Тільки почали працювати мережевим адміністратором? Чи не хочете опинитися спантеличеним? Наша стаття вам стане в нагоді. Чули, як перевірений часом адміністратор говорить про мережевих неполадки і згадує якісь рівні? Може вас коли-небудь запитували на роботі, які рівні захищені і працюють, якщо ви використовуєте старий брандмауер? Щоб розібратися з основами інформаційної безпеки, потрібно зрозуміти принцип ієрархії моделі OSI. Спробуємо побачити можливості даної моделі.
Поважаючий себе системний адміністратор повинен добре розбиратися в мережевих термінах
У перекладі з англійської - базова еталонна модель взаємодії відкритих систем. Точніше, мережева модель стека мережевих протоколів OSI / ISO. Введена в 1984 році в якості концептуальної основи, які розділили процес відправки даних у всесвітній павутині на сім нескладних етапів. Вона не є найпопулярнішою, так як затягнулася розробка специфікації OSI. Стек протоколів TCP / IP вигідніше і вважається основною використовуваною моделлю. Втім, у вас є величезний шанс зіткнутися з моделлю OSI на посаді системного адміністратора або в IT-сфері.
Створено безліч специфікацій і технологій для мережевих пристроїв. В такому розмаїтті легко заплутатися. Саме модель взаємодії відкритих систем допомагає розуміти один одного мережевих пристроїв, що використовують різні методи спілкування. Зауважимо, що найбільш корисна OSI для виробників програмного і апаратного забезпечення, що займаються проектуванням сумісної продукції.
Запитайте, яка ж у цьому користь для вас? Знання багаторівневої моделі дасть вам можливість вільного спілкування з співробітниками IT-компаній, обговорення мережевих неполадок вже не буде гнітючої нудьгою. А коли ви навчитеся розуміти, на якому етапі стався збій, зможете легко знаходити причини і значно скорочувати діапазон своєї роботи.
рівні OSI
Модель містить в собі сім спрощених етапів:
- Фізичний.
- Канальний.
- Мережевий.
- Транспортний.
- Сеансовий.
- Представницький.
- Прикладний.
Чому розкладання на кроки спрощує життя? Кожен з рівнів відповідає певному етапу відправки мережевого повідомлення. Всі кроки послідовні, значить, функції виконуються незалежно, немає необхідності в інформації про роботу на попередньому рівні. Єдина необхідна складова - спосіб отримання даних з попереднього кроку, і яким чином пересилається інформація на наступний крок.
Перейдемо до безпосереднього знайомства з рівнями.
фізичний рівень
Головне завдання першого етапу - пересилання бітів через фізичні канали зв'язку. Фізичні канали зв'язку - пристрої, створені для передачі і прийому інформаційних сигналів. Наприклад, оптоволокно, коаксіальний кабель або кручена пара. Пересилання може проходити і через бездротовий зв'язок. Перший етап характеризується середовищем передачі даних: захистом від перешкод, пропускною здатністю, хвильовим опором. Так само задаються якості електричних кінцевих сигналів (вид кодування, рівні напруги і швидкість передачі сигналу) і підводяться до стандартних типів роз'ємів, призначаються контактні з'єднання.
Функції фізичного етапу здійснюються абсолютно на кожному пристрої, підключеному до мережі. Наприклад, мережевий адаптер реалізовує ці функції з боку комп'ютера. Ви могли вже зіткнутися з протоколами першого кроку: RS -232, DSL і 10Base-T, що визначають фізичні характеристики каналу зв'язку.
канальний рівень
На другому етапі зв'язуються абстрактний адресу пристрою з фізичним пристроєм, перевіряється доступність середовища передачі. Біти сформіровиваются в набори - кадри. Основне завдання канального рівня - виявлення і виправлення помилок. Для коректної пересилання перед і після кадру вставляються спеціалізовані послідовності бітів і додається вирахувана контрольна сума. Коли кадр досягає адресата, знову вираховується контрольна сума, вже прибули даних, якщо вона збігається з контрольною сумою в кадрі, кадр визнається правильним. В іншому випадку з'являється помилка, виправляється через повторну передачу інформації.
Канальний етап уможливлює передачу інформації, завдяки спеціальній структурі зв'язків. Зокрема, через протоколи канального рівня працюють шини, мости, комутатори. У специфікації другого кроку входять: Ethernet, Token Ring і PPP. Функції канального етапу в комп'ютері виконують мережеві адаптери і драйвери до них.
Мережевий рівень
У стандартних ситуаціях функцій канального етапу не вистачає для високоякісної передачі інформації. Специфікації другого кроку можуть передавати дані лише між вузлами з однаковою топологією, наприклад, дерева. З'являється потреба у третьому етапі. Потрібно утворити об'єднану транспортну систему з розгалуженою структурою для декількох мереж, що володіють довільною структурою і розрізняються методом пересилання даних.
Якщо пояснити по-іншому, то третій крок обробляє інтернет-протокол і виконує функцію маршрутизатора: пошук найкращого шляху для інформації. Маршрутизатор - пристрій, що збирає дані про структуру міжмережевих з'єднань і передає пакети в мережу призначення (транзитні передачі - хопи). Якщо ви стикаєтеся з помилкою в IP-адресу, то це проблема, що виникла на мережевому рівні. Протоколи третього етапу розбиваються на мережеві, маршрутизації або дозволу адрес: ICMP, IPSec, ARP і BGP.
транспортний рівень
Щоб дані дійшли до додатків і верхніх рівнів стека, необхідний четвертий етап. Він надає потрібну ступінь надійності передачі інформації. Значаться п'ять класів послуг транспортного етапу. Їх відмінність полягає в терміновості, здійсненності відновлення перерваного зв'язку, здатності виявити і виправити помилки передачі. Наприклад, втрата або дублювання пакетів.
Як вибрати клас послуг транспортного етапу? Коли якість каналів транспортування зв'язку високе, адекватним вибором виявиться полегшений сервіс. Якщо канали зв'язку на самому початку працюють небезпечно, доцільно вдатися до розвиненого сервісу, який забезпечить максимальні можливості для пошуку і вирішення проблем (контроль поставки даних, тайм-аути доставки). Специфікації четвертого етапу: TCP і UDP стека TCP / IP, SPX стека Novell.
Об'єднання перших чотирьох рівнів називається транспортною підсистемою. Вона сповна надає обраний рівень якості.
сеансовий рівень
П'ятий етап допомагає в регулюванні діалогів. Не можна, щоб співрозмовники переривали один одного або говорили синхронно. Сеансовий рівень запам'ятовує активну сторону в конкретний момент і синхронізує інформацію, погоджуючи і підтримуючи з'єднання між пристроями. Його функції дозволяють повернутися до контрольної точки під час довгої пересилання і не починати все заново. Також на п'ятому етапі можна припинити з'єднання, коли завершується обмін інформацією. Специфікації сеансового рівня: NetBIOS.
представницький рівень
Шостий етап бере участь в трансформації даних в універсальний розпізнається формат без зміни змісту. Так як в різних пристроях утилізуються різні формати, інформація, оброблена на представницькому рівні, дає можливість системам розуміти один одного, долаючи синтаксичні та кодові відмінності. Крім того, на шостому етапі з'являється можливість шифрування та дешифрування даних, що забезпечує секретність. Приклади протоколів: ASCII і MIDI, SSL.
прикладний рівень
Сьомий етап в нашому списку і перший, якщо програма відправляє дані через мережу. Складається з наборів специфікацій, через які користувач, Web-сторінок. Наприклад, при відправці повідомлень поштою саме на прикладному рівні вибирається зручний протокол. Склад специфікацій сьомого етапу дуже різноманітний. Наприклад, SMTP і HTTP, FTP, TFTP або SMB.
Ви можете почути десь про восьмому рівні моделі ISO. Офіційно, його не існує, але серед працівників IT-сфери з'явився жартівливий восьмий етап. Все через те, що проблеми можуть виникнути з вини користувача, а як відомо, людина знаходиться у вершини еволюції, ось і з'явився восьмий рівень.
Розглянувши модель OSI, ви змогли розібратися зі складною структурою роботи мережі і тепер розумієте суть вашої роботи. Все стає досить просто, коли процес розбивається на частини!
OSI включає сім рівнів. На рис. 1.5 показана модель взаємодії двох пристроїв: вузла джерела(Source) і вузла призначення(Destination). Сукупність правил, за якими відбувається обмін даними між програмно-апаратними засобами, що перебувають на одному рівні, називається протоколом. Набір протоколів називається стеком протоколів і задається певним стандартом. Взаємодія між рівнями визначається стандартними інтерфейсами.
Мал. 1.5.
Взаємодія відповідних рівнів є віртуальним, За винятком фізичного рівня, на якому відбувається обмін даними по кабелях, що з'єднує комп'ютери. На рис. 1.5 наведені також приклади протоколів, які керують взаємодією вузлів на різних рівнях моделі OSI. Взаємодія рівнів між собою всередині вузла відбувається через міжрівневий інтерфейс, І кожен нижележащий рівень надає послуги вищерозміщений.
Віртуальний обмін між відповідними рівнями вузлів A і B (рис. 1.6) відбувається певними одиницями інформації. На трьох верхніх рівнях - це повідомленняабо дані (Data), На транспортному рівні - сегменти (Segment), На мережевому рівні - пакети (Packet), На канальному рівні - кадри (Frame) І на фізичному - послідовність бітів.
Для кожної мережевої технологіїіснують свої протоколи і свої технічні засоби, частина з яких має умовні позначення, наведені на рис. 1.5. Дані позначення введені фірмою Cisco і стали загальноприйнятими. Серед технічних засобів фізичного рівня слід зазначити кабелі, роз'єми, повторювачі сигналів (repeater), Багатопортовий повторювачі або концентратори (hub), перетворювачі середовища (transceiver), Наприклад, перетворювачі електричних сигналів в оптичні і навпаки. На канальному рівні - це мости (bridge), комутатори (switch). На мережевому рівні - маршрутизатори (router). Мережеві карти або адаптери (Network Interface Card - NIC) функціонують як на канальному, так і на фізичному рівні, що обумовлено мережевою технологієюі середовищем передачі даних.
Мал. 1.6.
При передачі даних від джерела до вузла призначення підготовлені на прикладному рівні передані дані послідовно проходять від самого верхнього, Прикладного рівня 7 вузла джерела інформації до найнижчого - Фізичного рівня 1, потім передаються по фізичному середовищі вузлу призначення, де послідовно проходять від нижнього рівня 1 до рівня 7.
Самий верхній, Прикладний рівень (Application Layer) 7оперує найбільш загальною одиницею даних - повідомленням. На цьому рівні реалізується управління загальним доступом до мережі, потоком даних, мережевими службами, такими, як FTP, TFTP, HTTP, SMTP, SNMPта ін.
Представницький рівень (Presentation Layer) 6змінює форму представлення даних. Наприклад, що передаються з рівня 7 дані перетворюються в загальноприйнятий формат ASCII. При прийомі даних відбувається зворотний процес. На рівні 6 також відбувається шифрация і стиснення даних.
Сеансовий рівень (Session Layer) 5встановлює сеанс зв'язку двох кінцевих вузлів (комп'ютерів), визначає, який комп'ютер є передавачем, а який приймачем, задає для сторони, яка передає час передачі.
Транспортний рівень (Transport Layer) 4ділить велике повідомлення вузла джерела інформації на частини, при цьому додає заголовок і формує сегментипевного обсягу, а короткі повідомлення може об'єднувати в один сегмент. У вузлі призначення відбувається зворотний процес. У заголовку сегмента задаються номера портуджерела і призначення, які адресують служби верхнього прикладного рівня для обробки даного сегмента. Крім того, транспортний рівеньзабезпечує надійну доставку пакетів. При виявленні втрат і помилок на цьому рівні формується запит повторної передачі, при цьому використовується протокол TCP. Коли необхідність перевірки правильності доставленого повідомлення відсутня, то використовується більш простий і швидкий протокол дейтаграм користувача (User Datagram Protocol - UDP).
Мережевий рівень (Network Layer) 3адресує повідомлення, задаючи одиниці переданих даних (Пакету) логічні мережеві адресивузла призначення і вузла джерела ( IP-адреси), Визначає маршрут, За яким буде відправлений пакет даних, Транслює логічні локальну мережу в фізичні, а на приймальній стороні - фізичні адресив логічні. Мережеві логічні адресиналежать користувачам.
Канальний рівень (Data Link) 2формує з пакетів кадриданих (frames). На цьому рівні задаються фізичні адресипристрою-відправника та пристрої-одержувача даних. наприклад, фізична адресапристрою може бути прописаний в ПЗУ мережевої карти комп'ютера. На цьому ж рівні до переданих даним додається контрольна сума, Що визначається за допомогою алгоритму циклічного коду. На приймальній стороні за контрольної сумівизначають і по можливості виправляють помилки.
Фізичний рівень (Physical) 1здійснює передачу потоку бітів за відповідною фізичної середовищі (електричний або оптичний кабель, радіоканал) через відповідний інтерфейс. На цьому рівні проводиться кодування даних, синхронізація переданих бітів інформації.
Протоколи трьох верхніх рівнів є мереженезалежні, три нижніх рівні є мережезалежними. Зв'язок між трьома верхніми і трьома нижніми рівнями відбувається на транспортному рівні.
Важливим процесом при передачі даних є інкапсуляція(Encapsulation) даних. Передане повідомлення, сформоване додатком, проходить три верхніх мереженезалежні рівня і надходить на транспортний рівень, Де ділиться на частини і кожна частина инкапсулируется (поміщається) в сегмент даних (рис. 1.7). У заголовку сегмента міститься номер протоколу прикладного рівня, за допомогою якого підготовлено повідомлення, і номер протоколу, який буде обробляти даний сегмент.
Мал. 1.7.
На мережевому рівні сегмент инкапсулируется в пакетданих, заголовок ( header) Якого містить, крім іншого, мережеві (логічні) адреси відправника інформації (джерела) - Source Address ( SA) І одержувача (призначення) - Destination Address ( DA). В даному курсі - це IP-адреси.
На канальному рівні пакет инкапсулируется в кадрабо фреймданих, заголовок якого містить фізичні адресивузла передавача і приймача, а також іншу інформацію. Крім того, на цьому рівні додається трейлер(Кінцевик) кадру, що містить інформацію, необхідну для перевірки правильності прийнятої інформації. Таким чином, відбувається обрамлення даних заголовками зі службовою інформацією, т. Е. інкапсуляціяданих.
Назва інформаційних одиниць на кожному рівні, їх розмір і інші параметри інкапсуляції задаються згідно з протоколом одиниць даних (Protocol Data Unit - PDU). Отже, на трьох верхніх рівнях - це повідомлення (Data), На Транспортному рівні 4 - сегмент (Segment), На мережевому рівні 3 - пакет (Packet), На Канальному рівні 2 - кадр (Frame), На Фізичному Рівні 1 - послідовність біт.
Крім семиуровневой OSI моделі на практиці застосовується чотирирівнева модель TCP / IP (рис. 1.8).
Мал. 1.8.
прикладний рівеньмоделі TCP / IP за назвою збігається з назвою моделі OSI, але за функціями набагато ширше, оскільки охоплює три верхніх мереженезалежні рівня (прикладної, представницький і сеансовий). транспортний рівеньобох моделей і за назвою, і за функціями однаковий. Мережевий рівень моделі OSI відповідає межсетевому ( Internet) Рівню моделі TCP / IP, а два нижніх рівня (канальний і фізичний) представлені об'єднаним рівнем доступу до мережі ( Network Access).
Мал. 1.9.
Таким чином, транспортний рівень, Що забезпечує надійність передачі даних, функціонує тільки на кінцевих вузлах, що знижує затримку передачі повідомленняпо всій мережі від одного кінцевого вузла до іншого. У наведеному прикладі (рис. 1.9) протокол IP функціонує на всіх вузлах мережі, а стек протоколів TCP / IP - тільки на кінцевих вузлах.
короткі підсумки
- Телекомунікаційна мережа утворюється сукупністю абонентів і вузлів зв'язку, з'єднаних лініями (каналами) зв'язку.
- розрізняють мережі: з комутацією каналів, Коли телекомунікаційні вузли виконують функції комутаторів, і з комутацією пакетів (повідомлень), коли телекомунікаційні вузли виконують функції маршрутизаторів.
- Для створення маршруту в розгалуженої мережі необхідно ставити адреси джерела і одержувача повідомлення. Розрізняють фізичні і логічні адреси.
- Мережі передачі данихз комутацією пакетівпідрозділяються на локальні і глобальні.
- Мережі технології IP є дейтаграмним, коли відсутнє попереднє з'єднання кінцевих вузлів і немає підтвердження прийому повідомлення.
- Високу надійність забезпечує
Для полегшення розуміння роботи всіх мережевих пристроїв, перерахованих у статті Мережеві пристрої, щодо рівнів мережевої еталонної моделі OSI, Я зробив схематичні малюнки з невеликими коментарями.
Для початку згадаємо рівні еталонної мережевої моделі OSI і инкапсулирование даних.
Подивіться, як відбувається передача даних між двома з'єднаними комп'ютерами. Заодно Я виділю роботу мережевої карти на комп'ютерах, тому що саме вона є мережевим пристроєм, а комп'ютер - в принципі немає. (Всі картинки клікабельні - для збільшення картинки клікніть по ній.)
Додаток на комп'ютері PC1 відправляє дані іншому додатку знаходиться на іншому комп'ютері PC2. Починаючи з верхнього рівня (рівень додатків) дані направляються до мережевої карти на канальний рівень. На ньому мережева карта перетворює фрейми в біти і відправляє в фізичну середу (наприклад, кабель виту пару). На іншій стороні кабелю надходить сигнал, і мережева карта комп'ютера PC2 приймає ці сигналу, розпізнаючи їх в біти і формуючи з них фрейми. Дані (що містяться в фреймах) декапсуліруются до верхнього рівня, і коли доходять до рівня додатків, відповідна програма на комп'ютері PC2 отримує їх.
Повторювач. Концентратор.
Репитер і концентратор працюють на одному і тому ж рівні, тому щодо мережевий моделі OSI вони зображуються однаково. Для зручності уявлень мережевих пристроїв будемо їх відображати між нашими комп'ютерами.
Репитер і концентратор пристрої першого (фізичного) рівня. Вони приймають сигнал, розпізнають його, і пересилають сигнал далі в усі активні порти.
Мережевий міст. Комутатор.
Мережевий міст і комутатор теж працюють на одному рівні (канальному) і зображуються вони відповідно однаково.
Обидва пристрої вже другого рівня, тому крім розпізнавання сигналу (подібно концентраторів на першому рівні) вони декапсуліруют його (сигнал) в фрейми. На другому рівні порівнюється контрольна сума трейлера (причепа) фрейму. Потім з заголовка фрейму впізнається MAC-адресу одержувача, і перевіряється його наявність в комутованій таблиці. Якщо адреса присутній, то фрейм назад инкапсулируется в біти і відправляється (вже в вигляді сигналу) на відповідний порт. Якщо адреса не знайдений, відбувається процес пошуку цієї адреси в підключених мережах.
Маршрутизатор.
Як Ви бачите, маршрутизатор (або роутер) - це пристрій третього рівня. Ось як приблизно роутер функціонує: На порт надходить сигнал, і роутер розпізнає його. Розпізнаний сигнал (біти) формують фрейми (кадри). Звіряється контрольна сума в трейлері і MAC-адресу одержувача. Якщо всі перевірки пройшли успішно, фрейми формують пакет. На третьому рівні маршрутизатор досліджує заголовок пакета. У ньому присутній IP адреса пункту призначення (одержувача). На основі IP-адреси і власної таблиці маршрутизації роутер вибирає найкращий маршрут пакети до одержувача. Обравши шлях, роутер инкапсулирует пакет в фрейми, а потім в біти і відправляє їх у вигляді сигналів на відповідний порт (обраний в таблиці маршрутизації).
висновок
У висновку Я об'єднав всі пристрої в одній картинці.
Тепер у Вас достатньо знань, щоб визначити які пристрої і як працюють. Якщо у Вас залишилися питання, задавайте їх мені і найближчим часом Вам або Я або інші користувачі неодмінно допоможуть.
Для єдиного уявлення даних у мережах з неоднорідними пристроями та програмним забезпеченням міжнародна організація по стандартам ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модель описує правила і процедури передачі даних в різних мережевих середовищах з організацією сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси і фізичні засоби з'єднання. На рис. 1.10 представлена структура базової моделі.
Кожен рівень моделі OSI виконує певне завдання в процесі передачі даних по мережі. Базова модель є основою для розробки мережевих протоколів. OSI розділяє комунікаційні функції в мережі на сім рівнів, кожен з яких обслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритих систем.
Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Додатки реалізують свої власні протоколи взаємодії, звертаючись до системних засобів.
Мал. 1.10. модель OSI
Якщо додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, то для обміну даними воно звертається безпосередньо до системних засобів, які виконують функції залишилися нижніх рівнів моделі OSI.
Взаємодія рівнів моделі OSI
Модель OSI можна розділити на дві різних моделі, як показано на рис. 1.11:
Горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм і процесів на різних машинах;
Вертикальну модель на основі послуг, які забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.
Кожен рівень компьютера-відправника взаємодіє з таким же рівнем комп'ютера-одержувача, як ніби він пов'язаний безпосередньо. Такий зв'язок називається логічного чи віртуальної зв'язком. Насправді взаємодія здійснюється між суміжними рівнями одного комп'ютера.
Отже, інформація на комп'ютері-відправника повинна пройти через всі рівні. Потім вона передається по фізичному середовищі до комп'ютера-одержувача і знову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, з якого вона була послана на комп'ютері-відправника.
У горизонтальній моделі двом програмам потрібен загальний протокол для обміну даними. У вертикальної моделі сусідні рівні обмінюються даними з використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application Programming Interface).
Мал. 1.11. Схема взаємодії комп'ютерів в базовій еталонною моделі OSI
Перед подачею в мережу дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) - це одиниця інформації, що передається між станціями мережі.
При відправці даних пакет проходить послідовно через всі рівні програмного забезпечення. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі даних по мережі, як це показано на рис. 1.12, де Заг - заголовок пакета, Кон - кінець пакету.
На приймаючій стороні пакет проходить через всі рівні в зворотному порядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакета, потім видаляє інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передає пакет наступного рівня. Коли пакет сягне Прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.
Мал. 1.12. Формування пакету кожного рівня семиуровневой моделі
Кожен рівень моделі виконує свою функцію. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує.
Окремі рівні моделі OSI зручно розглядати як групи програм, призначених для виконання конкретних функцій. Один рівень, наприклад, відповідає за забезпечення перетворення даних з ASCII в EBCDIC і містить програми, необхідні для виконання цього завдання.
Кожен рівень забезпечує сервіс для вищого рівня, просячи в свою чергу сервіс у нижчестоящого рівня. Верхні рівні запитують сервіс майже однаково: як правило, це вимога маршрутизації якихось даних з однієї мережі в іншу. Практична реалізація принципів адресації даних покладено на нижні рівні. На рис. 1.13 наведено короткий опис функцій всіх рівнів.
Мал. 1.13. Функції рівнів моделі OSI
Вже згадана модель визначає взаємодію відкритих систем різних виробників в одній мережі. Тому вона виконує для них координуючі дії по:
Взаємодії прикладних процесів;
Формам уявлення даних;
Однаковому зберігання даних;
Управлінню мережевими ресурсами;
Безпеки даних і захисту інформації;
Діагностиці програм і технічних засобів.
Прикладний рівень (Application layer)
Прикладний рівень забезпечує прикладним процесам кошти доступу до області взаємодії, є верхнім (сьомим) рівнем і безпосередньо примикає до прикладних процесів.
Насправді прикладної рівень - це набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі отримують доступ до ресурсів, що розділяються, таким як файли, принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організують свою спільну роботу, наприклад за допомогою протоколу електронної пошти. Спеціальні елементи прикладного сервісу забезпечують сервіс для конкретних прикладних програм, таких як програми пересилки файлів і емуляції терміналів. Якщо, наприклад програмі необхідно переслати файли, то обов'язково буде використаний протокол передачі, доступу та управління файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). У моделі OSI прикладна програма, якої потрібно виконати конкретне завдання (наприклад, оновити базу даних на комп'ютері), посилає конкретні дані у вигляді Дейтаграми на прикладний рівень. Одна з основних завдань цього рівня - визначити, як слід обробляти запит прикладної програми, іншими словами, який вигляд повинен прийняти даний запит.
Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням (message).
Прикладний рівень виконує наступні функції:
1. Виконання різних видів робіт.
Передача файлів;
Управління завданнями;
Управління системою і т. Д;
2. Ідентифікація користувачів по їх паролів, адресами, електронних підписів;
3. Визначення функціонуючих абонентів і можливості доступу до нових прикладним процесам;
4. Визначення достатності наявних ресурсів;
5. Організація запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;
6. Передача заявок представницькому рівню на необхідні методи опису інформації;
7. Вибір процедур планованого діалогу процесів;
8. Управління даними, якими обмінюються прикладні процеси і синхронізація взаємодії прикладних процесів;
9. Визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок);
10. Угода про виправлення помилок і визначенні достовірності даних;
11. Узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набори символів, структура даних).
Зазначені функції визначають види сервісу, які прикладної рівень надає прикладним процесам. Крім цього, прикладний рівень передає прикладним процесам сервіс, що надається фізичним, канальним, мережевим, транспортним, сеансовим і представницьким рівнями.
На прикладному рівні необхідно надати в розпорядження користувачів вже перероблену інформацію. З цим може впоратися системне і користувальницьке програмне забезпечення.
Прикладний рівень відповідає за доступ додатків в мережу. Завданнями цього рівня є перенесення файлів, обмін поштовими повідомленнями і управління мережею.
До числа найбільш поширених протоколів верхніх трьох рівнів відносяться:
FTP (File Transfer Protocol) протокол передачі файлів;
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) найпростіший протокол пересилки файлів;
X.400 електронна пошта;
Telnet робота з віддаленим терміналом;
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простий протокол поштового обміну;
CMIP (Common Management Information Protocol) загальний протокол управління інформацією;
SLIP (Serial Line IP) IP для послідовних ліній. Протокол послідовної посимвольной передачі даних;
SNMP (Simple Network Management Protocol) простий протокол мережевого управління;
FTAM (File Transfer, Access, and Management) протокол передачі, доступу та управління файлами.
Рівень представлення даних (Presentation layer)
Функції даного рівня - представлення даних, що передаються між прикладними процесами, у потрібній формі.
Цей рівень забезпечує те, що інформація, передана прикладним рівнем, буде зрозуміла прикладному рівню в іншій системі. У випадках необхідності рівень подання в момент передачі виконує перетворення форматів даних в певний загальний формат уявлення, а в момент прийому, відповідно, виконує зворотне перетворення. Таким чином, прикладні рівні можуть подолати, наприклад, синтаксичні відмінності в представленні даних. Така ситуація може виникнути в ЛВС з неоднотипними комп'ютерами (IBM PC і Macintosh), яким необхідно обмінюватися даними. Так, в полях баз даних інформація повинна бути представлена у вигляді букв і цифр, а часто і в вигляді графічного зображення. Обробляти ці дані потрібно, наприклад, як числа з плаваючою комою.
В основу загального представлення даних покладено єдина всім рівнів моделі система ASN.1. Ця система служить для опису структури файлів, а також дозволяє вирішити проблему шифрування даних. На цьому рівні може виконуватися шифрування і дешифрування даних, завдяки яким секретність обміну даними забезпечується відразу для всіх прикладних сервісів. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP / IP. Цей рівень забезпечує перетворення даних (кодування, компресія і т.п.) прикладного рівня в потік інформації для транспортного рівня.
Представницький рівень виконує наступні основні функції:
1. Генерація запитів встановлення сеансів взаємодії прикладних процесів.
2. Узгодження уявлення даних між прикладними процесами.
3. Реалізація форм представлення даних.
4. Подання графічного матеріалу (креслень, малюнків, схем).
5. Засекречування даних.
6. Передача запитів на припинення сеансів.
Протоколи рівня уявлення даних зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.
Сеансовий рівень (Session layer)
Сеансовий рівень - це рівень, що визначає процедуру проведення сеансів між користувачами чи прикладними процесами.
Сеансовий рівень забезпечує управління діалогом для того, щоб фіксувати, яка зі сторін є активною в даний момент, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні точки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, замість того щоб починати все спочатку. На практиці деякі додатки використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується.
Сеансовий рівень управляє передачею інформації між прикладними процесами, координує прийом, передачу і видачу одного сеансу зв'язку. Крім того, сеансовий рівень містить додатково функції управління паролями, управління діалогом, синхронізації і скасування зв'язку в сеансі передачі після збою внаслідок помилок в нижчих рівнях. Функції цього рівня складаються в координації зв'язку між двома прикладними програмами, що працюють на різних робочих станціях. Це відбувається у вигляді добре структурованого діалогу. У число цих функцій входить створення сеансу, управління передачею і прийомом пакетів повідомлень під час сеансу і завершення сеансу.
На сеансовому рівні визначається, яким буде передача між двома прикладними процесами:
Полудуплексной (процеси передаватимуть і приймати дані по черзі);
Дуплексной (процеси передаватимуть дані, і приймати їх одночасно).
У напівдуплексному режимі сеансовий рівень видає тому процесу, який починає передачу, маркер даних. Коли другого процесу приходить час відповідати, маркер даних передається йому. Сеансовий рівень дозволяє передачу лише тому боці, яка має маркером даних.
Сеансовий рівень забезпечує виконання таких функцій:
1. Встановлення і завершення на сеансовому рівні з'єднання між взаємодіючими системами.
2. Виконання нормального і термінового обміну даними між прикладними процесами.
3. Управління взаємодією прикладних процесів.
4. Синхронізація сеансових з'єднань.
5. Оповіщення прикладних процесів про виняткових ситуаціях.
6. Встановлення в прикладному процесі міток, що дозволяють після відмови або помилки відновити його виконання від найближчій мітки.
7. Переривання в потрібних випадках прикладного процесу його коректне поновлення.
8. Припинення сеансу без втрати даних.
9. Передача особливих повідомлень про хід проведення сеансу.
Сеансовий рівень відповідає за організацію сеансів обміну даними між кінцевими машинами. Протоколи сеансового рівня зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.
Транспортний рівень (Transport Layer)
Транспортний рівень призначений для передачі пакетів через комунікаційну мережу. На транспортному рівні пакети розбиваються на блоки.
На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути спотворені або загублені. Хоча деякі додатки мають власні засоби обробки помилок, існують і такі, які вважають за краще відразу мати справу з надійним з'єднанням. Робота транспортного рівня полягає в тому, щоб забезпечити додаткам або верхнім рівням моделі (прикладному і сеансовому) передачу даних з тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, наданих транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю наданих послуг: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне здатність до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів.
Транспортний рівень визначає адресацію фізичних пристроїв (систем, їх частин) в мережі. Цей рівень гарантує доставку блоків інформації адресатам і управляє цієї доставкою. Його головним завданням є забезпечення ефективних, зручних і надійних форм передачі інформації між системами. Коли в процесі обробки є близько одного пакета, транспортний рівень контролює черговість проходження пакетів. Якщо проходить дублікат прийнятого раніше повідомлення, то даний рівень пізнає те й ігнорує повідомлення.
У функції транспортного рівня входять:
1. Управління передачею по мережі і забезпечення цілісності блоків даних.
2. Виявлення помилок, часткова їх ліквідація і повідомлення про невиправлених помилки.
3. Відновлення передачі після відмов і несправностей.
4. Укрупнення або поділ блоків даних.
5. Надання пріоритетів при передачі блоків (нормальна або термінова).
6. Звіт про підтвердження надсилання.
7. Ліквідація блоків при тупикових ситуаціях в мережі.
Починаючи з транспортного рівня, все вище розміщені протоколи реалізуються програмними засобами, зазвичай включаються до складу мережевої операційної системи.
Найбільш поширені протоколи транспортного рівня включають в себе:
TCP (Transmission Control Protocol) протокол управління передачею стека TCP / IP;
UDP (User Datagram Protocol) призначений для користувача протокол дейтаграм стека TCP / IP;
NCP (NetWare Core Protocol) базовий протокол мереж NetWare;
SPX (Sequenced Packet eXchange) упорядкований обмін пакетами стека Novell;
TP4 (Transmission Protocol) - протокол передачі класу 4.
Мережевий рівень (Network Layer)
Мережевий рівень забезпечує прокладку каналів, що з'єднують абонентські і адміністративні системи через комунікаційну мережу, вибір маршруту найбільш швидкого і надійного шляху.
Мережевий рівень встановлює зв'язок в обчислювальної мережі між двома системами і забезпечує прокладку віртуальних каналів між ними. Віртуальний або логічний канал - це таке функціонування компонентів мережі, яка створює взаємодіючим компонентами ілюзію прокладки між ними потрібного тракту. Крім цього, мережевий рівень повідомляє транспортному рівню про з'являються помилках. Повідомлення мережевого рівня прийнято називати пакетами (packet). У них містяться фрагменти даних. Мережевий рівень відповідає за їх адресацію і доставку.
Прокладка найкращого шляхи для передачі даних називається маршрутизацією, і її рішення є головним завданням мережевого рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних по цьому маршруту; воно залежить від пропускної здатності каналів зв'язку і інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з плином часу. Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, в той час як інші приймають рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і за іншими критеріями, наприклад, надійності передачі.
Протокол канального рівня забезпечує доставку даних між будь-якими вузлами тільки в мережі з відповідною типовою топологією. Це дуже жорстке обмеження, яке не дозволяє будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, що об'єднують кілька мереж підприємства в єдину мережу, або високонадійні мережі, в яких існують надлишкові зв'язку між вузлами.
Таким чином, всередині мережі доставка даних регулюється канальним рівнем, а ось доставкою даних між мережами займається мережевий рівень. При організації доставки пакетів на мережевому рівні використовується поняття номер мережі. У цьому випадку адреса одержувача складається з номера мережі і номера комп'ютера в цій мережі.
Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, званими маршрутизаторами. Маршрутизатор - це пристрій, який збирає інформацію про топологію міжмережевих з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережевого рівня в мережу призначення. Для того щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно здійснити деяку кількість транзитних передач (hops) між мережами, щоразу, вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрут є послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет.
Мережевий рівень відповідає за розподіл користувачів на групи і маршрутизацію пакетів на основі перетворення MAC-адрес в мережеві адреси. Мережевий рівень забезпечує також прозору передачу пакетів на транспортний рівень.
Мережевий рівень виконує функції:
1. Створення мережевих з'єднань і ідентифікація їх портів.
2. Виявлення та виправлення помилок, що виникають при передачі через комунікаційну мережу.
3. Управління потоками пакетів.
4. Організація (впорядкування) послідовностей пакетів.
5. Маршрутизація і комутація.
6. Сегментування і об'єднання пакетів.
На мережевому рівні визначається два види протоколів. Перший вид відноситься до визначення правил передачі пакетів з даними кінцевих вузлів від вузла до маршрутизатора і між маршрутизаторами. Саме ці протоколи звичайно мають на увазі, коли говорять про протоколи мережевого рівня. Однак часто до мережевого рівня відносять і інший вид протоколів, званих протоколами обміну маршрутною інформацією. За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань.
Протоколи мережевого рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними і апаратними засобами маршрутизаторів.
Найбільш часто на мережевому рівні використовуються протоколи:
IP (Internet Protocol) протокол Internet, мережевий протокол стека TCP / IP, який надає адресну і маршрутну інформацію;
IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол міжмережевого обміну пакетами, призначений для адресації і маршрутизації пакетів в мережах Novell;
X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів (частково цей протокол реалізований на рівні 2);
CLNP (Connection Less Network Protocol) мережевий протокол без організації з'єднань.
Канальний рівень (Data Link)
Одиницею інформації канального рівня є кадри (frame). Кадри - це логічно організована структура, в яку можна поміщати дані. Завдання канального рівня - передавати кадри від мережевого рівня до фізичного рівня.
На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в деяких мережах, в яких лінії зв'язку використовуються поперемінно кількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнята. Тому одним із завдань канального рівня є перевірка доступності середовища передачі. Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення та корекції помилок.
Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, вміщуючи спеціальну послідовність біт, в початок і кінець кожного кадру, щоб відзначити його, а також обчислює контрольну суму, підсумовуючи все байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат з контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.
Завдання канального рівня - брати пакети, вступники зі рівня і готувати їх до передавання, кладучи в кадр відповідного розміру. Цей рівень повинен визначити, де починається і де закінчується блок, а також виявляти помилки передачі.
На цьому ж рівні визначаються правила використання фізичного рівня вузлами мережі. Електричне уявлення даних в ЛВС (біти даних, методи кодування даних і маркери) розпізнаються на цьому і тільки на цьому рівні. Тут виявляються і виправляються (шляхом вимог повторної передачі даних) помилки.
Канальний рівень забезпечує створення, передачу і прийом кадрів даних. Цей рівень обслуговує запити мережевого рівня і використовує сервіс фізичного рівня для прийому і передачі пакетів. Специфікації IEEE 802.х ділять канальний рівень на два підрівні:
LLC (Logical Link Control) управління логічним каналом здійснює логічний контроль зв'язку. Підрівень LLC забезпечує обслуговування мережного рівня життя та пов'язані з передачею і прийомом призначених для користувача повідомлень.
MAC (Media Assess Control) контроль доступу до середовища. Підрівень MAC регулює доступ до поділюваного фізичного середовища (передача маркера або виявлення колізій або зіткнень) і управляє доступом до каналу зв'язку. Підрівень LLC знаходиться вище підрівні МАC.
Канальний рівень визначає доступ до середовища і управління передачею у вигляді процедури передачі даних по каналу.
При великих обсягах переданих блоків даних канальний рівень ділить їх на кадри і передає кадри у вигляді послідовностей.
При отриманні кадрів рівень формує з них передані блоки даних. Розмір блоку даних залежить від способу передачі, якості каналу, по якому він передається.
У локальних мережах протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами, мостами, комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережевих адаптерів і їх драйверів.
Канальний рівень може виконувати такі види функцій:
1. Організація (встановлення, управління, розірвання) канальних з'єднань і ідентифікація їх портів.
2. Організація і передача кадрів.
3. Виявлення та виправлення помилок.
4. Управління потоками даних.
5. Забезпечення прозорості логічних каналів (передачі по ним даних, закодованих будь-яким способом).
Найбільш часто використовувані протоколи канального рівня включають:
HDLC (High Level Data Link Control) протокол управління каналом передачі даних високого рівня, для послідовних з'єднань;
IEEE 802.2 LLC (тип I і тип II) забезпечують MAC для середовищ 802.x;
Ethernet мережна технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої частоти і виявленням конфліктів;
Token ring мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера;
FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) мережева технологія за стандартом IEEE 802.6, яка використовує оптоволоконний носій;
X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів;
Frame relay мережу, організована з технологій Х25 і ISDN.
Фізичний рівень (Physical Layer)
Фізичний рівень призначений для поєднання з обмеженими фізичними засобами з'єднання. Фізичні засоби з'єднання - це сукупність фізичної середовища, апаратних і програмних засобів, що забезпечує передачу сигналів між системами.
Фізичне середовище - це матеріальна субстанція, через яку здійснюється передача сигналів. Фізичне середовище є основою, на якій будуються фізичні засоби з'єднання. Як фізичне середовище широко використовуються ефір, метали, оптичне скло і кварц.
Фізичний рівень складається з Подуровня стикування з середовищем і Подуровня перетворення передачі.
Перший з них забезпечує сполучення потоку даних з використовуваним фізичним каналом зв'язку. Другий здійснює перетворення, пов'язані з застосовуваними протоколами. Фізичний рівень забезпечує фізичний інтерфейс з каналом передачі даних, а також описує процедури передачі сигналів в канал і отримання їх з каналу. На цьому рівні визначаються електричні, механічні, функціональні і процедурні параметри для фізичної зв'язку в системах. Фізичний рівень отримує пакети даних від вищого канального рівня і перетворює їх в оптичні або електричні сигнали, відповідні 0 і 1 бінарного потоку. Ці сигнали посилаються через середовище передачі на прийомний вузол. Механічні і електричні / оптичні властивості середовища передачі визначаються на фізичному рівні і включають:
Тип кабелів і роз'ємів;
Розводку контактів в роз'ємах;
Схему кодування сигналів для значень 0 і 1.
Фізичний рівень виконує наступні функції:
1. Встановлення і роз'єднання фізичних сполук.
2. Передача сигналів в послідовному коді і прийом.
3. Прослуховування, в потрібних випадках, каналів.
4. Ідентифікація каналів.
5. Оповіщення про появу несправностей і відмов.
Оповіщення про появу несправностей і відмов пов'язано з тим, що на фізичному рівні здійснюється виявлення певного класу подій, що заважають нормальній роботі мережі (зіткнення кадрів, посланих відразу кількома системами, обрив каналу, відключення живлення, втрата механічного контакту і т.д.). Види сервісу, що надається канальному рівню, визначаються протоколами фізичного рівня. Прослуховування каналу необхідно в тих випадках, коли до одного каналу підключається група систем, але одночасно передавати сигнали дозволяється тільки однієї з них. Тому прослуховування каналу дозволяє визначити, чи вільний він для передачі. У ряді випадків для більш чіткого визначення структури фізичний рівень розбивається на кілька підрівнів. Наприклад, фізичний рівень бездротового мережі ділиться на три підрівні (рис. 1.14).
Мал. 1.14. Фізичний рівень бездротової локальної мережі
Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером. Повторювачі є єдиним типом устаткування, яке працює тільки на фізичному рівні.
Фізичний рівень може забезпечувати як асинхронну (послідовну) і синхронну (паралельну) передачу, яка застосовується для деяких мейнфреймів і міні-комп'ютерів. На Фізичному рівні повинна бути визначена схема кодування для представлення двійкових значень з метою їх передачі по каналу зв'язку. У багатьох локальних мережах використовується манчестерське кодування.
Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає в якості використовуваного кабелю неекрановану виту пару категорії 3 з хвилевим опором 100 Ом, роз'єм RJ-45, максимальну довжину фізичного сегмента 100 метрів, манчестерський код для представлення даних і інші характеристики середовища і електричних сигналів.
До числа найбільш поширених специфікацій фізичного рівня відносяться:
EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - механічні / електричні характеристики незбалансованого послідовного інтерфейсу;
EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механічні, електричні та оптичні характеристики збалансованого послідовного інтерфейсу;
Ethernet - мережева технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої і виявленням конфліктів;
Token ring - мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера.
У сьогоднішній статті я хочу повернутися до основ, і розповім про моделі взаємодії відкритих систем OSI. Даний матеріал буде корисний починаючим системним адміністраторам і всім тим, хто цікавиться побудовою комп'ютерних мереж.
Всі складові мережі, починаючи з середи передачі даних і закінчуючи обладнанням, функціонують і взаємодіють один з одним відповідно до зводу правил, які описані в так званій моделі взаємодії відкритих систем.
Модель взаємодії відкритих систем OSI(Open System Interconnection) розроблена міжнародною організацією по стандартам ISO (Inernational Standarts Organization).
Відповідно до моделі OSI, дані, що передаються від джерела до адресата, проходять сім рівнів . На кожному рівні виконується певна задача, що в результаті не тільки гарантує доставку даних в кінцевий пункт, а й робить їх передачу незалежній від застосовуваних для цього коштів. Таким чином, досягається сумісність між мережами з різними топологиями і мережевим обладнанням.
Поділ всіх мережевих засобів за рівнями спрощує їх розробку і застосування. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує. Перші три рівня моделі OSI ( фізичний, канальний, мережевий) Тісно пов'язані з мережею і використовуваним мережним устаткуванням. Останні три рівня ( сеансовий, рівень представлення даних, прикладної) Реалізуються засобами операційної системи і прикладних програм. транспортний рівеньвиступає в якості посередника між цими двома групами.
Перед пересиланням через мережу, дані розбиваються на пакети , Тобто порції інформації, організовані певним чином, щоб вони були зрозумілі приймаючим і передавальним пристроям. При відправці даних пакет послідовно обробляється засобами всіх рівнів моделі OSI, починаючи з прикладного і закінчуючи фізичним. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (звана заголовком пакету ), Яка необхідна для успішної передачі даних по мережі.
В результаті це мережеве послання починає нагадувати багатошаровий бутерброд, який повинен бути "їстівним" для отримав його комп'ютера. Для цього необхідно дотримуватися певних правил обміну даними між мережевими комп'ютерами. Такі правила отримали назви протоколів .
На приймаючій стороні пакет проходить обробку засобами всіх рівнів моделі OSI в зворотному порядку, починаючи з фізичного і закінчуючи прикладним. На кожному рівні відповідні кошти, керуючись протоколом рівня, читають інформацію пакета, потім видаляють інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передають пакет засобами наступного рівня. Коли пакет дійде до прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.
Тепер розглянемо роботу кожного рівня моделі OSI докладніше:
фізичний рівень
- найнижчий, за ним знаходиться безпосередньо канал зв'язку, через який здійснюється передача інформації. Він бере участь в організації зв'язку, з огляду на особливості середовища передачі даних. Так, він містить всі відомості про середовище передачі даних: рівень і частоту сигналу, наявність перешкод, рівень загасання сигналу, опір каналу і т.д. Крім того, саме він відповідає за передачу потоку інформації і перетворення її у відповідності з існуючими методами кодування. Робота фізичного рівня спочатку покладається на мережеве обладнання.
Варто відзначити, що саме за допомогою фізичного рівня визначається провідна і бездротова мережа. У першому випадку як фізичне середовище використовується кабель, у другому - будь-який вид бездротового зв'язку, наприклад радіохвилі або інфрачервоне випромінювання.
канальний рівень виконує найскладнішу задачу - забезпечує гарантовану передачу даних за допомогою алгоритмів фізичного рівня і перевіряє правильність отриманих даних.
Перш ніж ініціювати передачу даних, визначається доступність каналу їх передачі. Інформація передається блоками, які носять назву кадрів , або фреймів . Кожен такий кадр забезпечується послідовністю біт в кінці і на початку блоку, а також доповнюється контрольною сумою. При прийомі такого блоку на канальний рівень одержувач повинен перевірити цілісність блоку і порівняти прийняту контрольну суму з контрольною сумою, що йде в його складі. Якщо вони збігаються, дані вважаються коректними, інакше фіксується помилка і потрібно повторна передача. У будь-якому випадку відправнику надсилається сигнал з результатом виконання операції, і так відбувається з кожним кадром. Таким чином, друге важливе завдання канального рівня - перевірка коректності даних.
Канальний рівень може реалізовуватися як апаратно (наприклад, за допомогою комутаторів), так і за допомогою програмного забезпечення (наприклад, драйвера мережевого адаптера).
Мережевий рівень необхідний для виконання роботи по передачі даних з попереднім визначенням оптимального шляху руху пакетів. Оскільки мережа може складатися з сегментів з різними топологиями, головне завдання мережевого рівня - визначити найкоротший шлях, попутно перетворюючи логічні адреси та імена мережевих пристроїв в їх фізичне уявлення. Цей процес носить назву маршрутизації , І важливість його важко переоцінити. Володіючи схемою маршрутизації, яка постійно оновлюється в зв'язку з виникненням різного роду "заторів" в мережі, передача даних здійснюється в максимально короткі терміни і з максимальною швидкістю.
транспортний рівень використовується для організації надійної передачі даних, яка виключає втрату інформації, її некоректність або дублювання. При цьому контролюються дотримання правильної послідовності при передачі-отримання даних, розподіл їх на більш дрібні пакети або об'єднання в більш великі для збереження цілісності інформації.
сеансовий рівень відповідає за створення, супровід і підтримку сеансу зв'язку на час, необхідний для завершення передачі всього обсягу даних. Крім того, він виробляє синхронізацію передачі пакетів, здійснюючи перевірку доставки і цілісності пакету. В процесі передачі даних створюються спеціальні контрольні точки. Якщо при передачі-приймання стався збій, відсутні пакети відправляються заново, починаючи з найближчої контрольної точки, що дозволяє передати весь обсяг даних в максимально короткий термін, забезпечуючи в цілому гарну швидкість.
Рівень представлення даних (Або, як його ще називають, представницький рівень ) Є проміжним, його основне завдання - перетворення даних з формату для передачі по мережі в формат, зрозумілий більш високому рівню, і навпаки. Крім того, він відповідає за приведення даних до єдиного формату: коли інформація передається між двома абсолютно різними мережами з різним форматом даних, то перш, ніж їх обробити, необхідно привести їх до такого виду, який буде зрозумілий як одержувачу, так і відправнику. Саме на цьому рівні застосовуються алгоритми шифрування і стиснення даних.
прикладний рівень - останній і самий верхній в моделі OSI. Відповідає за зв'язок мережі з користувачами - додатками, яким потрібна інформація від мережевих служб усіх рівнів. З його допомогою можна дізнатися все, що відбувалося в процесі передачі даних, а також інформацію про помилки, що виникли в процесі їх передачі. Крім того, даний рівень забезпечує роботу всіх зовнішніх процесів, що здійснюються за рахунок доступу до мережі - баз даних, поштових клієнтів, менеджерів завантаження файлів і т.д.
На просторах мережі інтернет я знайшов картинку, на якій невідомий автор представив мережеву модель OSIу вигляді бургера. Вважаю, це дуже запам'ятовується образ. Якщо раптом в якійсь ситуації (наприклад, на співбесіді при влаштуванні на роботу) вам знадобитися по пам'яті перерахувати всі сім рівнів моделі OSI в правильному порядку - просто згадайте цю картинку, і це вам допоможе. Для зручності я перевів назви рівнів з англійської на російську мову: На сьогодні це все. У наступній статті я продовжу тему і розповім про.
