Какой уровень модели osi обеспечивает сетевые услуги пользовательским прикладным программам

Прикладной уровень – это окно для доступа прикладных процессов к сетевым устройствам. Функции прикладного уровня:

1. Обеспечивает услуги прикладным программам такие, как передача файлов по сети, доступ к БД, e-mail и др.
2. Управляет общим доступом к сети, небольшими данными и обработкой ошибок.
3. Единица инф. – сообщение.

Представительский уровень – определяет форматы, используемые для обмена данными между компьютерами. Функции представительского уровня:

1. Отвечает за преобразование протоколов.
2. Трансляция данных и их шифрование.
3. Расширение графических команд.
4. Управляет сжатыми данными для уменьшения управляемых блоков.

Сеансовый уровень – позволяет приложениям на разных комп. установить, использовать и завершать соединение (сеанс). Функции сеансового уровня:

1. Происходит распознавание имен и запрета, необходимое для связи приложений в сети.
2. Обеспечивает синхронизацию между пользовательскими заданиями с помощью расстановки в потоке данных контрольных точек.

Транспортный уровень – обеспечивает доп. уровне соединения сеансового уровня. Функции транспортного уровня:

1. Гарантирует доставку пакетов без ошибок.
2. Переупаковывает сообщение: некоторые данные разбиваются на пакеты, а некоторые объединяются в один.
3. Управляет потоками, проверяет ошибки и участвует в решении проблем, связанных с отправкой к получателю пакетов.

Сетевой уровень – отвечает за адресацию сообщений и переводит логические адреса и имена в физические адреса. Функции сетевой уровень:

1. Решает задачи и проблемы сетевого трафика, коммутации пакетов, маршрутизации и перегрузки.

Канальный уровень – осуществляет передачу кадров данных от сетевого уровня к физическому. Упаковывает биты, поступающие от физ. уровня в кадры. Кадр – это логическая организационная структура, в которой можно помещать данные. Физический уровень – осуществляет передачу неструктурированного потока битов о физической среде. Функции физического уровня:

1. Генерирует электронные, оптические, механические и функциональные интерфейсы.
2. Формирует символы, которые принимают данные, поступившие от всех вышележащих уровней.
3. Определяет способ соединения сетевого кабеля с платой сетевого адаптера.

Стек протоколов TCP/IP СтекTCP/IP – это набор иерархических упорядоченных сетевых протоколов. Состав стека протоколовTCP/IP:Протокол TCP ПротоколTCP – это протокол транспортного уровня, обеспечивающий надежную транспортировку данных между прикладными процессами путем установления логического соединения. Функции протоколаTCP:

• Получение и передача потока данных от IP-уровня.
• Обеспечение полнодуплексной передачи данных.
• Обеспечение защиты от повреждения, потери, дублирования.
• Обеспечение работы нескольких соединений.
• Управление потоками данных.

Формат сообщений tcp

Источник: studfile.net

Прикладной уровень | Курс «Компьютерные сети»

Введение в сетевые технологии. Всё про модели OSI, TCP/IP, устройства и протоколы.

Сетевая модель OSI

Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем) — сетевая модель стека сетевых протоколов OSI/ISO.

В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, он был разработан ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Уровни модели OSI

Тип данных	Уровень (layer)	Функции
Данные	7. Прикладной (application)	Доступ к сетевым службам
Поток	6. Представительский (presentation)	Представление и шифрование данных
Сеансы	5. Сеансовый (session)	Управление сеансом связи
Сегменты / Дейтаграммы	4. Транспортный (transport)	Прямая связь между конечными пунктами и надежность
Пакеты	3. Сетевой (network)	Определение маршрута и логическая адресация
Кадры	2. Канальный (data link)	Физическая адресация
Биты	1. Физический (physical)	Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Прикладной уровень

Прикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью.

Позволяет приложениям использовать сетевые службы:

• удалённый доступ к файлам и базам данных,
• пересылка электронной почты;
• отвечает за передачу служебной информации;
• предоставляет приложениям информацию об ошибках;
• формирует запросы к уровню представления.

Протоколы прикладного уровня: RDP (Remote Desktop Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol) и другие.

Представительский уровень

Представительский уровень (уровень представления; англ. presentation layer) обеспечивает преобразование протоколов и шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (англ. session layer) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Протоколы сеансового уровня: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication) и другие.

Транспортный уровень

Транспортный уровень (англ. transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы и не исключает возможности потери пакета целиком или дублирования пакетов, нарушения порядка получения пакетов данных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и, наоборот, склеивая фрагменты в один пакет.

Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol) и другие.

Сетевой уровень

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

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

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

Канальный уровень

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

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

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

В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС.

Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровень

Физический уровень (англ. physical layer) — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением таких методов занимаются разные организации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике, Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

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

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA и другие.

Критика

В конце 90-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге «UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth) писала:

Пока комитеты ISO спорили о своих стандартах, за их спиной менялась вся концепция организации сетей и по всему миру внедрялся протокол TCP/IP.

И вот, когда протоколы ISO были наконец реализованы, выявился целый ряд проблем:

• эти протоколы основывались на концепциях, не имеющих в современных сетях никакого смысла;
• их спецификации были в некоторых случаях неполными;
• по своим функциональным возможностям они уступали другим протоколам;
• наличие многочисленных уровней сделало эти протоколы медлительными и трудными для реализации.

Сейчас даже самые ярые сторонники этих протоколов признают, что OSI постепенно движется к тому, чтобы стать маленькой сноской на страницах истории компьютеров.

Источник: cosced.ru

Что такое модель OSI и как она устроена

Набор правил, с помощью которых устройства обмениваются данными на расстоянии.

Яна Мичурина
Автор статьи
4 мая 2023 в 11:10

Когда вы выкладываете селфи в соцсеть, его могут увидеть люди со всего мира. При этом неважно, из какой страны вы отправили фото. Разбираемся, как именно файл с вашего смартфона попадает во всемирную сеть и оказывается на экранах других пользователей интернета.

Что такое OSI model

Сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) — это свод правил, который позволяет разным устройствам взаимодействовать друг с другом, пока они подключены к одной сети. С помощью этих правил, или протоколов, соединяют несколько компьютеров и пересылают данные между ними.

На практике для интернет-соединения практически всегда используют более современную модель TCP/IP. В то время как OSI помогает понять, из каких ключевых элементов состоит сеть и как она устроена.

Кому нужно разбираться в модели OSI

Модель OSI — это не конкретный профессиональный навык, который можно сразу применять в работе. При этом она дает базовое понимание, как работают компьютерные сети. Такой вопрос могут задать на собеседовании тестировщику или системному администратору.

На курсе «Инженер по тестированию» от Skypro вы научитесь писать тест-кейсы, чек-листы и тест-планы, работать в системах управления тестированием. А еще составлять и заводить отчеты в системах отслеживания ошибок, использовать SQL. Понадобится до двенадцати часов в неделю — и через пять месяцев освоите профессию с нуля, а мы поможем найти работу.

Представьте, что в сети произошла неполадка и в офисе пропал интернет. Проблема может быть в кабелях, провайдере, коммутаторе или со стороны сервера. Cистема OSI поможет понять, как и что проверить, чтобы быстро найти причину.

Модель OSI выделяет семь уровней в архитектуре сетевой системы: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной.

Каждый из них выполняет свою функцию: например, на одном уровне изображение делится на биты, а на другом — сжимается, чтобы поместиться на экране получателя.

Физический уровень

Какие задачи решает

Самый первый слой отвечает за обмен физическими сигналами в виде электрических импульсов или радиоволн. На этом этапе данные кодируются в биты и передаются по проводам или через радиосигналы. Физический уровень работает с железом: электрическими кабелями, оптоволокном, соединителями и разъемами.

Чтобы соединение на физическом уровне было исправным, нужно следить за физическими показателями: как расположены разъемы, под каким напряжением находятся кабели, какая частота у радиоволн. Если возникают неполадки, их обычно решает системный администратор.

Какие протоколы использует

Проводные соединения и электрические сигналы работают по особым правилам. Когда разные компьютеры подключают к одной сети, чаще всего руководствуются протоколом Ethernet. Это свод правил, который позволяет обмениваться данными между разными устройствами.

Канальный уровень

Какие задачи решает

На втором этапе отслеживаются ошибки в данных. Когда канальный уровень получает биты, то делит их на кадры. По-другому — фреймы, фрагменты данных, в которых записана информация о размере файла, MAC-адрес отправителя и адресата.

Затем канальный уровень проверяет кадры на целостность, исправляет в них ошибки или отправляет повторный запрос. Этот уровень разделяется на два подуровня:

• управление физической связью;
• управление логической связью.

Первый подуровень отслеживает помехи и сообщает о них физической стороне. Второй подуровень отправляет данные дальше по цепочке — на сетевой уровень.

Какие протоколы использует

На канальном уровне работают коммутаторы и мосты. Они соединяют несколько узлов компьютерной сети и передают данные на следующий уровень. Их работа подчиняется протоколам Ethernet, PPP, HDLC.

Инженер-тестировщик: новая работа через 9 месяцев
Получится, даже если у вас нет опыта в IT

Сетевой уровень

Какие задачи решает

Ключевая задача сетевого уровня — построить маршрут, по которому данные будут передаваться адресату. Для этого используют маршрутизаторы. С помощью протоколов они узнают IP-адреса отправителя и получателя, а потом кодируют данные в пакеты.

Пакеты устроены как кадры в канальном уровне: в них есть сами данные и информация об исходной и конечной точках. Только вместо MAC-адресов в пакетах используются IP-адреса.

Разница в том, что MAC-адрес передает информацию только ближайшему устройству в сети, как локальная служба доставки. А IP-адрес больше похож на международную доставку: он может пересылать пакеты между разными сетями.

Какие протоколы использует

На этом уровне используются протоколы IP, IPX, RIP. Всё зависит от размера сети.

Транспортный уровень

Какие задачи решает

Когда маршрутизаторы установили кратчайший путь, данные передаются отправителю. Этим занимаются протоколы транспортного уровня, самые распространенные из них — TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

TCP можно сравнить с блюдом от шеф-повара: получается качественно, но долго. Этот протокол строго отслеживает передачу данных и смотрит, чтобы не затерялся ни один байт. Он помогает, когда важна точность. Например, в переписке или при вводе логина и пароля на сайт.

UDP больше похож на фастфуд: для него важнее скорость. Этот протокол не проверяет целостность пакетов, поэтому передает данные намного быстрее. Обычно его используют, чтобы отправить аудио и видео.

Какие протоколы использует

TCP	UDP
Передает данные последовательно	Передает данные в произвольном порядке
Отслеживает ошибки	Отправляет информацию без проверки
Работает медленно	Работает быстро
Используется для текста и фотографий	Используется для видео и аудио

Сеансовый уровень

Какие задачи решает

Создает качественную связь между приложениями. Например, когда созваниваетесь в зуме, у одного из участников может пропасть соединение. Тогда сеансовый уровень попытается переподключиться, а если сигнал не появится, то созвон закончится.

Какие протоколы использует

На этом уровне данные собираются в привычные форматы: фото, видео, аудио. За их передачу отвечают протоколы управления сеансом, например L2TP и PPTP. Они проверяют, чтобы соединение было стабильным и не прерывалось.

Уровень представления данных

Какие задачи решает

Уровень представления отвечает за декодирование и сжатие данных. Чтобы компьютер понимал обычный текст, сообщение переводится в двоичный код. А после того как сообщение достигло получателя, оно расшифровывается обратно. Весь процесс похож на упаковку и распаковку посылки.

Этот уровень особенно важен, если обмен информацией происходит между разными компьютерными системами. Если у систем разные «языки», они могут друг друга не понять.

В результате обработки картинки принимают привычный формат JPEG или PNG, видео — MP4, MOV или AVI. А если данные нужно дополнительно защитить, их шифруют на этом этапе.

Какие протоколы использует

XDR, AFP, LPP и другие.

Прикладной уровень

Какие задачи решает

Самое верхнее звено — уровень приложений. Его задача в том, чтобы пользовательские сервисы вроде скайпа и ВК подключались к одной сети.

Протоколы прикладного уровня позволяют приложениям получать доступ к удаленным базам данных и файлам. Например, когда вы заходите в любую соцсеть, то можете полистать список пользователей. Вся информация о чужих профилях — от фотографий до семейного положения — хранится на удаленных серверах, с которыми и связано ваше приложение.

Какие протоколы использует

Данные между приложением и веб-сервером пересылаются через протоколы HTTP, SMTP и RDP.

Плюсы и минусы модели OSI

Рассказывает основатель сети туристических агентств «Солнцетур» Владимир Ровняго. Компания три года входит в рейтинг РБК «Топ-50 самых востребованных франшиз в России».

Преимущества модели OSI:

➕ Стандартизация. Модель OSI облегчает создание и разработку сетевых стандартов, позволяя разработчикам и инженерам работать с одними и теми же концепциями и терминами.

➕ Разделение функций. Разделение на слои помогает идентифицировать и решать проблемы на конкретном уровне и не затрагивать другие.

➕ Модульность. Благодаря модульному подходу разработчики могут заменять или обновлять компоненты на одном уровне, не влияя на другие. Так проще обновлять систему.

➕ Упрощение обучения. Модель OSI предоставляет простой и структурированный подход к изучению сетевых протоколов и стандартов.

Недостатки модели OSI:

➖ Неидеальное соответствие реальности. Не все сетевые протоколы и стандарты соответствуют строгому разделению на слои, предложенному моделью OSI. Например, стандарты TCP/IP имеют меньше слоев и иногда смешивают функции разных уровней.

➖ Избыточность. Некоторые функции модели OSI могут повторяться на разных уровнях — это неэффективно.

➖ Производительность. Дополнительная обработка и передача данных между слоями могут снизить производительность сети.

Главное о работе интернета в модели OSI

• Модель OSI (OSI model) объясняет, как устроен интернет и по каким алгоритмам электрические сигналы превращаются в селфи и голосовые сообщения. Эти знания пригодятся тестировщикам, программистам и системным администраторам.
• Модель выделяет семь уровней в обмене данными: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной.
• Каждый уровень работает по своим правилам, или протоколам. Они отвечают за то, чтобы данные кодировались и доставлялись без ошибок.

Источник: sky.pro