واحدهای داده در مدل osi. مدل OSI هفت لایه چیست - چرا به آن نیاز است و چگونه کار می کند؟

تازه به عنوان مدیر شبکه شروع به کار کرده اید؟ نمی خواهید گیج شوید؟ مقاله ما برای شما مفید خواهد بود. آیا شنیده اید که یک مدیر آزمایش شده در مورد مشکلات شبکه صحبت کند و برخی از سطوح را ذکر کند؟ آیا تا به حال در محل کار از شما پرسیده شده است که اگر از فایروال قدیمی استفاده می کنید، چه لایه هایی ایمن هستند و کار می کنند؟ برای درک اصول اولیه امنیت اطلاعات، باید اصل سلسله مراتب مدل OSI را درک کنید. بیایید سعی کنیم قابلیت های این مدل را ببینیم.

یک مدیر سیستم که به خود احترام می گذارد باید به شرایط شبکه آشنا باشد

ترجمه از انگلیسی - مدل مرجع پایه تعامل سیستم های باز. به طور دقیق تر، مدل شبکه پشته پروتکل شبکه OSI/ISO. در سال 1984 به عنوان یک چارچوب مفهومی که فرآیند ارسال داده ها را جدا می کند، معرفی شد وب جهانیدر هفت مرحله آسان این محبوب ترین نیست، زیرا توسعه مشخصات OSI به تعویق افتاده است. پشته پروتکل TCP/IP مزیت بیشتری دارد و مدل اصلی مورد استفاده در نظر گرفته می شود. با این حال، شما شانس زیادی برای مواجهه با مدل OSI به عنوان مدیر سیستم یا در زمینه IT دارید.

بسیاری از مشخصات و فناوری ها برای آن ایجاد شده است دستگاه های شبکه. گیج شدن در چنین تنوعی آسان است. این مدل تعامل سیستم های باز است که به دستگاه های شبکه که از یکدیگر استفاده می کنند کمک می کند تا یکدیگر را درک کنند. روش های مختلفارتباط توجه داشته باشید که OSI بیشترین کاربرد را برای نرم افزار و سخت افزاردر طراحی محصولات سازگار نقش دارند.

بپرسید این چه فایده ای برای شما دارد؟ آگاهی از مدل چند سطحی به شما این امکان را می دهد که آزادانه با کارمندان شرکت های فناوری اطلاعات ارتباط برقرار کنید. و وقتی یاد بگیرید که بفهمید شکست در چه مرحله ای رخ داده است، به راحتی می توانید دلایل را بیابید و دامنه کار خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهید.

سطوح OSI

این مدل شامل هفت مرحله ساده شده است:

فیزیکی.
مجرا.
شبکه.
حمل و نقل.
جلسه ای.
اجرایی.
کاربردی.

چرا تقسیم آن به مراحل زندگی را آسان تر می کند؟ هر سطح مربوط به مرحله خاصی از ارسال پیام شبکه است. تمام مراحل متوالی هستند، به این معنی که عملکردها به طور مستقل انجام می شوند، نیازی به اطلاعات در مورد کار در سطح قبلی نیست. تنها اجزای ضروری نحوه دریافت داده های مرحله قبل و نحوه ارسال اطلاعات به مرحله بعدی است.

بیایید به سراغ آشنایی مستقیم با سطوح برویم.

لایه فیزیکی

وظیفه اصلی مرحله اول ارسال بیت ها از طریق کانال های ارتباط فیزیکی است. کانال های ارتباط فیزیکی دستگاه هایی هستند که برای ارسال و دریافت سیگنال های اطلاعاتی ایجاد می شوند. مثلا فیبر نوری کابل هممحوریا جفت پیچ خورده انتقال نیز می تواند از طریق ارتباط بی سیم انجام شود. مرحله اول توسط رسانه انتقال داده مشخص می شود: محافظت در برابر تداخل، پهنای باند، امپدانس مشخصه. کیفیت سیگنال های نهایی الکتریکی (نوع رمزگذاری، سطوح ولتاژ و سرعت انتقال سیگنال) نیز تنظیم شده و به انواع استاندارداتصالات، اتصالات تماس اختصاص داده شده است.

عملکردهای مرحله فیزیکی کاملاً در هر دستگاه متصل به شبکه انجام می شود. به عنوان مثال، یک آداپتور شبکه این عملکردها را در سمت کامپیوتر پیاده سازی می کند. ممکن است قبلاً با پروتکل های مرحله اول مواجه شده باشید: RS-232، DSL و 10Base-T که ویژگی های فیزیکی کانال ارتباطی را تعریف می کنند.

لایه پیوند داده

در مرحله دوم، آدرس انتزاعی دستگاه با دستگاه فیزیکی مرتبط می شود و در دسترس بودن رسانه انتقال بررسی می شود. بیت ها به مجموعه ها - فریم ها تبدیل می شوند. وظیفه اصلی لایه پیوند- شناسایی و اصلاح خطاها برای انتقال صحیح، توالی بیت های تخصصی قبل و بعد از فریم درج می شود و یک چک جمع محاسبه شده اضافه می شود. هنگامی که فریم به مقصد می رسد، در صورت مطابقت، جمع چک داده های وارد شده دوباره محاسبه می شود چک جمعدر قاب، قاب به عنوان صحیح تشخیص داده می شود. در غیر این صورت خطایی ظاهر می شود که با ارسال مجدد اطلاعات قابل اصلاح است.

مرحله کانال امکان انتقال اطلاعات را به لطف ساختار اتصال ویژه فراهم می کند. به طور خاص، اتوبوس ها، پل ها و سوئیچ ها از طریق پروتکل های لایه پیوند عمل می کنند. مشخصات مرحله دوم عبارتند از: اترنت، حلقه نشانهو PPP عملکردهای مرحله کانال در رایانه توسط آداپتورهای شبکه و درایورهای آنها انجام می شود.

لایه شبکه

در شرایط استاندارد، عملکردهای مرحله کانال برای انتقال اطلاعات با کیفیت بالا کافی نیست. مشخصات مرحله دوم فقط می تواند داده ها را بین گره هایی با توپولوژی یکسان منتقل کند، به عنوان مثال، یک درخت. نیاز به مرحله سوم وجود دارد. لازم است یک سیستم حمل و نقل یکپارچه با ساختار منشعب برای چندین شبکه که ساختار دلخواه دارند و در روش انتقال داده متفاوت هستند تشکیل شود.

برای توضیح دیگر، مرحله سوم پروتکل اینترنت را پردازش می کند و عملکرد روتر را انجام می دهد: یافتن بهترین مسیر برای اطلاعات. روتر - دستگاهی که داده های مربوط به ساختار اتصالات را جمع آوری می کند اتصالات شبکهو ارسال بسته ها به شبکه مقصد (انتقالات ترانزیت - هاپ). اگر با خطایی در آدرس IP مواجه شدید، مشکل از سطح شبکه است. پروتکل های مرحله سوم به پروتکل های شبکه، مسیریابی یا وضوح آدرس تقسیم می شوند: ICMP، IPSec، ARP و BGP.

لایه حمل و نقل

برای اینکه داده ها به برنامه ها و لایه های بالایی پشته برسند، مرحله چهارم مورد نیاز است. درجه مورد نیاز از قابلیت اطمینان انتقال اطلاعات را فراهم می کند. پنج کلاس خدمات مرحله حمل و نقل وجود دارد. تفاوت آنها در فوریت، امکان بازیابی ارتباط قطع شده و توانایی تشخیص و تصحیح خطاهای انتقال نهفته است. به عنوان مثال، از دست دادن بسته یا تکرار.

چگونه کلاس خدمات مرحله حمل و نقل را انتخاب کنیم؟ هنگامی که کیفیت کانال های ارتباطی بالا است، یک سرویس سبک وزن انتخاب مناسبی است. اگر کانال های ارتباطی در همان ابتدا ایمن کار نمی کنند، توصیه می شود به یک سرویس توسعه یافته متوسل شوید که حداکثر فرصت ها را برای یافتن و حل مشکلات (کنترل تحویل داده ها، مهلت زمانی تحویل) فراهم می کند. مشخصات مرحله 4: TCP و UDP پشته TCP/IP، SPX پشته Novell.

یک انجمن چهار اولسطوح زیر سیستم حمل و نقل نامیده می شود. سطح کیفیت انتخاب شده را به طور کامل ارائه می دهد.

لایه جلسه

مرحله پنجم به تنظیم دیالوگ ها کمک می کند. برای طرفین غیرممکن است که حرف یکدیگر را قطع کنند یا همزمان صحبت کنند. لایه جلسه، طرف فعال را در یک لحظه خاص به خاطر می آورد و اطلاعات را هماهنگ می کند، ارتباطات بین دستگاه ها را هماهنگ و حفظ می کند. عملکردهای آن به شما این امکان را می دهد که در طول یک انتقال طولانی بدون نیاز به شروع دوباره به یک ایست بازرسی بازگردید. همچنین در مرحله پنجم، زمانی که تبادل اطلاعات تکمیل شد، می توانید اتصال را قطع کنید. مشخصات لایه جلسه: NetBIOS.

سطح اجرایی

مرحله ششم درگیر تبدیل داده ها به یک قالب قابل تشخیص جهانی بدون تغییر محتوا است. از آنجایی که در دستگاه های مختلففرمت های مختلف استفاده می شود، اطلاعات پردازش شده در سطح بازنمایی این امکان را برای سیستم ها فراهم می کند تا یکدیگر را درک کنند و بر تفاوت های نحوی و کدگذاری غلبه کنند. علاوه بر این، در مرحله ششم، رمزگذاری و رمزگشایی داده ها امکان پذیر می شود که محرمانه بودن را تضمین می کند. نمونه هایی از پروتکل ها: ASCII و MIDI، SSL.

سطح کاربردی

مرحله هفتم در لیست ما و اولین مرحله در صورتی که برنامه داده ها را از طریق شبکه ارسال کند. متشکل از مجموعه ای از مشخصات است که از طریق آن کاربر، صفحات وب. به عنوان مثال، هنگام ارسال پیام از طریق پست، در سطح برنامه است که یک پروتکل مناسب انتخاب می شود. ترکیب مشخصات مرحله هفتم بسیار متنوع است. به عنوان مثال، SMTP و HTTP، FTP، TFTP یا SMB.

شاید جایی در مورد سطح هشتم مدل ISO شنیده باشید. به طور رسمی وجود ندارد، اما مرحله هشتم کمیک در بین کارگران فناوری اطلاعات ظاهر شده است. همه اینها به این دلیل است که مشکلات ممکن است به دلیل تقصیر کاربر ایجاد شود و همانطور که می دانید یک فرد در اوج تکامل است بنابراین سطح هشتم ظاهر شد.

با در نظر گرفتن مدل OSI، توانستید ساختار پیچیده شبکه را درک کنید و اکنون ماهیت کار خود را درک کنید. وقتی فرآیند را از بین می برید همه چیز بسیار ساده می شود!

OSI دارای هفت لایه است. در شکل شکل 1.5 مدلی از تعامل بین دو دستگاه را نشان می دهد: گره منبع(منبع) و گره مقصد(مقصد). مجموعه قوانینی که به موجب آن داده ها بین نرم افزار و سخت افزاری که در یک سطح قرار دارند رد و بدل می شود، پروتکل نامیده می شود. مجموعه ای از پروتکل ها پشته پروتکل نامیده می شود و توسط یک استاندارد خاص تعریف می شود. تعامل بین سطوح توسط استاندارد تعیین می شود رابط ها.

برنج. 1.5.

تعامل سطوح مربوطه است مجازی، به غیر از سطح فیزیکی، جایی که داده ها از طریق کابل های متصل به رایانه ها مبادله می شوند. در شکل 1.5 همچنین نمونه هایی از پروتکل هایی را ارائه می دهد که تعامل گره ها را در سطوح مختلف مدل OSI کنترل می کنند. تعامل بین سطوح در یک گره از طریق بین سطح رخ می دهد رابط، و هر سطح پایین تر به سطح بالاتر خدمات ارائه می دهد.

تبادل مجازی بین سطوح متناظر گره های A و B (شکل 1.6) با واحدهای خاصی از اطلاعات رخ می دهد. در سه سطح بالا قرار دارد پیام هایا داده هادر سطح حمل و نقل – بخش ها، در سطح شبکه – بسته ها، در سطح پیوند - قاب) و روی فیزیکی - دنباله ای از بیت ها.

برای هر فناوری شبکهپروتکل های خاص خود و ابزارهای فنی خود را وجود دارد که برخی از آنها دارای نمادهای نشان داده شده در شکل هستند. 1.5. این نام‌گذاری‌ها توسط سیسکو معرفی شده‌اند و به طور کلی پذیرفته شده‌اند. از جمله ابزارهای فنی لایه فیزیکی، باید به کابل ها، اتصالات، تکرار کننده های سیگنال، تکرار کننده های چند پورت یا متمرکز کننده ها (هاب)، مبدل های رسانه ای (فرستنده گیرنده)به عنوان مثال، تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری و بالعکس. در سطح پیوند این است پل ها، سوئیچ ها. در سطح شبکه - روترها. کارت های شبکه یا آداپتورها (کارت رابط شبکه - NIC) هم در پیوند داده و هم در سطح فیزیکی کار می کنند که به دلیل فناوری شبکهو رسانه انتقال داده.

برنج. 1.6.

هنگام انتقال داده ها از یک منبع به یک گره مقصد، داده های ارسالی تهیه شده در سطح برنامه به طور متوالی از بالاترین، سطح برنامه 7 از گره منبع اطلاعات به پایین ترین - سطح فیزیکی 1 منتقل می شود، سپس از طریق رسانه فیزیکی به گره منتقل می شود. گره مقصد، جایی که به طور متوالی از سطح پایین 1 به سطح 7 می رود.

بالاترین لایه کاربردی 7با رایج ترین واحد داده - یک پیام - کار می کند. در این سطح مدیریت اجرا می شود دسترسی مشترکبه شبکه، جریان داده، خدمات شبکه مانند FTP، TFTP، HTTP، SMTP، SNMPو غیره.

لایه ارائه 6شکل ارائه داده ها را تغییر می دهد. به عنوان مثال، داده های منتقل شده از لایه 7 به فرمت ASCII پذیرفته شده تبدیل می شود. هنگام دریافت داده ها، فرآیند معکوس رخ می دهد. لایه 6 همچنین داده ها را رمزگذاری و فشرده می کند.

لایه 5 جلسهیک جلسه ارتباطی بین دو گره انتهایی (رایانه) برقرار می کند، تعیین می کند که کدام کامپیوتر فرستنده و کدام گیرنده است، و زمان ارسال را برای طرف فرستنده تنظیم می کند.

لایه حمل و نقل 4یک پیام بزرگ از گره منبع اطلاعات را به قسمت‌هایی تقسیم می‌کند، در حالی که یک هدر اضافه می‌کند و تولید می‌کند بخش هابا حجم مشخصی، و پیام های کوتاه را می توان در یک بخش ترکیب کرد. در گره مقصد فرآیند معکوس رخ می دهد. هدر بخش مشخص می کند شماره های پورتمنبع و مقصد، که خدمات لایه برنامه بالایی را برای پردازش یک بخش معین هدایت می کنند. بعلاوه، لایه حمل و نقلتحویل مطمئن بسته ها را تضمین می کند. هنگامی که تلفات و خطاها در این سطح شناسایی می شوند، یک درخواست ارسال مجدد با استفاده از پروتکل ایجاد می شود TCP. زمانی که نیازی به تایید صحت پیام ارسالی نباشد، از پروتکل User Datagram ساده تر و سریعتر استفاده می شود. UDP).

لایه شبکه 3پیام را آدرس می دهد و واحد داده ارسال شده را مشخص می کند (بسته) منطقی آدرس های شبکه گره مقصد و گره مبدا ( آدرس های IP)، تعریف می کند مسیرکه توسط آن ارسال خواهد شد بسته داده، آدرس های شبکه منطقی را به آدرس های فیزیکی ترجمه می کند و در سمت دریافت کننده - آدرس های فیزیکیبه منطقی شبکه آدرس های منطقیمتعلق به کاربران است.

لینک داده 2فرم ها از بسته ها پرسنلداده ها (فریم ها). در این سطح تنظیم شده اند آدرس های فیزیکیدستگاه های فرستنده و گیرنده مثلا، آدرس فیزیکیدستگاه ها را می توان در رام کارت شبکه کامپیوتر ثبت کرد. در همان سطح به داده های ارسالی اضافه می شود چک جمع، با استفاده از الگوریتم تعیین می شود کد چرخه ای. در سمت دریافت کننده چک جمعشناسایی و تصحیح خطاها در صورت امکان

لایه فیزیکی (فیزیکی) 1جریانی از بیت ها را بر روی محیط فیزیکی مناسب (کابل الکتریکی یا نوری، کانال رادیویی) از طریق رابط مناسب منتقل می کند. در این سطح، داده ها کدگذاری می شوند و بیت های ارسالی اطلاعات همگام می شوند.

پروتکل های سه لایه بالایی مستقل از شبکه و سه لایه پایینی وابسته به شبکه هستند. ارتباط بین سه لایه بالا و سه لایه پایین در لایه انتقال رخ می دهد.

یک فرآیند مهم در انتقال داده است کپسوله سازی(کپسوله کردن) داده ها. پیام ارسال شده تولید شده توسط برنامه از سه لایه فوقانی مستقل از شبکه عبور کرده و به لایه حمل و نقل، جایی که به قطعات تقسیم می شود و هر قسمت در یک بخش داده کپسوله می شود (قرار می گیرد) (شکل 1.7). هدر بخش شامل شماره پروتکل لایه برنامه است که پیام با آن آماده شده است و تعداد پروتکلی که این بخش را پردازش می کند.

برنج. 1.7.

در سطح شبکه، یک بخش در داخل کپسوله می شود کیسه پلاستیکیداده ها، سربرگ ( سرتیتر) که شامل آدرس های شبکه (منطقی) فرستنده اطلاعات (منبع) است - آدرس منبع ( S.A.) و گیرنده (مقصد) – آدرس مقصد ( D.A.). در این دوره، این آدرس های IP هستند.

در لایه پیوند، بسته در کپسوله می شود قابیا قابداده هایی که هدر آنها را شامل می شود آدرس های فیزیکیگره های فرستنده و گیرنده و همچنین اطلاعات دیگر. علاوه بر این، در این سطح اضافه شده است تریلر(تریلر) یک قاب حاوی اطلاعات لازم برای تأیید صحت اطلاعات دریافتی. بنابراین، داده ها با هدرهای حاوی اطلاعات سرویس، یعنی. کپسوله سازیداده ها.

نام واحدهای اطلاعاتی در هر سطح، اندازه آنها و سایر پارامترهای کپسوله سازی بر اساس واحد داده پروتکل تنظیم می شود - PDU). بنابراین، در سه سطح بالا این است پیام (داده)، در لایه حمل و نقل 4 - بخش، در لایه شبکه 3 - بسته، در لینک لایه 2 - قاب، در سطح فیزیکی 1 - دنباله بیت.

علاوه بر مدل OSI هفت لایه، مدل TCP/IP چهار لایه نیز در عمل استفاده می شود (شکل 1.8).

برنج. 1.8.

سطح کاربردیمدل TCP/IP همان نام مدل OSI را دارد، اما عملکردهای آن بسیار گسترده‌تر است، زیرا سه لایه فوقانی مستقل از شبکه (برنامه، ارائه و جلسه) را پوشش می‌دهد. لایه حمل و نقلهر دو مدل از نظر نام و عملکرد یکسان هستند. لایه شبکه مدل OSI با اینترنت کار ( اینترنت) لایه مدل TCP/IP، و دو لایه پایین (لینک و فیزیکی) با لایه دسترسی شبکه یکپارچه نمایش داده می شوند. دسترسی شبکه).

برنج. 1.9.

بدین ترتیب، لایه حمل و نقل، که انتقال داده قابل اعتماد را تضمین می کند، فقط روی گره های انتهایی کار می کند که تاخیر را کاهش می دهد انتقال پیامدر سراسر شبکه از یک گره انتهایی به گره دیگر. در مثال داده شده (شکل 1.9)، پروتکل IP روی تمام گره های شبکه کار می کند، و پشته پروتکل TCP/IP فقط روی گره های انتهایی کار می کند.

خلاصه ای مختصر

یک شبکه مخابراتی توسط مجموعه ای از مشترکین و گره های ارتباطی که توسط خطوط ارتباطی (کانال) به هم متصل شده اند تشکیل می شود.
تمیز دادن شبکه ها: مدار سوئیچ شده، زمانی که گره های مخابراتی عملکرد سوئیچ ها را انجام می دهند و با سوئیچینگ بسته (پیام)، زمانی که گره های مخابراتی عملکرد روترها را انجام می دهند.
برای ایجاد مسیر در یک شبکه شاخه ای باید آدرس های منبع و را مشخص کنید گیرنده پیام. فیزیکی وجود دارد و آدرس های منطقی.
شبکه های دادهبا سوئیچینگ بستهبه محلی و جهانی تقسیم می شوند.
شبکه‌های فناوری IP زمانی دیتاگرام هستند که اتصال اولیه گره‌های انتهایی وجود نداشته باشد و تأییدی برای دریافت پیام وجود نداشته باشد.
قابلیت اطمینان بالا تضمین می کند

برای سهولت درک عملکرد همه دستگاه های شبکه ذکر شده در مقاله دستگاه های شبکه در رابطه با لایه های مدل مرجع شبکه OSI، نقشه های شماتیک را با نظرات کوچک انجام داده ام.

ابتدا، بیایید لایه های مدل شبکه مرجع OSI و کپسوله سازی داده ها را به یاد بیاوریم.

نحوه انتقال داده ها بین دو کامپیوتر متصل را مشاهده کنید. در همان زمان، من کار کارت شبکه را روی رایانه ها برجسته می کنم، زیرا این دقیقاً یک دستگاه شبکه است، اما یک کامپیوتر اینطور نیست. (همه تصاویر قابل کلیک هستند - برای بزرگنمایی عکس روی آن کلیک کنید.)

یک برنامه در PC1 داده ها را به برنامه دیگری در PC2 ارسال می کند. با شروع از لایه بالایی (لایه برنامه)، داده ها به کارت شبکه به لایه پیوند داده ارسال می شود. روی او کارت LANفریم ها را به بیت تبدیل می کند و آنها را به یک رسانه فیزیکی (مثلاً کابل جفت تابیده) می فرستد. سیگنالی در طرف دیگر کابل می رسد و کارت شبکه کامپیوتر PC2 این سیگنال ها را دریافت می کند و آنها را به بیت ها تشخیص می دهد و از آنها فریم هایی تشکیل می دهد. داده ها (که در فریم ها موجود است) به لایه بالایی کپسول می شوند و زمانی که به لایه برنامه رسید، برنامه مربوطه در PC2 آن را دریافت می کند.

تکرار کننده. هاب.

یک تکرار کننده و یک هاب در یک سطح عمل می کنند، بنابراین از نظر مدل شبکه OSI یکسان نشان داده می شوند. برای راحتی نمایش دستگاه‌های شبکه، آنها را بین رایانه‌هایمان نمایش می‌دهیم.

تکرار کننده و متمرکز کننده دستگاه سطح اول (فیزیکی). آنها سیگنال را دریافت می کنند، آن را می شناسند و سیگنال را به تمام پورت های فعال ارسال می کنند.

پل شبکه تعویض.

پل شبکه و سوئیچ نیز در یک سطح (کانال) کار می کنند و به همان شکل به تصویر کشیده می شوند.

هر دو دستگاه در حال حاضر در سطح دوم هستند، بنابراین علاوه بر تشخیص سیگنال (مانند هاب در سطح اول)، آن را (سیگنال) را در فریم‌ها کپسوله می‌کنند. در سطح دوم، جمع کنترل تریلر (تریلر) قاب مقایسه می شود. سپس آدرس MAC گیرنده از هدر فریم آموخته شده و وجود آن در جدول سوئیچ شده بررسی می شود. اگر آدرس موجود باشد، قاب دوباره به بیت ها کپسوله می شود و (به عنوان یک سیگنال) به پورت مربوطه ارسال می شود. اگر آدرس پیدا نشد، فرآیند جستجوی این آدرس در شبکه های متصل رخ می دهد.

روتر.

همانطور که می بینید، روتر (یا روتر) یک دستگاه سطح سوم است. در اینجا تقریباً نحوه عملکرد روتر آمده است: سیگنالی به پورت می رسد و روتر آن را تشخیص می دهد. سیگنال شناسایی شده (بیت ها) فریم ها (فریم ها) را تشکیل می دهند. چک‌سوم موجود در تریلر و آدرس MAC گیرنده بررسی می‌شوند. اگر همه بررسی ها با موفقیت انجام شود، فریم ها یک بسته را تشکیل می دهند. در سطح سوم، روتر هدر بسته را بررسی می کند. این شامل آدرس IP مقصد (گیرنده) است. روتر بر اساس آدرس IP و جدول مسیریابی خود، بهترین مسیر را برای بسته‌ها به سمت گیرنده انتخاب می‌کند. روتر با انتخاب یک مسیر، بسته را در فریم ها و سپس به بیت ها کپسوله می کند و آنها را به عنوان سیگنال به پورت مناسب (انتخاب شده در جدول مسیریابی) ارسال می کند.

نتیجه

در پایان، من تمام دستگاه ها را در یک تصویر ترکیب کردم.

اکنون دانش کافی برای تعیین اینکه کدام دستگاه ها کار می کنند و چگونه کار می کنند دارید. اگر هنوز سؤالی دارید، آنها را از من بپرسید و در آینده نزدیک یا من یا سایر کاربران مطمئناً به شما کمک خواهیم کرد.

سازمان بین‌المللی استاندارد ISO (سازمان استاندارد بین‌المللی) برای ارائه یک نمایش یکپارچه از داده‌ها در شبکه‌ها با دستگاه‌ها و نرم‌افزارهای ناهمگن، یک مدل پایه برای ارتباطات سیستم‌های باز OSI (Open System Interconnection) ایجاد کرده است. این مدل قوانین و رویه‌های انتقال داده در محیط‌های مختلف شبکه را هنگام سازماندهی یک جلسه ارتباطی توصیف می‌کند. عناصر اصلی مدل لایه ها، فرآیندهای کاربردی و اتصالات فیزیکی هستند. در شکل شکل 1.10 ساختار مدل پایه را نشان می دهد.

هر لایه از مدل OSI وظیفه خاصی را در حین انتقال داده ها از طریق شبکه انجام می دهد. مدل پایه اساس توسعه پروتکل های شبکه است. OSI عملکردهای ارتباطی شبکه را به هفت لایه تقسیم می کند که هر یک از آنها بخش های مختلفی از فرآیند اتصال سیستم های باز را ارائه می دهد.

مدل OSI فقط ارتباطات سیستم را توصیف می کند، نه برنامه های کاربردی کاربر نهایی. برنامه ها با دسترسی به امکانات سیستم، پروتکل های ارتباطی خود را پیاده سازی می کنند.

برنج. 1.10. مدل OSI

اگر برنامه‌ای بتواند عملکرد برخی از لایه‌های بالای مدل OSI را بر عهده بگیرد، برای تبادل داده مستقیماً به ابزارهای سیستمی دسترسی پیدا می‌کند که عملکرد لایه‌های پایین‌تر باقی‌مانده مدل OSI را انجام می‌دهند.

تعامل لایه های مدل OSI

مدل OSI را می توان به دو دسته تقسیم کرد مدل های مختلف، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1.11:

یک مدل مبتنی بر پروتکل افقی که مکانیزمی برای تعامل بین برنامه‌ها و فرآیندها در ماشین‌های مختلف فراهم می‌کند.

یک مدل عمودی بر اساس خدمات ارائه شده توسط لایه های مجاور به یکدیگر در یک ماشین.

هر لایه از رایانه فرستنده با همان لایه از رایانه گیرنده تعامل دارد به گونه ای که گویی مستقیماً متصل است. به چنین ارتباطی ارتباط منطقی یا مجازی می گویند. در واقع، تعامل بین سطوح مجاور یک کامپیوتر منفرد رخ می دهد.

بنابراین، اطلاعات کامپیوتر فرستنده باید از تمام سطوح عبور کند. سپس از طریق محیط فیزیکی به رایانه گیرنده منتقل می شود و دوباره از تمام لایه ها عبور می کند تا به همان سطحی برسد که از آن به رایانه فرستنده ارسال شده است.

در مدل افقی، دو برنامه به یک پروتکل مشترک برای تبادل داده نیاز دارند. در یک مدل عمودی، لایه های مجاور داده ها را با استفاده از رابط ها مبادله می کنند برنامه های کاربردی API (رابط برنامه نویسی کاربردی).

برنج. 1.11. نمودار تعامل کامپیوتر در مدل مرجع پایه OSI

قبل از ارسال به شبکه، داده ها به بسته ها تقسیم می شوند. بسته واحدی از اطلاعات است که بین ایستگاه های شبکه منتقل می شود.

هنگام ارسال داده، بسته به صورت متوالی از تمام لایه ها عبور می کند نرم افزار. در هر سطح، اطلاعات کنترلی این سطح (هدر) به بسته اضافه می شود که برای انتقال موفقیت آمیز داده ها از طریق شبکه، همانطور که در شکل نشان داده شده است، لازم است. 1.12، جایی که Zag سربرگ بسته است، Con انتهای بسته است.

در انتهای دریافت، بسته به ترتیب معکوس از تمام لایه ها عبور می کند. در هر لایه، پروتکل موجود در آن لایه، اطلاعات بسته را می خواند، سپس اطلاعات اضافه شده به بسته در آن لایه توسط طرف فرستنده را حذف می کند و بسته را به لایه بعدی ارسال می کند. هنگامی که بسته به لایه Application رسید، تمام اطلاعات کنترلی از بسته حذف می شود و داده ها به شکل اصلی خود باز می گردند.

برنج. 1.12. تشکیل بسته ای از هر سطح از مدل هفت سطحی

هر سطح از مدل عملکرد خاص خود را انجام می دهد. هر چه سطح بالاتر باشد، مشکل پیچیده تر حل می شود.

راحت است که لایه‌های مجزای مدل OSI را به‌عنوان گروه‌هایی از برنامه‌های طراحی‌شده برای انجام عملکردهای خاص در نظر بگیریم. به عنوان مثال، یک لایه وظیفه ارائه تبدیل داده ها از ASCII به EBCDIC را بر عهده دارد و شامل برنامه های مورد نیاز برای انجام این کار است.

هر لایه سرویسی را به لایه بالای خود ارائه می دهد و به نوبه خود از لایه زیر آن سرویس درخواست می کند. لایه های بالایی سرویس را تقریباً به همان روش درخواست می کنند: به عنوان یک قاعده، این یک نیاز برای مسیریابی برخی از داده ها از یک شبکه به شبکه دیگر است. اجرای عملی اصول آدرس دهی داده ها به سطوح پایین تر اختصاص داده شده است. در شکل 1.13 داده شده است توضیح کوتاهدر تمام سطوح کار می کند.

برنج. 1.13. توابع لایه های مدل OSI

مدل مورد بررسی تعامل سیستم های باز را تعیین می کند تولید کنندگان مختلفدر همان شبکه بنابراین، او اقدامات هماهنگی را برای آنها انجام می دهد:

تعامل فرآیندهای درخواست؛

فرم های ارائه داده ها؛

ذخیره سازی یکنواخت داده؛

مدیریت منابع شبکه؛

امنیت داده ها و حفاظت از اطلاعات؛

تشخیص برنامه ها و سخت افزارها

سطح کاربردی

لایه کاربرد فرآیندهای برنامه را با ابزاری برای دسترسی به منطقه تعامل فراهم می کند، سطح بالایی (هفتم) است و مستقیماً در مجاورت فرآیندهای برنامه است.

در واقع، لایه برنامه مجموعه ای از پروتکل های مختلف است که از طریق آن کاربران شبکه به منابع مشترک مانند فایل ها، چاپگرها یا صفحات وب ابرمتن دسترسی پیدا می کنند و همچنین کارهای مشترک خود را به عنوان مثال با استفاده از پروتکل سازماندهی می کنند. پست الکترونیک. عناصر سرویس برنامه ویژه خدماتی را برای برنامه های کاربردی خاص، مانند برنامه های انتقال فایل و برنامه های شبیه سازی ترمینال، ارائه می دهند. برای مثال اگر برنامه ای نیاز به انتقال فایل داشته باشد، از پروتکل انتقال، دسترسی و مدیریت فایل FTAM (انتقال فایل، دسترسی و مدیریت) استفاده می شود. در مدل OSI، یک برنامه کاربردی که نیاز به انجام یک کار خاص (مثلاً به روز رسانی پایگاه داده در رایانه) دارد، داده های خاصی را در قالب یک Datagram به لایه برنامه ارسال می کند. یکی از وظایف اصلی این لایه این است که تعیین کند درخواست برنامه چگونه باید پردازش شود، به عبارت دیگر درخواست باید به چه شکل باشد.

واحد داده ای که لایه برنامه روی آن عمل می کند معمولاً پیام نامیده می شود.

لایه برنامه عملکردهای زیر را انجام می دهد:

1. انجام انواع کارها.

انتقال فایل؛

مدیریت شغل؛

مدیریت سیستم و غیره؛

2. شناسایی کاربران با رمز عبور، آدرس، امضای الکترونیکی آنها.

3. تعیین مشترکین فعال و امکان دسترسی به فرآیندهای برنامه جدید.

4. تعیین کفایت منابع موجود;

5. سازماندهی درخواست ها برای ارتباط با سایر فرآیندهای درخواست.

6. انتقال برنامه ها به سطح نمایندگی برای روش های لازم برای توصیف اطلاعات.

7. انتخاب رویه ها برای گفتگوی برنامه ریزی شده فرآیندها.

8. مدیریت داده های مبادله شده بین فرآیندهای برنامه و هماهنگ سازی تعامل بین فرآیندهای برنامه.

9. تعیین کیفیت خدمات (زمان تحویل بلوک های داده، میزان خطای قابل قبول).

10. توافق برای تصحیح خطاها و تعیین قابلیت اطمینان داده ها.

11. هماهنگی محدودیت های اعمال شده بر نحو (مجموعه کاراکترها، ساختار داده).

این توابع انواع خدماتی را که لایه برنامه به فرآیندهای برنامه ارائه می دهد، تعریف می کند. علاوه بر این، لایه برنامه خدمات ارائه شده توسط لایه های فیزیکی، پیوند، شبکه، حمل و نقل، جلسه و ارائه را به برنامه کاربردی پردازش می کند.

در سطح برنامه، لازم است اطلاعاتی که قبلاً پردازش شده اند به کاربران ارائه شود. سیستم و نرم افزار کاربر می توانند این کار را انجام دهند.

لایه برنامه مسئول دسترسی برنامه به شبکه است. وظایف این سطح انتقال فایل، تبادل است توسط ایمیلو مدیریت شبکه

رایج ترین پروتکل ها در سه لایه بالا عبارتند از:

پروتکل انتقال فایل FTP (پروتکل انتقال فایل).

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) ساده ترین پروتکل انتقال فایل است.

ایمیل X.400;

کار شبکه راه دور با ترمینال راه دور؛

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) یک پروتکل تبادل نامه ساده است.

CMIP (پروتکل اطلاعات مدیریت مشترک) پروتکل مدیریت اطلاعات مشترک؛

SLIP (Serial Line IP) IP برای خطوط سریال. پروتکل برای انتقال داده سریال شخصیت به کاراکتر.

SNMP (پروتکل مدیریت شبکه ساده) یک پروتکل مدیریت شبکه ساده است.

پروتکل FTAM (انتقال، دسترسی و مدیریت فایل) برای انتقال، دسترسی و مدیریت فایل ها.

لایه نمایشی

عملکرد این سطح ارائه داده های منتقل شده بین فرآیندهای برنامه در فرم مورد نیاز است.

این لایه تضمین می کند که اطلاعات منتقل شده توسط لایه برنامه توسط لایه برنامه در سیستم دیگری درک می شود. در صورت لزوم، لایه ارائه، در زمان انتقال اطلاعات، فرمت های داده را به فرمت های رایج ارائه تبدیل می کند و در زمان دریافت، بر این اساس، تبدیل معکوس را انجام می دهد. به این ترتیب، لایه های کاربردی می توانند به عنوان مثال، بر تفاوت های نحوی در نمایش داده ها غلبه کنند. این وضعیت می تواند در یک شبکه محلی با انواع مختلف کامپیوترها (IBM PC و Macintosh) که نیاز به تبادل داده دارند، ایجاد شود. بنابراین، در فیلدهای پایگاه داده، اطلاعات باید به صورت حروف و اعداد و اغلب به صورت تصویر گرافیکی ارائه شوند. این داده ها باید به عنوان مثال به عنوان اعداد ممیز شناور پردازش شوند.

اساس ارائه کلی داده ها سیستم ASN.1 است که برای تمام سطوح مدل یکنواخت است. این سیستم برای توصیف ساختار فایل و همچنین حل مشکل رمزگذاری داده ها عمل می کند. در این سطح می توان رمزگذاری و رمزگشایی داده ها را انجام داد که به لطف آن، محرمانه بودن تبادل داده ها برای همه سرویس های برنامه به طور همزمان تضمین می شود. نمونه ای از این پروتکل ها، پروتکل لایه سوکت ایمن (SSL) است که پیام های امنی را برای پروتکل های لایه برنامه در پشته TCP/IP فراهم می کند. این سطح تبدیل داده ها (رمزگذاری، فشرده سازی، و غیره) از لایه برنامه را به جریانی از اطلاعات برای لایه انتقال فراهم می کند.

سطح نماینده وظایف اصلی زیر را انجام می دهد:

1. ایجاد درخواست برای ایجاد جلسات تعامل بین فرآیندهای برنامه.

2. هماهنگی ارائه داده ها بین فرآیندهای برنامه.

3. پیاده سازی فرم های ارائه داده ها.

4. ارائه مطالب گرافیکی (نقاشی، تصاویر، نمودارها).

5. طبقه بندی داده ها.

6. انتقال درخواست برای خاتمه جلسات.

پروتکل های لایه ارائه معمولا هستند بخشی جدایی ناپذیرپروتکل های سه سطح بالای مدل

لایه جلسه

لایه نشست لایه ای است که رویه انجام جلسات بین کاربران یا فرآیندهای برنامه را تعریف می کند.

لایه جلسه مدیریت مکالمه را برای ضبط اینکه کدام طرف در حال حاضر فعال است و همچنین امکانات همگام سازی را فراهم می کند. دومی اجازه می دهد تا ایست های بازرسی در نقل و انتقالات طولانی وارد شود، به طوری که در صورت شکست، به جای شروع دوباره، می توانید به آخرین ایست بازرسی برگردید. در عمل، برنامه های کمی از لایه نشست استفاده می کنند و به ندرت پیاده سازی می شود.

لایه نشست، انتقال اطلاعات بین فرآیندهای برنامه را کنترل می کند، دریافت، انتقال و تحویل یک جلسه ارتباطی را هماهنگ می کند. علاوه بر این، لایه جلسه علاوه بر این شامل عملکردهای مدیریت رمز عبور، مدیریت گفتگو، همگام سازی و لغو ارتباط در یک جلسه انتقال پس از شکست به دلیل خطا در لایه های پایین تر است. وظایف این سطح هماهنگ کردن ارتباط بین دو برنامه کاربردی در حال اجرا در ایستگاه های کاری مختلف است. این در قالب یک گفت و گوی ساختار یافته رخ می دهد. این توابع شامل ایجاد یک جلسه، مدیریت ارسال و دریافت بسته های پیام در طول یک جلسه، و خاتمه یک جلسه است.

در سطح جلسه، مشخص می شود که انتقال بین دو فرآیند درخواست چگونه خواهد بود:

نیمه دوبلکس (فرایندها به نوبه خود داده ها را ارسال و دریافت می کنند).

دوبلکس (فرآیندها داده ها را انتقال داده و همزمان دریافت می کنند).

در حالت نیمه دوبلکس، لایه جلسه یک نشانه داده برای فرآیندی که انتقال را آغاز می کند، صادر می کند. هنگامی که زمان پاسخگویی به فرآیند دوم فرا می رسد، رمز داده به آن ارسال می شود. لایه نشست فقط به طرفی که رمز داده را دارد امکان انتقال را می دهد.

لایه جلسه عملکردهای زیر را ارائه می دهد:

1. ایجاد و خاتمه در سطح جلسه ارتباط بین سیستم های تعاملی.

2. انجام تبادل داده های عادی و فوری بین فرآیندهای برنامه.

3. مدیریت تعامل بین فرآیندهای برنامه.

4. همگام سازی اتصالات جلسه.

5. اطلاع از فرآیندهای درخواست در مورد شرایط استثنایی.

6. تنظیم علائم در فرآیند برنامه که اجازه می دهد پس از یک شکست یا خطا، اجرای آن را از نزدیکترین علامت بازیابی کنید.

7. قطع روند درخواست در مواقع لزوم و از سرگیری صحیح آن.

8. یک جلسه را بدون از دست دادن داده خاتمه دهید.

9. انتقال پیام های ویژه در مورد پیشرفت جلسه.

لایه نشست مسئول سازماندهی جلسات تبادل داده بین ماشین های پایانی است. پروتکل های لایه جلسه معمولا جزئی از سه لایه بالای مدل هستند.

لایه حمل و نقل

لایه انتقال برای انتقال بسته ها در یک شبکه ارتباطی طراحی شده است. در لایه انتقال، بسته ها به بلوک ها تقسیم می شوند.

در راه از فرستنده به گیرنده، بسته ها ممکن است خراب یا گم شوند. در حالی که برخی از برنامه‌ها مدیریت خطای خاص خود را دارند، برخی دیگر ترجیح می‌دهند فوراً با یک اتصال قابل اعتماد سروکار داشته باشند. وظیفه لایه انتقال این است که اطمینان حاصل کند که برنامه‌ها یا لایه‌های بالایی مدل (برنامه و جلسه) داده‌ها را با درجه قابلیت اطمینان مورد نیاز انتقال می‌دهند. مدل OSI پنج کلاس از خدمات ارائه شده توسط لایه انتقال را تعریف می کند. این نوع خدمات با کیفیت خدمات ارائه شده متمایز می شوند: فوریت، توانایی بازیابی ارتباطات قطع شده، در دسترس بودن ابزاری برای چندگانه سازی اتصالات چندگانه بین پروتکل های کاربردی مختلف از طریق یک پروتکل حمل و نقل مشترک، و مهمتر از همه، توانایی شناسایی و تصحیح خطاهای انتقال مانند اعوجاج، از دست دادن و تکراری شدن بسته ها.

لایه انتقال آدرس دهی را تعیین می کند دستگاه های فیزیکی(سیستم ها، قطعات آنها) در شبکه. این لایه تحویل بلوک های اطلاعات به گیرندگان را تضمین می کند و این تحویل را کنترل می کند. وظیفه اصلی آن ارائه اشکال کارآمد، راحت و قابل اعتماد از انتقال اطلاعات بین سیستم ها است. هنگامی که بیش از یک بسته در حال پردازش است، لایه انتقال ترتیب پردازش بسته ها را کنترل می کند. اگر یک نسخه تکراری از یک پیام دریافتی قبلی ارسال شود، پس این سطحاین را تشخیص می دهد و پیام را نادیده می گیرد.

وظایف لایه انتقال عبارتند از:

1. کنترل انتقال از طریق شبکه و اطمینان از یکپارچگی بلوک های داده.

2. تشخیص خطاها، حذف جزئی آنها و گزارش خطاهای اصلاح نشده.

3. بازیابی انتقال پس از خرابی و نقص.

4. بزرگ شدن یا تقسیم بلوک های داده.

5. ارائه اولویت ها در هنگام انتقال بلوک ها (عادی یا فوری).

6. تایید انتقال.

7. حذف بلوک ها در صورت وضعیت های بن بست در شبکه.

با شروع از لایه انتقال، همه پروتکل‌های بالاتر در نرم‌افزاری که معمولاً در شبکه گنجانده می‌شوند، پیاده‌سازی می‌شوند سیستم عامل.

رایج ترین پروتکل های لایه انتقال عبارتند از:

پروتکل کنترل انتقال TCP (پروتکل کنترل انتقال) پشته TCP/IP.

UDP (User Datagram Protocol) پروتکل دیتاگرام کاربر پشته TCP/IP.

NCP (NetWare Core Protocol) پروتکل اصلی شبکه های NetWare.

SPX (Sequence Packet eXchange) مبادله منظم بسته های پشته Novell.

TP4 (پروتکل انتقال) - پروتکل انتقال کلاس 4.

لایه شبکه

سطح شبکه، کانال های اتصال سیستم های مشترک و اداری را از طریق شبکه ارتباطی، انتخاب سریع ترین و مطمئن ترین مسیر تضمین می کند.

لایه شبکه ارتباط برقرار می کند شبکه کامپیوتریبین دو سیستم و ایجاد کانال های مجازی بین آنها را فراهم می کند. یک کانال مجازی یا منطقی عملکرد اجزای شبکه است که این توهم را ایجاد می کند که اجزای متقابل مسیر مورد نیاز را بین آنها قرار می دهند. علاوه بر این، لایه شبکه خطاها را به لایه انتقال گزارش می کند. پیام های لایه شبکه معمولا بسته نامیده می شوند. آنها حاوی قطعاتی از داده ها هستند. لایه شبکه مسئول آدرس دهی و تحویل آنها است.

یافتن بهترین مسیر برای انتقال داده را مسیریابی می گویند و راه حل آن وظیفه اصلی لایه شبکه است. این مشکل با این واقعیت پیچیده می شود که کوتاه ترین مسیر همیشه بهترین نیست. معمولاً معیار انتخاب مسیر، زمان انتقال داده ها در این مسیر است. این بستگی به ظرفیت کانال های ارتباطی و شدت ترافیک دارد که می تواند در طول زمان تغییر کند. برخی از الگوریتم های مسیریابی سعی می کنند خود را با تغییرات بار تطبیق دهند، در حالی که برخی دیگر بر اساس میانگین ها در طول زمان تصمیم می گیرند. مدت زمان طولانی. مسیر را می توان بر اساس معیارهای دیگری انتخاب کرد، به عنوان مثال، قابلیت اطمینان انتقال.

پروتکل لایه پیوند تحویل داده ها را بین هر گره فقط در یک شبکه با توپولوژی استاندارد مناسب تضمین می کند. این یک محدودیت بسیار سخت است که اجازه ساخت شبکه هایی با ساختار توسعه یافته را نمی دهد، به عنوان مثال، شبکه هایی که چندین شبکه سازمانی را ترکیب می کنند. شبکه واحد، یا شبکه های بسیار قابل اعتماد که در آنها اتصالات اضافی بین گره ها وجود دارد.

بنابراین، در داخل شبکه، تحویل داده توسط لایه پیوند داده تنظیم می شود، اما تحویل داده بین شبکه ها توسط لایه شبکه انجام می شود. هنگام سازماندهی تحویل بسته در سطح شبکه، از مفهوم شماره شبکه استفاده می شود. در این حالت آدرس گیرنده شامل شماره شبکه و شماره کامپیوتر موجود در این شبکه است.

شبکه ها توسط دستگاه های خاصی به نام روتر به یکدیگر متصل می شوند. روتر دستگاهی است که اطلاعات توپولوژی اتصالات اینترنت را جمع آوری می کند و بر اساس آن بسته های لایه شبکه را به شبکه مقصد ارسال می کند. به منظور انتقال پیام از فرستنده ای که در یک شبکه قرار دارد به گیرنده ای که در شبکه دیگری قرار دارد، باید تعدادی انتقال ترانزیت (Hop) بین شبکه ها انجام دهید و هر بار مسیر مناسب را انتخاب کنید. بنابراین، یک مسیر، دنباله ای از مسیریاب ها است که یک بسته از آن عبور می کند.

لایه شبکه وظیفه تقسیم کاربران به گروه ها و مسیریابی بسته ها را بر اساس ترجمه آدرس های MAC به آدرس های شبکه بر عهده دارد. لایه شبکه همچنین انتقال شفاف بسته ها به لایه انتقال را فراهم می کند.

لایه شبکه وظایف زیر را انجام می دهد:

1. ایجاد اتصالات شبکه و شناسایی پورت های آنها.

2. تشخیص و تصحیح خطاهایی که در حین انتقال از طریق شبکه ارتباطی رخ می دهد.

3. کنترل جریان بسته.

4. سازماندهی (ترتیب) توالی بسته ها.

5. مسیریابی و سوئیچینگ.

6. تقسیم بندی و ادغام بسته ها.

در سطح شبکه دو نوع پروتکل تعریف شده است. نوع اول به تعریف قوانین برای انتقال بسته های داده گره پایانی از گره به روتر و بین روترها اشاره دارد. اینها پروتکل هایی هستند که معمولاً وقتی در مورد پروتکل های لایه شبکه صحبت می کنند، منظور می شوند. با این حال، نوع دیگری از پروتکل، به نام پروتکل های تبادل اطلاعات مسیریابی، اغلب در لایه شبکه گنجانده می شود. با استفاده از این پروتکل ها، روترها اطلاعاتی در مورد توپولوژی اتصالات اینترنت گردآوری می کنند.

پروتکل های لایه شبکه پیاده سازی شده اند ماژول های نرم افزاریسیستم عامل و همچنین نرم افزار و سخت افزار روترها.

رایج ترین پروتکل های مورد استفاده در سطح شبکه عبارتند از:

IP (پروتکل اینترنت) پروتکل اینترنت، یک پروتکل شبکه از پشته TCP/IP که اطلاعات آدرس و مسیریابی را ارائه می دهد.

IPX (Internetwork Packet Exchange) یک پروتکل تبادل بسته اینترنتی است که برای آدرس دهی و مسیریابی بسته ها در شبکه های Novell طراحی شده است.

X.25 یک استاندارد بین المللی برای ارتباطات سوئیچ بسته جهانی است (تا حدی در لایه 2 پیاده سازی شده است).

CLNP (Connection Less Network Protocol) یک پروتکل شبکه بدون اتصال است.

لایه پیوند داده

واحد اطلاعات در لایه پیوند قاب است. فریم ها یک ساختار منطقی سازمان یافته هستند که داده ها را می توان در آن قرار داد. وظیفه لایه پیوند انتقال فریم ها از لایه شبکه به لایه فیزیکی است.

لایه فیزیکی به سادگی بیت ها را منتقل می کند. این در نظر نمی گیرد که در برخی از شبکه ها که در آنها خطوط ارتباطی به طور متناوب توسط چندین جفت رایانه در حال تعامل استفاده می شود، رسانه انتقال فیزیکی ممکن است اشغال شده باشد. بنابراین، یکی از وظایف لایه پیوند، بررسی در دسترس بودن رسانه انتقال است. یکی دیگر از وظایف لایه پیوند پیاده سازی مکانیسم های تشخیص و تصحیح خطا است.

لایه پیوند با قرار دادن یک توالی خاص از بیت ها در ابتدا و انتهای هر فریم برای علامت گذاری، تضمین می کند که هر فریم به درستی منتقل می شود و همچنین با جمع کردن تمام بایت های فریم به روشی خاص و اضافه کردن چک جمع، یک چک جمع را محاسبه می کند. به قاب هنگامی که فریم می رسد، گیرنده مجدداً جمع چک داده های دریافتی را محاسبه می کند و نتیجه را با جمع کنترلی از فریم مقایسه می کند. اگر مطابقت داشته باشند، فریم صحیح تلقی می شود و پذیرفته می شود. اگر جمع های چک مطابقت نداشته باشند، یک خطا ثبت می شود.

وظیفه لایه پیوند گرفتن بسته هایی است که از لایه شبکه می آیند و آنها را برای انتقال آماده می کند و آنها را در یک قاب با اندازه مناسب قرار می دهد. این لایه وظیفه تعیین نقطه شروع و پایان یک بلوک و همچنین تشخیص خطاهای انتقال را بر عهده دارد.

در همان سطح، قوانین استفاده از لایه فیزیکی توسط گره های شبکه تعیین می شود. نمایش الکتریکی داده ها در شبکه LAN (بیت های داده، روش های رمزگذاری داده ها و نشانه ها) در این سطح و فقط در این سطح شناسایی می شوند. اینجاست که خطاها شناسایی و تصحیح می شوند (با نیاز به ارسال مجدد داده ها).

لایه پیوند داده ایجاد، انتقال و دریافت فریم های داده را فراهم می کند. این لایه درخواست های لایه شبکه را ارائه می دهد و از سرویس لایه فیزیکی برای دریافت و ارسال بسته ها استفاده می کند. مشخصات IEEE 802.X لایه پیوند داده را به دو زیرلایه تقسیم می کند:

LLC (کنترل لینک منطقی) کنترل پیوند منطقی کنترل منطقی ارتباطات را فراهم می کند. زیرلایه LLC خدمات لایه شبکه را ارائه می دهد و با انتقال و دریافت پیام های کاربر مرتبط است.

کنترل دسترسی رسانه MAC (کنترل ارزیابی رسانه). زیرلایه MAC دسترسی به رسانه فیزیکی مشترک (عبور رمز یا تشخیص برخورد یا برخورد) را تنظیم می کند و دسترسی به کانال ارتباطی را کنترل می کند. زیر لایه LLC در بالای لایه فرعی MAC قرار دارد.

لایه پیوند داده، دسترسی رسانه و کنترل انتقال را از طریق رویه ای برای انتقال داده از طریق کانال تعریف می کند.

وقتی بلوک های داده ارسالی بزرگ هستند، لایه پیوند آنها را به فریم ها تقسیم می کند و فریم ها را به صورت دنباله ای ارسال می کند.

هنگام دریافت فریم‌ها، لایه بلوک‌های داده ارسالی از آنها را تشکیل می‌دهد. اندازه بلوک داده به روش انتقال و کیفیت کانالی که از طریق آن ارسال می شود بستگی دارد.

در شبکه های محلی، پروتکل های لایه پیوند توسط رایانه ها، پل ها، سوئیچ ها و روترها استفاده می شود. در رایانه ها، توابع لایه پیوند به طور مشترک پیاده سازی می شوند آداپتورهای شبکهو رانندگان آنها

لایه پیوند داده می تواند انواع عملکردهای زیر را انجام دهد:

1. سازماندهی (ایجاد، مدیریت، خاتمه) اتصالات کانال و شناسایی پورت های آنها.

2. سازماندهی و انتقال پرسنل.

3. تشخیص و تصحیح خطاها.

4. مدیریت جریان داده ها.

5. اطمینان از شفافیت کانال های منطقی (انتقال داده های کدگذاری شده به هر طریق از طریق آنها).

رایج ترین پروتکل های مورد استفاده در لایه پیوند داده عبارتند از:

HDLC (کنترل پیوند داده سطح بالا) پروتکل کنترل پیوند داده سطح بالا برای اتصالات سریال.

IEEE 802.2 LLC (نوع I و نوع II) MAC را برای محیط های 802.x فراهم می کند.

فناوری شبکه اترنت مطابق با استاندارد IEEE 802.3 برای شبکه هایی که از توپولوژی گذرگاه و دسترسی چندگانه با گوش دادن فرکانس حامل و تشخیص تضاد استفاده می کنند.

Token ring یک فناوری شبکه بر اساس استاندارد IEEE 802.5 است که از توپولوژی حلقه و روش دسترسی به حلقه با عبور رمز استفاده می کند.

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) یک فناوری شبکه بر اساس استاندارد IEEE 802.6 با استفاده از رسانه فیبر نوری است.

X.25 یک استاندارد بین المللی برای ارتباطات سوئیچ بسته جهانی است.

شبکه رله فریم با استفاده از فناوری های X25 و ISDN سازماندهی شده است.

لایه فیزیکی

لایه فیزیکی برای ارتباط با وسایل ارتباطی فیزیکی طراحی شده است. معنی اتصال فیزیکی ترکیبی از محیط فیزیکی، سخت افزار و نرم افزار، انتقال سیگنال بین سیستم ها را فراهم می کند.

محیط فیزیکی ماده مادی است که سیگنال ها از طریق آن منتقل می شوند. محیط فیزیکی پایه ای است که ارتباط فیزیکی بر آن بنا می شود. اتر، فلزات، شیشه نوری و کوارتز به طور گسترده ای به عنوان رسانه فیزیکی استفاده می شود.

لایه فیزیکی از یک زیرلایه رابط رسانه و یک زیرلایه تبدیل انتقال تشکیل شده است.

اولین آنها جفت شدن جریان داده با کانال ارتباط فیزیکی مورد استفاده را تضمین می کند. دومی تغییرات مربوط به پروتکل های مورد استفاده را انجام می دهد. لایه فیزیکی رابط فیزیکی کانال داده را فراهم می کند و همچنین روش های ارسال سیگنال به کانال و دریافت سیگنال از کانال را شرح می دهد. در این سطح، پارامترهای الکتریکی، مکانیکی، عملکردی و رویه ای برای ارتباط فیزیکیدر سیستم ها لایه فیزیکی بسته های داده را از لایه پیوند بالایی دریافت می کند و آنها را به سیگنال های نوری یا الکتریکی مربوط به 0 و 1 جریان باینری تبدیل می کند. این سیگنال ها از طریق رسانه انتقال به گره گیرنده ارسال می شوند. خواص مکانیکی و الکتریکی/اپتیکی محیط انتقال در سطح فیزیکی تعیین می شود و شامل موارد زیر است:

نوع کابل و کانکتور;

چیدمان مخاطبین در کانکتورها؛

طرح کدگذاری سیگنال برای مقادیر 0 و 1.

لایه فیزیکی عملکردهای زیر را انجام می دهد:

1. ایجاد و قطع اتصالات فیزیکی.

2. ارسال و دریافت کد سریال.

3. گوش دادن، در صورت لزوم، به کانال ها.

4. شناسایی کانال.

5. اطلاع از نقص و خرابی.

اطلاع از خطاها و خرابی ها به این دلیل است که در سطح فیزیکی کلاس خاصی از رویدادها شناسایی می شود که در عملکرد عادی شبکه اختلال ایجاد می کند (برخورد فریم های ارسال شده توسط چندین سیستم به طور همزمان، قطع کانال، قطع برق، از دست دادن تماس مکانیکی و غیره). انواع خدمات ارائه شده به لایه پیوند داده توسط پروتکل های لایه فیزیکی تعیین می شود. گوش دادن به یک کانال در مواردی ضروری است که گروهی از سیستم ها به یک کانال متصل هستند، اما تنها یکی از آنها مجاز به ارسال سیگنال به طور همزمان است. بنابراین، گوش دادن به یک کانال به شما امکان می دهد تعیین کنید که آیا برای انتقال رایگان است یا خیر. در برخی موارد، برای بیشتر تعریف روشنساختار لایه فیزیکی به چندین سطح فرعی تقسیم می شود. به عنوان مثال، لایه فیزیکی یک شبکه بی سیم به سه زیر لایه تقسیم می شود (شکل 1.14).

برنج. 1.14. لایه فیزیکی LAN بی سیم

توابع لایه فیزیکی در تمام دستگاه های متصل به شبکه پیاده سازی می شوند. در سمت کامپیوتر، عملکردهای لایه فیزیکی توسط آداپتور شبکه انجام می شود. تکرار کننده ها تنها نوع تجهیزاتی هستند که فقط در لایه فیزیکی کار می کنند.

لایه فیزیکی می تواند هم انتقال ناهمزمان (سریال) و هم همزمان (موازی) را فراهم کند که برای برخی از رایانه های بزرگ و مینی کامپیوترها استفاده می شود. در لایه فیزیکی، یک طرح رمزگذاری باید تعریف شود تا مقادیر باینری را به منظور انتقال آنها از طریق یک کانال ارتباطی نشان دهد. بسیاری از شبکه های محلی از رمزگذاری منچستر استفاده می کنند.

نمونه ای از پروتکل لایه فیزیکی، مشخصات فناوری اترنت 10Base-T است که کابل مورد استفاده را به عنوان جفت پیچ خورده بدون محافظ رده 3 با امپدانس مشخصه 100 اهم، کانکتور RJ-45، حداکثر طول قطعه فیزیکی 100 متر تعریف می کند. کد منچستر برای نمایش داده ها و سایر مشخصات محیطی و سیگنال های الکتریکی.

برخی از رایج ترین مشخصات لایه فیزیکی عبارتند از:

EIA-RS-232-C، CCITT V.24/V.28 - مشخصات مکانیکی/الکتریکی یک رابط سریال نامتعادل.

EIA-RS-422/449، CCITT V.10 - مشخصات مکانیکی، الکتریکی و نوری یک رابط سریال متعادل.

اترنت یک فناوری شبکه بر اساس استاندارد IEEE 802.3 برای شبکه هایی است که از توپولوژی گذرگاه و دسترسی چندگانه با گوش دادن حامل و تشخیص برخورد استفاده می کند.

در مقاله امروز می خواهم به اصول اولیه برگردم و در مورد آن صحبت کنم مدل های اتصال سیستم های باز OSI. این مطالب برای مبتدیان مفید خواهد بود مدیران سیستمو تمام کسانی که علاقه مند به ساخت شبکه های کامپیوتری هستند.

تمام اجزای شبکه، از رسانه انتقال داده تا تجهیزات، بر اساس مجموعه ای از قوانین که در اصطلاح توضیح داده شده اند، با یکدیگر کار می کنند و با یکدیگر تعامل دارند. مدل های تعامل سیستم های باز.

مدل قابلیت همکاری سیستم های باز OSI(Open System Interconnection) توسط سازمان بین المللی بر اساس استانداردهای ISO (سازمان استانداردهای بین المللی) توسعه یافته است.

بر اساس مدل OSI، داده های ارسال شده از مبدا به مقصد عبور می کنند هفت سطح . در هر سطح، وظیفه خاصی انجام می شود که در نهایت نه تنها تحویل داده ها به مقصد نهایی را تضمین می کند، بلکه انتقال آنها را مستقل از وسایل مورد استفاده برای این امر می کند. بنابراین، سازگاری بین شبکه‌هایی با توپولوژی‌های مختلف و تجهیزات شبکه.

جداسازی تمام ابزارهای شبکه به لایه ها، توسعه و استفاده از آنها را ساده می کند. هر چه سطح بالاتر باشد، مشکل پیچیده تر حل می شود. سه لایه اول مدل OSI ( فیزیکی، کانال، شبکه) ارتباط نزدیکی با شبکه و تجهیزات شبکه مورد استفاده دارند. سه سطح آخر ( جلسه، لایه ارائه داده، برنامه کاربردی) با استفاده از سیستم عامل و برنامه های کاربردی پیاده سازی می شوند. لایه حمل و نقلبه عنوان واسطه بین این دو گروه عمل می کند.

قبل از ارسال از طریق شبکه، داده ها به دو قسمت تقسیم می شوند بسته ها ، یعنی اطلاعاتی که به روشی خاص سازماندهی شده اند تا برای دستگاه های دریافت کننده و ارسال کننده قابل درک باشند. هنگام ارسال داده ها، بسته به طور متوالی با استفاده از تمام سطوح مدل OSI، از برنامه کاربردی تا فیزیکی، پردازش می شود. در هر سطح، اطلاعات کنترلی برای آن سطح (نامیده می شود هدر بسته ) که برای انتقال موفقیت آمیز داده ها از طریق شبکه ضروری است.

در نتیجه، این پیام شبکه شروع به شبیه شدن به یک ساندویچ چند لایه می کند که باید برای رایانه ای که آن را دریافت می کند "خوراکی" باشد. برای انجام این کار، لازم است قوانین خاصی برای تبادل داده بین آنها رعایت شود کامپیوترهای تحت شبکه. این قوانین نامیده می شوند پروتکل ها .

در سمت دریافت، بسته با استفاده از تمام لایه‌های مدل OSI به ترتیب معکوس پردازش می‌شود که از فیزیکی شروع می‌شود و به برنامه ختم می‌شود. در هر سطح، ابزار مربوطه با هدایت پروتکل لایه، اطلاعات بسته را خوانده، سپس اطلاعات اضافه شده به بسته را در همان سطح توسط طرف ارسال کننده حذف کرده و بسته را به سطح بعدی منتقل می کند. هنگامی که بسته به لایه برنامه می رسد، تمام اطلاعات کنترل از بسته حذف می شود و داده ها به شکل اصلی خود باز می گردند.

حال اجازه دهید عملکرد هر لایه از مدل OSI را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم:

لایه فیزیکی - پایین ترین، پشت آن به طور مستقیم یک کانال ارتباطی وجود دارد که از طریق آن اطلاعات منتقل می شود. او با در نظر گرفتن ویژگی های رسانه انتقال داده در سازماندهی ارتباطات شرکت می کند. بنابراین، شامل تمام اطلاعات در مورد رسانه انتقال داده است: سطح سیگنال و فرکانس، وجود تداخل، سطح تضعیف سیگنال، مقاومت کانال و غیره. علاوه بر این، این اوست که مسئول انتقال جریان اطلاعات و تبدیل آن مطابق با آن است روش های موجودکد نویسی کار لایه فیزیکی در ابتدا به تجهیزات شبکه اختصاص داده می شود.
شایان ذکر است که با کمک لایه فیزیکی است که سیم کشی و شبکه بی سیم. در مورد اول، کابل به عنوان رسانه فیزیکی استفاده می شود، در مورد دوم - هر نوع ارتباطات بی سیممانند امواج رادیویی یا اشعه مادون قرمز.

لایه پیوند داده دشوارترین کار را انجام می دهد - تضمین انتقال داده ها با استفاده از الگوریتم های لایه فیزیکی و تأیید صحت داده های دریافتی.

قبل از شروع انتقال داده، در دسترس بودن کانال انتقال مشخص می شود. اطلاعات در بلوک هایی به نام منتقل می شود پرسنل ، یا قاب ها . هر یک از این قاب ها با دنباله ای از بیت ها در انتهای و ابتدای بلوک ارائه می شود و همچنین با یک چک جمع تکمیل می شود. هنگام دریافت چنین بلوکی در لایه پیوند، گیرنده باید یکپارچگی بلوک را بررسی کند و جمع چک دریافتی را با چک جمع موجود در ترکیب آن مقایسه کند. اگر مطابقت داشته باشند، داده ها صحیح در نظر گرفته می شوند، در غیر این صورت خطا ثبت می شود و ارسال مجدد لازم است. در هر صورت با نتیجه عملیات سیگنالی برای فرستنده ارسال می شود و این اتفاق برای هر فریم می افتد. بنابراین، دومین وظیفه مهم لایه پیوند، بررسی صحت داده ها است.

لایه پیوند داده را می توان هم در سخت افزار (مثلاً با استفاده از سوئیچ ها) و هم با استفاده از نرم افزار (مثلاً درایور آداپتور شبکه) پیاده سازی کرد.

لایه شبکه برای انجام کار انتقال داده با تعیین اولیه مسیر بهینه برای حرکت بسته ها ضروری است. از آنجایی که یک شبکه می تواند از بخش هایی با توپولوژی های مختلف تشکیل شده باشد، وظیفه اصلی لایه شبکه تعیین کوتاه ترین مسیر، تبدیل همزمان آدرس های منطقی و نام دستگاه های شبکه به نمایش فیزیکی آنهاست. این فرآیند نامیده می شود مسیریابی و اهمیت آن را نمی توان نادیده گرفت. با داشتن یک طرح مسیریابی که به دلیل بروز انواع "ازدحام" در شبکه به طور مداوم به روز می شود، انتقال داده ها در کمترین زمان ممکن و با حداکثر سرعت انجام می شود.

لایه حمل و نقل برای سازماندهی انتقال داده های قابل اعتماد استفاده می شود که از بین رفتن اطلاعات، نادرستی یا تکراری بودن آن را حذف می کند. در عین حال، انطباق با توالی صحیح هنگام انتقال و دریافت داده ها نظارت می شود، آنها را به بسته های کوچکتر تقسیم می کند یا آنها را به بسته های بزرگتر ترکیب می کند تا یکپارچگی اطلاعات حفظ شود.

لایه جلسه مسئول ایجاد، حفظ و نگهداری یک جلسه ارتباطی برای مدت زمان لازم برای تکمیل انتقال کل اطلاعات است. علاوه بر این، انتقال بسته ها را با بررسی تحویل و یکپارچگی بسته هماهنگ می کند. در طی فرآیند انتقال داده، نقاط کنترلی ویژه ایجاد می شود. اگر در حین انتقال و دریافت خرابی وجود داشته باشد، بسته های گمشده دوباره ارسال می شوند، از نزدیکترین نقطه کنترل شروع می شوند، که به شما امکان می دهد کل مقدار داده را در کوتاه ترین زمان ممکن انتقال دهید و به طور کلی سرعت خوبی را ارائه دهید.

لایه ارائه داده ها (یا همانطور که به آن نیز گفته می شود، سطح اجرایی ) میانی است، وظیفه اصلی آن تبدیل داده ها از یک فرمت برای انتقال از طریق شبکه به فرمتی قابل درک به سطح بالاتر است و بالعکس. علاوه بر این، مسئول آوردن داده ها به یک قالب واحد است: زمانی که اطلاعات بین دو به طور مطلق منتقل می شود شبکه های مختلفبا فرمت های مختلف داده، سپس قبل از پردازش آنها، لازم است آنها را به فرمی برسانید که هم برای گیرنده و هم برای فرستنده قابل درک باشد. در این سطح است که از الگوریتم های رمزگذاری و فشرده سازی داده ها استفاده می شود.

سطح کاربردی – آخرین و بالاترین در مدل OSI. مسئول اتصال شبکه با کاربران - برنامه هایی که به اطلاعات خدمات شبکه در تمام سطوح نیاز دارند. با کمک آن می توانید همه چیزهایی را که در طول فرآیند انتقال داده اتفاق افتاده است و همچنین اطلاعاتی در مورد خطاهایی که در طول فرآیند انتقال رخ داده است، پیدا کنید. علاوه بر این، این سطح عملکرد کلیه فرآیندهای خارجی انجام شده از طریق دسترسی به شبکه - پایگاه های داده را تضمین می کند. مشتریان پست الکترونیکی، فایل منیجرها و غیره

در اینترنت، تصویری را پیدا کردم که در آن یک نویسنده ناشناس ارائه کرده بود مدل شبکه OSIبه شکل برگر من فکر می کنم این یک تصویر بسیار به یاد ماندنی است. اگر به طور ناگهانی در موقعیتی (مثلاً در طول مصاحبه شغلی) لازم است تمام هفت لایه مدل OSI را به ترتیب صحیح از حافظه فهرست کنید - فقط به یاد داشته باشید این تصویر، و این به شما کمک خواهد کرد. برای راحتی، نام سطوح را از انگلیسی به روسی ترجمه کردم: این همه برای امروز است. در مقاله بعدی موضوع را ادامه خواهم داد و در مورد آن صحبت خواهم کرد.