Международная организация по стандартизации (ISO — International Standards Organization).
Международная организация по стандартизации разработала в 1978 году базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection).
В 1984 году спецификация модели OSI 802 была принята как международный стандарт для сетевых коммуникаций.
Модель OSI пытается определить правила, относящиеся к следующим вопросам:
• Способы установки связи и обмена данными между сетевыми устройствами при использовании ими «разных языков»
• Методы, позволяющие сетевым устройствам знать, когда нужно передавать данные, а когда нет
• Методы, обеспечивающие корректное получение передаваемой по сети информации нужным адресатом
• Организация и соединение физической среды передачи данных
• Поддержание нужной скорости передачи данных всеми сетевыми устройствами
• Методы представления битов в среде передачи данных
В каждом узле передаваемые данные проходят семь уровней преобразований, образующих стек интерфейсов и протоколов взаимодействия
Модель OSI
Уровни модели OSI:
Физический — битовые протоколы передачи информации.
Канальный — формирование кадров, управление доступом к среде.
Сетевой — маршрутизация, управление потоками данных.
Транспортный — обеспечение взаимодействия удаленных процессов.
Сеансовый — поддержка диалога между удаленными процессами.
Представления данных — интерпретация передаваемых данных.
Прикладной — пользовательское управление данными.
Семь уровней OSI модели могут быть разделены на две категории: верхние и нижние уровни.
Верхние уровни – прикладной, представлений и сеансовый, уровни приложений, взаимодействуют с прикладной программой и могут быть реализованы только программным способом. Прикладной уровень работает непосредственно с прикладной программой, которая должна иметь в своем составе специальный компонент для взаимодействия с приложениями других систем.
Нижние уровни модели называются уровнями передачи данных. Реализация физического и канального уровней обеспечивается программными средствами и специальной сетевой аппаратурой. При этом физический уровень является ответственным за непосредственную передачу данных между устройствами.
Проще всего объяснить модель OSI на примере телефонной связи. Прикладной уровень — это ваша звуковая информация (голос), которая на представительном уровне преобразуется из механических колебаний в электрические сигналы. Подняв трубку и набрав номер, вы инициируете сеанс связи.
Транспортный уровень необходим для предоставления одновременного доступа к телефонной сети нескольких абонентов одной телефонной станции, потому что абоненты, как и приложения на компьютере, не имеют прямого доступа к сети. Непрерывный поток голосовой информации разбивается на сегменты, чтобы можно было передавать несколько разговоров по одному межстанционному каналу или даже отдельные сегменты по разным каналам.
Про модель OSI и стек TCP/IP простыми словами. Как оно работает?
Телефонная станция маршрутизирует ваш звонок на станцию собеседника по подходящему маршруту: напрямую или через другие станции, или через междугородний маршрутизатор (шлюз, gateway, router) — это уже сетевой уровень. На канальном уровне работает коммутатор (switch), замыкающий электрическую цепь между телефонными портами собеседников; если вы звоните соседу, маршрутизация не требуется, и сигнал не уходит далее местного коммутатора — точно так же, как при работе в локальной сети. Что касается физического уровня, он здесь представлен способом кодирования сигнала, телефонными кабелями и соединительными элементами. Если в квартире несколько параллельных телефонных аппаратов, то место, где кабель разделяется — самый настоящий концентратор (hub), копирующий сигнал с одного «порта» на все остальные.
Физический уровень (Physical layer)
Физический уровень выполняет следующие функции:
• передача битов по физическим каналам;
• формирование электрических сигналов;
• кодирование информации;
• синхронизация;
Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов.
Физический уровень 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.
Канальный уровень (Data Link layer)
Функции канального уровня заключаются в надежной доставке пакетов:
• Между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией.
• Между любыми станциями в сети с типовой топологией:
– проверка доступности разделяемой среды;
– выделение кадров из потока данных, поступающих по сети и формирование кадров при отправке данных;
подсчет и проверка контрольной суммы.
Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frame). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра.
Типы топологий: «общая шина», «кольцо» и «звезда».
Сетевой уровень (Network layer)
Сетевой уровень обеспечивает доставку пакетов:
• между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией;
• между любыми двумя сетями в составной сети.
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.
Это позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.
Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. Сообщения сетевого уровня принято называть » пакетами » (packet).
Сетевой уровень 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.
Транспортный уровень (Transport layer)
Транспортный уровень выполняет функции обеспечения доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети:
• разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты, их нумерация;
• буферизация принимаемых пакетов;
• упорядочивание прибывающих пакетов;
• адресация прикладных процессов;
• управление потоком.
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.
Модель OSI определяет пять классов (услуг)сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Модель OSI. 7 уровней сетевой модели OSI с примерами
Модель OSI (или Open System Interconnection) характеризует взаимодействие сетевого оборудования. Иными словами, посредством неё общаются такие устройства, как ПК с сетевыми картами, коммутаторы, роутеры. В статье подробно разберём по порядку все уровни OSI.
Всего в модели сетевого взаимодействия выделяют 7 уровней:
Физический (Physical)
На самой нижней ступени модели OSI находится физический уровень. Он занимается непосредственно передачей информации. Здесь сигналы (радиосигналы, электрические, оптические) уходят от отправителя к получателю. На текущем уровне речь идёт о кабелях, радиоэфире, кодировании нулей и единиц и др. Сигнал первого уровня – это группа напряжений различной амплитуды, волн либо радиочастот.
Один из основных стандартов среди технологий физического уровня – Ethernet.
Канальный уровень (Data Link)
После получения сигнала с предыдущего физического уровня, на следующем (канальном) уровне происходит проверка и исправление погрешностей передачи. Здесь появляются термины «фрейм» и «MAC-адрес». MAC адреса занимают 48 бит в шестнадцатиричном формате и могут записываться, например, таким образом: 00:26:57:00:1f:02.
Второй уровень более сложный, чем предыдущий, физический. В нём условно выделяют следующие подуровни управления:
- LLC (логическим каналом)
- MAC (доступом к среде)
Устройствами второго, канального, уровня считаются мосты и коммутаторы.
Бесплатный тестовый доступ к облаку на 30 днейПолучить
Сетевой уровень (Network)
Над канальным уровнем находится следующий – сетевой. На этой ступени вводятся понятия «маршрутизация» и «IP-адрес». Для трансформации MAC-адресов в IP применяется протокол ARP.
Здесь осуществляется маршрутизация трафика. Когда пользователь, к примеру, желает перейти на сайт и вводит его адрес, отправляется DNS-запрос. Ответом на него будет IP-адрес, который подставляется в пакет. Пакет данных – это новый термин, который появляется на 3-м сетевом уровне.
Устройствами здесь являются роутер или маршрутизатор.
Транспортный уровень (Transport)
Здесь происходит доставка информации по каналам внешней сети. Блоки данных в данном случае делятся на отдельные фрагменты, размеры которых будут зависеть от используемого протокола. Для транспортного уровня это TCP и UDP. Какой из них лучше использовать, зависит от типа передаваемых данных.
TCP (Transmission Control Protocol) – протокол, хорошо подходящий для передачи трафика, для которого любые потери пакетов чувствительны. Процесс передачи контролируется, благодаря чему потерянные пакеты будут обнаружены и запрошены повторно. UDP (User Datagram Protocol) применяется, когда потеря нескольких пакетов не принципиальна. Например, при передаче видео, изображений.
Сеансовый уровень (Session)
Сеансовый уровень в ответе за организацию сеансов связи между приложениями на компьютерах. Он отвечает за создание и окончание сеанса, обмен данными, за синхронизацию и другие процессы.
К протоколам сеансового уровня, например, относятся X.225, ISO 8327, SMPP (через него отправляются СМС сообщения), PAP.
Уровень представления (Presentation)
На шестой ступени осуществляется преобразование форматов данных, например, сжатие и кодирование.
Уровень приложений (Application)
Верхний уровень модели, где располагаются сетевые службы, с которыми напрямую взаимодействуют пользователи. Данный уровень описывает взаимосвязь приложений на ПК и внешней сети. Сюда относятся протоколы для просмотра страниц в интернете (HTTPS, HTTP), для работы с почтовыми службами (SMTP, POP3), для передачи файлов (FTP, TFTP) и другие.
Когда осуществляется передача с верхнего на нижний, это именуется инкапсуляцией данных, а в обратном порядке – декапсуляцией.
Источник: www.cloud4y.ru
Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача
Всем привет, и с вами снова Бородач! У нас очередной курс «Для самых маленьких», и поговорим мы про модель OSI. Многие системные администраторы и юные IT инженеры что-то слышали про это, но боялись спросить. Сразу скажу, что любой специалист, программист, инженер или администратор, работающий с сетями и интернетом, должен на зубок знать всё то, о чем я расскажу ниже. Статья подойдет как для специалистов, так и для чайников.
OSI модель, или модель стека протоколов TCP/IP, или модель открытых систем, или модель сетевого взаимодействия – это ядро, на котором управляется и взаимодействует любая современная сеть и подключенные к ней устройства. Поэтому её желательно знать всем тем, кто работает в «сетевой» индустрии. Без данных знаний даже в том же программировании будет достаточно тяжело.
Модели OSI позволяют взаимодействовать устройствам в компьютерной сети по определенным правилам и протоколам. Если раскрыть расшифровку аббревиатуры термина, то получится английская надпись: «Open Systems Interconnection Basic Reference Model», – что дословно можно перевести как: «Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем». В модели существует 7 уровней, которые используются для передачи информации от одного устройства к другому.
Уровни
Представим себе, что у нас есть два компьютера. Один принадлежит Василию, а второй Диме. Они подключены к одной сети. Василий отправил письмо напрямую к Диме. Теперь встает вопрос – а как теперь это письмо передать по сетевому кабелю?
Как мы можем вспомнить компьютер может понимать только одну информацию – нулей (0) и единиц (1).
Также и по кабелю мы не можем передать информацию в обычном буквенном виде. И то если письмо содержит только буквы. Тогда встает вопрос о том, чтобы как-то перевести данное письмо на второе устройство. Именно для этих целей и нужна эталонная модель OSI с 7 уровнями.
При отправке письма информация проходит 7 стадий от верхнего к нижнему уровню, чтобы перевести его в обычные биты. Далее эти биты передаются по кабелю к компьютеру Димы. И уже его устройство делает обратный процесс – перевод битов в понятное для человека письмо.
При этом чаще всего используются протоколы TCP/IP. Когда вы будете читать любую информацию по данной теме, смотреть таблицы, то помните, что сейчас используются именно протоколы модели TCP/IP. Те же протоколы, которые описаны в таблицах, есть, но они уже давно устарели и являются просто ознакомительной информацией.
Давайте взглянем на все уровни OSI 7, и вам станет немного понятнее, о чем я говорю:
- Уровень 7 – Прикладной – application.
- Уровень 6 – Представительский – presentation.
- Уровень 5 – Сеансовый – session.
- Уровень 4 – Транспортный – transport.
- Уровень 3 – Сетевой –
- Уровень 2 – Канальный – data link.
- Уровень 1 – Физический – physical layer.
Нумерация идет сверху вниз от высокого до низшего уровня: от седьмого прикладного уровня до первого – физического.
ПРИМЕЧАНИЕ! Для специалистов я советую выписать и запомнить все уровни в нужном порядке. Также нужно запомнить и английские названия, так как они часто встречаются в книгах и на иностранных порталах, посвященных данной тематике.
Каждый уровень выполняет определенные цели для перевода информации из одного вида в другой. Также вы можете видеть, что информация передается в разном виде. Почти у каждого уровня есть свой PDU (protocol data unit) или единица измерения информационных данных. Например, на физическом (самом низком уровне) – это обычные биты или последовательность нулей и единиц, которые уже можно передавать по кабелю.
Почти каждый сетевой уровень оперирует своими протоколами данных. Можно посмотреть примерную последовательность перехода информации от одного вида PDU в другой:
- С седьмого по пятый уровень – идет операция с данными.
- Далее на транспортном уровне данные переводятся в сегменты или дейтаграммы.
- На сетевом уровне они переводятся в пакеты.
- Далее идет перевод в кадры или фреймы.
- Ну и в самом конце вся информация переводится в обычные биты.
Также, исходя из таблицы, вы можете заметить два названия:
- Media Layers (нижние уровни) – чаще всего уже используются в коммутаторах, маршрутизаторах, хабах – где идет задача передачи информации по кабелю.
- Host Layers (верхние уровни) – используются уже на самих устройствах: телефонах, планшетах, компьютерах, ноутбуках и т.д.
Это примерное разделение всех уровней на две градации. Самые интересные из уровней – это как раз класс «Media Layers», так как ими чаще всего и оперируют сетевые инженеры. И они же за них отвечают головой.
ПРИМЕЧАНИЕ! Вы можете посмотреть в таблицу на протоколы модели OSI, и вам станет примерно понятен уровень взаимодействия данных при передаче и приеме.
Принцип работы
Для удобства представления работы 7-ми уровней модели OSI давайте посмотрим на картинку ниже.
У нас есть два компьютера, которые на определенном уровне могут взаимодействовать только по протоколам. Можно сказать – это определенные вид данных, который понятен компьютерам на выделенном уровне. Например, на физическом уровне модели OSI используются протоколы, а данные передаются битами. На том же канальном уровне модели OSI информация передается кадрами используя свои протоколы.
Но для перевода информации от одного уровня к другому используются специальные службы. Также обратите внимание, что на транспортном уровне данные впервые разбиваются на сегменты. Каждый сегмент имеет «нумерованную» метку. Данная метка нужна, чтобы второе принимающее устройство поняло – в каком порядке склеивать эти сегменты, чтобы получить нужные данные.
Далее на других уровнях идет разбиение на пакеты, кадры и в самом конце на биты. Пакеты, кадры также имеют свои очередные метки.
Немножко поподробнее о том, каким образом идет перевод информации с одного уровня на другой. Советую прям вникнуть в эту информацию, так как это нужно для понимания всей сути модели OSI. Если что-то будет непонятно, то прочтите её ещё раз или можете спросить меня какие-то нюансы ниже в комментариях. Чтобы было наглядно понятнее, давайте посмотрим на картинку ниже – тут представлена схема перевода информации к разному виду по всем уровням сетевой модели OSI.
Весь этот процесс запаковки данных называется инкапсуляцией данных. Когда информация дойдет до принимающего компьютера начнется обратный процесс – декапсуляции данных, которая проходит по той же схеме, только в обратно порядке.
Уровень 1 – Физический
Физический или первый уровень – является самым низшим уровнем, так как передаваемая информация имеет вид нулей и единиц. При этом могут использоваться различные протоколы, от которых зависит вид этих самых нулей и единиц. На данном уровне может определяться топология сетей и передача данных по ним.
Разделяют два вида передачи битовых потоков:
- Дуплексная – когда устройство может одновременно принимать и отправлять данные. Например, во время игры, когда приложению нужно постоянно получать и отправлять информацию. По-другому ещё называется – двунаправленная передача.
- Полудуплексная – когда устройство может только принимать, либо отправлять данные. Можно сравнить с потоком. Ещё называют – однонаправленная передача данных.
На физическом уровне на данный момент используют несколько сред. При кабельном подключении используют витую пару или оптоволокно. Коаксиальный кабель используется, но реже. Есть ещё беспроводная среда, в которой используются радиоволны: 802.11 Wi-Fi, Bluetooth, DSL, GSM и т.д.
Тут нужно определять не только среду, но и тип подключения (портов), а также дальность, на которую можно передать информацию при использовании кабельной или беспроводной среды.
Советую почитать про среды физического уровня отдельно: