Vous venez de commencer à travailler en tant qu'administrateur réseau ? Vous ne voulez pas vous tromper ? Notre article vous sera utile. Avez-vous entendu un administrateur éprouvé parler des problèmes de réseau et mentionner certains niveaux ? Vous a-t-on déjà demandé au travail quelles couches sont sécurisées et fonctionnent si vous utilisez un ancien pare-feu ? Pour comprendre les bases sécurité des informations, vous devez comprendre le principe de la hiérarchie du modèle OSI. Essayons de voir les capacités de ce modèle.
Un administrateur système qui se respecte doit bien connaître les termes réseau
Traduit de l'anglais - modèle de référence de base d'interaction systèmes ouverts. Plus précisément, le modèle de réseau de la pile de protocoles réseau OSI/ISO. Introduit en 1984 comme cadre conceptuel séparant le processus d'envoi de données à World Wide Web en sept étapes faciles. Ce n'est pas le plus populaire, car le développement de la spécification OSI a été retardé. La pile de protocoles TCP/IP est plus avantageuse et est considérée comme le principal modèle utilisé. Cependant, vous avez une énorme chance de rencontrer le modèle OSI en tant qu'administrateur système ou dans le domaine informatique.
De nombreuses spécifications et technologies ont été créées pour Périphériques réseau. Il est facile de se perdre face à une telle diversité. Il s’agit du modèle d’interaction des systèmes ouverts qui aide les périphériques réseau qui s’utilisent les uns les autres à se comprendre. diverses méthodes communication. Notez que OSI est plus utile pour les logiciels et matériel impliqués dans la conception de produits compatibles.
Demandez, quel avantage cela vous apporte-t-il ? La connaissance du modèle multi-niveaux vous donnera la possibilité de communiquer librement avec les employés des sociétés informatiques ; discuter des problèmes de réseau ne sera plus un ennui oppressant. Et lorsque vous apprenez à comprendre à quel stade l'échec s'est produit, vous pouvez facilement en trouver les raisons et réduire considérablement l'étendue de votre travail.
Niveaux OSI
Le modèle contient sept étapes simplifiées :
- Physique.
- Canal.
- Réseau.
- Transport.
- Session.
- Exécutif.
- Appliqué.
Pourquoi le décomposer en étapes facilite-t-il la vie ? Chaque niveau correspond à une étape spécifique d'envoi d'un message réseau. Toutes les étapes sont séquentielles, ce qui signifie que les fonctions sont exécutées indépendamment, aucune information sur le travail au niveau précédent n'est nécessaire. Les seuls composants nécessaires sont la manière dont les données de l’étape précédente sont reçues et la manière dont les informations sont envoyées à l’étape suivante.
Passons à une connaissance directe des niveaux.
Couche physique
La tâche principale de la première étape consiste à envoyer des bits via des canaux de communication physiques. Les canaux de communication physiques sont des dispositifs créés pour transmettre et recevoir des signaux d'information. Par exemple, la fibre optique câble coaxial ou paire torsadée. Le transfert peut également avoir lieu via une communication sans fil. La première étape est caractérisée par le support de transmission des données : protection contre les interférences, bande passante, impédance caractéristique. Les qualités des signaux électriques finaux (type de codage, niveaux de tension et vitesse de transmission des signaux) sont également réglées et mises à jour. types standards connecteurs, les connexions de contact sont affectées.
Les fonctions de la scène physique sont assurées sur absolument tous les appareils connectés au réseau. Par exemple, une carte réseau implémente ces fonctions côté ordinateur. Vous avez peut-être déjà rencontré les protocoles de première étape : RS-232, DSL et 10Base-T, qui définissent les caractéristiques physiques du canal de communication.
Couche de liaison de données
Dans un deuxième temps, l'adresse abstraite de l'appareil est associée à l'appareil physique et la disponibilité du support de transmission est vérifiée. Les bits sont formés en ensembles - trames. La tâche principale couche de liaison- identifier et corriger les erreurs. Pour une transmission correcte, des séquences de bits spécialisées sont insérées avant et après la trame et une somme de contrôle calculée est ajoutée. Lorsque la trame atteint la destination, la somme de contrôle des données déjà arrivées est calculée à nouveau si elle correspond somme de contrôle dans le cadre, le cadre est reconnu comme correct. Sinon, une erreur apparaît qui peut être corrigée en retransmettant les informations.
L'étage canal permet de transmettre des informations grâce à une structure de connexion particulière. En particulier, les bus, ponts et commutateurs fonctionnent via des protocoles de couche liaison. Les spécifications de la deuxième étape incluent : Ethernet, Anneau à jeton et PPP. Les fonctions de l'étage de canal dans un ordinateur sont assurées par des adaptateurs réseau et leurs pilotes.
Couche réseau
Dans les situations standard, les fonctions de l'étage canal ne suffisent pas pour un transfert d'informations de haute qualité. Les spécifications de la deuxième étape ne peuvent transférer des données qu'entre des nœuds ayant la même topologie, par exemple un arbre. Une troisième étape est nécessaire. Il est nécessaire de former un système de transport unifié avec une structure ramifiée pour plusieurs réseaux ayant une structure arbitraire et différant par la méthode de transfert de données.
Pour l'expliquer autrement, la troisième étape traite le protocole Internet et remplit la fonction d'un routeur : trouver le meilleur chemin pour l'information. Routeur - un appareil qui collecte des données sur la structure des interconnexions les connexions de réseau et transmettre des paquets vers le réseau de destination (transmissions de transit - sauts). Si vous rencontrez une erreur dans l’adresse IP, il s’agit alors d’un problème provenant du niveau du réseau. Les protocoles de troisième étape se déclinent en protocoles de mise en réseau, de routage ou de résolution d'adresses : ICMP, IPSec, ARP et BGP.
Couche de transport
Pour que les données parviennent aux applications et aux couches supérieures de la pile, une quatrième étape est nécessaire. Il fournit le degré requis de fiabilité de la transmission des informations. Il existe cinq classes de services d'étape de transport. Leur différence réside dans l'urgence, la faisabilité du rétablissement d'une communication interrompue et la capacité de détecter et de corriger les erreurs de transmission. Par exemple, perte ou duplication de paquets.
Comment choisir une classe de service d'étape de transport ? Lorsque la qualité des canaux de communication est élevée, un service léger constitue un choix adéquat. Si les canaux de communication ne fonctionnent pas de manière sécurisée au tout début, il est conseillé de recourir à un service développé qui offrira un maximum de possibilités de recherche et de résolution des problèmes (contrôle de la livraison des données, délais de livraison). Spécifications étape 4 : TCP et UDP de la pile TCP/IP, SPX de la pile Novell.
Une association quatre premiers niveaux est appelé le sous-système de transport. Il fournit pleinement le niveau de qualité sélectionné.
Couche de session
La cinquième étape aide à réguler les dialogues. Il est impossible pour les interlocuteurs de s'interrompre ou de parler de manière synchrone. La couche session se souvient de la partie active à un moment particulier et synchronise les informations, coordonnant et maintenant les connexions entre les appareils. Ses fonctions permettent de revenir à un point de contrôle lors d'un long transfert sans avoir à tout recommencer. Également à la cinquième étape, vous pouvez mettre fin à la connexion lorsque l'échange d'informations est terminé. Spécifications de la couche session : NetBIOS.
Niveau exécutif
La sixième étape consiste à transformer les données en un format universellement reconnaissable sans en modifier le contenu. Depuis dans différents appareils divers formats sont utilisés, les informations traitées au niveau représentationnel permettent aux systèmes de se comprendre, en surmontant les différences syntaxiques et de codage. De plus, à la sixième étape, il devient possible de crypter et de décrypter les données, ce qui garantit le secret. Exemples de protocoles : ASCII et MIDI, SSL.
Couche d'application
La septième étape de notre liste et la première si le programme envoie des données sur le réseau. Se compose d'ensembles de spécifications à travers lesquelles l'utilisateur accède aux pages Web. Par exemple, lors de l'envoi de messages par courrier, c'est au niveau de l'application qu'un protocole pratique est sélectionné. La composition du cahier des charges de la septième étape est très diversifiée. Par exemple, SMTP et HTTP, FTP, TFTP ou SMB.
Vous avez peut-être entendu parler quelque part du huitième niveau du modèle ISO. Officiellement, cela n'existe pas, mais une huitième étape comique est apparue parmi les informaticiens. Tout cela est dû au fait que des problèmes peuvent survenir à cause de la faute de l'utilisateur, et comme vous le savez, une personne est au sommet de l'évolution, c'est pourquoi le huitième niveau est apparu.
Après avoir examiné le modèle OSI, vous avez pu comprendre la structure complexe du réseau et comprendre désormais l'essence de votre travail. Les choses deviennent assez simples lorsque vous décomposez le processus !
OSI comporte sept couches. En figue. La figure 1.5 montre un modèle d'interaction entre deux appareils : nœud source (source) et nœud de destination (destination). L'ensemble des règles selon lesquelles les données sont échangées entre des logiciels et du matériel situés au même niveau est appelé protocole. Un ensemble de protocoles est appelé pile de protocoles et est défini par une norme spécifique. L'interaction entre les niveaux est déterminée par la norme.
interfaces
Riz. 1.5. L'interaction des niveaux correspondants est virtuel , à l'exception de niveau physique , où les données sont échangées via des câbles reliant les ordinateurs. En figue. 1.5 fournit également des exemples de protocoles qui contrôlent l'interaction des nœuds à différents niveaux du modèle OSI. L'interaction entre les niveaux au sein d'un nœud se produit via les niveaux inter-niveaux.
interface , et chaque niveau inférieur fournit des services au niveau supérieur. L'échange virtuel entre les niveaux correspondants des nœuds A et B (Fig. 1.6) se produit avec certaines unités d'information. Aux trois niveaux supérieurs, c'est messages ou données, au niveau des transports – segments, au niveau du lien – Cadre) et sur le plan physique – une séquence de bits.
Pour chaque Technologie de réseau Il existe leurs propres protocoles et leurs propres moyens techniques, dont certains portent les symboles représentés sur la Fig. 1.5. Ces désignations ont été introduites par Cisco et sont devenues généralement acceptées. Parmi les moyens techniques de la couche physique, il faut noter les câbles, les connecteurs, répéteurs de signaux, répéteurs multiports ou concentrateurs (hub), convertisseurs de média (émetteur-récepteur), par exemple, des convertisseurs de signaux électriques en signaux optiques et vice versa. Au niveau du lien, c'est ponts, commutateurs. Au niveau du réseau - routeurs. Les cartes ou adaptateurs réseau (Network Interface Card - NIC) fonctionnent à la fois au niveau de la liaison de données et au niveau physique, ce qui est dû à Technologie de réseau Et support de transmission de données.
Riz. 1.6.
Lors de la transmission de données d'une source à un nœud de destination, les données transmises préparées au niveau de l'application passent séquentiellement du plus haut niveau d'application 7 du nœud source d'informations au plus bas - niveau physique 1, puis sont transmises via le support physique au nœud de destination, où il passe séquentiellement du niveau inférieur 1 au niveau 7.
Celui du haut Couche d'application 7 fonctionne avec l’unité de données la plus courante : un message. A ce niveau la gestion est mise en œuvre accès partagé au réseau, flux de données, services réseau tels que FTP, TFTP, HTTP, SMTP, SNMP et etc.
Couche de présentation 6 modifie la forme de présentation des données. Par exemple, les données transférées depuis la couche 7 sont converties au format ASCII généralement accepté. Lors de la réception des données, le processus inverse se produit. La couche 6 chiffre et compresse également les données.
Couche de session 5établit une session de communication entre deux nœuds finaux (ordinateurs), détermine quel ordinateur est un émetteur et lequel est un récepteur, et définit le temps de transmission pour le côté émetteur.
Couche de transport 4 divise un message volumineux provenant du nœud source d'informations en parties, tout en ajoutant un en-tête et en générant segments d'un certain volume, et les messages courts peuvent être combinés en un seul segment. Au nœud de destination, le processus inverse se produit. L'en-tête du segment précise numéros de port source et destination, qui ordonnent aux services de la couche d'application supérieure de traiter un segment donné. En plus, couche de transport assure une livraison fiable des colis. Lorsque des pertes et des erreurs sont détectées à ce niveau, une requête de retransmission est générée grâce au protocole TCP. Lorsqu'il n'est pas nécessaire de vérifier l'exactitude du message délivré, le protocole de datagramme utilisateur, plus simple et plus rapide, est utilisé. UDP).
Couche réseau 3 adresse le message en précisant l'unité de données transmise (paquet) logique adresses réseau nœud de destination et nœud source ( Adresses IP), définit itinéraire par lequel il sera envoyé paquet de données, traduit les adresses réseau logiques en adresses physiques, et du côté réception - adresses physiquesà logique. Réseau adresses logiques appartiennent aux utilisateurs.
Liaison de données 2 formulaires à partir de packages personnel données (trames). A ce niveau, ils sont définis adresses physiques appareils émetteurs et récepteurs. Par exemple, adresse physique les appareils peuvent être enregistrés dans la ROM de la carte réseau de l’ordinateur. Au même niveau, il est ajouté aux données transmises somme de contrôle, déterminé à l'aide de l'algorithme code cyclique. Du côté de la réception somme de contrôle identifier et corriger les erreurs lorsque cela est possible.
Couche physique (physique) 1 transmet un flux de bits sur le support physique approprié (câble électrique ou optique, canal radio) via l'interface appropriée. A ce niveau, les données sont codées et les bits d'informations transmis sont synchronisés.
Les protocoles des trois couches supérieures sont indépendants du réseau, les trois couches inférieures dépendent du réseau. La communication entre les trois couches supérieures et les trois couches inférieures s'effectue au niveau de la couche de transport.
Un processus important dans le transfert de données est encapsulation(encapsulation) des données. Le message transmis généré par l'application traverse les trois couches supérieures indépendantes du réseau et arrive à couche de transport, où il est divisé en parties et chaque partie est encapsulée (placée) dans un segment de données (Fig. 1.7). L'en-tête du segment contient le numéro du protocole de couche application avec lequel le message a été préparé, et le numéro du protocole qui traitera ce segment.
Riz. 1.7.
Au niveau du réseau, un segment est encapsulé dans sac plastique données, en-tête ( entête) qui contient, entre autres, les adresses réseau (logiques) de l'expéditeur de l'information (source) – Source Address ( S.A.) et destinataire (destination) – Adresse de destination ( D.A.). Dans ce cours, ce sont des adresses IP.
Au niveau de la couche liaison de données, le paquet est encapsulé dans cadre L'échange virtuel entre les niveaux correspondants des nœuds A et B (Fig. 1.6) se produit avec certaines unités d'information. Aux trois niveaux supérieurs, c'est cadre données dont l'en-tête contient adresses physiques nœuds émetteurs et récepteurs, ainsi que d’autres informations. De plus, à ce niveau, il est ajouté bande-annonce(bande-annonce) d'une trame contenant les informations nécessaires pour vérifier l'exactitude des informations reçues. Ainsi, les données sont encadrées avec des en-têtes contenant des informations de service, c'est-à-dire encapsulation données.
Le nom des unités d'information à chaque niveau, leur taille et d'autres paramètres d'encapsulation sont définis en fonction de l'unité de données de protocole - PDU). Donc, aux trois niveaux supérieurs, c'est message (Données), à la couche de transport 4 – segment, au niveau de la couche réseau 3 – Paquet, au niveau de la couche de liaison 2 – cadre, au niveau physique 1 – séquence de bits.
En plus du modèle OSI à sept couches, le modèle TCP/IP à quatre couches est utilisé dans la pratique (Fig. 1.8).
Riz. 1.8.
Couche d'application Le modèle TCP/IP porte le même nom que le modèle OSI, mais ses fonctions sont beaucoup plus larges, puisqu'il couvre les trois couches supérieures indépendantes du réseau (application, présentation et session). Couche de transport Les deux modèles sont identiques en termes de nom et de fonction. La couche réseau du modèle OSI correspond à l'interréseau ( l'Internet) du modèle TCP/IP, et les deux couches inférieures (liaison et physique) sont représentées par la couche d'accès réseau unifiée ( L'accès au réseau).
Riz. 1.9.
Ainsi, Couche de transport, qui garantit une transmission fiable des données, fonctionne uniquement sur les nœuds finaux, ce qui réduit la latence transmission de messages tout au long du réseau, d’un nœud d’extrémité à un autre. Dans l'exemple donné (Fig. 1.9), le protocole IP fonctionne sur tous les nœuds du réseau, et la pile de protocoles TCP/IP ne fonctionne que sur les nœuds finaux.
Bref résumé
- Un réseau de télécommunications est formé d'un ensemble d'abonnés et de nœuds de communication reliés par des lignes de communication (canaux).
- Distinguer réseaux : circuit commuté, lorsque les nœuds de télécommunication remplissent les fonctions de commutateurs, et avec la commutation de paquets (messages), lorsque les nœuds de télécommunication remplissent les fonctions de routeurs.
- Pour créer une route dans un réseau ramifié, vous devez spécifier les adresses source et destinataire du message. Il y a des problèmes physiques et adresses logiques.
- Réseaux de données Avec commutation de paquets sont divisés en local et global.
- Les réseaux de technologie IP sont datagrammes lorsqu'il n'y a pas de connexion préalable des nœuds d'extrémité et qu'il n'y a pas d'accusé de réception du message.
- Une fiabilité élevée garantit
Pour faciliter la compréhension du fonctionnement de tous les périphériques réseau répertoriés dans l'article Périphériques réseau concernant les couches du modèle de référence réseau OSI, j'ai réalisé des dessins schématiques avec de petits commentaires.
Tout d’abord, rappelons les couches du modèle de réseau de référence OSI et de l’encapsulation des données.
Découvrez comment les données sont transférées entre deux ordinateurs connectés. En parallèle, je soulignerai le travail de la carte réseau sur les ordinateurs, car C'est précisément cela qu'est un périphérique réseau, mais pas un ordinateur. (Toutes les images sont cliquables - pour agrandir l'image, cliquez dessus.)
Une application sur PC1 envoie des données à une autre application sur PC2. À partir de la couche supérieure (couche application), les données sont envoyées à la carte réseau vers la couche liaison de données. Sur lui Carte réseau convertit les trames en bits et les envoie vers un support physique (par exemple, un câble à paire torsadée). Un signal arrive de l'autre côté du câble et la carte réseau de l'ordinateur PC2 reçoit ces signaux, les reconnaissant en bits et en formant des trames. Les données (contenues dans les trames) sont décapsulées vers la couche supérieure, et lorsqu'elles atteignent la couche application, le programme correspondant sur PC2 les reçoit.
Répétiteur. Moyeu.
Le répéteur et le hub fonctionnent au même niveau, ils sont donc représentés de la même manière en termes de modèle de réseau OSI. Pour faciliter la représentation des périphériques réseau, nous les afficherons entre nos ordinateurs.
Répéteur et concentrateur du dispositif de premier niveau (physique). Ils reçoivent le signal, le reconnaissent et le transmettent à tous les ports actifs.
Pont réseau. Changer.
Le pont réseau et le commutateur fonctionnent également au même niveau (canal) et sont représentés de la même manière.
Les deux appareils sont déjà au deuxième niveau, donc en plus de reconnaître le signal (comme les hubs au premier niveau), ils le décapsulent (le signal) en trames. Au deuxième niveau, la somme de contrôle de la remorque (remorque) du châssis est comparée. Ensuite, l'adresse MAC du destinataire est apprise à partir de l'en-tête de trame et sa présence dans la table commutée est vérifiée. Si l'adresse est présente, la trame est réencapsulée en bits et envoyée (sous forme de signal) au port correspondant. Si l'adresse n'est pas trouvée, le processus de recherche de cette adresse dans les réseaux connectés a lieu.
Routeur.
Comme vous pouvez le constater, un routeur (ou routeur) est un appareil de troisième niveau. Voici à peu près comment fonctionne un routeur : Un signal arrive au port et le routeur le reconnaît. Le signal reconnu (bits) forme des trames (frames). La somme de contrôle dans la fin et l'adresse MAC du destinataire sont vérifiées. Si toutes les vérifications réussissent, les trames forment un paquet. Au troisième niveau, le routeur examine l'en-tête du paquet. Il contient l'adresse IP de la destination (destinataire). En fonction de l'adresse IP et de sa propre table de routage, le routeur sélectionne le meilleur chemin que les paquets doivent emprunter vers le destinataire. Après avoir sélectionné un chemin, le routeur encapsule le paquet en trames puis en bits et les envoie sous forme de signaux au port approprié (sélectionné dans la table de routage).
Conclusion
En conclusion, j'ai combiné tous les appareils en une seule image.
Vous disposez désormais de suffisamment de connaissances pour déterminer quels appareils fonctionnent et comment ils fonctionnent. Si vous avez encore des questions, posez-les-moi et dans un avenir proche, moi-même ou d'autres utilisateurs vous aiderons certainement.
Pour fournir une représentation unifiée des données dans des réseaux avec des appareils et des logiciels hétérogènes, l'organisation internationale de normalisation ISO (International Standardization Organization) a développé un modèle de base pour la communication des systèmes ouverts OSI (Open System Interconnection). Ce modèle décrit les règles et procédures de transmission de données dans divers environnements réseau lors de l'organisation d'une session de communication. Les principaux éléments du modèle sont les couches, les processus d'application et les connexions physiques. En figue. La figure 1.10 montre la structure du modèle de base.
Chaque couche du modèle OSI effectue une tâche spécifique lors de la transmission des données sur le réseau. Le modèle de base constitue la base du développement de protocoles réseau. OSI divise les fonctions de communication réseau en sept couches, chacune servant différentes parties du processus d'interconnexion des systèmes ouverts.
Le modèle OSI décrit uniquement les communications système, pas les applications utilisateur final. Les applications implémentent leurs propres protocoles de communication en accédant aux fonctionnalités du système.
Riz. 1.10. Modèle OSI
Si une application peut assumer les fonctions de certaines des couches supérieures du modèle OSI, alors pour échanger des données, elle accède directement aux outils système qui exécutent les fonctions des couches inférieures restantes du modèle OSI.
Interaction des couches de modèle OSI
Le modèle OSI peut être divisé en deux divers modèles, comme le montre la fig. 1.11 :
Un modèle horizontal basé sur un protocole qui fournit un mécanisme d'interaction entre les programmes et les processus sur différentes machines ;
Un modèle vertical basé sur des services fournis par des couches adjacentes les unes aux autres sur la même machine.
Chaque couche de l'ordinateur émetteur interagit avec la même couche de l'ordinateur récepteur comme si elle était directement connectée. Une telle connexion est appelée connexion logique ou virtuelle. En réalité, l’interaction se produit entre les niveaux adjacents d’un même ordinateur.
Ainsi, les informations présentes sur l’ordinateur émetteur doivent passer par tous les niveaux. Il est ensuite transmis via le support physique jusqu'à l'ordinateur récepteur et traverse à nouveau toutes les couches jusqu'à atteindre le même niveau à partir duquel il a été envoyé à l'ordinateur expéditeur.
Dans le modèle horizontal, deux programmes nécessitent un protocole commun pour échanger des données. Dans un modèle vertical, les couches adjacentes échangent des données à l'aide d'interfaces programmes d'application API (Interface de Programmation d'Applications).
Riz. 1.11. Diagramme d'interaction informatique dans le modèle de référence de base OSI
Avant d'être envoyées au réseau, les données sont divisées en paquets. Un paquet est une unité d'information transmise entre les stations du réseau.
Lors de l'envoi de données, le paquet passe séquentiellement à travers toutes les couches logiciel. À chaque niveau, des informations de contrôle de ce niveau (en-tête) sont ajoutées au paquet, ce qui est nécessaire au succès de la transmission des données sur le réseau, comme le montre la Fig. 1.12, où Zag est l'en-tête du paquet, Con est la fin du paquet.
À la réception, le paquet traverse toutes les couches dans l’ordre inverse. À chaque couche, le protocole de cette couche lit les informations du paquet, puis supprime les informations ajoutées au paquet au niveau de cette couche par l'expéditeur et transmet le paquet à la couche suivante. Lorsque le paquet atteint la couche application, toutes les informations de contrôle seront supprimées du paquet et les données reviendront à leur forme d'origine.
Riz. 1.12. Formation d'un package de chaque niveau du modèle à sept niveaux
Chaque niveau du modèle remplit sa propre fonction. Plus le niveau est élevé, plus le problème à résoudre est complexe.
Il est pratique de considérer les couches individuelles du modèle OSI comme des groupes de programmes conçus pour exécuter des fonctions spécifiques. Une couche, par exemple, est chargée d'assurer la conversion des données ASCII en EBCDIC et contient les programmes nécessaires pour effectuer cette tâche.
Chaque couche fournit un service à la couche située au-dessus d'elle, demandant à son tour un service à la couche située en dessous. Les couches supérieures demandent le service presque de la même manière : en règle générale, il s'agit d'une exigence pour acheminer certaines données d'un réseau à un autre. La mise en œuvre pratique des principes d’adressage des données est confiée aux niveaux inférieurs. En figue. 1.13 donné brève description fonctions à tous les niveaux.
Riz. 1.13. Fonctions des couches de modèle OSI
Le modèle considéré détermine l'interaction des systèmes ouverts différents fabricants sur le même réseau. Elle réalise ainsi pour eux des actions de coordination sur :
Interaction des processus de candidature ;
Formulaires de présentation de données ;
Stockage uniforme des données ;
Gestion des ressources réseau ;
Sécurité des données et protection des informations ;
Diagnostic des programmes et du matériel.
Couche d'application
La couche application fournit aux processus de candidature un moyen d'accès à la zone d'interaction, constitue le niveau supérieur (septième) et est directement adjacente aux processus de candidature.
En réalité, la couche applicative est un ensemble de différents protocoles grâce auxquels les utilisateurs du réseau accèdent à des ressources partagées, telles que des fichiers, des imprimantes ou des pages Web hypertextes, et organisent également leur travail commun, par exemple grâce au protocole E-mail. Des éléments de service d'application spéciaux fournissent un service pour des programmes d'application spécifiques, tels que des programmes de transfert de fichiers et des programmes d'émulation de terminal. Si, par exemple, un programme a besoin de transférer des fichiers, alors le protocole de transfert, d'accès et de gestion de fichiers FTAM (File Transfer, Access, and Management) sera utilisé. Dans le modèle OSI, un programme d'application devant effectuer une tâche spécifique (par exemple, mettre à jour une base de données sur un ordinateur) envoie des données spécifiques sous la forme d'un datagramme à la couche application. L’une des tâches principales de cette couche est de déterminer comment la demande de candidature doit être traitée, en d’autres termes, quelle forme doit prendre la demande.
L’unité de données sur laquelle opère la couche application est généralement appelée message.
La couche application remplit les fonctions suivantes :
1. Effectuer divers types de travaux.
Transfert de fichier;
Gestion des tâches ;
Gestion du système, etc. ;
2. Identification des utilisateurs par leurs mots de passe, adresses, signatures électroniques ;
3. Détermination des abonnés fonctionnels et possibilité d'accès à de nouveaux processus de candidature ;
4. Déterminer la suffisance des ressources disponibles ;
5. Organisation des demandes de connexion avec d'autres processus de candidature ;
6. Transfert des candidatures au niveau représentatif pour les méthodes nécessaires de description de l'information ;
7. Sélection des procédures pour le dialogue prévu des processus ;
8. Gestion des données échangées entre les processus applicatifs et synchronisation des interactions entre les processus applicatifs ;
9. Détermination de la qualité de service (délai de livraison des blocs de données, taux d'erreur acceptable) ;
10. Accord pour corriger les erreurs et déterminer la fiabilité des données ;
11. Coordination des restrictions imposées sur la syntaxe (jeux de caractères, structure des données).
Ces fonctions définissent les types de services que la couche application fournit aux processus applicatifs. De plus, la couche application transfère aux processus applicatifs les services fournis par les couches physique, liaison, réseau, transport, session et présentation.
Au niveau applicatif, il est nécessaire de fournir aux utilisateurs des informations déjà traitées. Les logiciels système et utilisateur peuvent gérer cela.
La couche application est responsable de l’accès des applications au réseau. Les tâches de ce niveau sont le transfert de fichiers, l'échange par mail et la gestion du réseau.
Les protocoles les plus courants dans les trois couches supérieures comprennent :
Protocole de transfert de fichiers FTP (File Transfer Protocol) ;
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) est le protocole de transfert de fichiers le plus simple ;
courrier électronique X.400 ;
Telnet fonctionne avec un terminal distant ;
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) est un simple protocole d'échange de courrier ;
Protocole commun de gestion des informations CMIP (Common Management Information Protocol) ;
SLIP (Serial Line IP) IP pour les lignes série. Protocole pour la transmission de données en série caractère par caractère ;
SNMP (Simple Network Management Protocol) est un protocole de gestion de réseau simple ;
Protocole FTAM (File Transfer, Access, and Management) pour le transfert, l'accès et la gestion de fichiers.
Couche de présentation
Les fonctions de ce niveau sont la présentation des données transférées entre les processus de candidature sous la forme requise.
Cette couche garantit que les informations véhiculées par la couche application seront comprises par la couche application d'un autre système. Si nécessaire, la couche de présentation, au moment de la transmission des informations, convertit les formats de données en un format de présentation commun et, au moment de la réception, effectue en conséquence la conversion inverse. De cette manière, les couches d’application peuvent surmonter, par exemple, les différences syntaxiques dans la représentation des données. Cette situation peut se produire sur un réseau local avec différents types d'ordinateurs (IBM PC et Macintosh) devant échanger des données. Ainsi, dans les champs des bases de données, les informations doivent être présentées sous forme de lettres et de chiffres, et souvent sous forme d'image graphique. Ces données doivent être traitées, par exemple, sous forme de nombres à virgule flottante.
La base de la présentation générale des données est le système ASN.1, uniforme pour tous les niveaux du modèle. Ce système sert à décrire la structure des fichiers et résout également le problème du cryptage des données. A ce niveau, le cryptage et le décryptage des données peuvent être effectués, grâce auxquels le secret de l'échange de données est assuré pour tous les services applicatifs à la fois. Un exemple d'un tel protocole est le protocole SSL (Secure Socket Layer), qui fournit une messagerie sécurisée pour les protocoles de couche application dans la pile TCP/IP. Ce niveau assure la conversion des données (codage, compression, etc.) de la couche application en un flux d'informations destiné à la couche transport.
Le niveau représentatif remplit les principales fonctions suivantes :
1. Générer des demandes pour établir des sessions d'interaction entre les processus de candidature.
2. Coordination de la présentation des données entre les processus de candidature.
3. Mise en place de formulaires de présentation des données.
4. Présentation du matériel graphique (dessins, images, schémas).
5. Classification des données.
6. Transmission des demandes de fin de session.
Les protocoles de la couche présentation sont généralement partie intégrante protocoles des trois niveaux supérieurs du modèle.
Couche de session
La couche session est une couche qui définit la procédure de conduite des sessions entre utilisateurs ou processus applicatifs.
La couche session assure la gestion des conversations pour enregistrer quelle partie est actuellement active et fournit également des fonctionnalités de synchronisation. Ces derniers permettent d'insérer des points de contrôle dans des transferts longs, afin qu'en cas d'échec, vous puissiez revenir au dernier point de contrôle, plutôt que de tout recommencer. En pratique, peu d’applications utilisent la couche session, et celle-ci est rarement implémentée.
La couche session contrôle le transfert d'informations entre les processus d'application, coordonne la réception, la transmission et la livraison d'une session de communication. De plus, la couche session contient en outre les fonctions de gestion des mots de passe, de gestion des dialogues, de synchronisation et d'annulation de la communication dans une session de transmission après un échec dû à des erreurs dans les couches inférieures. Les fonctions de ce niveau sont de coordonner la communication entre deux programmes d'application exécutés sur des postes de travail différents. Cela se produit sous la forme d’un dialogue bien structuré. Ces fonctions incluent la création d'une session, la gestion de l'envoi et de la réception de paquets de messages pendant une session et la fin d'une session.
Au niveau de la session, il est déterminé quel sera le transfert entre deux processus de candidature :
Half-duplex (les processus transmettront et recevront des données à tour de rôle) ;
Duplex (les processus transmettront des données et les recevront en même temps).
En mode semi-duplex, la couche session émet un jeton de données au processus qui initie le transfert. Lorsqu'il est temps pour le deuxième processus de répondre, le jeton de données lui est transmis. La couche session permet la transmission uniquement à la partie qui possède le jeton de données.
La couche session fournit les fonctions suivantes :
1. Établissement et terminaison au niveau de la session d'une connexion entre des systèmes en interaction.
2. Effectuer un échange de données normal et urgent entre les processus de candidature.
3. Gestion de l'interaction entre les processus de candidature.
4. Synchronisation des connexions de session.
5. Notification des processus de candidature concernant des situations exceptionnelles.
6. Définition de marques dans le processus de candidature qui permettent, après un échec ou une erreur, de restaurer son exécution à partir de la marque la plus proche.
7. Interrompre le processus de candidature lorsque cela est nécessaire et le reprendre correctement.
8. Terminez une session sans perdre de données.
9. Transmission de messages spéciaux sur le déroulement de la session.
La couche session est chargée d'organiser les sessions d'échange de données entre les machines finales. Les protocoles de couche session font généralement partie des trois couches supérieures du modèle.
Couche de transport
La couche transport est conçue pour transmettre des paquets sur un réseau de communication. Au niveau de la couche transport, les paquets sont divisés en blocs.
Sur le chemin de l'expéditeur au destinataire, les paquets peuvent être corrompus ou perdus. Alors que certaines applications ont leur propre gestion des erreurs, d’autres préfèrent gérer immédiatement une connexion fiable. Le travail de la couche transport est de garantir que les applications ou les couches supérieures du modèle (application et session) transfèrent les données avec le degré de fiabilité requis. Le modèle OSI définit cinq classes de service fournies par la couche transport. Ces types de services se distinguent par la qualité des services fournis : l'urgence, la capacité de restaurer les communications interrompues, la disponibilité de moyens de multiplexage de plusieurs connexions entre différents protocoles applicatifs via un protocole de transport commun, et surtout, la capacité de détecter et corriger les erreurs de transmission, telles que la distorsion, la perte et la duplication de paquets.
La couche transport détermine l'adressage appareils physiques(systèmes, leurs parties) sur le réseau. Cette couche garantit la livraison des blocs d'informations aux destinataires et contrôle cette livraison. Sa tâche principale est de fournir des formes efficaces, pratiques et fiables de transfert d'informations entre les systèmes. Lorsque plusieurs paquets sont traités, la couche transport contrôle l'ordre dans lequel les paquets sont traités. Si un double d'un message reçu précédemment passe, alors ce niveau le reconnaît et ignore le message.
Les fonctions de la couche transport comprennent :
1. Contrôler la transmission sur le réseau et garantir l'intégrité des blocs de données.
2. Détection des erreurs, leur élimination partielle et reporting des erreurs non corrigées.
3. Restauration de la transmission après des pannes et des dysfonctionnements.
4. Agrandissement ou division de blocs de données.
5. Fournir des priorités lors du transfert de blocs (normal ou urgent).
6. Confirmation du transfert.
7. Élimination des blocages en cas de situations de blocage du réseau.
À partir de la couche transport, tous les protocoles supérieurs sont implémentés dans un logiciel, généralement inclus dans le réseau. système opérateur.
Les protocoles de couche transport les plus courants incluent :
Protocole de contrôle de transmission TCP (Transmission Control Protocol) de la pile TCP/IP ;
Protocole de datagramme utilisateur UDP (User Datagram Protocol) de la pile TCP/IP ;
NCP (NetWare Core Protocol) le protocole de base des réseaux NetWare ;
Échange ordonné SPX (Sequenced Packet eXchange) de packages de pile Novell ;
TP4 (Transmission Protocol) – protocole de transmission de classe 4.
Couche réseau
Le niveau réseau assure la pose de canaux reliant les abonnés et les systèmes administratifs via le réseau de communication, la sélection de l'itinéraire le plus rapide et le plus fiable.
La couche réseau établit la communication dans réseau informatique entre deux systèmes et assure la pose de canaux virtuels entre eux. Un canal virtuel ou logique est le fonctionnement des composants du réseau qui crée l'illusion de composants en interaction établissant le chemin requis entre eux. De plus, la couche réseau signale les erreurs à la couche transport. Les messages de la couche réseau sont généralement appelés paquets. Ils contiennent des éléments de données. La couche réseau est responsable de leur adressage et de leur livraison.
Trouver le meilleur chemin pour la transmission des données s'appelle le routage, et sa solution est la tâche principale de la couche réseau. Ce problème est compliqué par le fait que le chemin le plus court n’est pas toujours le meilleur. Souvent, le critère de choix d'un itinéraire est le temps de transmission des données le long de cet itinéraire ; cela dépend de la capacité des canaux de communication et de l’intensité du trafic, qui peuvent évoluer dans le temps. Certains algorithmes de routage tentent de s’adapter aux changements de charge, tandis que d’autres prennent des décisions basées sur des moyennes au fil du temps. longue durée. L'itinéraire peut être sélectionné sur la base d'autres critères, par exemple la fiabilité de la transmission.
Le protocole de couche liaison garantit la transmission des données entre tous les nœuds uniquement dans un réseau avec la topologie standard appropriée. Il s'agit d'une limitation très stricte qui ne permet pas de construire des réseaux avec une structure développée, par exemple des réseaux combinant plusieurs réseaux d'entreprise dans réseau unique, ou des réseaux hautement fiables dans lesquels il existe des connexions redondantes entre les nœuds.
Ainsi, au sein du réseau, la livraison des données est régulée par la couche liaison de données, mais la livraison des données entre réseaux est gérée par la couche réseau. Lors de l'organisation de la livraison de paquets au niveau du réseau, le concept de numéro de réseau est utilisé. Dans ce cas, l'adresse du destinataire est constituée du numéro de réseau et du numéro d'ordinateur sur ce réseau.
Les réseaux sont connectés les uns aux autres par des appareils spéciaux appelés routeurs. Un routeur est un périphérique qui collecte des informations sur la topologie des connexions inter-réseau et, sur cette base, transmet les paquets de la couche réseau au réseau de destination. Afin de transmettre un message d'un expéditeur situé sur un réseau à un destinataire situé sur un autre réseau, vous devez effectuer un certain nombre de transferts de transit (sauts) entre les réseaux, en choisissant à chaque fois l'itinéraire approprié. Ainsi, une route est une séquence de routeurs par lesquels passe un paquet.
La couche réseau est chargée de diviser les utilisateurs en groupes et de router les paquets en fonction de la traduction des adresses MAC en adresses réseau. La couche réseau assure également une transmission transparente des paquets vers la couche transport.
La couche réseau remplit les fonctions suivantes :
1. Création de connexions réseau et identification de leurs ports.
2. Détecter et corriger les erreurs qui se produisent lors de la transmission via un réseau de communication.
3. Contrôle du flux de paquets.
4. Organisation (ordonnancement) de séquences de paquets.
5. Routage et commutation.
6. Segmentation et fusion de packages.
Au niveau du réseau, deux types de protocoles sont définis. Le premier type fait référence à la définition de règles de transmission des paquets de données du nœud final du nœud au routeur et entre les routeurs. Ce sont ces protocoles que l’on entend généralement lorsque l’on parle de protocoles de couche réseau. Cependant, un autre type de protocole, appelé protocole d'échange d'informations de routage, est souvent inclus dans la couche réseau. À l'aide de ces protocoles, les routeurs collectent des informations sur la topologie des connexions inter-réseau.
Les protocoles de couche réseau sont implémentés modules logiciels système d'exploitation, ainsi que les logiciels et le matériel des routeurs.
Les protocoles les plus couramment utilisés au niveau réseau sont :
IP (protocole Internet) Protocole Internet, un protocole réseau de la pile TCP/IP qui fournit des informations d'adresse et de routage ;
IPX (Internetwork Packet Exchange) est un protocole d'échange de paquets inter-réseau conçu pour l'adressage et le routage des paquets sur les réseaux Novell ;
X.25 est une norme internationale pour les communications mondiales à commutation de paquets (partiellement implémentée au niveau de la couche 2) ;
CLNP (Connection Less Network Protocol) est un protocole réseau sans connexion.
Couche de liaison de données
L'unité d'information au niveau de la couche liaison est la trame. Les frames sont une structure logiquement organisée dans laquelle les données peuvent être placées. Le travail de la couche liaison est de transmettre les trames de la couche réseau à la couche physique.
La couche physique transfère simplement des bits. Cela ne tient pas compte du fait que dans certains réseaux dans lesquels les lignes de communication sont utilisées alternativement par plusieurs paires d'ordinateurs en interaction, le support physique de transmission peut être occupé. L’une des tâches de la couche liaison est donc de vérifier la disponibilité du support de transmission. Une autre tâche de la couche liaison est de mettre en œuvre des mécanismes de détection et de correction des erreurs.
La couche liaison garantit que chaque trame est transmise correctement en plaçant une séquence spéciale de bits au début et à la fin de chaque trame pour la marquer, et calcule également une somme de contrôle en additionnant tous les octets de la trame d'une certaine manière et en ajoutant la somme de contrôle. au cadre. Lorsque la trame arrive, le récepteur calcule à nouveau la somme de contrôle des données reçues et compare le résultat avec la somme de contrôle de la trame. S'ils correspondent, le cadre est considéré comme correct et accepté. Si les sommes de contrôle ne correspondent pas, une erreur est enregistrée.
La tâche de la couche liaison est de prendre les paquets provenant de la couche réseau et de les préparer pour la transmission, en les plaçant dans une trame de taille appropriée. Cette couche est chargée de déterminer où commence et se termine un bloc, ainsi que de détecter les erreurs de transmission.
Au même niveau, les règles d'utilisation de la couche physique par les nœuds du réseau sont déterminées. La représentation électrique des données sur le LAN (bits de données, méthodes de codage des données et jetons) est reconnue à ce niveau et uniquement à ce niveau. C'est ici que les erreurs sont détectées et corrigées (en exigeant la retransmission des données).
La couche liaison de données assure la création, la transmission et la réception de trames de données. Cette couche répond aux requêtes de la couche réseau et utilise le service de la couche physique pour recevoir et transmettre des paquets. Les spécifications IEEE 802.X divisent la couche liaison de données en deux sous-couches :
Le contrôle de liaison logique LLC (Logical Link Control) fournit un contrôle logique de la communication. La sous-couche LLC fournit des services de couche réseau et est associée à la transmission et à la réception des messages utilisateur.
Contrôle d'accès aux médias MAC (Media Assess Control). La sous-couche MAC régule l'accès au support physique partagé (passage de jeton ou détection de collision ou de collision) et contrôle l'accès au canal de communication. La sous-couche LLC est située au-dessus de la sous-couche MAC.
La couche liaison de données définit l'accès aux médias et le contrôle de la transmission via une procédure de transmission des données sur le canal.
Lorsque les blocs de données transmis sont volumineux, la couche liaison les divise en trames et transmet les trames sous forme de séquences.
Lors de la réception de trames, la couche forme à partir d'elles des blocs de données transmis. La taille d'un bloc de données dépend de la méthode de transmission et de la qualité du canal sur lequel il est transmis.
Dans les réseaux locaux, les protocoles de couche liaison sont utilisés par les ordinateurs, les ponts, les commutateurs et les routeurs. Dans les ordinateurs, les fonctions de la couche liaison sont implémentées conjointement adaptateurs réseau et leurs chauffeurs.
La couche liaison de données peut remplir les types de fonctions suivants :
1. Organisation (établissement, gestion, terminaison) des connexions de canaux et identification de leurs ports.
2. Organisation et transfert du personnel.
3. Détection et correction des erreurs.
4. Gestion des flux de données.
5. Assurer la transparence des canaux logiques (transmission de données codées de quelque manière que ce soit à travers eux).
Les protocoles les plus couramment utilisés au niveau de la couche liaison de données comprennent :
Protocole de contrôle de liaison de données de haut niveau HDLC (High Level Data Link Control) pour les connexions série ;
IEEE 802.2 LLC (Type I et Type II) fournit un MAC pour les environnements 802.x ;
Technologie réseau Ethernet selon la norme IEEE 802.3 pour les réseaux utilisant une topologie en bus et accès multiple avec écoute des fréquences porteuses et détection des conflits ;
Token ring est une technologie réseau selon la norme IEEE 802.5, utilisant une topologie en anneau et une méthode d'accès en anneau avec passage de jeton ;
FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) est une technologie de réseau selon la norme IEEE 802.6 utilisant un support fibre optique ;
X.25 est une norme internationale pour les communications mondiales à commutation de paquets ;
Réseau Frame Relay organisé selon les technologies X25 et RNIS.
Couche physique
La couche physique est conçue pour s'interfacer avec les moyens physiques de communication. Les moyens de connexion physique sont une combinaison de l'environnement physique, du matériel et logiciel, assurant la transmission du signal entre les systèmes.
Le support physique est la substance matérielle à travers laquelle les signaux sont transmis. L’environnement physique est le fondement sur lequel repose la connectivité physique. L'éther, les métaux, le verre optique et le quartz sont largement utilisés comme supports physiques.
La couche physique se compose d'une sous-couche d'interface multimédia et d'une sous-couche de conversion de transmission.
Le premier d’entre eux assure l’appairage du flux de données avec le canal physique de communication utilisé. Le second effectue des transformations liées aux protocoles utilisés. La couche physique fournit l'interface physique avec le canal de données et décrit également les procédures de transmission et de réception des signaux vers le canal. A ce niveau, les paramètres électriques, mécaniques, fonctionnels et procéduraux pour connexion physique dans les systèmes. La couche physique reçoit les paquets de données de la couche liaison supérieure et les convertit en signaux optiques ou électriques correspondant aux 0 et 1 du flux binaire. Ces signaux sont envoyés via le support de transmission au nœud de réception. Les propriétés mécaniques et électriques/optiques du support de transmission sont déterminées au niveau physique et comprennent :
Type de câbles et connecteurs ;
Disposition des contacts dans les connecteurs ;
Schéma de codage du signal pour les valeurs 0 et 1.
La couche physique remplit les fonctions suivantes :
1. Établir et déconnecter les connexions physiques.
2. Transmission et réception du code série.
3. Écoute, si nécessaire, des chaînes.
4. Identification des canaux.
5. Notification des dysfonctionnements et des pannes.
La notification des défauts et des pannes est due au fait qu'au niveau physique, une certaine classe d'événements est détectée qui interfèrent avec le fonctionnement normal du réseau (collision de trames envoyées par plusieurs systèmes à la fois, rupture de canal, panne de courant, perte de contact mécanique, etc.). Les types de services fournis à la couche liaison de données sont déterminés par les protocoles de la couche physique. L'écoute d'un canal est nécessaire dans les cas où un groupe de systèmes est connecté à un canal, mais un seul d'entre eux est autorisé à transmettre des signaux en même temps. Ainsi, l’écoute d’une chaîne permet de déterminer si sa transmission est gratuite. Dans certains cas, pour plus définition claire La structure de la couche physique est divisée en plusieurs sous-niveaux. Par exemple, la couche physique d'un réseau sans fil est divisée en trois sous-couches (Fig. 1.14).
Riz. 1.14. Couche physique du réseau local sans fil
Les fonctions de la couche physique sont implémentées dans tous les appareils connectés au réseau. Côté ordinateur, les fonctions de la couche physique sont assurées par la carte réseau. Les répéteurs sont le seul type d'équipement qui fonctionne uniquement sur la couche physique.
La couche physique peut fournir une transmission à la fois asynchrone (série) et synchrone (parallèle), qui est utilisée pour certains ordinateurs centraux et mini-ordinateurs. Au niveau de la couche physique, un schéma de codage doit être défini pour représenter les valeurs binaires dans le but de les transmettre sur un canal de communication. De nombreux réseaux locaux utilisent le codage Manchester.
Un exemple de protocole de couche physique est la spécification de la technologie Ethernet 10Base-T, qui définit le câble utilisé comme une paire torsadée non blindée de catégorie 3 avec une impédance caractéristique de 100 Ohms, un connecteur RJ-45, une longueur de segment physique maximale de 100 mètres, Code Manchester pour la représentation des données et d'autres caractéristiques de l'environnement et des signaux électriques.
Certaines des spécifications de couche physique les plus courantes incluent :
EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 – caractéristiques mécaniques/électriques d'une interface série asymétrique ;
EIA-RS-422/449, CCITT V.10 – caractéristiques mécaniques, électriques et optiques d'une interface série équilibrée ;
Ethernet est une technologie réseau selon la norme IEEE 802.3 pour les réseaux qui utilise une topologie de bus et un accès multiple avec écoute de porteuse et détection de collision ;
Token ring est une technologie réseau selon la norme IEEE 802.5, utilisant une topologie en anneau et une méthode d'accès en anneau avec passage de jeton.
Dans l'article d'aujourd'hui, je veux revenir à l'essentiel et parler de Modèles d'interconnexion de systèmes ouverts OSI. Ce matériel sera utile aux débutants administrateurs système et tous ceux qui sont intéressés par la construction de réseaux informatiques.
Tous les composants du réseau, du support de transmission de données à l'équipement, fonctionnent et interagissent les uns avec les autres selon un ensemble de règles décrites dans ce que l'on appelle modèles d'interaction de systèmes ouverts.
Modèle d'interopérabilité des systèmes ouverts OSI(Open System Interconnection) a été développé par l’organisation internationale selon les normes ISO (International Standards Organization).
Selon le modèle OSI, les données transmises de la source à la destination transitent sept niveaux . A chaque niveau, une tâche spécifique est effectuée, qui garantit finalement non seulement l'acheminement des données jusqu'à la destination finale, mais rend également leur transmission indépendante des moyens utilisés à cet effet. Ainsi, la compatibilité est obtenue entre des réseaux avec des topologies différentes et équipement de réseau.
La séparation de tous les outils réseau en couches simplifie leur développement et leur utilisation. Plus le niveau est élevé, plus le problème à résoudre est complexe. Les trois premières couches du modèle OSI ( physique, canal, réseau) sont étroitement liés au réseau et aux équipements réseau utilisés. Les trois derniers niveaux ( session, couche de présentation des données, application) sont implémentés à l'aide du système d'exploitation et des programmes d'application. Couche de transport agit comme intermédiaire entre ces deux groupes.
Avant d'être envoyées sur le réseau, les données sont divisées en paquets , c'est à dire. éléments d'information organisés de manière spécifique afin qu'ils soient compréhensibles par les appareils de réception et de transmission. Lors de l'envoi de données, le paquet est traité séquentiellement au moyen de tous les niveaux du modèle OSI, de l'application au physique. À chaque niveau, contrôlez les informations pour ce niveau (appelées en-tête de paquet ), nécessaire au transfert réussi des données sur le réseau.
En conséquence, ce message réseau commence à ressembler à un sandwich multicouche, qui doit être « comestible » pour l'ordinateur qui le reçoit. Pour ce faire, il est nécessaire de respecter certaines règles d'échange de données entre ordinateurs en réseau. Ces règles sont appelées protocoles .
Du côté de la réception, le paquet est traité au moyen de toutes les couches du modèle OSI dans l'ordre inverse, en commençant par la couche physique et en terminant par l'application. A chaque niveau, les moyens correspondants, guidés par le protocole de la couche, lisent les informations du paquet, puis suppriment les informations ajoutées au paquet au même niveau par le côté émetteur, et transmettent le paquet aux moyens du niveau suivant. Lorsque le paquet atteint la couche application, toutes les informations de contrôle seront supprimées du paquet et les données reviendront à leur forme d'origine.
Examinons maintenant plus en détail le fonctionnement de chaque couche du modèle OSI :
Couche physique
– le plus bas, derrière lui se trouve directement un canal de communication par lequel les informations sont transmises. Il participe à l'organisation de la communication en tenant compte des caractéristiques du support de transmission des données. Ainsi, il contient toutes les informations sur le support de transmission des données : niveau et fréquence du signal, présence d'interférences, niveau d'atténuation du signal, résistance du canal, etc. De plus, c'est lui qui est chargé de transmettre le flux d'informations et de le transformer conformément aux méthodes existantes codage. Le travail de la couche physique est initialement confié aux équipements réseau.
Il est à noter que c'est à l'aide de la couche physique que les systèmes filaires et réseau sans fil. Dans le premier cas, le câble est utilisé comme support physique, dans le second, n'importe quel type Communication sans fil, comme les ondes radio ou le rayonnement infrarouge.
Couche de liaison de données effectue la tâche la plus difficile - garantit la transmission des données à l'aide d'algorithmes de couche physique et vérifie l'exactitude des données reçues.
Avant de lancer le transfert de données, la disponibilité du canal de transmission est déterminée. Les informations sont transmises dans des blocs appelés personnel , ou cadres . Chacune de ces trames est dotée d'une séquence de bits à la fin et au début du bloc, et est également complétée par une somme de contrôle. Lors de la réception d'un tel bloc au niveau de la couche liaison, le destinataire doit vérifier l'intégrité du bloc et comparer la somme de contrôle reçue avec la somme de contrôle incluse dans sa composition. Si elles correspondent, les données sont considérées comme correctes, sinon une erreur est enregistrée et une retransmission est requise. Dans tous les cas, un signal est envoyé à l'expéditeur avec le résultat de l'opération, et cela se produit à chaque trame. Ainsi, la deuxième tâche importante de la couche liaison consiste à vérifier l’exactitude des données.
La couche liaison de données peut être implémentée à la fois matériellement (par exemple, à l'aide de commutateurs) et logicielle (par exemple, un pilote de carte réseau).
Couche réseau nécessaire pour effectuer un travail de transfert de données avec détermination préalable du chemin optimal pour le déplacement des paquets. Puisqu'un réseau peut être constitué de segments avec des topologies différentes, la tâche principale de la couche réseau est de déterminer le chemin le plus court, en convertissant simultanément les adresses logiques et les noms des périphériques réseau dans leur représentation physique. Ce processus est appelé routage , et son importance ne peut être surestimée. Disposant d'un schéma de routage constamment mis à jour en raison de l'apparition de divers types de « congestions » dans le réseau, le transfert de données s'effectue dans les plus brefs délais et à la vitesse maximale.
Couche de transport utilisé pour organiser une transmission de données fiable, ce qui élimine la perte d'informations, leur inexactitude ou leur duplication. Dans le même temps, le respect de la séquence correcte lors de la transmission et de la réception des données est surveillé, en les divisant en paquets plus petits ou en les combinant en paquets plus grands pour maintenir l'intégrité des informations.
Couche de session est responsable de la création, du maintien et du maintien d’une session de communication pendant le temps nécessaire pour compléter le transfert de la totalité des données. De plus, il synchronise la transmission des paquets en vérifiant la livraison et l'intégrité du paquet. Pendant le processus de transfert de données, des points de contrôle spéciaux sont créés. En cas d'échec lors de la transmission et de la réception, les paquets manquants sont renvoyés, à partir du point de contrôle le plus proche, ce qui permet de transférer la totalité des données dans les plus brefs délais, offrant généralement une bonne vitesse.
Couche de présentation des données (ou, comme on l'appelle aussi, niveau exécutif ) est intermédiaire, sa tâche principale est de convertir les données d'un format de transmission sur un réseau vers un format compréhensible à un niveau supérieur, et vice versa. De plus, il est chargé de ramener les données dans un format unique : lorsque les informations sont transférées entre deux absolument différents réseaux avec différents formats de données, puis avant de les traiter, il est nécessaire de les présenter sous une forme compréhensible à la fois par le destinataire et par l'expéditeur. C’est à ce niveau que sont utilisés les algorithmes de chiffrement et de compression des données.
Couche d'application – le dernier et le plus élevé du modèle OSI. Responsable de la connexion du réseau avec les utilisateurs - applications qui nécessitent des informations des services réseau à tous les niveaux. Avec son aide, vous pouvez découvrir tout ce qui s'est passé pendant le processus de transfert de données, ainsi que des informations sur les erreurs survenues pendant le processus de transfert. De plus, ce niveau assure le fonctionnement de tous les processus externes réalisés via l'accès au réseau - bases de données, clients de messagerie, gestionnaires de téléchargement de fichiers, etc.
Sur Internet, j'ai trouvé une photo dans laquelle un auteur inconnu présentait Modèle de réseau OSI sous forme de burger. Je pense que c'est une image très mémorable. Si soudainement, dans une situation (par exemple, lors d'un entretien d'embauche), vous devez répertorier les sept couches du modèle OSI dans le bon ordre à partir de la mémoire, n'oubliez pas cette image, et cela vous aidera. Pour plus de commodité, j'ai traduit les noms des niveaux de l'anglais vers le russe : c'est tout pour aujourd'hui. Dans le prochain article, je continuerai le sujet et en parlerai.
