Понимание VPN через модель OSI взаимодействия открытых систем

Главная » Простые сети » Сложные сети » Теория » Практические приемы » Технология » ПО » Работа в сети » Прочее

Сетевые модели OSI и IEEE Project 802

Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. В этом процессе можно выделить несколько отдельных задач:

• распознать данные;
• разбить данные на управляемые блоки;
• добавить информацию к каждому блоку, чтобы:
• указать местонахождение данных;
• указать получателя;
• добавить информацию синхронизации и информацию для проверки ошибок;
• поместить данные в сеть и отправить их по заданному адресу.

Сетевая операционная система при выполнении всех задач следует строгому набору процедур. Эти процедуры называются протоколами или правилами поведения. Протоколы регламентируют каждую сетевую операцию. Стандартные протоколы позволяют программному и аппаратному обеспечению различных производителей нормально взаимодействовать. Существует два главных набора стандартов: модель OSI и ее модификация, называемая Project 802. Чтобы изучить техническую сторону функционирования сетей, необходимо иметь четкое представление об этих моделях.

Модель OSI

В 1978 году International Standards Organization (ISO) выпустила набор спецификаций, описывающих архитектуру сети с неоднородными устройствами. Исходный документ относился к открытым системам, чтобы все они могли использовать одинаковые протоколы и стандарты для обмена информацией. Каждый профессионал в области компьютерных сетей должен знать основные организации, разрабатывающие сетевые стандарты, и их вклад в развитие сетей.

В 1984 году ISO выпустила новую версию своей модели, названную эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection reference model, OSI). Версия 1984 года стала международным стандартом: именно ее спецификации используют производители при разработке сетевых продуктов, именно ее придерживаются при построении сетей. Эта модель — широко распространенный метод описания сетевых сред. Являясь многоуровневой системой, она отражает взаимодействие программного и аппаратного обеспечения при осуществлении сеанса связи, а также помогает решить разнообразные проблемы.

В модели OSI сетевые функции распределены между семью уровнями. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы.

• Прикладной уровень
• Представительский уровень
• Сеансовый уровень
• Транспортный уровень
• Сетевой уровень
• Канальный уровень
• Физический уровень

Это и есть многоуровневая архитектура модели OSI. На каждом уровне выполняются определенные сетевые функции, которые взаимодействуют с функциями соседних уровней, вышележащего и нижележащего. Например, Сеансовый уровень должен взаимодействовать только с Представительским и Транспортным уровнем и т.п. Все эти функции подробно описаны.

Нижние уровни — Физический и Канальный — определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи (такие, как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель). Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Каждый уровень предоставляет несколько услуг (т.е. выполняет несколько операций), подготавливающих данные для доставки по сети на другой компьютер. Уровни отделяются друг от друга границами — интерфейсами. Все запросы от одного уровня к другому передаются через интерфейс. Каждый уровень использует услуги нижележащего уровня.

Взаимодействие уровней модели OSI

В 

Задача каждого уровня — предоставление услуг вышележащему уровню, «маскируя» детали реализации этих услуг. При этом каждый уровень на одном компьютере работает так, будто он напрямую связан с таким же уровнем на другом компьютере. Эта логическая, или виртуальная, связь между одинаковыми уровнями показана на рисунке ниже. Однако в действительности связь осуществляется между смежными уровнями одного компьютера — программное обеспечение, работающее на каждом уровне, реализует определенные сетевые функции в соответствии с набором протоколов.

Компьютер А	Компьютер B
Прикладной	Прикладной
Представительский	Представительский
Сеансовый	Сеансовый
Транспортный	Транспортный
Сетевой	Сетевой
Канальный	Канальный
Физический	Физический

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) — это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. Пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется некоторая информация, форматирующая или адресная, которая необходима для успешной передачи данных по сети. На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. Программное обеспечение на каждом уровне читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся адресная информация будет удалена и данные примут свой первоначальный вид. Таким образом, за исключением самого нижнего уровня сетевой модели, никакой иной уровень не может непосредственно послать информацию соответствующему уровню другого компьютера. Информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по сетевому кабелю на компьютер-получатель и опять проходит сквозь все слои, пока не достигнет того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе. Например, если Сетевой уровень передает информацию с компьютера А, она спускается через Канальный и Физический уровни в сетевой кабель, далее по нему попадает в компьютер В, где поднимается через Физический и Канальный уровни и достигает Сетевого уровня.

В клиент-серверной среде примером информации, переданной Сетевым уровнем компьютера А Сетевому уровню компьютера В, мог бы служить адрес и, очевидно, информация контроля ошибок, добавленные к пакету.

Взаимодействие смежных уровней осуществляется через интерфейс. Интерфейс определяет услуги, которые нижний уровень предоставляет верхнему, и способ доступа к ним. Поэтому каждому уровню одного компьютера «кажется», что он непосредственно взаимодействует с таким же уровнем другого компьютера. Далее описывается каждый из семи уровней модели OSI и определяются услуги, которые они предоставляют смежным уровням.

Уровень 7, Прикладной (Application), — самый верхний уровень модели OSI. Он представляет собой окно для доступа прикладных процессов к сетевым услугам. Этот уровень обеспечивает услуги, напрямую поддерживающие приложения пользователя, такие, как программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базам данных и электронная почта. Нижележащие уровни поддерживают задачи, выполняемые на Прикладном уровне. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок.

Уровень 6, Представительский (Presentation), определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком. На компьютере-отправителе данные, поступившие от Прикладного уровня, на этом уровне переводятся в общепонятный промежуточный формат. На компьютере-получателе на этом уровне происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется Прикладным уровнем данного компьютера. Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы) и расширение графических команд. Представительский уровень, кроме того, управляет сжатием данных для уменьшения передаваемых битов.На этом уровне работает утилита, называемая редиректором (redirector). Ее назначение — переадресовать операции ввода/вывода к ресурсам сервера.

Уровень 5, Сеансовый (Session), позволяет двум приложениям на разных компьютерах устанавливать, использовать и завершать соединение, называемое сеансом. На этом уровне выполняются такие функции, как распознавание имен и защита, необходимые для связи двух приложений в сети. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию между пользовательскими задачами посредством расстановки в потоке данных контрольных точек (chekpoints). Таким образом, в случае сетевой ошибки, потребуется заново передать только данные, следующие за последней контрольной точкой. На этом уровне выполняется управление диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулируется, какая из сторон осуществляет передачу, когда, как долго и т.д.

Уровень 4, Транспортный (Transport), обеспечивает дополнительный уровень соединения — ниже Сеансового уровня. Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. На этом уровне сообщения переупаковываются: длинные разбиваются на несколько пакетов, а короткие объединяются в один. Это увеличивает эффективность передачи пакетов по сети. На Транспортном уровне компьютера-получателя сообщения распаковываются, восстанавливаются в первоначальном виде, и обычно посылается сигнал подтверждения приема. Транспортный уровень управляет потоком, проверяет ошибки и участвует в решении проблем, связанных с отправкой и получением пакетов.

Уровень 3, Сетевой (Network), отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имен в физические адреса. Одним словом, исходя из конкретных сетевых условий, приоритета услуги и других факторов здесь определяется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю. На этом уровне решаются также такие задачи и проблемы, связанные с сетевым трафиком, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки. Если сетевой адаптер маршрутизатора не может передавать большие блоки данных, посланные компьютером-отправителем, на Сетевом уровне эти блоки разбиваются на меньшие. А Сетевой уровень компьютера-получателя собирает эти данные в исходное состояние.

Канальный уровень

Уровень 2, Канальный, осуществляет передачу кадров (frames) данных от Сетевого уровня к Физическому. Кадры — это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Канальный уровень компьютера-получателя упаковывает «сырой» поток битов, поступающих от Физического уровня, в кадры данных.

Ниже представлен простой кадр данных, где идентификатор отправителя -адрес компьютера-отправителя, а идентификатор получателя — адрес компьютера-получателя. Управляющая информация используется для маршрутизации, а также указывает на тип пакета и сегментацию. Данные — собственно передаваемая информация. CRC (остаток избыточной циклической суммы) — это сведения, которые помогут выявить ошибки, что, в свою очередь, гарантирует правильный прием информации.

Канальный уровень (Data link) обеспечивает точность передачи кадров между компьютерами через Физический уровень. Это позволяет Сетевому уровню считать передачу данных по сетевому соединению фактически безошибочной.

Обычно, когда Канальный уровень посылает кадр, он ожидает со стороны получателя подтверждения приема. Канальный уровень получателя проверяет наличие возможных ошибок передачи. Кадры, поврежденные при передаче, или кадры, получение которых не подтверждено, посылаются вторично.

Физический уровень

Уровень 1, Физический, — самый нижний в модели OSI. Этот уровень осуществляет передачу неструктурированного, «сырого» потока битов по физической среде (например, по сетевому кабелю). Здесь реализуются электрический, оптический, механический и функциональный интерфейсы с кабелем. Физический уровень также формирует сигналы, которые переносят данные, поступившие от всех вышележащих уровней. На этом уровне определяется способ соединения сетевого кабеля с платой сетевого адаптера, в частности, количество контактов в разъемах и их функции. Кроме того, здесь определяется способ передачи данных по сетевому кабелю.Физический (Physical) уровень предназначен для передачи битов (нулей и единиц) от одного компьютера к другому. Содержание самих битов на данном уровне значения не имеет. Этот уровень отвечает за кодирование данных и синхронизацию битов, гарантируя, что переданная единица будет воспринята именно как единица, а не как ноль. Наконец, Физический уровень устанавливает длительность каждого бита и способ перевода бита в соответствующие электрические или оптические импульсы, передаваемые по сетевому кабелю.

Модель IEEE Project 802

В конце 70-х годов, когда ЛВС стали восприниматься в качестве потенциального инструмента для ведения бизнеса, IEEE пришел к выводу: необходимо определить для них стандарты. В результате был выпущен Project 802, названный в соответствии с годом и месяцем своего издания (1980 год, февраль). Хотя публикация стандартов IEEE опередила публикацию стандартов ISO, оба проекта велись приблизительно в одно время и при полном обмене информацией, что и привело к рождению двух совместимых моделей.

Project 802 установил стандарты для физических компонентов сети — интерфейсных плат и кабельной системы, — с которыми имеют дело Физический и Канальный уровни модели OSI. Итак, эти стандарты, называемые 802-спецификациями, распространяются:

• на платы сетевых адаптеров;
• компоненты глобальных вычислительных сетей;
• компоненты сетей, при построении которых используют коаксиальный кабель и витую пару.

802 — спецификации определяют способы, в соответствии с которыми платы сетевых адаптеров осуществляют доступ к физической среде и передают по ней данные. Сюда относятся соединение, поддержка и разъединение сетевых устройств.

Категории

Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 12 категорий, каждая из которых имеет свой номер.

• 802.1 — объединение сетей.
• 802.2 — Управление логической связью.
• 802.3 — ЛВС с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением коллизий (Ethernet).
• 802.4 — ЛВС топологии «шина» с передачей маркера.
• 802.5 — ЛВС топологии «кольцо» с передачей маркера.
• 802.6 — сеть масштаба города (Metropolitan Area Network, MAN).
• 802.7 — Консультативный совет по широковещательной технологии (Broadcast Technical Advisory Group).
• 802.8 — Консультативный совет по оптоволоконной технологии (Fiber-Optic Technical Advisory Group).
• 802.9 — Интегрированные сети с передачей речи и данных (Integrated Voice/Data Networks).
• 802.10 — Безопасность сетей.
• 802.11 — Беспроводная сеть.
• 802.12 — ЛВС с доступом по приоритету запроса (Demand Priority Access LAN, lOObaseVG-AnyLan).

Расширения модели OSI

Два нижних уровня модели OSI, Физический и Канальный, устанавливают, каким образом несколько компьютеров могут одновременно использовать сеть, чтобы при этом не мешать друг другу. IEEE Project 802 относился именно к этим двум уровням и привел к созданию спецификаций, определивших доминирующие среды ЛВС. IEEE, подробно описывая Канальный уровень, разделил его на два подуровня:

• Управление логической связью (Logical Link Control, LLC) — контроль ошибок и управление потоком данных;
• Управление доступом к среде (Media Access Control, MAC).
• Прикладной уровень
• Представительский уровень
• Сеансовый уровень
• Транспортный уровень
• Сетевой уровень
• Канальный уровень
• Управление логической связью (LLC)
• Управление доступом к среде (MAC)
• Физический уровень

Управление логической связью

Подуровень Управление логической связью устанавливает канал связи и определяет использование логических точек интерфейса, называемых точками доступа к услугам (service access points, SAP). Другие компьютеры, ссылаясь на точки доступа к услугам, могут передавать информацию с подуровня Управления логической связью на верхние уровни OSI. Эти стандарты определены в категории 802.2.

Управление доступом к среде

Как показано ниже, подуровень Управление доступом к среде — нижний из двух подуровней. Он обеспечивает совместный доступ плат сетевого адаптера к Физическому уровню . Подуровень Управление доступом к среде напрямую связан с платой сетевого адаптера и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя компьютерами сети.

Категории 802.3, 802.4, 802.5 и 802.12 определяют стандарты как для этого подуровня, так и для первого уровня модели OSI, Физического .

/ Обмен ссылками / Неизвестные сети—> Метки: Компьютерные-сети

В этой стать будет рассказываться что такое модель OSI и какие уровни в неё бывают, и вообще какие протоколы используются в ней.

Это конечно не совсем тема нашего сайта, тут больше рассказывают про Web-программирование, но всё таки косвенно эти темы связанны.

Также на сайте есть статья: Что такое интернет и web, где подробно рассказывается, что такое интернет, Web и в чём различие этих технологий.

Что такое модель OSI:

Это стек сетевых протоколов OSI/ISO, благодаря которым и работает весь интернет и устройства взаимодействуют друг с другом посредства различных уровней в этой модели, всего их семь.

Уровни в модели OSI:

Теперь пришло время рассказать какие уровни есть в модели OSI, для чего нужны и какие протоколы используют. Всего их семь как говорилось выше.

1. Физический уровень — Определяет как переносить данные с одного компьютера на другой, работает на битовом уровне;
2. Канальный уровень — Этот уровень нужен для обеспечения сети на физическом уровне;
3. Сетевой уровень — Нужен для определения пути по которому будут отправятся данные;
4. Транспортный уровень — Модель нужна для надёжной отправки данных от одного устройства, к другому;
5. Сеансовый уровень — Этот уровень нужен для обеспечения сеанса связи между двумя компьютерами;
6. Уровень представления — Обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных;
7. Прикладной уровень — Уровень обеспечивает взаимодействие пользователя со сетью;

Как видите тут описано кратко, для чего нужен каждый протокол, это сделано потому что, про каждый уровень по хорошому нужна отдельная статья, возможно такие статьи в будущем появится.

Набор протоколов в OSI:

Пора рассказать на мой взгляд самое интересное, это распределение протоколов по уровням модели OSI, тут будут описаны самые основные протоколы, так как, их очень много.

1. Протоколы физического уровня модели OSI:

• Ethernet — Протокол для работы кабеля Ethernet, или кабеля для интернета;
• GSM — Протокол для работы со сотовой связи;
• 802.11 — Протокол для работы Wi-Fi;
• USB — Протокол для работы шины в компьютере или флешки;
• IrDA — Протокол для работы с  инфракрасным портом;
• Bluetooth — Протокол для работы с Bluetooth;

2. Протоколы канального уровня модели OSI:

• Ethernet — Протокол самого кабеля интернет;
• Frame Relay — Протокол для передачи сотовой связи;
• PPP — Протокол передачи данных один на один, между двумя компьютерами;

3. Протоколы сетевого уровня модели OSI:

• IPv4 — Протокол для работы IP адресов версии четыре;
• IPv6 — Протокол для работы IP адресов версии шесть;
• ICMP — Протокол для ошибок в сотовой связи;
• RiP — Протокол позволяет маршрутизаторам быстро и динамически находить путь;

4. Протоколы транспортного уровня модели OSI:

• TCP — Протокол который отправляет пакет проверяя, но медленно, используется для сайтов;
• UDP — Протокол который отправляет пакет не проверяя, но быстро, используется в онлайн играх;

5. Протоколы сеансового уровня модели OSI:

• PPTP — Протокол для туннельного соединена с компьютер на компьютер или VPN;
• L2TP — Подобный протокол PPTP
• SSH — Протокол позволяет производить удалённое управление операционной системой;

6. Протоколы представления уровня модели OSI:

• SSL — Криптографический протокол для безопасного соединения;
• XDR — Протокол позволяет организовать не зависящую от платформы передачу данных между компьютерами в гетерогенных сетях;

7. Протоколы прикладного уровня модели OSI:

• HTTP — Протокол для передачи гипертекста или HTML;
• FTP, TFTP, SFTP — Протоколы для передачи файлов;
• TELNET — Протокол для уделённого управления другим компьютером;
• DHCP — Протокол для автоматического получение IP адреса;
• IRC — Протокол для обмена сообщениями в режиме реального времени;
• SNMP — Протокол для управление устройствам в IP-ситах;
• DNS — Протокол позволяющий получать информацию о доменах;
• BitTorrent — Пиринговый (P2P) сетевой протокол для кооперативного обмена файлами через Интернет;
• SMTP, POP3, IMAP4— Протоколы для отправки, доставки электронной почты;

Вывод:

В этой статье было рассказано что такое модель OSI и набор протоколов которая она содержит в себе, надеюсь вам было интересно и вы что то узнали нового, также, если автор возможно где то ошибся то пишите в комментарии.

Подписываетесь на соц-сети:

Также рекомендую:

Многоуровневые модели – протокольная модель TCP/IP и справочная модель OSI

Рубрика: Сети

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога okITgo.ru! Тема сегодняшней статьи – использование многоуровеных моделей, которые помогают проектировать сложные многофункциональные сети, включающие множество сетевых устройств самых разных производителей. Отдельные части этих сетей, предоставляющих массу возможностей для коммуникации миллионам людей, могут проектироваться независимо и работать совместно, при этом совершенно незаметно для этих самых людей или конечных пользователей, которые, может быть, и не догадываются о сложности устройства информационных сетей и Интернета, в частности.

В посте рассказано о преимуществах использования многоуровневых моделей. Вы узнаете, чем отличаются протокольные модели (например, модель TCP/IP) и справочные модели, наиболее известным примером которых является эталонная модель OSI. Также в контексте использования многоуровневых моделей описан процесс коммуникации, включающий процесс отправки и процесс получения сообщения, и приведено сравнение модели OSI с моделью TCP/IP.

Преимущества Использования Многоуровневых Моделей

Чтобы представить взаимодействие между различными протоколами, принято использовать многоуровневые модели. Многоуровневая модель изображает работу протоколов, происходящую внутри каждого уровня, а также взаимодействие с уровнями выше и ниже.

Есть ряд преимуществ в использовании многоуровневой модели для описания сетевых протоколов и операций. Использование многоуровневой модели:

• Содействует в проектировании протоколов, поскольку протоколы, которые работают на специфическом уровне, имеют вполне определенную информацию, с которой им приходится иметь дело, а также определенный интерфейс к слоям выше и ниже.
• Стимулирует конкуренцию, так как продукты от разных производителей могут работать совместно.
• Препятствует изменениям технологии или возможностей одного слоя воздействовать на другие слои выше и ниже его.
• Обеспечивает общий язык для описания сетевых функций и возможностей.

Протокольные и Справочные Модели

Существует два основных типа сетевых моделей: протокольные модели и справочные модели.

Протокольная модель представляет собой модель, которая близко соответствует структуре конкретного набора протоколов. Иерархическое множество связанных протоколов в наборе представляет как правило всю функциональность, требуемую для взаимодействия социальной сети с сетью данных. Модель TCP/IP является протокольной моделью, поскольку она описываеи функции, которые происходят на каждом уровне протоколов внутри набора (стека) TCP/IP.

Справочная модель предоставляет общую справочную информацию (образец или эталон) для поддержки согласованности внутри всех типов сетевых протоколов и служб. Справочная модель не является спецификацией, готовой для претворения в жизнь, и не обеспечивает удовлетворительный уровень детализации для точного определения сервисов сетевой архитектуры. Основная цель справочной модели – добиться более ясного понимания функций и вовлеченных в работу процессов.

Модель Взаимосвязи Открытых Систем (англ. Open Systems Interconnection или OSI) является самой широко известной сетевой справочной моделью. Она используется при проектировании сетей данных, спецификаций работы и методов поиска неисправностей и решения проблем.

Хотя модели TCP/IP и OSI являются основными используемыми моделями, когда мы говорим о сетевой функциональности, проектировщики сетевых протоколов, служб и устройств могут создавать свои собственные модели для представления их продуктов. В конечном счете, проектировщикам приходится считаться с индустриальными стандартами, соотнося свой продукт или сервис либо с моделью OSI, либо с моделью TCP/IP, или же с ими обоими.

Модель TCP/IP

Первая многоуровневая модель для сетевых коммуникаций была создана в ранних 1970-х и называлась моделью Интернета. Она определяла четыре категории или функции, которые должны происходить, чтобы коммуникации были успешными. Архитектура набора протоколов TCP/IP следует структуре этой модели. По этой причине модель Интернета обычно называют моделью TCP/IP.

Большинство протокольных моделей описывают специфический для конкретного производителя стек протоколов. Однако, поскольку модель TCP/IP является открытым стандартом, одна компания не может контролировать определение модели. Определения стандарта и протоколов TCP/IP обсуждаются на общественном форуме и определены в ряде общедоступных документов. Эти документы называются RFC. Они содержат как формальную спецификацию протоколов информационных коммуникаций, так и ресурсы, описывающие использование этих протоколов.

Документы RFC также содержат технические и организационные документы, связанные с Интернетом, включая технические спецификации и нормообразующие документы, выпускаемые Целевой Группой Инженерной Поддержки Интернета (англ. Internet Engineering Task Force или IETF).

Процесс Коммуникации

Модель TCP/IP описывает функциональность протоколов, составляющих набор протоколов TCP/IP. Эти протоколы, которые выполняются как на отправляющем, так и на принимающим хостах, взаимодействуют для обеспечения доставки сообщений от одного конца к другому по сети.

Полный процесс коммуникации включает следующие шаги:

1. Создание данных на уровне Приложений конечного устройства, порождающего сообщение, или источника

2. Сегментация и инкапсуляция данных в процессе их спуска вниз по стеку протоколов на конечном устройстве – источнике

3. Генерация (передача) данных по соединению на уровне Сетевого Доступа стека

4. Транспортировка данных по объединенной сети, состоящей из соединений и различных промежуточных устройств

5. Прием данных на уровне Сетевого Доступа конечного устройства назначения

6. Декапсуляция и пересборка данных в процессе их подъема по стеку на устройстве назначения

7. Передача этих данных приложению назначения на уровне Приложений конечного устройства назначения

Единицы Данных Протокола и Инкапсуляция

В то время, как к данные приложения спускаются вниз по стеку протоколов, на этом пути различные протоколы добавляют информацию на каждом уровне стека, делая возможной передачу данных по сети. Этот процесс принято называть инкапсуляцией.

Форма, которую принимает фрагмент данных на каждом уровне, называется Единицей Данных Протокола. Во время инкапсуляции каждый последующий уровень инкапсулирует PDU, который он получает от уровня выше, в соответствии с используемым протоколом. На каждом этапе процесса PDU имеет различные названия, отражающие его новую форму. Хотя и не существует универсального соглашения об именовании единиц PDU, можно их называть, например, в соответствии с протоколами набора TCP/IP.

• Данные – Общий термин для PDU, используемый на Уровне Приложений
• Сегмент – PDU Транспортного Уровня
• Пакет – PDU Сетевого Уровня
• Фрейм – PDU Уровня Сетевого Доступа
• Биты – Единицы PDU, используемые при физической передаче данных через средство соединения (кабель, оптоволокно, радиоволны и т.п.)

Процесс Отправки и Получения

При отправке сообщений по сети, стек протоколов хоста работает с верху вниз. В примере веб сервера мы можем использовать модель TCP/IP для иллюстрации процесса отправки HTML страницы клиенту.

Протокол уровня Приложений, HTTP, начинает процесс доставки, форматируя данные HTML страницы для Транспортного уровня. Здесь данные приложения разбиваются на TCP сегменты. Каждому TCP сегменту присваивается подпись, называемая заголовком, которая содержит информацию о том, какой процесс на компьютере назначения должен получить сообщение. Также он содержит информацию, позволяющую процессу назначения заново собрать данные обратно к их исходному формату.

Транспортный уровень инкапсулирует HTML данные веб страницы в сегмент и отправляет его на Интернет уровень, где используется протокол IP. Здесь TCP сегмент целиком инкапсулируется внутри IP пакета, который добавляет другую подпись, называемую IP заголовком. IP заголовок содержит IP адреса хостов источника и назначения, а также информацию, необходимую для доставки пакета к своему соответствующему процессу назначения.

Далее IP пакет посылается к протоколу Ethernet уровня Сетевого Доступа, где он инкапсулируется между заголовком фрейма и трейлером. Каждый заголовок фрейма содержит физический адрес источника и назначения. Физический адрес уникальным образом идентифицирует устройства в локальной сети. Трейлер содержит информацию проверки ошибок. Наконец биты кодируются NIC адаптером сервера для передачи через Ethernet соединение.

Этот процесс происходит в обратном порядке на получающем хосте. В процессе получения данные декапсулируются при перемещении вверх по стеку, направляясь к своей финальной цели – приложению конечного устройства.

Модель OSI

• Уровень Приложений (Прикладной уровень) предоставляет средства для сквозной связности (возможности к соединению) между отдельными людьми в социальной сети посредством информационных сетей
• Уровень Представления обеспечивает общее представление данных, передаваемых между службами Прикладного уровня
• Уровень Сеанса (Сессионный уровень) предоставляет службы для уровня Представления, чтобы организовать их диалог и управлять обменом данных
• Транспортный уровень определяет службы для сегментации, передачи и повторной сборки данных для отдельных коммуникаций между конечными устройствами
• Сетевой уровень обеспечивает службы для обмена отдельными кусками данных по сети между определенными конечными устройствами
• Протоколы Канального уровня (слоя Канала Данных) описывают методы для обмена фреймами данных между устройствами в пределах одного общего средства связи
• Протоколы Физического уровня описывают механические, электрические, функциональные и процедурные средства для активации, обслуживания и деактивации физических соединений для передачи битов к и от сетевого устройства

Изначально модель OSI была спроектирована Интернациональной Организацией по Стандартизации (англ. International Organization for Standardization или сокр. ISO), чтобы обеспечить структуру, на основе которой можно было бы строить набор протоколов открытых систем. Видение было таким, что это множество протоколов будет использоваться для разработки интернациональной сети, которая не будет зависеть от частных систем.

Но, к сожалению, скорость, с которой адаптировался Интернет, основанный на TCP/IP, и темп его распространения, привели к тому, что разработка Набора Протоколов OSI и его принятие к практическому использованию просто отстали. Хотя несколько протоколов, разработанных с использованием спецификаций OSI, на настоящий момент широко используются, так что семиуровневая модель OSI сделала значительный вклад в разработку других протоколов и продуктов для всех типов новых сетей.

Как справочная модель, модель OSI предоставляет исчерпывающий список функций и служб, которые могут происходить на каждом уровне. Также она описывает взаимодействие каждого уровня с уровнями, сразу следующими за ним (уровень стека ниже) и перед ним (уровень стека выше).

Заметьте, что на уровни модели TCP/IP ссылаются только по имени, тогда как на семь уровней модели OSI чаще ссылаются по номеру, а не по имени.

Сравнение Модели OSI с Моделью TCP/IP

Протоколы, составляющие набор TCP/IP, можно описать в терминах справочной модели OSI. В модели OSI уровень Сетевого Доступа и уровень Приложений модели TCP/IP разделяются еще на несколько уровней, чтобы описать отдельные функции, которые происходят на этих уровнях.

На Уровне Сетевого Доступа набор протоколов TCP/IP не указывает, какие протоколы использовать при передаче через физическое соединение; он только описывает переход от Сетевого Уровня к физическим сетевым протоколам. Уровни OSI 1 и 2 обсуждают необходимые процедуры для доступа к соединению и физические средства для отправки данных по сети.

Основные параллели между двумя сетевыми моделями проходят на Уровнях 3 и 4 модели OSI. Уровень 3 Модели OSI, Сетевой уровень, едва ли не повсюду используется для обсуждения и документирования ряда процессов, которые происходят во всех сетях данных для адресации и маршрутизации сообщений по сети. Интенет Протокол является протоколом набора TCP/IP, который включает функциональность, описанную на Уровне 3.

Уровень 4, Транспортный уровень модели OSI, часто используется для описания главных служб или функций, которые управляют отдельными диалогами между хостами источника и назначения. Эти функции включают подтверждение (уведомление о получении), восстановление после ошибок и упорядочение. На этом уровне протоколы TCP/IP и UDP обеспечивают необходимую функциональность.

Уровень Приложений TCP/IP включает ряд протоколов, которые обеспечивают специфическую функциональность множеству приложений конечного пользователя. Уровни 5, 6 и 7 модели OSI используются как справочные разработчиками ПО приложений и производителями, чтобы выпускать продукты, требующие доступа к сетям для осуществления коммуникаций.

Удачи Вам и до новых встреч на страницах сайта okITgo.ru.

Используемые источники:

• http://www.network.xsp.ru/osi.php
• https://prognote.ru/other/what-is-the-osi-model-and-what-protocols-does-it-use/
• http://okitgo.ru/network/mnogourovnevye-modeli-protokolnaya-model-tcpip-i-spravochnaya-model-osi.html