny połączeń systemów otwartych - podstawowy model referencyjny połączeń systemów otwartych, skrót. EMVOS; 1978) - model sieciowy stosu protokołów sieciowych OSI / ISO (GOST R ISO / IEC 7498-1-99).

Ogólna charakterystyka modelu OSI

Ze względu na przedłużający się rozwój protokołów OSI, obecnie głównym stosowanym stosem protokołów jest TCP/IP, który został opracowany przed przyjęciem modelu OSI i poza jego połączeniem z nim.

Pod koniec lat 70. na świecie istniała już duża liczba zastrzeżonych stosów protokołów komunikacyjnych, wśród których można wymienić na przykład tak popularne stosy jak DECnet, TCP/IP i SNA. Ta różnorodność środków współdziałania wysunęła na pierwszy plan problem niezgodności między urządzeniami korzystającymi z różnych protokołów. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu w tamtym czasie było ogólne przejście do jednego stosu protokołów, wspólnego dla wszystkich systemów, stworzonego z uwzględnieniem mankamentów istniejących stosów. To akademickie podejście do tworzenia nowego stosu rozpoczęło się wraz z opracowaniem modelu OSI i zajęło siedem lat (od 1977 do 1984). Celem modelu OSI jest zapewnienie uogólnionej reprezentacji narzędzi sieciowych. Został opracowany jako rodzaj uniwersalnego języka dla specjalistów sieciowych, dlatego nazywany jest modelem referencyjnym.W modelu OSI narzędzia komunikacyjne dzielą się na: siedem warstw: aplikacja, prezentacja, sesja, transport, sieć, kanał i fizyczna... Każda warstwa zajmuje się bardzo specyficznym aspektem interakcji urządzeń sieciowych.

Aplikacje mogą implementować własne protokoły komunikacyjne wykorzystując do tego celu wielopoziomowy zestaw narzędzi systemowych. Dlatego programiści są wyposażeni w interfejs programowania aplikacji (API). Zgodnie z idealnym schematem modelu OSI aplikacja może wysyłać żądania tylko do najwyższej warstwy - warstwy aplikacji, ale w praktyce wiele stosów protokołów komunikacyjnych pozwala programistom na bezpośredni dostęp do usług lub usług poniżej warstw. Na przykład niektóre DBMS mają wbudowane narzędzia zdalny dostęp do plików. W takim przypadku aplikacja nie korzysta z systemowej usługi plików podczas uzyskiwania dostępu do zasobów zdalnych; omija górne warstwy modelu OSI i łączy się bezpośrednio z narzędziami systemowymi odpowiedzialnymi za przesyłanie komunikatów przez sieć, które znajdują się w niższych warstwach modelu OSI. Załóżmy więc, że aplikacja węzła A chce wchodzić w interakcję z aplikacją węzła B. W tym celu aplikacja A wysyła żądanie do warstwy aplikacji, na przykład usługa plików... Na podstawie tej prośby oprogramowanie poziom aplikacji generuje komunikat w standardowym formacie. Aby jednak dostarczyć te informacje do miejsca przeznaczenia, wciąż pozostaje wiele zadań do rozwiązania, za które odpowiedzialność ponoszą niższe poziomy. Po wygenerowaniu wiadomości warstwa aplikacji kieruje ją w dół stosu do warstwy prezentacji. Protokół warstwy prezentacji, na podstawie informacji uzyskanych z nagłówka wiadomości warstwy aplikacji, wykonuje wymagane działania i dodaje do wiadomości informacje o własnej usłudze - nagłówek warstwy prezentacji, który zawiera instrukcje dotyczące protokołu warstwy prezentacji maszyny docelowej . Otrzymana wiadomość jest przekazywana do warstwy sesji, która z kolei dodaje własny nagłówek itp. (Niektóre implementacje protokołów umieszczają informacje o usłudze nie tylko na początku wiadomości jako nagłówek, ale także na końcu jako tzw. -zwany przyczepą.) Wreszcie wiadomość dociera do niższej, fizycznej warstwy, która w rzeczywistości przesyła ją liniami komunikacyjnymi do maszyny docelowej. W tym momencie wiadomość jest „zarośnięta” nagłówkami wszystkich poziomów.

Warstwa fizyczna umieszcza wiadomość na fizycznym interfejsie wyjściowym komputera 1 i rozpoczyna swoją „podróż” przez sieć (do tego momentu wiadomość była przesyłana z jednej warstwy do drugiej w komputerze 1). Gdy wiadomość dociera przez sieć do interfejsu wejściowego komputera 2, jest odbierana przez jej warstwę fizyczną i sekwencyjnie przesuwa się z warstwy do warstwy. Każdy poziom analizuje i przetwarza nagłówek swojego poziomu, wykonując odpowiednie funkcje, a następnie usuwa ten nagłówek i przekazuje wiadomość na wyższy poziom. Jak widać z opisu, byty protokołów tego samego poziomu nie komunikują się ze sobą bezpośrednio, w tę komunikację zawsze zaangażowani są mediatorzy - środki protokołów niższych poziomów. I tylko fizyczne poziomy różnych węzłów oddziałują bezpośrednio.

Warstwy modelu OSI

W literaturze najczęściej zaczyna się opisywanie warstw modelu OSI od warstwy siódmej, zwanej warstwą aplikacji, w której aplikacje użytkownika uzyskują dostęp do sieci. Model OSI kończy się na I warstwie - fizycznej, która określa standardy wymagane przez niezależnych producentów dla mediów transmisji danych:

• rodzaj medium transmisyjnego (kabel miedziany, światłowód, radio itp.),
• typ modulacji sygnału,
• poziomy sygnałów logicznych stanów dyskretnych (zero i jeden).

Każdy protokół modelu OSI musi współdziałać albo z protokołami swojej własnej warstwy, albo z protokołami o jeden wyższym i/lub niższym niż jego warstwa. Interakcje z protokołami na ich własnym poziomie nazywane są poziomymi, a przy poziomach o jeden wyższy lub niższym nazywane są pionowymi. Dowolny protokół modelu OSI może pełnić tylko funkcje swojej warstwy i nie może pełnić funkcji innej warstwy, co nie jest wykonywane w protokołach modeli alternatywnych.

Każdy poziom, z pewną dozą umowności, ma swój operand - logicznie niepodzielny element danych, który może być obsługiwany na osobnym poziomie w ramach modelu i stosowanych protokołów: na poziomie fizycznym najmniejszą jednostką jest bit, na poziomie łącza danych informacje są łączone w ramki, na poziomie sieci - w pakiety (datagramy), w transporcie - w segmenty. Każda część danych logicznie połączona do transmisji — ramka, pakiet, datagram — jest uważana za wiadomość. To wiadomości w ogólna perspektywa są argumentami poziomów sesji, prezentacji i aplikacji.

Do podstawowego technologie sieciowe obejmuje warstwy fizyczne i łącza.

Poziom aplikacji

Warstwa aplikacji (warstwa aplikacji) - najwyższy poziom modelu zapewniający interakcję aplikacji użytkownika z siecią:

• umożliwia aplikacjom korzystanie z usług sieciowych:
  • zdalny dostęp do plików i baz danych,
  • przekazywanie wiadomości e-mail;
• odpowiada za przekazywanie informacji serwisowych;
• dostarcza aplikacjom informacje o błędach;
• generuje żądania do warstwy prezentacji.

Protokoły aplikacji: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET i inne.

Warstwa prezentacji

Warstwa prezentacji zapewnia konwersję protokołu oraz kodowanie/dekodowanie danych. Żądania aplikacji odebrane z warstwy aplikacji są konwertowane na format do transmisji przez sieć w warstwie prezentacji, a dane odebrane z sieci są konwertowane na format aplikacji. Na tym poziomie można wykonać kompresję / dekompresję lub szyfrowanie / deszyfrowanie, a także przekierowywanie żądań do innego zasobu sieciowego, jeśli nie można ich przetworzyć lokalnie.

Warstwa prezentacji jest zwykle protokołem pośrednim do przekształcania informacji z sąsiednich warstw. Pozwala to na wymianę między aplikacjami na niejednorodne systemy komputerowe w sposób przejrzysty dla aplikacji. Warstwa prezentacji zapewnia formatowanie i transformację kodu. Formatowanie kodu służy do zapewnienia, że ​​aplikacja otrzyma informacje do przetworzenia, które mają dla niej sens. W razie potrzeby ta warstwa może tłumaczyć z jednego formatu danych na inny.

Warstwa prezentacji zajmuje się nie tylko formatami i prezentacją danych, ale także strukturami danych używanymi przez programy. W ten sposób warstwa 6 zapewnia, że ​​dane są zorganizowane podczas przesyłania.

Aby zrozumieć, jak to działa, wyobraź sobie, że istnieją dwa systemy. Jeden używa rozszerzonego kodu binarnego EBCDIC do reprezentacji danych, na przykład mainframe IBM, a drugi używa ASCII American Standard Information Interchange Code (używany przez większość innych producentów komputerów). Jeśli oba systemy muszą wymieniać informacje, potrzebna jest warstwa prezentacji, która wykona konwersję i przetłumaczy między dwoma różnymi formatami.

Kolejną funkcją realizowaną na poziomie prezentacji jest szyfrowanie danych, które jest wykorzystywane, gdy konieczne jest zabezpieczenie przesyłanych informacji przed dostępem nieuprawnionych odbiorców. Aby to osiągnąć, procesy i kod na poziomie prezentacji muszą przekształcić dane. Na tym poziomie istnieją inne procedury, które kompresują teksty i konwertują obrazy graficzne na strumienie bitów, aby mogły być przesyłane przez sieć.

Standardy na poziomie prezentacji określają również sposób reprezentowania obrazy graficzne... Do tych celów można wykorzystać format PICT - format obrazu używany do przenoszenia grafiki QuickDraw między programami.

Innym formatem prezentacji jest format pliku z tagami Obrazy TIFF który jest powszechnie używany w przypadku map bitowych z wysoka rozdzielczość... Kolejnym standardem poziomu prezentacji, który można zastosować do grafiki, jest standard opracowany przez Joint Photographic Expert Group; w codziennym użyciu standard ten jest po prostu określany jako JPEG.

Istnieje inna grupa standardów prezentacyjnych, które definiują prezentację dźwięku i filmu. Obejmuje to elektroniczne instrumenty muzyczne(Musical Instrument Digital Interface, MIDI) do cyfrowej prezentacji muzyki, opracowany przez Cinematography Expert Group, standard MPEG używany do kompresji i kodowania klipów wideo na płytach CD, zdigitalizowanego przechowywania i transmisji z prędkością do 1,5 Mb/s, a QuickTime jest standard opisujący elementy audio i wideo dla programów działających na komputerach Macintosh i PowerPC.

Protokoły warstwy prezentacji: AFP - Apple Filing 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 Asser / Disassembler Protocol ...

Poziom sesji

Warstwa sesyjna modelu zapewnia utrzymanie sesji komunikacyjnej, pozwalając aplikacjom na interakcję ze sobą przez długi czas. Warstwa zarządza tworzeniem/kończeniem sesji, wymianą informacji, synchronizacją zadań, ustalaniem prawa do przesyłania danych oraz utrzymywaniem sesji w okresach nieaktywności aplikacji.

Protokoły warstwy sesji: 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 (protokół przekazywania warstwy 2), L2TP (protokół tunelowania warstwy 2), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (hasło Protokół uwierzytelniania), 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 (Protokół informacji o strefie), SDP (Sockets Direct Protoco]).

Warstwa transportowa

Warstwa transportowa modelu została zaprojektowana tak, aby zapewnić niezawodny transfer danych od nadawcy do odbiorcy. Jednocześnie poziom niezawodności może się znacznie różnić. Istnieje wiele klas protokołów warstwy transportowej, począwszy od protokołów zapewniających tylko podstawowe funkcje transportowe (na przykład funkcje przesyłania danych bez potwierdzenia odbioru), a skończywszy na protokołach gwarantujących dostarczenie wielu pakietów danych we właściwej kolejności do miejsca docelowego , multipleksuje wiele strumieni danych, zapewnia mechanizm kontroli przepływu danych i gwarantuje ważność odbieranych danych. Na przykład UDP ogranicza się do monitorowania integralności danych w ramach pojedynczego datagramu i nie wyklucza możliwości utraty całego pakietu lub zduplikowania pakietów, naruszenia kolejności odbierania pakietów danych; TCP zapewnia niezawodny ciągły transfer danych, eliminując utratę danych, awarię lub duplikację, może redystrybuować dane, dzielić duże porcje danych na fragmenty i odwrotnie, sklejając fragmenty w jeden pakiet.

Protokoły warstwy transportowej: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel | Fibre Channel Protocol), IL (protokół IL), NBF (protokół NetBIOS Frames), 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).

Warstwa sieci

Warstwa sieciowa (lang-en | warstwa sieciowa) modelu służy do określenia ścieżki transmisji danych. Odpowiada za tłumaczenie adresów i nazw logicznych na fizyczne, wyznaczanie najkrótszych tras, przełączanie i routing, problemy ze śledzeniem i „przeciążeniem” w sieci.

Protokoły warstwy sieci kierują dane ze źródła do miejsca docelowego. Urządzenia (routery) działające na tym poziomie są umownie nazywane urządzeniami trzeciego poziomu (według numeru poziomu w modelu OSI).

Protokoły warstwy sieci: IP / IPv4 / IPv6 (Protokół internetowy), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (częściowo zaimplementowany w warstwie 2), CLNP (bezpołączeniowy protokół sieciowy), IPsec (Internet Protocol Security). Protokoły routingu — RIP (Protokół informacji o routingu), OSPF (Open Shortest Path First).

Warstwa łącza

Warstwa łącza danych została zaprojektowana w celu zapewnienia interakcji sieci w warstwie fizycznej i kontroli błędów, które mogą wystąpić. Dane odebrane z warstwy fizycznej, prezentowane w bitach, pakuje w ramki, sprawdza je pod kątem integralności i w razie potrzeby koryguje błędy (generuje powtórne żądanie uszkodzonej ramki) i przesyła je do warstwy sieciowej. Warstwa łącza może wchodzić w interakcje z jedną lub kilkoma warstwami fizycznymi, kontrolując i zarządzając tą interakcją.

Specyfikacja IEEE 802 dzieli tę warstwę na dwie podwarstwy: MAC (Media Access Control) reguluje dostęp do współdzielonego fizycznego medium, LLC (Logic Link Control) zapewnia usługę warstwy sieciowej.

Na tym poziomie działają przełączniki, mosty i inne urządzenia. Mówi się, że te urządzenia używają adresowania w warstwie 2 (według numeru warstwy w modelu OSI).

Protokoły warstwy łącza: ARCnet, ATM (tryb transferu asynchronicznego), Controller Area Network (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Kontrola łącza danych (HDLC), IEEE 802.2 (zapewnia funkcje LLC warstwom MAC IEEE 802), procedury dostępu do łącza, kanał D (LAPD), bezprzewodowa sieć LAN IEEE 802.11, LocalTalk, przełączanie etykiet wieloprotokołowych (MPLS), protokół Point-to-Point (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), StarLan, Token Ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25]], ARP.

W programowaniu ta warstwa reprezentuje sterownik karty sieciowej, w systemach operacyjnych istnieje interfejs programowy do interakcji między warstwami kanału i sieci. To nie jest nowy poziom, ale po prostu implementacja modelu specyficznego dla systemu operacyjnego. Przykłady takich interfejsów: ODI, NDIS, UDI.

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna - dolna warstwa modelu, która określa sposób przesyłania danych, reprezentowanych w postaci binarnej, z jednego urządzenia (komputera) do drugiego. W opracowywanie takich metod zaangażowane są różne organizacje, w tym: Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników, Stowarzyszenie Przemysłu Elektronicznego, Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych i inne. Przesyłają sygnały elektryczne lub optyczne do kabla lub radia i odpowiednio odbierają je i przetwarzają na bity danych zgodnie z metodami kodowania sygnałów cyfrowych.

Huby]], wzmacniacze sygnału i konwertery mediów również działają na tym poziomie.

Funkcje warstwy fizycznej są zaimplementowane na wszystkich urządzeniach podłączonych do sieci. Po stronie komputera funkcje warstwy fizycznej są realizowane przez kartę sieciową lub port szeregowy. Warstwa fizyczna obejmuje fizyczne, elektryczne i mechaniczne interfejsy między dwoma systemami. Warstwa fizyczna definiuje takie rodzaje mediów transmisji danych jak światłowód, skrętka, kabel koncentryczny, kanał satelitarny transmisji danych itp. Standardowe typy interfejsów sieciowych związanych z warstwą fizyczną to :)