Osi modelinin taşıma tabakasının amacı. Ağ aygıtları OSI ağ modeline göre nasıl çalışır?

), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

Neden bir ağ katmanı oluşturulmasına ihtiyaç duyulduğunu, kanal ve fiziksel katmanlar kullanılarak oluşturulan ağların neden kullanıcıların gereksinimlerini karşılayamadığını anlamak gerekir.

Bağlantı katmanı aracılığıyla çeşitli temel ağ teknolojilerinin entegrasyonu ile karmaşık, yapılandırılmış bir ağ oluşturmak da mümkündür: bunun için bazı köprüler ve anahtarlar kullanılabilir. Doğal olarak, genel olarak, böyle bir ağdaki trafik rastgele gelişir, ancak diğer taraftan, bazı desenler ile de karakterize edilir. Kural olarak, böyle bir ağda, ortak bir görev üzerinde çalışan bazı kullanıcılar (örneğin, bir bölümün çalışanları) çoğunlukla birbirlerine veya ortak bir sunucuya istekte bulunurlar ve yalnızca bazen başka bir bölümdeki bilgisayarların kaynaklarına erişmeleri gerekir. Bu nedenle, ağ trafiğine bağlı olarak, ağdaki bilgisayarlar ağ bölümleri olarak adlandırılan gruplara ayrılır. İletilerinin çoğu aynı gruptaki bilgisayarlara yönelikse (adreslenmişse) bilgisayarlar birlikte gruplandırılır. Ağın bölümlere ayrılması köprüler ve anahtarlar ile gerçekleştirilebilir. Diğer segmentlerde bulunan bilgisayarlara yönelik olanlar dışında, çerçevenin dışındaki herhangi bir kareyi iletmeden segment içindeki yerel trafiği korurlar. Böylece, bir ağ ayrı alt ağlara bölünür. Bu alt ağlardan, gelecekte, oldukça büyük boyutlarda kompozit ağlar inşa edilebilir.

Alt ağ oluşturma fikri, kompozit ağlar kurmanın temelidir.

Ağ denir karma (ağ veya internet), birden fazla ağın bir koleksiyonu olarak temsil edilebilirse. Bileşik bir ağı oluşturan ağlara, her biri kendi bağlantı katmanı teknolojisinde çalışabilecek alt ağlar, kurucu ağlar veya basitçe ağlar denir (bu gerekli olmasa da).

Ancak, bu fikri tekrarlayıcılar, köprüler ve anahtarlarla hayata geçirmek çok önemli sınırlamalara ve dezavantajlara sahiptir.

Hem tekrarlayıcılar hem de köprüler veya anahtarlar kullanılarak oluşturulan bir ağın topolojisinde döngüler olmamalıdır. Gerçekten de, bir köprü ya da anahtar, gönderene ve gönderen ile alıcı arasında yalnızca bir yol olduğunda bir paketi teslim etme sorununu çözebilir. Aynı zamanda, döngüler oluşturan yedek bağlantıların varlığı, daha iyi yük dengelemesi ve ayrıca yedek yollar oluşturarak ağ güvenilirliğini artırmak için genellikle gereklidir.

Köprüler veya anahtarlar arasında yer alan mantıksal ağ segmentleri birbirlerinden zayıf şekilde yalıtılmıştır. Fırtına yayınlarına karşı bağışık değildirler. Herhangi bir istasyon bir yayın mesajı gönderirse, bu mesaj tüm mantıksal ağ segmentlerindeki tüm istasyonlara iletilir. Yönetici, belirli bir düğümün zaman birimi başına üretmesine izin verilen yayın paketi sayısını manuel olarak sınırlamalıdır. Prensip olarak, birçok anahtarda uygulanan sanal ağlar mekanizmasını (Debian D-Link VLAN Ayarı) kullanarak yayın fırtınaları sorununu bir şekilde ortadan kaldırmak mümkün oldu. Ancak bu durumda, oldukça esnek trafikten yalıtılmış istasyon grupları oluşturmak mümkün olsa da, bunlar tamamen izole edilmiştir, yani bir sanal ağın düğümleri başka bir sanal ağın düğümleriyle etkileşime giremez.

Köprüler ve anahtarlar temelinde inşa edilen ağlarda, trafik kontrol problemini pakette bulunan verilerin değerine göre çözmek oldukça zordur. Bu tür ağlarda, bu yalnızca yöneticinin paketlerin içeriğinin ikili sunumuyla uğraşması gereken özel filtrelerin yardımıyla mümkündür.

Aktarım alt sisteminin yalnızca köprüler ve anahtarlar içeren fiziksel ve bağlantı katmanları aracılığıyla uygulanması yetersiz esnek, tek düzey adresleme sistemine yol açar: MAC adresi hedef istasyon adresi olarak kullanılır - ağ bağdaştırıcısı ile sıkı bir şekilde ilişkilendirilmiş bir adres.

Köprülerin ve anahtarların yukarıdaki dezavantajlarının tümü, sadece bağlantı katmanı protokolleri üzerinde çalıştıkları gerçeğiyle ilişkilidir. Mesele şu ki, bu protokoller, bir ağın (veya bir alt ağın veya bir segmentin) büyük bir ağı yapılandırırken kullanılabilecek bir kısmını açıkça tanımlamamasıdır. Bu nedenle, ağ teknolojilerinin geliştiricileri, kompozit bir ağ oluşturma görevini yeni bir seviyeye, ağ seviyesine emanet etmeye karar verdiler.

Bu makalede, modelin yedi seviyesinin her birinin ayrıntılı bir açıklaması ile osi referans modelinin seviyelerinin amacını düşünelim.

Bilgisayar etkileşimlerinde ağ etkileşimi ilkesini düzenleme süreci oldukça karmaşık ve zor bir iştir, bu nedenle bu görevi uygulamak için iyi bilinen ve evrensel bir yaklaşım kullanmaya karar verdik - ayrışma.

ayrışma karmaşık bir problemin birbirine bağlı daha basit problemlere (seri (modüller)) bölünmesini kullanan bilimsel bir yöntemdir.

Katmanlı yaklaşım:

• tüm modüller ayrı gruplara ayrılır ve seviyelere göre sıralanır, böylece bir hiyerarşi oluşturulur;
• aynı seviyedeki modüller, görevlerini yerine getirmek için, sadece hemen bitişik olan alt seviyenin modüllerine istek gönderir;
• kapsülleme ilkesi açıktır - düzey, hizmetinin ayrıntılarını diğer düzeylerden gizleyerek bir hizmet sağlar.

Uluslararası Standartlar Örgütü'ne (ISO, 1946'da yaratıldı), sistemler arasında, adlandırılmış düzeylerle ve her düzey kendi görevini veren çeşitli etkileşim düzeylerini açıkça tanımlayan ve tanımlayan evrensel bir model oluşturma göreviyle görevlendirildi. Bu modelin adı açık sistemler etkileşim modeli (Açık Sistem Bağlantısı, OSI) veya iSO / OSI modeli .

Açık Sistemler Bağlantısı Referans Modeli (osi yedi seviyeli model) 1977'de tanıtıldı.

Bu modelin onaylanmasından sonra, etkileşim sorunu, her biri diğerlerinden bağımsız olarak çözülebilen yedi özel probleme ayrılmıştır (ayrıştırılmıştır).

OSI Referans Modeli Katmanları tüm ağ fonksiyonlarının yedi seviye arasında bölündüğü dikey bir yapıyı temsil eder. Bu seviyelerin her birinin kesin olarak tarif edilen operasyonlara, ekipmana ve protokollere karşılık geldiği vurgulanmalıdır.

Seviyeler arasındaki etkileşim aşağıdaki gibi düzenlenmiştir:

• dikey olarak - ayrı bir bilgisayarın içinde ve sadece bitişik seviyelerde.
• yatay olarak - mantıksal etkileşim düzenlenir - iletişim kanalının diğer ucundaki başka bir bilgisayarla aynı seviyede (yani, bir bilgisayardaki ağ katmanı başka bir bilgisayardaki ağ katmanıyla etkileşime girer).

Yedi seviyeli osi modeli katı bir alt yapıdan oluştuğu için, daha yüksek herhangi bir seviye alt seviyenin işlevlerini kullanır ve veri akışının kendisine hangi biçimde ve hangi şekilde (yani hangi arayüzden) iletilmesi gerektiğini tanır.

Bir bilgisayar ağı üzerinden mesaj iletiminin OSI modeline göre nasıl düzenlendiğini ele alalım. Uygulama katmanı uygulama katmanıdır, yani bu katman kullanıcıya kullanılan işletim sistemi ve verilerin gönderildiği programlar şeklinde görüntülenir. En başta, mesajı oluşturan uygulama katmanıdır, daha sonra temsili katmana iletilir, yani OSI modeline iner. Temsili katman, sırayla, uygulama katmanının başlığını analiz eder, gerekli eylemleri gerçekleştirir ve hizmet bilgisini, hedef düğümün temsili seviyesi için, temsili seviyenin bir başlığı şeklinde mesajın başına ekler. Ayrıca, mesajın hareketi aşağı doğru devam eder, oturum katmanına iner ve sırayla hizmet verilerini de mesajın başında bir başlık şeklinde ekler ve işlem fiziksel katmana ulaşana kadar devam eder.

Mesajın başında başlık şeklinde servis bilgisi eklemeye ek olarak, katmanların mesajın sonuna "fragman" adı verilen servis bilgisi ekleyebileceği de not edilmelidir.

Mesaj fiziksel katmana ulaştığında, mesaj, iletişim kanalı üzerinden hedef düğüme iletilmek üzere tamamen oluşturulmuştur, yani OSI modelinin katmanlarına eklenen tüm servis bilgilerini içerir.

OSI modelinde uygulama, sunum ve oturum katmanlarında kullanılan "veri" terimine ek olarak, OSI modelinin diğer katmanlarında diğer terimler de kullanılır, böylece OSI modeli işlemenin hangi katmanında gerçekleştirildiğini hemen belirleyebilirsiniz.

ISO standartlarında, OSI modelinin farklı katmanlarının protokollerinin çalıştığı belirli bir veri parçasını belirlemek için ortak bir ad kullanılır - bir protokol veri birimi (PDU). Özel adlar genellikle belirli katmanların veri bloklarını belirtmek için kullanılır: çerçeve, paket, segment.

Fiziksel katman işlevleri

• bu seviyede, konektör tipleri ve pim atamaları standartlaştırılmıştır;
• "0" ve "1" in nasıl temsil edildiğini tanımlar;
• ağ ortamı ve ağ cihazı arasındaki arayüz (elektrik veya optik sinyalleri bir kablo veya radyo havasına iletir, alır ve veri bitlerine dönüştürür);
• fiziksel katman işlevleri ağa bağlı tüm cihazlarda uygulanır;
• fiziksel seviyede çalışan ekipmanlar: göbekler;
• Fiziksel katman ağı arabirimlerine örnekler: RS-232C, RJ-11, RJ-45, AUI, BNC konnektörleri.

Bağlantı katmanı işlevleri

• fiziksel katmanın sıfır ve bir biti çerçeveler halinde düzenlenir - "çerçeve". Çerçeve, bağımsız bir mantıksal değere sahip bir veri kümesidir;
• iletim ortamına erişimin organizasyonu;
• veri iletim hatalarının ele alınması;
• düğümler arasındaki bağlantıların yapısını ve nasıl ele alındıklarını tanımlar;
• bağlantı seviyesinde çalışan ekipmanlar: anahtarlar, köprüler;
• veri bağlantı katmanı ile ilgili protokol örnekleri: Ethernet, Token Ring, FDDI, Bluetooth, Wi-Fi, Wi-Max, X.25, FrameRelay, ATM.

LAN için bağlantı katmanı iki alt düzeye ayrılır:

• LLC (LogicalLinkControl) —bir iletişim kanalı oluşturmak ve hatasız veri mesajı göndermek ve almaktan sorumludur;
• MAC (MediaAccessControl) - ağ bağdaştırıcılarının fiziksel katmanla paylaşılmasını, çerçeve sınırlarının tanımlanmasını, hedef adreslerin tanınmasını sağlar (örneğin, ortak bir veri yoluna erişim).

Ağ katmanı işlevleri

• İşlevleri gerçekleştirir:
• veri iletim yolunun belirlenmesi;
• en kısa yolun belirlenmesi;
• ağ sorunlarını ve tıkanıklığı izleme.
• Görevleri çözer:
• standart olmayan bir yapıya sahip bağlantılar yoluyla mesajların iletilmesi;
• farklı teknolojilerin koordinasyonu;
• büyük ağlarda adreslemenin basitleştirilmesi;
• ağlar arasında istenmeyen trafiğin önündeki engelleri oluşturmak.
• Ağ düzeyinde çalışan ekipman: yönlendirici.
• Ağ katmanı protokol türleri:
• ağ protokolleri (paketleri ağ üzerinden iletme :, ICMP);
• yönlendirme protokolleri: RIP, OSPF;
• adres Çözümleme Protokolleri (ARP)

Osi taşıma fonksiyonları

• uygulamalara (veya uygulama ve oturum katmanlarına) gerekli güvenilirlik derecesine sahip veri iletimi sağlar, daha düşük düzeylerin güvenilirliğinin eksikliğini telafi eder;
• çoğullama ve çoğullama, yani paketlerin toplanması ve sökülmesi;
• protokoller noktadan noktaya iletişim için tasarlanmıştır;
• bu seviyeden başlayarak, protokoller ağın uç düğümlerinin yazılımı tarafından uygulanır - ağ işletim sistemlerinin bileşenleri;
• örnekler: TCP, UDP protokolleri.

Oturum katmanı işlevleri

• uygulamaların birbirleriyle uzun süre etkileşime girmesine izin veren bir iletişim oturumunun sürdürülmesi;
• oturum oluşturma / sonlandırma;
• bilgi değişimi;
• görevlerin senkronizasyonu;
• veri aktarımı hakkının belirlenmesi;
• uygulamaların etkin olmadığı dönemlerde bir oturumun sürdürülmesi.
• iletim senkronizasyonu, arıza durumunda işlemin devam ettiği veri akışına kontrol noktaları yerleştirilerek sağlanır.

Temsili seviye fonksiyonları

• protokol dönüştürme ve veri kodlama / kod çözme sorumlu. Uygulama katmanından alınan uygulama isteklerini ağ üzerinden iletim biçimine dönüştürür ve ağdan alınan verileri uygulamaların anlayabileceği bir biçime dönüştürür;
• olası uygulama:
• verileri sıkıştır / sıkıştırmasını kaldır veya verileri kodla / kodunu çöz;
• yerel olarak işlenemezlerse istekleri başka bir ağ kaynağına yeniden yönlendirmek.
• misal: sSL protokolü (TCP / IP uygulama katmanı protokolleri için gizli mesajlaşma sağlar).

Osi modeli uygulama katmanı fonksiyonları

• ağ kullanıcılarının paylaşılan kaynaklara erişebilmeleri, işbirliğini organize etmeleri için çeşitli protokoller kümesidir;
• ağ ve kullanıcı arasında etkileşim sağlar;
• kullanıcı uygulamalarının veritabanı sorgu işlemcisi, dosya erişimi, e-posta iletme;
• hizmet bilgilerinin aktarılmasından sorumludur;
• uygulamalara hata bilgileri sağlar;
• örnek: HTTP, POP3, SNMP, FTP.

Yedi katmanlı osi modelinin ağa bağlı ve ağdan bağımsız katmanları

İşlevselliği açısından, OSI modelinin yedi katmanı iki gruptan birine sınıflandırılabilir:

• düzeylerin bilgisayar ağının spesifik teknik uygulamasına bağlı olduğu bir grup. Fiziksel, veri bağlantısı ve ağ katmanları ağa bağlıdır, başka bir deyişle, bu katmanlar kullanılan özel ağ ekipmanıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır.
• düzeylerin ağırlıklı olarak uygulamalarla çalışmaya odaklandığı bir grup. Oturum, temsilci ve uygulama düzeyleri kullanılan uygulamalara odaklanır ve pratik olarak bilgisayar ağında ne tür ağ ekipmanının kullanıldığına, yani ağdan bağımsız olmasına bağlı değildir.

Nasıl olağan olduğunu tanımlayarak başlayacağım. OSI modeli, bir ağ üzerinden veri iletimi için teorik ideal bir modeldir. Bu, pratikte, bu modelle hiçbir zaman tam bir eşleşme bulamayacağınız anlamına gelir, ağ yazılımı geliştiricilerinin ve ağ ekipmanı üreticilerinin ürünlerinin uyumluluğunu sürdürmek için uyduklarının ölçütüdür. Bunu insanların ideal insan hakkındaki fikirleriyle karşılaştırabilirsiniz - hiçbir yerde bulamazsınız, ancak herkes ne için çaba göstereceğini bilir.

Hemen bir nüansı özetlemek istiyorum - OSI modeli içinde ağ üzerinden iletilen şey, tamamen doğru olmayan verileri arayacağım, ancak acemi okuyucuyu terimlerle karıştırmamak için vicdanımla uzlaştım.

Aşağıda en iyi bilinen ve en iyi anlaşılan OSI model şeması verilmiştir. Makalede daha fazla çizim olacak, ancak ilkini ana olanı düşünmeyi öneriyorum:

Tablo iki sütundan oluşur, ilk aşamada sadece doğru olanla ilgileniriz. Tabloyu aşağıdan yukarıya doğru okuyacağız (aksi takdirde :)). Aslında, bu benim hevesim değil, ama bilgiyi asimile etme kolaylığı için yapıyorum - basitten karmaşıka. Git!

Yukarıdaki tablonun sağ tarafında, aşağıdan yukarıya, ağ üzerinden iletilen verilerin yolu gösterilir (örneğin, ev yönlendiricinizden bilgisayarınıza). Açıklama - OSI katmanları aşağıdan yukarıya doğru, o zaman bu, alıcı taraftaki veri yolu olacaktır, yukarıdan aşağıya, sonra tersi - gönderen taraf. Umarım şimdiye kadar açıktır. Şüpheleri tamamen ortadan kaldırmak için, açıklık için başka bir diyagram:

Verilerin yolunu ve onlarla birlikte ortaya çıkan değişiklikleri düzeyler boyunca izlemek için, diyagramdaki mavi çizgi boyunca nasıl hareket ettiklerini, ilk önce yukarıdan aşağıya, ilk bilgisayardan OSI katmanlarına, sonra aşağıdan yukarıya doğru hareket ettiklerini hayal etmek yeterlidir. Şimdi her seviyeye daha yakından bakalım.

1) Fiziksel (fiziksel) - "veri iletim ortamı" olarak adlandırılır, yani. teller, optik kablo, radyo dalgası (kablosuz bağlantılar durumunda) ve benzerleri. Örneğin, bilgisayarınız İnternet'e bir kablo ile bağlıysa, kablolar, kablonun ucundaki kontaklar, bilgisayarınızın ağ kartı konektörünün kontakları ve bilgisayar kartlarındaki dahili elektrik devreleri, ilk fiziksel seviyedeki veri aktarımının kalitesinden sorumludur. Ağ mühendisleri "fizikle ilgili bir sorun" kavramına sahiptir - bu, uzmanın, fiziksel bir katman cihazını, verilerin "aktarılmaması" için suçlu olarak gördüğü, örneğin bir ağ kablosunun bir yere kırıldığı veya düşük sinyal seviyesinin olduğu anlamına gelir.

2) Kanal (veri bağlantısı) - burada çok daha ilginç. Veri bağlantı katmanını anlamak için öncelikle bir MAC adresi kavramını kavramalıyız, çünkü bu bölümdeki ana karakter o olacak :). MAC adresine "fiziksel adres", "donanım adresi" de denir. İçinde 12 karakter kümesidir onaltılıksayı sistemi 6'ya bölünür Öktettire veya iki nokta üst üste, örneğin 08: 00: 27: b4: 88: c1. Ağdaki bir ağ cihazını benzersiz olarak tanımlamak gerekir. Teorik olarak, MAC adresi küresel olarak benzersizdir, yani. dünyanın hiçbir yerinde böyle bir adres olamaz ve üretim aşamasında bir ağ cihazına "dikilir". Bununla birlikte, bunu keyfi bir şekilde değiştirmenin basit yolları vardır ve ayrıca, vicdansız ve az bilinen üreticiler, örneğin tam olarak aynı MAC'a sahip 5000 ağ kartı kümesini perçinlemekte tereddüt etmemektedir. Buna göre, aynı yerel ağda böyle en az iki "kardeş-akrobat" ortaya çıkarsa, çatışmalar ve sorunlar başlayacaktır.

Bu nedenle, veri bağlantı katmanında, veriler sadece bir şeyle ilgilenen ağ cihazı tarafından işlenir - kötü şöhretli MAC adresimiz, yani. teslimat muhatabı ile ilgileniyor. Örneğin, bağlantı katmanı aygıtları anahtarları içerir (ayrıca anahtarlardır) - doğrudan, doğrudan bağlantıya sahip oldukları ağ aygıtlarının MAC adreslerini belleklerinde tutarlar ve alıcı bağlantı noktalarından veri aldıklarında, verilerdeki MAC adreslerini MAC ile kontrol ederler. - bellekte bulunan adresler. Bir eşleşme varsa, veriler adres sahibine gönderilir, geri kalanı yok sayılır.

3) Ağ (ağ) - "kutsal" seviye, çoğunlukla ağ mühendisini yapan çalışma prensibinin anlaşılması. Burada "IP adresi" demir elle yönetilir, işte temel prensipler budur. Bir IP adresinin bulunması nedeniyle, aynı yerel ağın parçası olmayan bilgisayarlar arasında veri aktarımı mümkün olur. Farklı yerel ağlar arasında veri aktarımına yönlendirme denir ve bunun yapılmasına izin veren cihazlar yönlendiricilerdir (son yıllarda bir yönlendirici kavramı büyük ölçüde saptırılmış olsa da, bunlar da yönlendiricidir).

Dolayısıyla, IP adresi - ayrıntılara girmezseniz, bu, ondalık ("normal") sayı sisteminde, bir ağa bağlandığında bir ağ cihazına atanan bir nokta ile ayrılmış, 4 oktete bölünmüş 12 basamaklı bir kümedir. Burada biraz daha derine inmelisiniz: örneğin, birçok insan 192.168.1.23 serisinden bir adres biliyor. Burada 12 basamak olmadığı açıktır. Ancak, adresi tam formatta yazarsanız, her şey yerine oturur - 192.168.001.023. IP adresleme, hikaye ve ekran için ayrı bir konu olduğundan, bu aşamada daha da derinlemesine araştırmayacağız.

4) Taşıma tabakası (taşıma) - adından da anlaşılacağı gibi, tam olarak adres sahibine veri iletmek ve göndermek için gereklidir. Uzun süredir acı çeken postalarımızla bir benzetme yaparak, IP adresi aslında teslimat veya makbuz adresidir ve taşıma protokolü mektubu nasıl okuyacağını ve okuyacağını bilen postacıdır. Protokoller farklı amaçlar için farklıdır, ancak aynı anlama sahiptirler - dağıtım.

Taşıma katmanı, ağ mühendisleri, sistem yöneticileri tarafından büyük ilgi görüyor. 4 alt düzeyin hepsi gerektiği gibi çalıştıysa, ancak veriler hedefe ulaşmadıysa, sorun belirli bir bilgisayarın yazılımında aranmalıdır. Üst düzeyler olarak adlandırılan protokoller, programcılar ve bazen de sistem yöneticileri için büyük önem taşımaktadır (örneğin, sunucu bakımı ile ilgileniyorsa). Bu nedenle, ileride bu seviyelerin amacını anlatacağım. Buna ek olarak, duruma objektif olarak bakarsanız, çoğu zaman pratikte OSI modelinin birkaç üst katmanının işlevleri bir uygulama veya hizmet tarafından devralınır ve bunu nereye atayacağınızı kesin olarak söylemek imkansızdır.

5) Oturum (oturum) - bir veri aktarımı oturumunun açılış ve kapanışını yönetir, erişim haklarını kontrol eder, aktarımın başlangıcı ve bitişinin senkronizasyonunu kontrol eder. Örneğin, İnternet'ten bir dosya indirirseniz, tarayıcınız (veya oradan indirdiğiniz dosya aracılığıyla) dosyanın bulunduğu sunucuya bir istek gönderir. Bu noktada, dosyanın başarılı bir şekilde indirilmesini sağlayan oturum protokolleri açılır, daha sonra seçenekler olmasına rağmen teoride otomatik olarak kapatılır.

6) Yönetici (sunum) - verileri son uygulama tarafından işlenmek üzere hazırlar. Örneğin, bu bir metin dosyası ise, o zaman kodlamayı kontrol etmeniz gerekir (böylece "kryakozyabrov" işe yaramaz), arşivden açmak mümkündür ... ama burada bir kez daha hakkında yazdıklarımı net bir şekilde izleyebilirsiniz - temsilcinin nerede olduğunu ayırmak çok zordur ve bir sonraki bölümün başladığı yer:

7) Uygulamalı(Uygulama) - adından da anlaşılacağı gibi, alınan verileri kullanan uygulama katmanı ve OSI modelinin tüm katmanlarının işçilerinin sonucunu görüyoruz. Örneğin, bu metni doğru kodlamada, doğru yazı tipinde vb. Açtığınız için okuyorsunuz. senin tarayıcın.

Ve şimdi, süreç teknolojisi hakkında en azından genel bir anlayışa sahip olduğumuzda, bitler, çerçeveler, paketler, bloklar ve veriler hakkında bilgi vermenin gerekli olduğunu düşünüyorum. Hatırlarsanız, bu makalenin başında ana tablodaki sol sütuna dikkat etmemenizi istedim. Yani, zamanı geldi! Şimdi OSI modelinin tüm katmanlarını tekrar gözden geçireceğiz ve basit bitlerin (sıfırlar ve olanlar) verilere nasıl dönüştürüldüğünü göreceğiz. Ayrıca, malzemeye hakim olma sırasını bozmamak için aşağıdan yukarıya doğru gideceğiz.

Fiziksel düzeyde bir sinyalimiz var. Elektrik, optik, radyo dalgası vb. Olabilir. Şimdiye kadar, bunlar bile bit değil, ağ cihazı alınan sinyali analiz ediyor ve sıfırlara ve bunlara dönüştürüyor. Bu işleme "donanım dönüşümü" denir. Ayrıca, zaten ağ cihazının içinde, bitler birleştirilir (bir baytta sekiz bit), işlenir ve veri bağlantı katmanına iletilir.

Veri bağlantısı düzeyinde, sözde çerçevesi.Kabaca söylemek gerekirse, bu bir pakette 64 ila 1518 arasında bir bayt paketidir, buradan anahtar alıcının ve gönderenin MAC adreslerini içeren başlığı ve teknik bilgileri okur. MAC adresinin başlıkta ve anahtarlama masası(bellek), anahtar bu tür eşleşmeleri olan çerçeveleri hedef cihaza iletir

Üzerinde ağtüm bu iyilik seviyesine, alıcının ve gönderenin IP adresleri de eklenir, bunların tümü aynı başlıktan çıkarılır ve buna paket denir.

Taşıma seviyesinde, paket, kodu başlığın servis bilgilerinde belirtilen ve bunun zaten tam veri olduğu üst seviye protokollere servis için verilen ilgili protokole yöneliktir. uygulamalar için sindirilebilir, kullanılabilir bir formda bilgi.

Aşağıdaki şemada, bu daha açık bir şekilde görülecektir:

OSI ağ modeli (açık sistemler arabağlantı temel referans modeli - açık sistem arabağlantısının temel referans modeli, kıs. EMVOS; 1978) - OSI / ISO ağ protokolü yığınının ağ modeli (GOST R ISO / IEC 7498-1-99).

OSI modelinin genel özellikleri

OSI protokollerinin uzun süreli gelişimi nedeniyle, şu anda kullanılan ana protokol yığını, OSI modelinin benimsenmesinden önce ve onunla olan bağlantısının ötesinde geliştirilen TCP / IP'dir.

70'lerin sonunda, dünyada zaten çok sayıda özel iletişim protokolü yığını mevcuttu; bunlardan biri örneğin DECnet, TCP / IP ve SNA gibi popüler yığınları adlandırabilir. Ara çalışma araçlarının bu çeşitliliği, farklı protokoller kullanan cihazlar arasındaki uyumsuzluk sorununu ön plana çıkarmıştır. O zaman bu sorunu çözmenin yollarından biri, mevcut yığınların eksiklikleri dikkate alınarak oluşturulan tüm sistemler için ortak olan tek bir protokol yığınına genel bir geçiş olarak görülüyordu. Yeni bir yığın yaratmaya yönelik bu akademik yaklaşım, OSI modelinin geliştirilmesiyle başladı ve yedi yıl sürdü (1977'den 1984'e kadar). OSI modelinin amacı, ağ oluşturma araçlarının genel bir temsilini sağlamaktır. Ağ uzmanları için bir tür evrensel dil olarak geliştirilmiştir, bu yüzden referans modeli olarak adlandırılır OSI modelinde iletişim araçları yedi katman: uygulama, sunum, oturum, ulaşım, ağ, kanal ve fiziksel... Her katman, ağ cihazlarının etkileşiminin çok spesifik bir yönüyle ilgilenir.

Uygulamalar bu amaç için çok seviyeli bir sistem araçları seti kullanarak kendi iletişim protokollerini uygulayabilir. Bu nedenle programcılara bir Uygulama Programı Arayüzü (API) sağlanır. OSI modelinin ideal şemasına uygun olarak, bir uygulama yalnızca en üst katmana (uygulama katmanı) istekte bulunabilir, ancak pratikte birçok iletişim protokolü yığını programcıların hizmetlere veya katmanların altındaki hizmetlere doğrudan erişmesine izin verir. Örneğin, bazı DBMS'de yerleşik uzak dosya erişim olanakları vardır. Bu durumda, uygulama uzak kaynaklara erişirken sistem dosya hizmetini kullanmaz; OSI modelinin üst katmanlarını atlar ve doğrudan OSI modelinin alt katmanlarında bulunan mesajların ağ üzerinden taşınmasından sorumlu sistem araçlarına konuşur. Bu nedenle, A düğümü uygulamasının B düğümü uygulamasıyla etkileşim kurmak istediğini varsayalım. Bunu yapmak için A uygulaması uygulama katmanına, örneğin dosya hizmetine bir istekte bulunur. Bu isteğe bağlı olarak, uygulama yazılımı standart biçimde bir mesaj üretir. Ancak bu bilgiyi hedefine ulaştırmak için, çözülmesi gereken birçok görev vardır, bu sorumluluk daha düşük seviyeler tarafından karşılanmaktadır. İleti oluşturulduktan sonra, uygulama katmanı yığını aşağıya sunum katmanına yönlendirir. Uygulama katmanı mesajının başlığından elde edilen bilgilere dayalı olarak sunum katmanı protokolü, gerekli eylemleri gerçekleştirir ve mesaja kendi servis bilgilerini ekler - hedef makinenin sunum katmanı protokolü için talimatları içeren sunum katmanı başlığı. Ortaya çıkan mesaj, oturum katmanına aktarılır, bu da kendi başlığını vb. Ekler (Bazı protokol uygulamaları, hizmet bilgisini yalnızca mesajın başına bir başlık olarak değil, aynı zamanda bir römork olarak da adlandırılır.) Son olarak, mesaj aslında iletişim hatları üzerinden hedef makineye ileten alt, fiziksel katmana ulaşır. Bu noktada, mesaj her seviyenin başlıkları ile "büyümüştür".

Fiziksel katman, bilgisayar 1'in fiziksel çıkış arayüzüne bir mesaj yerleştirir ve ağ boyunca "yolculuğuna" başlar (bu noktaya kadar, mesaj bilgisayar 1 içinde bir katmandan diğerine iletilir). Bilgisayar 2'nin giriş arayüzünde ağ üzerinden bir mesaj geldiğinde, fiziksel katmanı tarafından alınır ve sırayla katmandan katmana yükselir. Her düzey, uygun işlevleri gerçekleştirerek düzeyinin üstbilgisini analiz eder ve işler ve ardından bu üstbilgiyi kaldırır ve iletiyi daha yüksek bir düzeye geçirir. Tanımdan görülebileceği gibi, bir seviyedeki protokol varlıkları birbirleriyle doğrudan iletişim kurmazlar, aracılar her zaman bu iletişimde yer alır - daha düşük seviyeli protokoller anlamına gelir. Ve sadece çeşitli düğümlerin fiziksel seviyeleri doğrudan etkileşime girer.

OSI model katmanları

Literatürde, kullanıcı uygulamalarının ağa eriştiği uygulama katmanı olarak adlandırılan 7. katmanda OSI modelinin katmanlarını açıklamaya başlamak en yaygın olanıdır. OSI modeli, bağımsız üreticilerin veri iletim ortamları için gerekli standartları tanımlayan 1. katmanla - fiziksel olarak sona erer:

• iletim ortamının tipi (bakır kablo, fiber optik, radyo, vb.),
• sinyal modülasyon tipi,
• mantıksal ayrık durumların sinyal seviyeleri (sıfır ve bir).

OSI modelinin herhangi bir protokolü, katmanının protokolleriyle veya katmanından bir veya daha yüksek protokollerle etkileşime girmelidir. Kendi düzeyindeki protokollerle etkileşimlere yatay ve bir üst veya alt - dikey düzeylerle denir. OSI modelinin herhangi bir protokolü yalnızca katmanının işlevlerini gerçekleştirebilir ve alternatif modellerin protokollerinde gerçekleştirilmeyen başka bir katmanın işlevlerini gerçekleştiremez.

Her düzeyde, bir dereceye kadar konvansiyona sahip, kendi işlenen vardır - mantıksal olarak bölünmez bir veri elemanı, bu model ve kullanılan protokoller çerçevesinde ayrı bir seviyede çalıştırılabilir: fiziksel düzeyde, en küçük birim biraz, veri bağlantısı düzeyinde bilgi, ağ düzeyinde, ağlar halinde birleştirilir ( datagrams), - segmentlere taşıma. İletim için mantıksal olarak birleştirilen herhangi bir veri parçası - çerçeve, paket, datagram - bir mesaj olarak kabul edilir. Oturum, sunum ve uygulama düzeylerinin işlenenleri genel olarak iletilerdir.

Temel ağ teknolojileri fiziksel ve veri bağlantı katmanlarını içerir.

Uygulama seviyesi

Uygulama katmanı (uygulama katmanı; uygulama katmanı) - modelin üst seviyesi, kullanıcı uygulamalarının ağ ile etkileşimini sağlar:

• uygulamaların ağ hizmetlerini kullanmasına izin verir:
  • dosyalara ve veritabanlarına uzaktan erişim,
  • e-posta iletme;
• hizmet bilgilerinin aktarılmasından sorumludur;
• uygulamalara hata bilgileri sağlar;
• sunum katmanına istek oluşturur.

Uygulama katmanı protokolleri: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET ve diğerleri.

Sunum katmanı

Sunum katmanı (sunum katmanı) protokol dönüştürme ve veri kodlama / kod çözme sağlar. Uygulama katmanından alınan uygulama istekleri, sunum katmanında ağ üzerinden iletim için bir formata dönüştürülür ve ağdan alınan veriler uygulama formatına dönüştürülür. Bu düzeyde, sıkıştırma / açma veya şifreleme / şifre çözme gerçekleştirilebilir, ayrıca istekleri yerel olarak işlenemezlerse başka bir ağ kaynağına yönlendirebilir.

Sunum katmanı genellikle bitişik katmanlardan bilgi dönüştürmek için bir ara protokoldür. Bu, uygulamaların heterojen bilgisayar sistemlerinde uygulama şeffaf bir şekilde değiştirilmesine olanak tanır. Sunum katmanı biçimlendirme ve kod dönüşümü sağlar. Kod biçimlendirme, uygulamanın mantıklı gelen işleme yönelik bilgi almasını sağlamak için kullanılır. Gerekirse, bu katman bir veri biçiminden diğerine çeviri yapabilir.

Sunum katmanı sadece verilerin formatları ve sunumuyla değil, aynı zamanda programlar tarafından kullanılan veri yapılarıyla da ilgilidir. Böylece, katman 6 verinin taşıma sırasında düzenlenmesini sağlar.

Bunun nasıl çalıştığını anlamak için iki sistem olduğunu hayal edin. Biri verileri temsil etmek için EBCDIC genişletilmiş ikili kod kullanır, örneğin bir IBM ana bilgisayar olabilir ve diğeri Amerikan Standart Bilgi Değişim Kodu ASCII'yi kullanır (diğer bilgisayar üreticilerinin çoğu tarafından kullanılır). Bu iki sistemin bilgi alışverişi yapması gerekiyorsa, dönüşümü gerçekleştirecek ve iki farklı format arasında çeviri yapacak bir sunum katmanı gereklidir.

Sunum düzeyinde gerçekleştirilen bir başka işlev de, iletilen bilgilerin yetkisiz alıcıların erişiminden korunmasının gerekli olduğu durumlarda kullanılan veri şifrelemesidir. Bu sorunu çözmek için, sunum düzeyindeki işlemler ve kodlar veri dönüşümü gerçekleştirmelidir. Bu düzeyde metinleri sıkıştıran ve grafik görüntülerini ağ üzerinden iletilebilmeleri için bit akışlarına dönüştüren başka yordamlar da vardır.

Sunum standartları ayrıca grafiklerin nasıl sunulacağını da tanımlar. Bu amaçlar için, PICT formatı kullanılabilir - QuickDraw grafiklerini programlar arasında aktarmak için kullanılan bir görüntü formatı.

Başka bir gösterim biçimi, yüksek çözünürlüklü bitmapler için yaygın olarak kullanılan etiketli TIFF görüntü dosyası biçimidir. Grafikler için kullanılabilecek bir sonraki sunum seviyesi standardı, Joint Photographic Expert Group tarafından geliştirilen standarttır; günlük kullanımda bu standarda basitçe JPEG denir.

Ses ve film sunumunu tanımlayan başka bir sunum seviyesi standartları grubu vardır. Buna, müziğin dijital sunumu için bir Müzik Enstrümanı Dijital Arabirimi (MIDI), Sinematografi Uzman Grubu tarafından geliştirilen, CD'lerde video klipleri sıkıştırmak ve kodlamak, depolamayı dijitalleştirmek ve 1.5'e kadar hızlarda aktarmak için kullanılan bir MPEG standardı dahildir. Mbps ve QuickTime, Macintosh ve PowerPC bilgisayarlarda çalışan programlar için ses ve video öğelerini açıklayan bir standarttır.

Sunum katmanı protokolleri: AFP - Apple Dosyalama Protokolü, ICA - Bağımsız Hesaplama Mimarisi, LPP - Hafif Sunum Protokolü, NCP - NetWare Çekirdek Protokolü, NDR - Ağ Veri Gösterimi, XDR - eXternal Veri Gösterimi, X.25 PAD - Paket Birleştirici / Sökücü Protokolü ...

Oturum seviyesi

Modelin oturum katmanı, iletişim oturumunun bakımını sağlar ve uygulamaların birbirleriyle uzun süre etkileşim kurmasını sağlar. Katman, oturum oluşturma / sonlandırma, bilgi alışverişi, görev senkronizasyonu, veri aktarma hakkının belirlenmesi ve uygulamaların etkin olmadığı dönemlerde bir oturumun sürdürülmesini yönetir.

Oturum katmanı protokolleri: ADSP (AppleTalk Veri Akışı Protokolü), ASP (AppleTalk Oturum Protokolü), H.245 (Multimedya İletişimi için Çağrı Kontrol Protokolü), ISO-SP (OSI Oturum Katmanı Protokolü (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Depolama Adı Hizmeti), L2F (Katman 2 Yönlendirme Protokolü), L2TP (Katman 2 Tünel Protokolü), NetBIOS (Ağ Temel Giriş Çıkış Sistemi), PAP (Şifre Kimlik Doğrulama Protokolü), PPTP (Noktadan Noktaya Tünel Protokolü), RPC (Uzaktan Yordam Çağrı Protokolü), RTCP (Gerçek Zamanlı Taşıma Kontrol Protokolü), SMPP (Kısa Mesaj Eşler Arası), SCP (Oturum Kontrol Protokolü), ZIP (Bölge Bilgi Protokolü), SDP (Soketler Doğrudan Protokolü)) ...

Taşıma katmanı

Modelin taşıma katmanı, göndericiden alıcıya güvenilir veri aktarımı sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bu durumda, güvenilirlik seviyesi büyük ölçüde değişebilir. Yalnızca temel taşıma işlevlerini sağlayan protokollerden (örneğin, alındı \u200b\u200bbildirimi olmadan veri aktarım işlevleri) ve birden çok veri paketinin hedefe doğru sırada teslim edilmesini garanti eden protokollerle biten, çoklu çoklu veri akışlarını sağlayan protokollerle biten birçok taşıma katmanı protokol sınıfı vardır. bir veri akışı kontrol mekanizması ve alınan verinin geçerliliğini garanti eder. Örneğin, UDP, tek bir datagram içindeki verilerin bütünlüğünü izlemekle sınırlıdır ve bir paketin tamamını kaybetme veya paketleri çoğaltma, veri paketlerini alma sırasının ihlali olasılığını dışlamaz; TCP, veri kaybı veya arızalı veya çoğaltma dışında güvenilir sürekli veri aktarımı sağlar, verileri yeniden dağıtabilir, büyük veri parçalarını parçalara bölebilir veya parçaları bir pakete yapıştırabilir.

Aktarım katmanı protokolleri: ATP (AppleTalk İşlem Protokolü), CUDP (Döngüsel UDP), DCCP (Datagram Tıkanıklık Kontrol Protokolü), FCP (Fiber Kanal | Fiber Kanal Protokolü), IL (IL Protokolü), NBF (NetBIOS Çerçeveler protokolü), NCP ( NetWare Çekirdek Protokolü), SCTP (Akış Kontrol İletim Protokolü), SPX (Sıralı Paket Değişimi), SST (Yapısal Akış Aktarımı), TCP (İletim Kontrol Protokolü), UDP (Kullanıcı Datagram Protokolü).

Ağ katmanı

Veri iletim yolunu tanımlamak için modelin ağ katmanı (lang-en | ağ katmanı) kullanılır. Mantıksal adreslerin ve adların fiziksel adreslere dönüştürülmesinden, en kısa yolların belirlenmesinden, anahtarlama ve yönlendirmeden, sorunların izlenmesinden ve ağdaki "tıkanıklıktan" sorumludur.

Ağ katmanı protokolleri verileri kaynaktan hedefe yönlendirir. Bu seviyede çalışan cihazlara (yönlendiricilere) geleneksel olarak üçüncü seviye cihazlar denir (OSI modelindeki seviye numarasına göre).

Ağ katmanı protokolleri: IP / IPv4 / IPv6 (İnternet Protokolü), IPX (Ağlar Arası Paket Değişimi), X.25 (kısmen katman 2'de uygulanır), CLNP (bağlantısız ağ protokolü), IPsec (İnternet Protokol Güvenliği). Yönlendirme protokolleri - RIP (Yönlendirme Bilgi Protokolü), OSPF (Önce En Kısa Yolu Aç).

Bağlantı katmanı

Veri bağlantı katmanı, ağların fiziksel katmandaki etkileşimini sağlamak ve oluşabilecek hataları kontrol etmek için tasarlanmıştır. Fiziksel katmandan alınan veriler, bitler halinde sunulur, çerçevelere paketlenir, bütünlük açısından kontrol edilir ve gerekirse hataları düzeltir (hasarlı bir çerçeve için tekrarlanan bir istek oluşturur) ve ağ katmanına gönderir. Bağlantı katmanı, bir veya daha fazla fiziksel katmanla etkileşime girerek bu etkileşimi kontrol edebilir ve yönetebilir.

IEEE 802 teknik özelliği bu katmanı iki alt katmana ayırır: MAC (Medya Erişim Kontrolü) paylaşılan fiziksel ortama erişimi düzenler, LLC (mantıksal bağlantı kontrolü) ağ katmanı hizmetleri sağlar.

Anahtarlar, köprüler ve diğer cihazlar bu seviyede çalışır. Bu cihazların katman 2 adreslemesi kullandıkları söylenir (OSI modelinde katman numarasına göre).

Bağlantı katmanı protokolleri: ARCnet, ATM (Asenkron Aktarım Modu), Denetleyici Alan Ağı (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet Otomatik Koruma Anahtarlama (EAPS), Fiber Dağıtılmış Veri Arabirimi (FDDI), Çerçeve Rölesi, Yüksek Seviye Veri Bağlantı Kontrolü (HDLC), IEEE 802.2 (IEEE 802 MAC katmanlarına LLC işlevleri sağlar), Bağlantı Erişim Prosedürleri, D kanalı (LAPD), IEEE 802.11 kablosuz LAN, LocalTalk, Çok Protokollü Etiket Anahtarlama (MPLS), Noktadan Noktaya Protokol (PPP), Ethernet üzerinden Noktadan Noktaya Protokol (PPPoE), StarLan, Token halkası, Tek Yönlü Bağlantı Algılama (UDLD), x.25]], ARP.

Programlamada, bu katman ağ kartının sürücüsünü temsil eder, işletim sistemlerinde veri bağlantısının ve ağ katmanlarının birbiriyle etkileşimi için bir yazılım arayüzü vardır. Bu yeni bir seviye değil, sadece işletim sistemine özgü bir model uygulamasıdır. Bu tür arayüzlere örnekler: ODI, NDIS, UDI.

Fiziksel katman

Fiziksel katman - modelin, ikili biçimde temsil edilen verilerin bir cihazdan (bilgisayar) diğerine aktarılması yöntemini tanımlayan alt katmanı. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü, Elektronik Sanayi Birliği, Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü ve diğerleri dahil olmak üzere, bu tür yöntemlerin derlenmesinde çeşitli kuruluşlar yer almaktadır. Elektrik veya optik sinyalleri bir kabloya veya radyo havasına aktarırlar ve buna göre, dijital sinyalleri kodlama yöntemlerine göre bunları alıp veri bitlerine dönüştürürler.

Hub]], sinyal tekrarlayıcılar ve medya dönüştürücüler de bu düzeyde çalışır.

Fiziksel katman işlevleri, ağa bağlı tüm cihazlarda uygulanır. Bilgisayar tarafında, fiziksel katman işlevleri bir ağ bağdaştırıcısı veya seri bağlantı noktası tarafından gerçekleştirilir. Fiziksel katman, iki sistem arasındaki fiziksel, elektriksel ve mekanik arayüzleri içerir. Fiziksel katman, bu tür veri iletim ortamlarını optik fiber, bükümlü çift, koaksiyel kablo, uydu veri iletim kanalı, vb. Olarak tanımlar. Fiziksel katmanla ilgili standart ağ arabirimi türleri :)