Референтен модел на OSI. Обща информация за мрежовите технологии Целта на OSI модела

Само защото протоколът е споразумение, прието от две взаимодействащи единици, в този случай два компютъра, работещи в мрежа, не означава, че е непременно стандартен. Но на практика, когато внедряват мрежи, те обикновено използват стандартни протоколи. Те могат да бъдат маркови, национални или международни стандарти.

В началото на 80-те години редица международни организации по стандартизация - ISO, ITU-T и някои други - разработиха модел, който изигра значителна роля в развитието на мрежите. Този модел се нарича ISO/OSI модел.

Модел на оперативна съвместимост на отворени системи (Open System Interconnection, OSI) дефинира различни нива на взаимодействие между системите в мрежи за комутация на пакети, им дава стандартни имена и указва какви функции трябва да изпълнява всеки слой.

Моделът OSI е разработен въз основа на богат опит, натрупан от създаването на компютърни мрежи, предимно глобални, през 70-те години. Пълното описание на този модел заема повече от 1000 страници текст.

В модела OSI (фиг. 11.6) комуникационните средства са разделени на седем нива: приложение, Представител, сесия, транспорт, мрежа, канал и физически. Всеки слой се занимава със специфичен аспект на взаимодействието на мрежовите устройства.

Ориз. 11.6.

OSI моделът описва само системните комуникации, реализирани от операционната система, системни помощни програмии хардуер. Моделът не включва средства за взаимодействие с приложението на крайния потребител. Приложенията прилагат свои собствени комуникационни протоколи чрез достъп до системни инструменти. Следователно е необходимо да се прави разлика между нивото на взаимодействие между приложенията и приложен слой.

Трябва също така да се има предвид, че приложението може да поеме функциите на някои от горните слоеве на OSI модела. Например, някои СУБД имат вградени инструменти отдалечен достъп към файлове. В този случай приложението не използва системната файлова услуга при достъп до отдалечени ресурси; той заобикаля горните слоеве на OSI модела и има директен достъп до системните съоръжения, отговорни за транспортсъобщения по мрежата, които се намират на по-ниските нива на OSI модела.

И така, да кажем, че едно приложение прави заявка към приложен слой, като файлова услуга. Въз основа на тази заявка софтуерът на ниво приложение генерира съобщение в стандартен формат. Типичното съобщение се състои от заглавие и поле с данни. Заглавката съдържа сервизна информация, която трябва да бъде предадена през мрежата на приложния слой на целевата машина, за да му каже каква работа трябва да бъде свършена. В нашия случай заглавката очевидно трябва да съдържа информация за местоположението на файла и типа операция, която трябва да се извърши. Полето за данни на съобщението може да е празно или да съдържа някои данни, като например данни, които трябва да се запишат на дистанционно . Но за да се достави тази информация до местоназначението, все още трябва да се решат много задачи, отговорността за които е на по-ниските нива.

След генериране на съобщението приложен слойизпраща го надолу в стека представително ниво. протокол представително нивовъз основа на информация, получена от заглавката на ниво приложение, извършва необходимите действия и добавя своя собствена служебна информация към заглавката на съобщението представително ниво, който съдържа инструкции за протокола представително ниводестинация машина. Полученото съобщение се предава ниво на сесията, което на свой ред добавя своя заглавка и т.н. (Някои протоколи поставят служебна информация не само в началото на съобщението под формата на заглавка, но и в края, под формата на така наречения „трейлър“.) Накрая съобщението стига дъното, физически слой, който всъщност го предава по комуникационни линии до машината получател. В този момент съобщението е „обрасло“ със заглавки от всички нива (

В днешната статия искам да се върна към основите и да говоря за OSI модели за взаимно свързване на отворени системи. Този материалще бъде полезно за начинаещи системни администратори и всички, които се интересуват от изграждане на компютърни мрежи.

Всички компоненти на мрежата, от средата за предаване на данни до оборудването, функционират и взаимодействат помежду си според набор от правила, които са описани в т.нар. модели на взаимодействие на отворени системи.

Модел на оперативна съвместимост на отворени системи OSI(Open System Interconnection) е разработена от международната организация в съответствие със стандартите ISO (Международна организация по стандартизация).

Според модела OSI, данните, предавани от източника до местоназначението, преминават седем нива . На всяко ниво се извършва конкретна задача, което в крайна сметка не само гарантира доставката на данни до крайната дестинация, но и прави предаването им независимо от средствата, използвани за това. Така се постига съвместимост между мрежи с различни топологии и мрежово оборудване.

Разделяне на всички мрежови инструментипо нива опростява тяхното разработване и приложение. Колкото по-високо е нивото, толкова повече трудна задачатой решава. Първите три слоя на OSI модела ( физически, канал, мрежа) са тясно свързани с мрежата и използваното мрежово оборудване. Последните три нива ( сесия, слой за представяне на данни, приложение) се изпълняват с помощта на операционната система и приложните програми. Транспортен слойдейства като посредник между тези две групи.

Преди да бъдат изпратени по мрежата, данните се разделят на пакети , т.е. части от информация, организирани по специфичен начин, така че да са разбираеми за приемащи и предаващи устройства. При изпращане на данни пакетът се обработва последователно с помощта на всички нива на OSI модела, от приложението до физическото. На всяко ниво към пакета се добавя контролна информация това ниво(Наречен заглавка на пакета ), което е необходимо за успешното прехвърляне на данни по мрежата.

В резултат на това мрежовото съобщение започва да прилича на многослоен сандвич, който трябва да бъде „ядлив“ за компютъра, който го получава. За целта е необходимо да се спазват определени правила за обмен на данни между мрежови компютри. Тези правила се наричат протоколи .

От приемащата страна пакетът се обработва с помощта на всички слоеве на OSI модела в обратен ред, като се започне от физическия и се завърши с приложението. На всяко ниво съответните средства, ръководени от протокола на слоя, четат информацията за пакета, след това премахват информацията, добавена към пакета на същото ниво от изпращащата страна, и предават пакета към средствата от следващото ниво. Когато пакетът достигне приложния слой, цялата контролна информация ще бъде премахната от пакета и данните ще се върнат в оригиналната си форма.

Сега нека разгледаме по-подробно работата на всеки слой от OSI модела:

Физически слой – най-ниската, зад нея има директно комуникационен канал, по който се предава информация. Той участва в организацията на комуникацията, като взема предвид характеристиките на средата за предаване на данни. По този начин той съдържа цялата информация за средата за предаване на данни: ниво и честота на сигнала, наличие на смущения, ниво на затихване на сигнала, съпротивление на канала и др. В допълнение, той е този, който отговаря за предаването на потока от информация и преобразуването му в съответствие със съществуващите методи за кодиране. Работата на физическия слой първоначално се възлага на мрежовото оборудване.
Заслужава да се отбележи, че с помощта на физическия слой кабелните и безжична мрежа. В първия случай кабелът се използва като физическа среда, във втория всякакъв вид безжична комуникация, като радиовълни или инфрачервено лъчение.

Слой за връзка с данни изпълнява най-трудната задача - осигурява гарантирано предаване на данни с помощта на алгоритми на физическия слой и проверява коректността на получените данни.

Преди започване на пренос на данни се определя наличността на канала за предаване. Информацията се предава на блокове, наречени персонал , или рамки . Всеки такъв кадър е снабден с последователност от битове в края и началото на блока и също така е допълнен с контролна сума. При получаване на такъв блок на слоя за връзка, получателят трябва да провери целостта на блока и да сравни получената контролна сума с контролната сума, включена в неговия състав. Ако съвпадат, данните се считат за правилни, в противен случай се записва грешка и се изисква повторно предаване. Във всеки случай се изпраща сигнал до изпращача с резултата от операцията и това се случва с всеки кадър. По този начин втората важна задача на слоя за връзка е проверката на коректността на данните.

Слоят на връзката за данни може да бъде реализиран както хардуерно (например с помощта на комутатори), така и с помощта на софтуер (например драйвер на мрежов адаптер).

Мрежов слой необходимо за извършване на работа по пренос на данни с предварително определяне на оптималния път за движение на пакетите. Тъй като мрежата може да се състои от сегменти с различни топологии, основната задача на мрежовия слой е да определи най-краткия път, като едновременно с това преобразува логическите адреси и имена на мрежови устройства в тяхното физическо представяне. Този процес се нарича маршрутизиране и значението му не може да бъде надценено. Имайки схема за маршрутизиране, която се актуализира постоянно поради появата на различни видове „задръствания“ в мрежата, прехвърлянето на данни се извършва за възможно най-кратко време и с максимална скорост.

Транспортен слой използва се за организиране на надеждно предаване на данни, което елиминира загубата на информация, нейната неправилност или дублиране. В същото време се следи спазването на правилната последователност при предаване и получаване на данни, като се разделят на по-малки пакети или се комбинират в по-големи, за да се запази целостта на информацията.

Сесиен слой отговаря за създаването, поддържането и поддържането на комуникационна сесия за времето, необходимо за завършване на прехвърлянето на цялото количество данни. В допълнение, той синхронизира предаването на пакети, като проверява доставката и целостта на пакета. По време на процеса на прехвърляне на данни се създават специални контролни точки. Ако има повреда по време на предаване и приемане, липсващите пакети се изпращат отново, като се започне от най-близката контролна точка, което ви позволява да прехвърлите цялото количество данни за възможно най-кратко време, осигурявайки като цяло добра скорост.

Слой за представяне на данни (или както още се нарича, изпълнително ниво ) е междинен, основната му задача е да конвертира данни от формат за предаване по мрежа във формат, разбираем за по-високо ниво, и обратно. Освен това той е отговорен за привеждането на данните в един формат: когато информацията се прехвърля между две напълно различни мрежи с различни формати на данни, тогава преди да бъдат обработени, е необходимо да се приведат във форма, която ще бъде разбираема и за двете получател и подател. Именно на това ниво се използват алгоритми за криптиране и компресиране на данни.

Приложен слой – последният и най-висок в модела OSI. Отговаря за свързването на мрежата с потребителите - приложения, които изискват информация от мрежови услуги на всички нива. С негова помощ можете да разберете всичко, което се е случило по време на процеса на прехвърляне на данни, както и информация за грешки, възникнали по време на процеса на прехвърляне. В допълнение, това ниво осигурява работата на всички външни процеси, осъществявани чрез достъп до мрежата - бази данни, пощенски клиенти, мениджъри за изтегляне на файлове и др.

В интернет намерих снимка, в която неизвестен автор представя OSI мрежов моделпод формата на бургер. Мисля, че това е много запомнящо се изображение. Ако внезапно в някаква ситуация (например по време на интервю за работа) трябва да изброите всичките седем слоя на OSI модела в правилния ред по памет, просто запомнете тази снимка и тя ще ви помогне. За удобство преведох имената на нивата от английски на руски: Това е всичко за днес. В следващата статия ще продължа темата и ще говоря.

Александър Горячев, Алексей Нисковски

За да могат мрежовите сървъри и клиенти да комуникират, те трябва да работят, използвайки един и същ протокол за обмен на информация, тоест трябва да „говорят“ на един и същ език. Протоколът определя набор от правила за организиране на обмена на информация на всички нива на взаимодействие на мрежовите обекти.

Съществува референтен модел за взаимно свързване на отворена система, често наричан OSI модел. Този модел е разработен от Международната организация по стандартизация (ISO). OSI моделът описва схемата за взаимодействие на мрежовите обекти, дефинира списък от задачи и правила за пренос на данни. Включва седем нива: физическо (Physical - 1), канал (Data-Link - 2), мрежа (Network - 3), транспорт (Transport - 4), сесия (Session - 5), представяне на данни (Presentation - 6) и прилага (Приложение - 7). Счита се, че два компютъра могат да комуникират помежду си на определен слой от OSI модела, ако техният софтуер, който изпълнява мрежови функции на този слой, интерпретира едни и същи данни по същия начин. В този случай се установява директна комуникация между два компютъра, наречена „точка до точка“.

Реализациите на OSI модела чрез протоколи се наричат ​​протоколни стекове. Невъзможно е да се реализират всички функции на OSI модела в рамките на един специфичен протокол. Обикновено задачите на определено ниво се изпълняват от един или повече протоколи. Един компютър трябва да изпълнява протоколи от един и същи стек. В този случай компютърът може едновременно да използва няколко стека протоколи.

Нека разгледаме задачите, решени на всяко ниво на OSI модела.

Физически слой

На това ниво на OSI модела се дефинират следните характеристики на мрежовите компоненти: типове медийни връзки за предаване на данни, топологии на физическа мрежа, методи за предаване на данни (цифрови или аналогово кодиранесигнали), видове синхронизация на предаваните данни, разделяне на комуникационни канали с помощта на честотно и времево мултиплексиране.

Реализациите на протоколите на физическия слой OSI координират правилата за предаване на битове.

Физическият слой не включва описание на предавателната среда. Реализациите на протоколите на физическия слой обаче са специфични за конкретна среда за предаване. Физическият слой обикновено се свързва с връзката на следното мрежово оборудване:

• концентратори, хъбове и повторители, регенер електрически сигнали;
• Конектори за предавателна среда, осигуряващи механичен интерфейс за свързване на устройството към предавателната среда;
• модеми и различни преобразуващи устройства, които извършват цифрови и аналогови преобразувания.

Този слой на модела дефинира физическите топологии в корпоративната мрежа, които са изградени с помощта на основен набор от стандартни топологии.

Първи в основен комплекте шинна топология. В този случай всички мрежови устройства и компютри са свързани към обща шина за предаване на данни, която най-често се формира с помощта на коаксиален кабел. Кабелът, който образува общата шина, се нарича гръбнак. От всяко устройство, свързано към шината, сигналът се предава в двете посоки. За да премахнете сигнала от кабела, трябва да използвате специални прекъсвачи (терминатор) в краищата на шината. Механичните повреди на магистралата засягат работата на всички свързани към нея устройства.

Топологията на пръстена включва свързване на всички мрежови устройства и компютри във физически пръстен. В тази топология информацията винаги се предава по пръстена в една посока - от станция на станция. Всяко мрежово устройство трябва да има приемник на информация на входния кабел и предавател на изходния кабел. Механичното увреждане на средата за предаване на информация в един пръстен ще повлияе на работата на всички устройства, но мрежите, изградени с двоен пръстен, като правило имат граница на устойчивост на грешки и функции за самолечение. В мрежите, изградени върху двоен пръстен, същата информация се предава по пръстена и в двете посоки. Ако кабелът е повреден, пръстенът ще продължи да работи като единичен пръстен с двойна дължина (функциите за самовъзстановяване се определят от използвания хардуер).

Следващата топология е звездната топология или звезда. Той предвижда наличието на централно устройство, към което чрез лъчове (отделни кабели) се свързват други мрежови устройства и компютри. Мрежите, изградени върху звездна топология, имат една точка на отказ. Тази точка е централното устройство. В случай на повреда на централното устройство, всички останали участници в мрежата няма да могат да обменят информация помежду си, тъй като целият обмен се извършва само чрез централното устройство. В зависимост от вида на централното устройство, полученият от един вход сигнал може да се предава (със или без усилване) към всички изходи или към определен изход, към който е свързано устройството - получател на информация.

Напълно свързаната (мрежова) топология има висока устойчивост на грешки. Когато се изграждат мрежи с подобна топология, всяко от мрежовите устройства или компютри е свързано с всеки друг компонент на мрежата. Тази топология има излишък, което я прави непрактична. Наистина, в малките мрежи тази топология рядко се използва, но в големи корпоративни мрежи може да се използва изцяло мрежеста топология за свързване на най-важните възли.

Разглежданите топологии най-често се изграждат чрез кабелни връзки.

Използва се друга топология безжични връзки, - клетъчен. При него мрежовите устройства и компютри се обединяват в зони - клетки (клетки), взаимодействащи само с приемо-предавателното устройство на клетката. Предаването на информация между клетките се осъществява от приемо-предавателни устройства.

Слой за връзка с данни

Това ниво определя логическата топология на мрежата, правилата за получаване на достъп до средата за предаване на данни и решава проблеми, свързани с адресирането физически устройствав рамките на логическа мрежа и контрол на трансфера на информация (синхронизиране на предаване и услуга за свързване) между мрежови устройства.

Протоколите на слоя за връзка се дефинират от:

• правила за организиране на битове на физическия слой (двоични единици и нули) в логически групи от информация, наречени рамки. Рамката е единица данни на ниво връзка, състояща се от непрекъсната последователност от групирани битове, имащи заглавие и опашка;
• правила за откриване (и понякога коригиране) на грешки при предаване;
• правила за контрол на потока (за устройства, работещи на това ниво на модела OSI, например мостове);
• правила за идентифициране на компютри в мрежа по техните физически адреси.

Подобно на повечето други слоеве, слоят за връзка към данни добавя своя собствена контролна информация в началото на пакета с данни. Тази информация може да включва адрес на източник и адрес на местоназначение (физически или хардуерен), информация за дължината на рамката и индикация за активни протоколи от по-горен слой.

Следните мрежови свързващи устройства обикновено са свързани със слоя за връзка за данни:

• мостове;
• интелигентни хъбове;
• ключове;
• мрежови интерфейсни карти (мрежови интерфейсни карти, адаптери и др.).

Функциите на слоя за връзка са разделени на две поднива (Таблица 1):

• контрол на достъпа до медия (MAC);
• контрол на логическата връзка (Logical Link Control, LLC).

MAC подслоят дефинира такива елементи на слоя на връзката като топологията на логическата мрежа, метода за достъп до средата за предаване на информация и правилата за физическо адресиране между мрежови обекти.

Съкращението MAC се използва и при дефиниране на физическия адрес на мрежово устройство: физическият адрес на устройството (който е дефиниран в мрежовото устройство или мрежова картапо време на производство) често се нарича MAC адрес на това устройство. За голям брой мрежови устройства, особено мрежови карти, е възможно програмно да промените MAC адреса. Трябва да се помни, че нивото на връзката за данни на OSI модела налага ограничения върху използването на MAC адреси: в една физическа мрежа (сегмент от по-голяма мрежа) не може да има две или повече устройства, използващи едни и същи MAC адреси. За да се определи физическият адрес на мрежов обект, може да се използва понятието „адрес на възел“. Адресът на хоста най-често съвпада с MAC адреса или се определя логически при преназначаване на софтуерен адрес.

Подслоят LLC определя правилата за синхронизиране на връзките за предаване и обслужване. Този подслой на връзката работи в тясно сътрудничество с мрежовия слой на OSI модела и отговаря за надеждността на физическите (използващи MAC адреси) връзки. Логическата топология на мрежата определя начина и правилата (последователността) на пренос на данни между компютрите в мрежата. Мрежовите обекти предават данни в зависимост от логическата топология на мрежата. Физическата топология определя физическия път на данните; в някои случаи обаче физическата топология не отразява начина, по който мрежата работи. Действителният път на данните се определя от логическата топология. Устройствата за мрежова връзка и схемите за достъп до медиите се използват за предаване на данни по логически път, който може да се различава от пътя във физическата среда. Добър пример за разликите между физическите и логическите топологии е Token Ring мрежата на IBM. IN локални мрежи Token Ring често използва меден кабел, който е положен във формата на звезда с централен сплитер (хъб). За разлика от нормалната звездна топология, хъбът не препраща входящите сигнали към всички други свързани устройства. Вътрешната схема на хъба последователно изпраща всеки входящ сигнал към следващото устройство в предварително дефиниран логически пръстен, т.е. по кръгов начин. Физическата топология на тази мрежа е звезда, а логическата топология е пръстен.

Друг пример за разликите между физическите и логическите топологии е Ethernet мрежата. Физическата мрежа може да бъде изградена с помощта на медни кабели и централен хъб. Формира се физическа мрежа, направена по звездна топология. Ethernet технологията обаче осигурява прехвърляне на информация от един компютър към всички останали в мрежата. Хъбът трябва да препредаде сигнала, получен от един от неговите портове, към всички останали портове. Формирана е логическа мрежа с шинна топология.

За да определите логическата топология на мрежата, трябва да разберете как се получават сигналите в нея:

• в топологиите на логическата шина всеки сигнал се приема от всички устройства;
• В топологиите с логически пръстен всяко устройство получава само тези сигнали, които са изпратени конкретно до него.

Също така е важно да знаете как мрежовите устройства осъществяват достъп до средата за предаване на информация.

Достъп до медиите

Логическите топологии използват специални правила, които контролират разрешението за предаване на информация към други мрежови обекти. Контролният процес контролира достъпа до комуникационната среда. Помислете за мрежа, в която всички устройства могат да функционират без никакви правила за получаване на достъп до предавателната среда. Всички устройства в такава мрежа предават информация веднага след като данните са готови; тези предавания понякога могат да се припокриват във времето. В резултат на суперпозицията сигналите се изкривяват и предадените данни се губят. Тази ситуация се нарича сблъсък. Сблъсъците не позволяват да се организира надежден и ефективен трансфер на информация между мрежови обекти.

Мрежовите сблъсъци се простират до физическите мрежови сегменти, към които са свързани мрежови обекти. Такива връзки образуват единно пространство на сблъсък, в което влиянието на сблъсъци се разпростира върху всички. За да намалите размера на пространствата за сблъсък чрез сегментиране на физическата мрежа, можете да използвате мостове и други мрежови устройства, които имат функции за филтриране на трафика на слоя за връзка.

Една мрежа не може да функционира нормално, докато всички мрежови обекти не могат да контролират, управляват или смекчават сблъсъци. В мрежите е необходим някакъв метод за намаляване на броя на сблъсъци, смущения (наслагване) на едновременни сигнали.

Съществуват стандартни методи за достъп до медия, които описват правилата, чрез които се контролира разрешението за предаване на информация за мрежови устройства: конкуренция, подаване на токен и анкета.

Преди да изберете протокол, който прилага един от тези методи за достъп до медия, трябва да обърнете специално внимание на следните фактори:

• характер на предаване - непрекъснато или импулсно;
• брой трансфери на данни;
• необходимостта от предаване на данни на строго определени интервали от време;
• броя на активните устройства в мрежата.

Всеки от тези фактори, съчетан с предимства и недостатъци, ще помогне да се определи кой метод за достъп до медиите е най-подходящ.

Конкуренция.Системите, базирани на конкуренция, предполагат, че достъпът до предавателната среда се осъществява на принципа „първи дошъл, първи обслужен“. С други думи, всяко мрежово устройство се конкурира за контрол върху предавателната среда. Системите, базирани на конкуренция, са проектирани така, че всички устройства в мрежата да могат да предават данни само при необходимост. Тази практика в крайна сметка води до частична или пълна загуба на данни, тъй като действително възникват сблъсъци. Тъй като всяко ново устройство се добавя към мрежата, броят на сблъсъци може да се увеличи експоненциално. Увеличаването на броя на колизиите намалява производителността на мрежата, а в случай на пълно насищане на средата за предаване на информация намалява производителността на мрежата до нула.

За да се намали броят на сблъсъците, са разработени специални протоколи, които изпълняват функцията за слушане на средата за предаване на информация, преди станцията да започне да предава данни. Ако станция за слушане открие предаван сигнал (от друга станция), тя ще се въздържи от предаване на информацията и ще опита отново по-късно. Тези протоколи се наричат ​​Carrier Sense Multiple Access (CSMA) протоколи. CSMA протоколите значително намаляват броя на колизиите, но не ги елиминират напълно. Сблъсъци обаче възникват, когато две станции проверяват кабела, не намират сигнали, решават, че средата е чиста и след това едновременно започват да предават данни.

Примери за такива състезателни протоколи са:

• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD);
• Carrier Sense Множествен достъп/Избягване на сблъсък (CSMA/CA).

CSMA/CD протоколи. CSMA/CD протоколите не само слушат кабела преди предаване, но също така откриват сблъсъци и инициират повторно предаване. Когато бъде открит сблъсък, станциите, предаващи данни, инициализират специални вътрешни таймери с произволни стойности. Таймерите започват обратното броене и когато се достигне нулата, станциите трябва да се опитат да предадат отново данни. Тъй като таймерите са инициализирани с произволни стойности, една от станциите ще се опита да повтори предаването на данни преди другата. Съответно втората станция ще определи, че средата за предаване на данни вече е заета и ще изчака да се освободи.

Примери за CSMA/CD протоколи са Ethernet версия 2 (Ethernet II, разработен от DEC) и IEEE802.3.

CSMA/CA протоколи. CSMA/CA използва схеми като достъп до разделяне на времето или изпращане на заявка за получаване на достъп до носителя. При използване на разрез на времето всяка станция може да предава информация само в строго определени часове за тази станция. В този случай в мрежата трябва да бъде внедрен механизъм за управление на времеви отрязъци. Всяка нова станция, свързана към мрежата, уведомява за появата си, като по този начин инициира процеса на преразпределяне на времеви отрязъци за предаване на информация. В случай на използване на централизиран контрол на достъпа до предавателната среда, всяка станция генерира специална заявка за предаване, която се адресира до контролната станция. Централната станция регулира достъпа до преносната среда за всички мрежови обекти.

Пример за CSMA/CA е протоколът LocalTalk на Apple Computer.

Системите, базирани на състезание, са най-подходящи за бурен трафик (прехвърляне на големи файлове) в мрежи с относително малко потребители.

Системи с токен трансфер.В системите за предаване на токени малък кадър (токен) се предава в определен ред от едно устройство на друго. Токенът е специално съобщение, което прехвърля временно управление на медиите към устройството, което притежава токена. Предаването на токена разпределя контрола на достъпа между устройствата в мрежата.

Всяко устройство знае от кое устройство получава токена и на кое устройство трябва да го предаде. Обикновено тези устройства са най-близките съседи на собственика на токена. Всяко устройство периодично получава контрол над токена, извършва своите действия (предава информация) и след това предава токена на следващото устройство за използване. Протоколите ограничават времето, през което всяко устройство може да контролира токена.

Има няколко протокола за предаване на токени. Два мрежови стандарта, които използват преминаване на токени, са IEEE 802.4 Token Bus и IEEE 802.5 Token Ring. Мрежата Token Bus използва контрол на достъпа с преминаване на токен и топология на физическа или логическа шина, докато мрежата Token Ring използва контрол на достъпа с преминаване на токен и топология на физически или логически пръстен.

Мрежите за предаване на токени трябва да се използват, когато има чувствителен към времето приоритетен трафик, като цифрови аудио или видео данни, или когато има много голям брой потребители.

Изследване.Анкетирането е метод за достъп, който разпределя едно устройство (наречено контролер, основно или "главно" устройство), за да действа като арбитър на достъпа до средата. Това устройство проверява всички други устройства (вторични) в някакъв предварително определен ред, за да види дали имат информация за предаване. За да получи данни от вторично устройство, основното устройство изпраща заявка до него, след което получава данните от вторичното устройство и ги препраща към приемащото устройство. След това основното устройство анкетира друго вторично устройство, получава данни от него и т.н. Протоколът ограничава количеството данни, които всяко вторично устройство може да предава след запитване. Системите за анкетиране са идеални за чувствителни към времето мрежови устройства, като автоматизация на оборудване.

Този слой предоставя и услуги за свързване. Има три вида услуги за свързване:

• непотвърдена услуга без връзка - изпраща и получава рамки без контрол на потока и без контрол на грешки или последователност на пакети;
• услуга, ориентирана към връзката - осигурява контрол на потока, контрол на грешки и последователност на пакетите чрез издаване на разписки (потвърждения);
• Потвърдена услуга без връзка - използва билети за контрол на потока и контрол на грешки в предаванията между два мрежови възела.

Подслоят LLC на слоя за връзка осигурява възможност за едновременно използване на няколко мрежови протокола (от различни стекове протоколи), когато работите през един мрежов интерфейс. С други думи, ако на компютъра е инсталирана само една мрежова карта, но има нужда да работите с различни мрежови услуги от различни производители, тогава клиентският мрежов софтуер на подниво LLC предоставя възможност за такава работа.

Мрежов слой

Мрежовото ниво определя правилата за доставка на данни между логическите мрежи, формирането на логически адреси на мрежовите устройства, дефинирането, избора и поддържането на информация за маршрутизиране и работата на шлюзовете.

Основната цел на мрежовия слой е да реши проблема с преместването (доставянето) на данни до дадени точкимрежи. Доставката на данни на мрежовия слой обикновено е подобна на доставката на данни на слоя на връзката за данни на OSI модела, където адресирането на физическо устройство се използва за прехвърляне на данни. Въпреки това, адресирането на слоя за връзка за данни се прилага само към една логическа мрежа и е валидно само в рамките на тази мрежа. Мрежовият слой описва методите и средствата за предаване на информация между много независими (и често разнородни) логически мрежи, които, когато са свързани заедно, образуват една голяма мрежа. Такава мрежа се нарича междинна мрежа, а процесите на пренос на информация между мрежите се наричат ​​междинна работа.

Използвайки физическо адресиране на слоя за връзка за данни, данните се доставят до всички устройства в една и съща логическа мрежа. Всяко мрежово устройство, всеки компютър определя целта на получените данни. Ако данните са предназначени за компютъра, той ги обработва, но ако не, ги игнорира.

За разлика от слоя за връзка с данни, мрежовият слой може да избере конкретен маршрут в мрежата и да избегне изпращането на данни до логически мрежи, към които данните не са адресирани. Мрежовият слой прави това чрез превключване, адресиране на мрежовия слой и алгоритми за маршрутизиране. Мрежовият слой също е отговорен за осигуряването на правилните маршрути за данни през мрежата, състояща се от разнородни мрежи.

Елементите и методите за изпълнение на мрежовия слой са дефинирани, както следва:

• всички логически отделни мрежи трябва да имат уникални мрежови адреси;
• превключването определя как се правят връзки в мрежата;
• способността за прилагане на маршрутизиране, така че компютрите и рутерите да определят най-добрия път за преминаване на данните през мрежата;
• мрежата ще изпълнява различни нива на услуга за свързване в зависимост от броя на грешките, очаквани в рамките на взаимосвързаната мрежа.

Маршрутизаторите и някои комутатори работят на този слой на OSI модела.

Мрежовият слой определя правилата за формиране на логически мрежови адреси на мрежови обекти. В голяма взаимосвързана мрежа всеки мрежов обект трябва да има уникален логически адрес. Два компонента участват във формирането на логически адрес: логическият мрежов адрес, който е общ за всички мрежови обекти, и логическият адрес на мрежовия обект, който е уникален за този обект. При формиране на логически адрес на мрежов обект може да се използва или физическият адрес на обекта, или може да се определи произволен логически адрес. Използването на логическо адресиране ви позволява да организирате пренос на данни между различни логически мрежи.

Всеки мрежов обект, всеки компютър може да изпълнява много мрежови функции едновременно, осигурявайки работата на различни услуги. За достъп до услугите се използва специален идентификатор на услугата, наречен порт или сокет. При достъп до услуга идентификаторът на услугата следва непосредствено след логическия адрес на компютъра, който предоставя услугата.

Много мрежи запазват групи от логически адреси и идентификатори на услуги с цел извършване на конкретни, предварително дефинирани и добре известни действия. Например, ако е необходимо да се изпратят данни до всички мрежови обекти, изпращането ще се извърши на специален адрес за излъчване.

Мрежовият слой определя правилата за прехвърляне на данни между два мрежови обекта. Това предаване може да се извърши чрез превключване или маршрутизиране.

Има три метода за превключване за предаване на данни: превключване на вериги, превключване на съобщения и превключване на пакети.

При използване на комутация на верига се установява канал за предаване на данни между подателя и получателя. Този канал ще бъде активен по време на цялата комуникационна сесия. При използване на този метод са възможни дълги закъснения в разпределението на каналите поради липса на достатъчна честотна лента, задръствания комутационна апаратураили заетостта на получателя.

Превключването на съобщения ви позволява да предавате цялостно (не разделено на части) съобщение, като използвате принципа „запази и препрати“. Всяко междинно устройство получава съобщение, съхранява го локално и когато комуникационният канал, през който трябва да бъде изпратено съобщението, е свободен, го изпраща. Този метод е много подходящ за предаване на имейл съобщения и организиране на електронно управление на документи.

Превключването на пакети съчетава предимствата на предишните два метода. Всяко голямо съобщение се разделя на малки пакети, всеки от които се изпраща последователно до получателя. Докато всеки пакет преминава през мрежата, се определя най-добрият път в този момент. Оказва се, че части от едно съобщение могат да пристигнат при получателя по различно време и едва след като всички части бъдат събрани заедно, получателят ще може да работи с получените данни.

Всеки път, когато определяте следващия път за данни, трябва да изберете най-добрия маршрут. Задачата за определяне на най-добрия път се нарича маршрутизиране. Тази задача се изпълнява от рутери. Задачата на рутерите е да определят възможни пътища за предаване на данни, да поддържат информация за маршрутизиране и да избират най-добрите маршрути. Маршрутизирането може да се извърши статично или динамично. Когато се указва статично маршрутизиране, всички връзки между логическите мрежи трябва да бъдат посочени и да останат непроменени. Динамичното маршрутизиране предполага, че самият рутер може да определя нови пътища или да променя информацията за старите. Динамичното маршрутизиране използва специални алгоритми за маршрутизиране, най-често срещаните от които са вектор на разстоянието и състояние на връзката. В първия случай рутерът използва информация от втора ръка за структурата на мрежата от съседни рутери. Във втория случай рутерът оперира с информация за собствените си комуникационни канали и взаимодейства със специален представителен рутер за изграждане на пълна мрежова карта.

Изборът на най-добрия маршрут най-често се влияе от фактори като броя на хопове през рутери (брой хопове) и броя на тиковете (единици време), необходими за достигане на мрежата на местоназначението (брой тикове).

Услугата за свързване на мрежовия слой работи, когато не се използва услугата за свързване на подслоя LLC на слоя за връзка за данни на модела OSI.

Когато изграждате взаимосвързана мрежа, трябва да свържете логически мрежи, изградени с помощта на различни технологии и предоставящи различни услуги. За да работи една мрежа, логическите мрежи трябва да могат да интерпретират правилно данните и да контролират информацията. Тази задача се решава с помощта на шлюз, който е устройство или приложна програма, който превежда и интерпретира правилата на една логическа мрежа в правилата на друга. По принцип шлюзовете могат да бъдат реализирани на всяко ниво на OSI модела, но най-често те се внедряват на по-горните нива на модела.

Транспортен слой

Транспортният слой ви позволява да скриете физическата и логическата структура на мрежата от приложенията на горните слоеве на OSI модела. Приложенията работят само със сервизни функции, които са доста универсални и не зависят от физическата и логическата мрежова топология. Характеристиките на логическите и физическите мрежи се изпълняват на предишни слоеве, където транспортният слой предава данни.

Транспортният слой често компенсира липсата на надеждна или ориентирана към свързване услуга за връзка в по-ниските слоеве. Терминът „надежден“ не означава, че всички данни ще бъдат доставени във всички случаи. Но надеждните реализации на протоколите на транспортния слой обикновено могат да потвърдят или откажат доставката на данни. Ако данните не са доставени правилно на приемащото устройство, транспортният слой може да препредаде или да информира горните слоеве, че доставката не е възможна. След това горните нива могат да предприемат необходимите коригиращи действия или да предоставят на потребителя избор.

Много протоколи в компютърните мрежи предоставят на потребителите възможността да работят с прости имена естествен езиквместо сложни и трудни за запомняне буквено-цифрови адреси. Разрешаването на адрес/име е функция за идентифициране или съпоставяне на имена и буквено-цифрови адреси един към друг. Тази функция може да се изпълнява от всеки обект в мрежата или от специални доставчици на услуги, наречени сървъри на директории, сървъри за имена и т.н. Следните дефиниции класифицират методите за разрешаване на адрес/име:

• потребителско иницииране на услуга;
• инициирана от доставчика на услугата.

В първия случай мрежовият потребител осъществява достъп до услуга с нейното логично име, без да знае точното местоположение на услугата. Потребителят не знае дали тази услуга е достъпна в този момент. При контакт логическото име се съпоставя с физическото име и работната станция на потребителя инициира повикване директно към услугата. Във втория случай всяка услуга уведомява периодично всички мрежови клиенти за себе си. Всеки от клиентите във всеки един момент знае дали услугата е налична и може да получи директен достъп до услугата.

Методи за адресиране

Адресите на услугата идентифицират конкретни софтуерни процеси, изпълнявани на мрежови устройства. В допълнение към тези адреси доставчиците на услуги следят различните разговори, които водят с устройства, изискващи услуги. Два различни метода за разговор използват следните адреси:

• ID на връзката;
• номер на транзакцията.

Идентификатор на връзка, наричан още ИД на връзка, порт или сокет, идентифицира всеки разговор. С идентификатор на връзка доставчикът на връзка може да комуникира с повече от един клиент. Доставчикът на услуги се позовава на всеки превключващ обект чрез неговия номер и разчита на транспортния слой, за да координира други адреси на по-нисък слой. Идентификаторът на връзката е свързан с конкретен разговор.

Идентификаторите на транзакциите са като идентификаторите на връзката, но работят в единици, по-малки от разговора. Транзакцията се състои от заявка и отговор. Доставчиците на услуги и потребителите следят заминаването и пристигането на всяка транзакция, а не разговора като цяло.

Сесиен слой

Сесийният слой улеснява взаимодействието между устройствата, изискващи и предоставящи услуги. Комуникационните сесии се контролират чрез механизми, които установяват, поддържат, синхронизират и управляват разговор между комуникиращи субекти. Този слой също помага на горните слоеве да идентифицират и да се свържат с налична мрежова услуга.

Слоят на сесията използва информацията за логическия адрес, предоставена от по-ниските слоеве, за да идентифицира имената и адресите на сървърите, необходими на по-горните слоеве.

Сесийният слой също инициира разговори между устройствата на доставчика на услуги и потребителските устройства. При изпълнението на тази функция сесийният слой често представлява или идентифицира всеки обект и координира правата за достъп до него.

Сесийният слой реализира контрол на разговора, като използва един от трите режима на комуникация - симплекс, полудуплекс и пълен дуплекс.

Симплексната комуникация включва само еднопосочно предаване на информация от източника към приемника. Не обратна връзка(от приемник към източник) този метод на комуникация не предоставя. Полудуплексът позволява използването на една среда за предаване на данни за двупосочен трансфер на информация, но информацията може да се предава само в една посока в даден момент. Пълният дуплекс осигурява едновременно предаване на информация в двете посоки по средата за предаване на данни.

Администрирането на комуникационна сесия между два мрежови обекта, състоящо се от установяване на връзка, пренос на данни, прекратяване на връзката, също се извършва на това ниво на OSI модела. След установяване на сесия софтуерът, който изпълнява функциите на този слой, може да провери функционалността на (поддържа) връзката, докато не бъде прекратена.

Слой за представяне на данни

Основната задача на слоя за представяне на данни е да трансформира данните във взаимно съвместими формати (синтаксис за обмен), които са разбираеми за всички мрежови приложения и компютрите, на които се изпълняват приложенията. На това ниво се решават и задачите за компресиране и декомпресиране на данни и тяхното криптиране.

Преобразуването се отнася до промяна на реда на битовете на байтовете, реда на байтовете на думите, кодовете на знаците и синтаксиса на името на файла.

Необходимостта от промяна на реда на битовете и байтовете се дължи на наличието на голям брой различни процесори, компютри, комплекси и системи. Процесори от различни производители могат да интерпретират нулевия и седмия бит в един байт по различен начин (или нулевият бит е най-значимият, или седмият бит). По същия начин байтовете, които съставляват големи единици информация - думи - се интерпретират по различен начин.

За да могат потребителите на различни операционни системи да получават информация под формата на файлове с правилни имена и съдържание, този слой осигурява правилно преобразуване на файловия синтаксис. Различните операционни системи работят по различен начин със своите файлови системи и прилагат различни начини за формиране на имена на файлове. Информацията във файловете също се съхранява в специфично кодиране на знаци. Когато два мрежови обекта си взаимодействат, важно е всеки от тях да може да интерпретира файлова информацияпо свой начин, но значението на информацията не трябва да се променя.

Слоят за представяне на данни трансформира данните във взаимно съгласуван формат (синтаксис за обмен), който е разбираем от всички мрежови приложения и компютрите, на които се изпълняват приложенията. Той може също да компресира и разширява, както и да криптира и дешифрира данни.

Компютрите използват различни правила за представяне на данни с помощта на двоични единици и нули. Въпреки че всички тези правила се опитват да постигнат общата цел за представяне на четими от човека данни, производителите на компютри и организациите за стандартизация са създали правила, които си противоречат. Когато два компютъра, използващи различни набори от правила, се опитват да комуникират помежду си, те често трябва да извършат някои трансформации.

Локалните и мрежови операционни системи често криптират данни, за да ги предпазят от неоторизирана употреба. Шифроването е общ термин, който описва няколко метода за защита на данните. Защитата често се извършва чрез кодиране на данни, което използва един или повече от три метода: пермутация, заместване или алгебричен метод.

Всеки от тези методи е просто специален начин за защита на данните по такъв начин, че да може да бъде разбран само от някой, който познава алгоритъма за криптиране. Криптирането на данни може да се извърши или хардуерно, или софтуерно. Криптирането на данни от край до край обаче обикновено се извършва програмно и се счита за част от функционалността на презентационния слой. За уведомяване на обектите за използвания метод на криптиране обикновено се използват 2 метода - секретни ключове и публични ключове.

Методите за криптиране с секретен ключ използват един ключ. Мрежовите обекти, които притежават ключа, могат да криптират и декриптират всяко съобщение. Следователно ключът трябва да се пази в тайна. Ключът може да бъде вграден в хардуерните чипове или инсталиран от мрежовия администратор. Всеки път, когато ключът се промени, всички устройства трябва да бъдат модифицирани (препоръчително е да не използвате мрежата за предаване на стойността на новия ключ).

Мрежовите обекти, използващи методи за криптиране с публичен ключ, са снабдени с таен ключ и известна стойност. Обектът създава публичен ключ чрез манипулиране на известна стойност чрез частен ключ. Субектът, който инициира комуникацията, изпраща публичния си ключ на получателя. След това другият обект математически комбинира своя собствен Тайният ключс подаден му публичен ключ, за да зададе взаимно приемлива стойност на криптиране.

Притежаването само на публичния ключ е от малка полза за неоторизирани потребители. Сложността на получения ключ за криптиране е достатъчно висока, за да може да бъде изчислен за разумен период от време. Дори да знаете собствения си таен ключ и този на някой друг публичен ключняма да е от голяма полза при определянето на различен таен ключ - поради сложността на логаритмичните изчисления за големи числа.

Приложен слой

Приложният слой съдържа всички елементи и функции, специфични за всеки тип мрежова услуга. Долните шест слоя комбинират задачите и технологиите, които осигуряват обща поддръжка за мрежова услуга, докато приложният слой предоставя протоколите, необходими за изпълнение на специфични функции на мрежовата услуга.

Сървърите предоставят на мрежовите клиенти информация за това какви видове услуги предоставят. Основните механизми за идентифициране на предлаганите услуги се осигуряват от елементи като адреси на услуги. Освен това сървърите използват такива методи за представяне на своите услуги като активно и пасивно представяне на услуги.

При извършване на реклама на активна услуга, всеки сървър периодично изпраща съобщения (включително адреси на услуги), които съобщават за своята наличност. Клиентите могат също да анкетират мрежови устройства за определен тип услуга. Мрежовите клиенти събират представяния, направени от сървъри, и формират таблици на наличните в момента услуги. Повечето мрежи, които използват метода на активно представяне, също определят конкретен период на валидност за представяния на услугата. Например, ако мрежов протокол указва, че представянията на услугата трябва да се изпращат на всеки пет минути, тогава клиентите ще изчакат времето на тези представяния на услугата, които не са били изпратени през последните пет минути. Когато времето за изчакване изтече, клиентът премахва услугата от своите таблици.

Сървърите извършват пасивна реклама на услуги, като регистрират своята услуга и адрес в директорията. Когато клиентите искат да определят видовете налични услуги, те просто правят заявка в директорията за местоположението на желаната услуга и нейния адрес.

Преди да може да се използва мрежова услуга, тя трябва да бъде предоставена на локалната операционна система на компютъра. Има няколко метода за изпълнение на тази задача, но всеки такъв метод може да се определи от позицията или нивото, на което локалната операционна система разпознава мрежовата операционна система. Предоставяната услуга може да бъде разделена на три категории:

• прихващане на повиквания на операционната система;
• дистанционен режим;
• съвместна обработка на данни.

Когато използвате OC Call Interception, локалната операционна система изобщо не знае за съществуването на мрежова услуга. Например, когато DOS приложение се опита да прочете файл от мрежов файлов сървър, то вярва, че това е така този файлразположени на локално хранилище. Всъщност специален софтуер прихваща заявката за четене на файла, преди да достигне до локалната операционна система (DOS) и препраща заявката към мрежовата файлова услуга.

В различен в краен случай, в режим на отдалечена работа локалната операционна система знае за мрежата и е отговорна за предаването на заявки към мрежовата услуга. Сървърът обаче не знае нищо за клиента. За операционната система на сървъра всички заявки към дадена услуга изглеждат еднакви, независимо дали са вътрешни или се предават по мрежата.

И накрая, има операционни системи, които знаят за съществуването на мрежата. Както потребителят на услугата, така и доставчикът на услуга признават съществуването на другия и работят заедно, за да координират използването на услугата. Този тип използване на услугата обикновено се изисква за съвместна обработка на данни peer-to-peer. Съвместната обработка на данни включва споделяне на възможности за обработка на данни за изпълнение на една задача. Това означава, че операционната система трябва да е наясно със съществуването и възможностите на другите и да може да си сътрудничи с тях, за да изпълни желаната задача.

КомпютърПрес 6"1999г

Моделът се състои от 7 нива, разположени едно над друго. Слоевете взаимодействат помежду си (вертикално) чрез интерфейси и могат да взаимодействат с паралелен слой на друга система (хоризонтално), използвайки протоколи. Всяко ниво може да взаимодейства само със своите съседи и да изпълнява функциите, възложени само на него. Повече подробности можете да видите на фигурата.

Ниво на приложение (Приложение). Приложен слой)

Горното (7-мо) ниво на модела осигурява взаимодействие между мрежата и потребителя. Слоят позволява достъп на потребителските приложения мрежови услуги, като манипулатор на заявки към база данни, достъп до файлове, препращане на имейл. Той също така отговаря за предаването на информация за услугите, предоставянето на информация за грешки на приложенията и генерирането на заявки към ниво на представяне. Пример: POP3, FTP.

Изпълнителен директор (ниво на представяне) Презентационен слой)

Този слой отговаря за преобразуването на протокола и кодирането/декодирането на данни. Той преобразува заявките за приложения, получени от приложния слой, във формат за предаване по мрежата и преобразува данните, получени от мрежата, във формат, който приложенията могат да разберат. На това ниво може да се извърши компресия/декомпресия или кодиране/декодиране на данни, както и пренасочване на заявки към друг мрежов ресурс, ако те не могат да бъдат обработени локално.

Слой 6 (презентации) на референтния модел OSI обикновено е междинен протокол за преобразуване на информация от съседни слоеве. Това позволява обмен между хетерогенни приложения компютърни системипо начин, който е прозрачен за приложенията. Презентационният слой осигурява форматиране и трансформация на кода. Форматирането на кода се използва, за да се гарантира, че приложението получава информация за обработка, която има смисъл за него. Ако е необходимо, този слой може да извърши превод от един формат на данни в друг. Презентационният слой се занимава не само с форматите и представянето на данни, но и със структурите на данни, които се използват от програмите. По този начин слой 6 осигурява организация на данните, докато се изпращат.

За да разберем как работи това, нека си представим, че има две системи. Единият използва разширен двоичен код за обмен на информация (ASCII) за представяне на данни (повечето други производители на компютри го използват). Ако тези две системи трябва да обменят информация, тогава е необходим слой за представяне, който ще извърши преобразуването и ще превежда между двата различни формата.

Друга функция, изпълнявана на презентационния слой, е криптирането на данни, което се използва в случаите, когато е необходимо да се защити предаваната информация от получаване от неоторизирани получатели. За да изпълнят тази задача, процесите и кодът на ниво изглед трябва да извършват трансформации на данни. Има други процедури на това ниво, които компресират текстове и преобразуват графики в битови потоци, така че да могат да се предават по мрежа.

Стандартите за презентационен слой също така определят как се представят графичните изображения. За тези цели може да се използва форматът PICT, формат на изображение, използван за прехвърляне на QuickDraw графики между Macintosh и PowerPC програми. Друг формат за представяне е етикетираният JPEG файлов формат.

Има друга група стандарти за ниво на представяне, които определят представянето на аудио и филмови фрагменти. Те включват интерфейса за електронни музикални инструменти MPEG, използван за компресиране и кодиране на CD-ROM видеоклипове, съхраняването им в цифров вид и предаване със скорости до 1,5 Mbit/s, и Сесиен слой)

Ниво 5 на модела отговаря за поддържането на комуникационна сесия, което позволява на приложенията да взаимодействат помежду си за дълго време. Слоят управлява създаването/прекратяването на сесията, обмена на информация, синхронизирането на задачите, определянето на допустимостта за трансфер на данни и поддръжката на сесията по време на периоди на неактивност на приложението. Синхронизирането на предаването се осигурява чрез поставяне на контролни точки в потока от данни, от които процесът се възобновява, ако взаимодействието е прекъснато.

Транспортен слой Транспортен слой)

4-то ниво на модела е проектирано да доставя данни без грешки, загуби и дублиране в последователността, в която са били предадени. Няма значение какви данни се предават, откъде и къде, тоест осигурява самия механизъм за предаване. Той разделя блоковете данни на фрагменти, чийто размер зависи от протокола, комбинира късите в един и разделя дългите. Протоколите на това ниво са предназначени за комуникация от точка до точка. Пример: UDP.

Има много класове протоколи на транспортния слой, вариращи от протоколи, които предоставят само основни транспортни функции (например функции за пренос на данни без потвърждение), до протоколи, които гарантират, че множество пакети данни се доставят до местоназначението в правилната последователност, мултиплексиране на множество данни потоци, осигуряват механизъм за контрол на потока от данни и гарантират надеждността на получените данни.

Някои протоколи на мрежовия слой, наречени протоколи без връзка, не гарантират, че данните се доставят до местоназначението им в реда, в който са били изпратени от устройството източник. Някои транспортни слоеве се справят с това, като събират данни в правилната последователност, преди да ги предадат на сесийния слой. Мултиплексирането на данни означава, че транспортният слой е в състояние едновременно да обработва множество потоци от данни (потоците могат да идват от различни приложения) между две системи. Механизмът за контрол на потока е механизъм, който ви позволява да регулирате количеството данни, прехвърляни от една система към друга. Протоколите на транспортния слой често имат функция за контрол на доставката на данни, принуждавайки получаващата система да изпраща потвърждения на изпращащата страна, че данните са получени.

Мрежов слой Мрежов слой)

Слой 3 на мрежовия модел OSI е предназначен да дефинира пътя за предаване на данни. Отговаря за преобразуването на логически адреси и имена във физически, определяне на най-кратките маршрути, превключване и маршрутизиране, наблюдение на проблеми и задръствания в мрежата. Мрежово устройство като рутер работи на това ниво.

Протоколите на мрежовия слой маршрутизират данни от източник до местоназначение и могат да бъдат разделени на два класа: протоколи, ориентирани към връзка, и протоколи без връзка.

Работата на протоколите с установяване на връзка може да бъде описана с помощта на примера за работа на обикновен телефон. Протоколите от този клас започват предаването на данни чрез извикване или установяване на маршрут за пакетите, които да следват от източника до дестинацията. След това започва сериен трансфер на данни и връзката се прекратява след завършване на трансфера.

Протоколите без връзка, които изпращат данни, съдържащи пълна адресна информация във всеки пакет, работят подобно на пощенската система. Всяко писмо или пакет съдържа адреса на подателя и получателя. След това всяка междинна поща или мрежово устройство чете адресната информация и взема решение за маршрутизиране на данни. Писмо или пакет с данни се предава от едно междинно устройство на друго, докато не бъде доставен на получателя. Протоколите без връзка не гарантират, че информацията ще достигне до получателя в реда, в който е изпратена. Транспортните протоколи са отговорни за инсталирането на данни в подходящия ред, когато се използват мрежови протоколи без връзка.

Слой за връзка с данни Слой за връзка с данни)

Този слой е предназначен да гарантира взаимодействието на мрежите на физическия слой и да контролира грешките, които могат да възникнат. Той пакетира данните, получени от физическия слой, в рамки, проверява ги за цялост, коригира грешки, ако е необходимо (изпраща повторна заявка за повреден кадър) и ги изпраща на мрежовия слой. Слоят на връзката може да взаимодейства с един или повече физически слоеве, като контролира и управлява това взаимодействие. Спецификацията IEEE 802 разделя този слой на 2 подслоя - MAC (Media Access Control) регулира достъпа до споделената физическа среда, LLC (Logical Link Control) предоставя услуга на мрежовия слой.

В програмирането това ниво представлява драйвера на мрежовата карта; в операционните системи има софтуерен интерфейс за взаимодействие на канала и мрежовите слоеве един с друг; това не е ново ниво, а просто реализация на модела за конкретна ОС . Примери за такива интерфейси: ODI,

Физическо ниво Физически слой)

Най-ниското ниво на модела е предназначено за директно предаване на потока от данни. Предава електрически или оптични сигнали в кабелно или радио предаване и съответно ги получава и преобразува в битове данни в съответствие с методите за цифрово кодиране на сигнала. С други думи, той осигурява интерфейс между мрежовата медия и мрежовото устройство.

Източници

• Александър Филимонов Изграждане на мултисервизни Ethernet мрежи, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
• Наръчник за интернет работни технологии //cisco systems, 4-то издание, Williams 2005 ISBN 584590787X

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Моделът OSI (Open System Interconnection) за взаимодействие между отворени системи е набор от стандарти за взаимодействие на мрежово оборудване едно с друго. Нарича се още протоколен стек. Проектиран да гарантира, че различни мрежови обекти, независимо от производителя и типа (компютър, сървър, комутатор, хъб и дори браузър, показващ html страница) отговарят единни правила за работас данни и може успешно да осъществява обмен на информация.

Мрежовите устройства се различават по функция и близост до крайния потребител - човек или приложение. Следователно OSI моделът описва 7 нива на взаимодействие, всяко от които има свои собствени протоколи, неделими части от данни и устройства. Нека да разгледаме принципа на работа на седемслойния OSI модел с примери.

Мрежови слоеве на модела OSI

Физически

Отговаря за физическия трансфер на данни между устройства на дълги и къси разстояния. Той описва видове сигнали и методи за тяхната обработказа различни медии за предаване: проводници (усукана двойка и коаксиални), оптично влакно, радиовръзки (wi-fi и bluetooth), инфрачервен канал. Единиците данни на това ниво са битове, преобразувани в електрически импулси, светлина, радиовълни и др. Тук също са записани видовете конектори и техните разводки.

Устройства, работещи на физическо ниво на модела OSI: повторители на сигнала, концентратори (хъбове). Това са най-малко „интелигентните“ устройства, чиято задача е да усилват сигнала или да го разклоняват без анализ или модификация.

канал

Тъй като е над физическото, той трябва да „понижи“ правилно форматираните данни в предавателна среда, като преди това ги е приел от най-високо ниво. В приемащия край протоколите на нивото на връзката „вземат“ информация от физиката, проверяват полученото за грешки и го предават по-високо в стека на протоколите.

За извършване на процедури за проверка е необходимо, първо, да се сегментират данните за предаване на части (кадри), и второ, да се допълнят със служебна информация (заглавки).

Тук за първи път се появява и понятието адрес. Тук това е MAC (Media Access Control) адрес - шестбайтов идентификатор на мрежово устройство, необходим за обозначаване в рамки като получател и подател при предаване на данни в рамките на един локален сегмент.

Устройства: мрежов мост, суич. Основната им разлика от "по-ниските" устройства е, че поддържат таблици с MAC адреси за своите портове и разпределят/филтрират трафика само в необходимите посоки.

мрежа

Свързва цели мрежи. Решава глобални логистични предизвикателствавърху трансфера на данни между различни сегменти на големи мрежи: маршрутизиране, филтриране, оптимизиране и контрол на качеството.

Единицата за предавана информация са пакети. Адресирането на възли и мрежи се осъществява чрез присвояване на 4-байтови номера - IP (Internet Protocol) адреси, йерархично организирани и позволяващи гъвкаво конфигуриране на взаимната логическа видимост на мрежовите сегменти.

Тук се появяват и обичайните. имена на символни възли, за които протоколите на мрежовия слой са отговорни за съвпадение на IP адреси. Устройствата, работещи на този етаж на модела OSI, са рутери (маршрутизатори, шлюзове). Внедрявайки всичките първи три нива на протоколния стек, те комбинират различни мрежи, пренасочват пакети от една към друга, избирайки техния маршрут според определени правила, поддържат статистика за предаване и осигуряват сигурност чрез филтриращи таблици.

транспорт

Транспортирането в този случай е логично (тъй като 1 етап от стека отговаря за физическия): установяване на връзка с противоположния възел на подходящо ниво, потвърждаване на доставката на получените данни и наблюдение на тяхното качество. Ето как работи TCP протокол(Английски протокол за контрол на предаването). Предаваната част от информацията е блок или сегмент.

За предаване на поточни масиви (дейтаграми) се използва UDP протокол (User Datagram Protocol).

Адрес – десетично число на виртуалния софтуерен порт на конкретен работна станцияили сървър.

Сесия

Контролира процеса на прехвърляне по отношение на потребителския достъп. Ограничава времето за свързване (сесия) на един възел с друг, контролира правата за достъп, синхронизира началото и края на обмена.

Изпълнителен директор

Данните, получени отдолу - от сесията - трябва да бъдат правилно представени на крайния потребител или приложение. Правилно декодиране, декомпресия на данни, ако браузърът е запазил трафика ви - тези операции се извършват в предпоследната стъпка.

Приложено

Приложение или приложен слой. Сърфирането в браузър, получаването и изпращането на поща, достъпът до други мрежови възли чрез отдалечен достъп е върхът на мрежовия модел OSI.

Пример за това как работи мрежовият модел

Нека да разгледаме принципа на работа на протоколния стек, използвайки пример на живо. Позволете на компютърен потребител да изпрати снимка на приятел с надпис чрез месинджър. Да слезем надолу по нивата на модела:

• На приложеногенерира се съобщение: в допълнение към снимката и текста към пакета се добавя информация за адреса на сървъра за съобщения (символичното име www.xxxxx.com ще се превърне в десетичен IP адрес чрез специален протокол), на получателя ID на този сървър и евентуално друга служебна информация.
• На Представител— снимката може да бъде компресирана, ако размерът й е голям от гледна точка на месинджъра и неговите настройки.
• Сесияще проследи логическата връзка на потребителя със сървъра и нейното състояние. Те също така ще контролират процеса на прехвърляне на данни след стартирането му и ще проследяват сесията.
• На транспортданните са разделени на блокове. Добавени са сервизни полета на транспортния слой с контролни суми, опции за контрол на грешки и др. Една снимка може да се превърне в няколко блока.
• На мрежа— блоковете са обвити в служебна информация, която съдържа, наред с други неща, адреса на изпращащия възел и IP адреса на сървъра за съобщения. Именно тази информация ще позволи на IP пакетите да достигнат до сървъра, вероятно в целия свят.
• На канал, IP пакетите данни се пакетират в рамки с добавяне на сервизни полета, по-специално MAC адреси. Адресът на вашата собствена мрежова карта ще бъде поставен в полето за подател, а MAC шлюзът по подразбиране ще бъде поставен в полето за получател, отново от вашия собствен мрежови настройки(малко вероятно е компютърът да е в същата мрежа като сървъра; следователно неговият MAC е неизвестен и шлюзът по подразбиране, например, домашен рутер- известен).
• На физически- битовете от кадрите ще бъдат излъчени в радиовълни и ще достигнат до домашния рутер чрез Wi-Fi протокола.
• Там информацията ще се повиши по стека на протокола до ниво 3 на стека на рутера, след което ще бъде извършена препращане на пакетикъм рутерите на доставчика. И така нататък, докато на месинджър сървъра, на най-високо ниво, съобщението и снимката в оригиналните им форми се озовават в личното дисково пространство на изпращача, след това на получателя. И тогава подобен път на информация ще започне до получателя на съобщението, когато той влезе онлайн и установи сесия със сървъра.