В 1982 году Международной организацией по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) при поддержке ITU-T был начат новый проект в области сетевых технологий, который был назван Open System Intercommunication (OSI). Эта модель является первым шагом к международной стандартизации протоколов, используемых на различных уровнях (Day и Zimmerman, 1983). Затем она была пересмотрена в 1995 году (Day, 1995). Открытым называется взаимодействие, которое может поддерживаться в неоднородных средах, содержащих системы разных поставщиков. Модель OSI устанавливает глобальный стандарт, определяющий состав функциональных уровней при открытом взаимодействии между компьютерами.
У моделей OSI и TCP имеется много общих черт. Обе модели основаны на концепции стека независимых протоколов. Функциональность уровней также во многом схожа. Например, в каждой модели уровни, начиная с транспортного и выше, предоставляют сквозную, не зависящую от сети транспортную службу для процессов, желающих обмениваться информацией. Эти уровни образуют поставщика транспорта.
Прикладной уровень | Курс «Компьютерные сети»
Также в каждой модели уровни выше транспортного являются прикладными потребителями транспортной службы.
Прикладной уровень
Обеспечивает преобразование данных, специфичных для каждого приложения. Отвечает за доступ приложений в сеть.
Протоколы
HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, ModbusTCP, BACnetIP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS
Уровень представления
Осуществляет преобразование данных общего характера (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня. Отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах.
Протоколы
HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP
Сеансовый уровень
Добавляет транспортной функции удобства обращения, управляет диалогом на протяжении установленной сессии связи. Отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами.
Протоколы
ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS
Транспортный уровень
Выполняет свободную от ошибок, ориентированную на работу с сообщениями сквозную передачу. Делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень.
Протоколы
TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой уровень
Обеспечивает маршрутизацию, и управление загрузкой канала передачи, предоставляет необработанный маршрут передачи, состоящий лишь из конечных точек. Отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Модель OSI | Курс «Компьютерные сети»
Протоколы
IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP
Канальный уровень
Осуществляет свободную от ошибок передачу по отдельному каналу связи. Обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.
Протоколы
ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, WiFi, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS,STP
Физический уровнь
Выполняет реальную физическую передачу бит данных. Получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:
- Тип кабелей и разъемов
- Разводку контактов в разъемах
- Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
Протоколы
RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX
Cтек TCP/IP
Модель TCP/IP называют также моделью DARPA (сокращение от Defense Advanced Research Projects Agency, организация, в которой в свое время разрабатывались сетевые проекты, в том числе протокол TCP/IP, и которая стояла у истоков сети Интернет) или моделью Министерства обороны CША (модель DoD, Department of Defense, проект DARPA работал по заказу этого ведомства).
Модель TCP/IP разрабатывалась для описания стека протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Она была разработана значительно раньше, чем модель OSI — в 1970 г. был разработан необходимый набор стандартов, а к 1978 году окончательно оформилось то, что сегодня мы называем TCP/IP. Позже стек адаптировали для использования в локальных сетях. В начале 1980 г. протокол стал составной частью ОС UNIX. В том же году появилась объединенная сеть Internet..
Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов, на которых базируется интернет. Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительный и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.
В отличие от эталонной модели OSI, модель ТСР/IP в большей степени ориентируется на обеспечение сетевых взаимодействий, нежели на жесткое разделение функциональных уровней. Для этой цели она признает важность иерархической структуры функций, но предоставляет проектировщикам протоколов достаточную гибкость в реализации. Соответственно, эталонная модель OSI гораздо лучше подходит для объяснения механики межкомпьютерных взаимодействий, но протокол TCP/IP стал основным межсетевым протоколом.
Похожие статьи на сайте
- Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP
- DSL — высокоскоростная цифровая линия до пользователя (Digital Subscriber Line)
- Протокол транспортного уровня — UDP
- Основные сведения о DNS. Зоны и серверы DNS.
- Общие принципы функционирования NAT
- Протокол сетевого уровня — IP
- Сетевой уровень модели OSI. Общие понятия.
- Основные понятия DHCP
- Виртуальная локальная сеть — VLAN (Virtual Local Area Network)
- Устройства канального уровня модели OSI (L2)
- Канальный уровень модели OSI. Общие понятия.
- Физический уровень модели OSI
- Что такое QoS?
- Файлы и записи зон DNS
- Открытые DNS сервера
- Основные сведения о DNS. Введение.
- Коды ответа сервера по протоколу HTTP
- Модели OSI и TCP/IP
- Протоколы ARP и RARP
- Основные понятия WWW
- Что такое CSS?
- WebDAV
Источник: www.oslogic.ru
Эталонная сетевая модель OSI
OSI расшифровывается как Open System Interconnection. На русском языке это звучит следующим образом: Сетевая модель взаимодействия открытых систем (эталонная модель). Эту модель можно смело назвать стандартом. Именно этой модели придерживаются производители сетевых устройств, когда разрабатывают новые продукты.
Сетевая модель OSI состоит из 7 уровней, причем принято начинать отсчёт с нижнего.
- 7. Прикладной уровень (application layer)
- 6. Представительский уровень или уровень представления (presentation layer)
- 5. Сеансовый уровень (session layer)
- 4. Транспортный уровень (transport layer)
- 3. Сетевой уровень (network layer)
- 2. Канальный уровень (data link layer)
- 1. Физический уровень (physical layer)
Как говорилось выше, сетевая модель – это модель взаимодействия сетевых протоколов (стандартов), вот на каждом уровне и присутствуют свои протоколы. Перечислять их скучный процесс (да и не к чему), поэтому лучше разберем все на примере, ведь усваиваемость материала на примерах гораздо выше 😉
Прикладной уровень
Прикладной уровень или уровень приложений(application layer) – это самый верхний уровень модели. Он осуществляет связь пользовательских приложений с сетью. Эти приложения нам всем знакомы: просмотр веб-страниц (HTTP), передача и приём почты (SMTP, POP3), приём и получение файлов (FTP, TFTP), удаленный доступ (Telnet) и т.д.
Представительский уровень
Представительский уровень или уровень представления данных (presentation layer) – он преобразует данные в соответствующий формат. На примере понять проще: те картинки (все изображения) которые вы видите на экране, передаются при пересылке файла в виде маленьких порций единиц и ноликов (битов). Так вот, когда Вы отправляете своему другу фотографию по электронной почте, протокол Прикладного уровня SMTP отправляет фотографию на нижний уровень, т.е. на уровень Представления. Где Ваша фотка преобразуется в удобный вид данных для более низких уровней, например в биты (единицы и нолики).
Именно таким же образом, когда Ваш друг начнет получать Ваше фото, ему оно будет поступать в виде все тех же единиц и нулей, и именно уровень Представления преобразует биты в полноценное фото, например JPEG.
Вот так и работает этот уровень с протоколами (стандартами) изображений (JPEG, GIF, PNG, TIFF), кодировок (ASCII, EBDIC), музыки и видео (MPEG) и т.д.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень или уровень сессий(session layer) – как видно из названия, он организует сеанс связи между компьютерами. Хорошим примером будут служить аудио и видеоконференции, на этом уровне устанавливается, каким кодеком будет кодироваться сигнал, причем этот кодек должен присутствовать на обеих машинах. Еще примером может служить протокол SMPP (Short message peer-to-peer protocol), с помощью него отправляются хорошо известные нам СМСки и USSD запросы. И последний пример: PAP (Password Authentication Protocol) – это старенький протокол для отправки имени пользователя и пароля на сервер без шифрования.
Больше про сеансовый уровень ничего не скажу, иначе углубимся в скучные особенности протоколов. А если они (особенности) Вас интересуют, пишите письма мне или оставляйте сообщение в комментариях с просьбой раскрыть тему более подробно, и новая статья не заставит себя долго ждать 😉
Транспортный уровень
Транспортный уровень (transport layer) – этот уровень обеспечивает надёжность передачи данных от отправителя к получателю. На самом деле всё очень просто, например вы общаетесь с помощью веб-камеры со своим другом или преподавателем. Нужна ли здесь надежная доставка каждого бита переданного изображения? Конечно нет, если потеряется несколько битов из потокового видео Вы даже этого не заметите, даже картинка не изменится (м.б. изменится цвет одного пикселя из 900000 пикселей, который промелькнет со скоростью 24 кадра в секунду).
А теперь приведем такой пример: Вам друг пересылает (например, через почту) в архиве важную информацию или программу. Вы скачиваете себе на компьютер этот архив. Вот здесь надёжность нужна 100%, т.к. если пару бит при закачке архива потеряются – Вы не сможете затем его разархивировать, т.е. извлечь необходимые данные. Или представьте себе отправку пароля на сервер, и в пути один бит потерялся – пароль уже потеряет свой вид и значение изменится.
Таким образом, когда мы смотрим видеоролики в интернете, иногда мы видим некоторые артефакты, задержки, шумы и т.п. А когда мы читаем текст с веб-страницы – потеря (или искажение) букв не допустима, и когда скачиваем программы – тоже все проходит без ошибок.
На этом уровне я выделю два протокола: UDP и TCP. UDP протокол (User Datagram Protocol) передает данные без установления соединения, не подтверждает доставку данных и не делает повторы. TCP протокол (Transmission Control Protocol), который перед передачей устанавливает соединение, подтверждает доставку данных, при необходимости делает повтор, гарантирует целостность и правильную последовательность загружаемых данных.
Следовательно, для музыки, видео, видеоконференций и звонков используем UDP (передаем данные без проверки и без задержек), а для текста, программ, паролей, архивов и т.п. – TCP (передача данных с подтверждением о получении, затрачивается больше времени).
Сетевой уровень
Сетевой уровень (network layer) – этот уровень определяет путь, по которому данные будут переданы. И, между прочим, это третий уровень Сетевой модели OSI, а ведь существуют такие устройства, которые как раз и называют устройствами третьего уровня – маршрутизаторы.
Все мы слышали об IP-адресе, вот это и осуществляет протокол IP (Internet Protocol). IP-адрес – это логический адрес в сети.
На этом уровне достаточно много протоколов и все эти протоколы мы разберем более подробно позже, в отдельных статьях и на примерах. Сейчас же только перечислю несколько популярных.
Как об IP-адресе все слышали и о команде ping – это работает протокол ICMP.
Те самые маршрутизаторы (с которыми мы и будет работать в дальнейшем) используют протоколы этого уровня для маршрутизации пакетов (RIP, EIGRP, OSPF).
Вся вторая часть курса CCNA (Exploration 2) о маршрутизации.
Канальный уровень
Канальный уровень (data link layer) – он нам нужен для взаимодействия сетей на физическом уровне. Наверное, все слышали о MAC-адресе, вот он является физическим адресом. Устройства канального уровня – коммутаторы, концентраторы и т.п.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров по электротехнике и электронике) определяет канальный уровень двумя подуровнями: LLC и MAC.
LLC – управление логическим каналом (Logical Link Control), создан для взаимодействия с верхним уровнем.
MAC – управление доступом к передающей среде (Media Access Control), создан для взаимодействия с нижним уровнем.
Объясню на примере: в Вашем компьютере (ноутбуке, коммуникаторе) имеется сетевая карта (или какой-то другой адаптер), так вот для взаимодействия с ней (с картой) существует драйвер. Драйвер – это некоторая программа — верхний подуровень канального уровня, через которую как раз и можно связаться с нижними уровнями, а точнее с микропроцессором (железо) – нижний подуровень канального уровня.
Типичных представителей на этом уровне много. PPP (Point-to-Point) – это протокол для связи двух компьютеров напрямую. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – стандарт передаёт данные на расстояние до 200 километров. CDP (Cisco Discovery Protocol) – это проприетарный (собственный) протокол принадлежащий компании Cisco Systems, с помощью него можно обнаружить соседние устройства и получить информацию об этих устройствах.
Вся третья часть курса CCNA (Exploration 3) об устройствах второго уровня.
Физический уровень
Физический уровень (physical layer) – самый нижний уровень, непосредственно осуществляющий передачу потока данных. Протоколы нам всем хорошо известны: Bluetooth, IRDA (Инфракрасная связь), медные провода (витая пара, телефонная линия), Wi-Fi, и т.д.
Подробности и спецификации ждите в следующих статьях и в курсе CCNA. Вся первая часть курса CCNA (Exploration 1) посвящена модели OSI.
Заключение
Вот мы и разобрали сетевую модель OSI. В следующей части приступим к Сетевой модели TCP/IP, она меньше и протоколы те же. Для успешной сдачи тестов CCNA надо провести сравнение и выявить отличия, что и будет сделано.
Источник: infocisco.ru
Модель OSI
В целях формализации процесса взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection) Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) разработала для стандартизированной сети модель, которая заменила бы TCP/IP, DECNet и другие протоколы как основной сетевой протокол, использующийся в Интернете. Однако из-за сложности протокола OSI созданы и внедрены в эксплуатацию лишь немногие реализации. TCP/IP был гораздо проще, и поэтому он широко используется и сейчас. Но многие новые идеи протокола OSI можно обнаружить в IPv6, следующей версии IP.
Хотя протокол OSI не получил широкого распространения, семиуровневая модель OSI имела огромный успех, и она теперь используется как справочная модель, чтобы описать различные сетевые протоколы и их функциональные возможности.
Уровни модели OSI выделяют основные задачи, которые должны выполняться сетевыми протоколами, и описывают взаимодействие сетевых приложений. У каждого уровня есть особое назначение, и каждый уровень связан с уровнями, находящимися непосредственно выше и ниже его. OSI определяет следующие семь уровней:
- Прикладной уровень определяет для пользовательских приложений программный интерфейс с сетью.
- Представительский уровень отвечает за кодирование данных, полученных от прикладного уровня, в представление, готовое к передаче по сети, и наоборот.
- Сеансовый уровень создает виртуальное соединение между приложениями.
- Транспортный уровень делает возможным надежный обмен данными.
- Сетевой уровень позволяет обращаться к узлам локальной сети, используя логическую адресацию.
- Канальный уровень получает доступ к физической сети через физические адреса.
- Физический уровень включает соединители, кабели и т. д.
На следующем рисунке показана связь между двумя машинами. Здесь можно увидеть, как данные опускаются по стеку протоколов (protocol stack) на отправителе и поднимаются по нему на получателе. Сообщение, отправленное приложением первой машины, содержащей букву D. Прикладной уровень (уровень 7) присоединяет к сообщению заголовок (названный на рисунке Н7) и передает сообщение представительскому уровню (уровень 6), который сначала добавляет к сообщению Н6, а затем передает его сеансовому уровню (уровень 5). Это продолжается до тех пор, пока сообщение со всеми его заголовками не достигнет физического уровня (уровень 1) и не будет передано получателю. На получающей стороне каждый уровень выполняет всю необходимую обработку и, удалив соответствующий заголовок, передает сообщение вверх на следующий уровень. В конце концов приложение-получатель получает доступ к исходным данным, отправленным приложением первого компьютера:
Теперь, когда нам стала понятна концепция семи уровней, мы можем рассмотреть функциональность каждого уровня более подробно. Начнем с самого низа и будем продвигаться вверх.
Физический уровень содержит физическую среду, в том числе требования к кабелям, соединители, спецификации интерфейсов, спецификации концентраторов, повторителей и т. д. На этом уровне точно определяется, какой физический сигнал будет использоваться для посылки «1», а какой будет представлять «0».
МАС-адрес, о котором уже рассказывалось в предыдущей статье, относится к уровню 2. Узлы локальной сети отправляют друг другу сообщения, используя IP-адреса, а они должны транслироваться в соответствующие МАС-адреса канальным уровнем. Протокол разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP) транслирует IP-адреса в МАС-адреса. Кэш, содержащий известные МАС-адреса, ускоряет этот процесс, и его можно исследовать с помощью утилиты arp. Команда arp -а показывает МАС-адреса всех недавно использованных узлов в кэше ARP.
Утилита arp также позволяет установить соответствие между IP-адресами и МАC-адресами, с тем чтобы ARP-запросы для МАС-адресов больше не требовались. Однако это соответствие будет нарушено при замене сетевой платы, поэтому им следует пользоваться осторожно.
Другие обязанности канального уровня состоят в отправке и получении сообщений и обнаружении ошибок. В Ethernet также требуется обнаруживать конфликты, что мы уже обсуждали.
Коммутатор сети действует на канальном уровне, фильтруя сообщения в соответствии с МАС-адресами их получателей.
Уровнем выше над канальным уровнем находится сетевой уровень. На уровне 3 для соединения с другими узлами используется логическая адресация. МАС-адреса уровня 2 могут использоваться только внутри локальной сети, а обращаясь к узлам глобальной сети, надо использовать адресацию уровня 3. Internet Protocol (IP) — это протокол уровня 3; для идентификации узлов сети он использует IР-адреса. Маршрутизаторы выполняют маршрутизацию трафика между сетями на уровне 3.
На сетевом уровне хосты идентифицируются логическими адресами. На транспортном уровне идентифицируется приложение через так называемую конечную точку (endpoint). В протоколе TCP конечная точка задается комбинацией номера порта (port number) и IP-адреса.
Транспортный уровень различается в зависимости от того, используем ли мы надежную или ненадежную связь. При надежной связи, если сообщение было отправлено, но не было корректно получено, вырабатывается ошибка, в то время как при ненадежной связи сообщение отправляется, но никакой проверки, было ли оно вообще получено, не выполняется. При надежной связи транспортный уровень отвечает за отправку подтверждений на пакеты данных, что позволяет повторно передавать сообщения в случае искажения или потери данных, браковать дублирующие сообщения и т. д.
Сетевая связь на транспортном уровне может также различаться в зависимости от того, ориентирована ли она на соединения, или соединения отсутствуют:
- При связи, ориентированной на соединения, до отправки или получения сообщения требуется установить соединение.
- При связи без соединений устанавливать отдельные соединения необязательно и сообщения отправляются немедленно.
Протокол TCP использует ориентированный на соединения механизм связи, в то время как в UDP (User Datagram Protocol) используется механизм связи без организации соединений. Ориентированная на соединения связь является надежной, поскольку в этом случае отправляются подтверждения и сообщения посылаются повторно, если данные не получены или по какой-либо причине они были искажены.
Связь без установления соединений может быть полезна при широковещательной передаче, когда сообщения отправляются нескольким узлам. В этом случае доставка сообщения не гарантируется. Если необходим надежный обмен сообщениями, надежность может обеспечить протокол более высокого уровня, подключенный поверх механизма без установления соединения.
В модели OSI сеансовый уровень определяет обслуживание приложения, например, вход в приложение и выход из приложения. Сеанс представляет собой виртуальное (логическое) соединение между приложениями. Соединение сеансового уровня не зависит от расположенного ниже физического соединения на транспортном уровне, виртуальное соединение может существовать дольше, чем соединение на транспортном уровне. Для одного соединения сеансового уровня может потребоваться несколько соединений транспортного уровня.
Эти функциональные возможности мы сравниваем с возможностями, которые предоставляют сеансовые объекты ASP.NET. Сеансовые объекты существуют, пока сеанс не закончится по тайм-ауту (обычно через 20 минут), независимо от ТСР-соединений более низкого уровня.
Представительский уровень используется для форматирования данных в соответствии с требованиями приложений. На этом уровне обычно выполняются шифрование, дешифрование и сжатие.
Прикладной уровень—самый верхний уровень модели OSI. Этот уровень содержит приложения, в которых используются сетевые средства. Приложения могут выполнять такие задачи, как передача файлов, печать, электронная почта, Web-браузинг и т. д. Учебные приложения, которые мы будем создавать, принадлежат этому уровню.
Источник: professorweb.ru