Семиуровневая модель OSI . Назначение. Взаимодействие уровней модели OSI.

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 отправкиHTML 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.

</ul></h3></ul></ul>

Сетевая модель OSI. Модель OSI простыми словами. Уровни модели osi

В сегодняшней статье я хочу вернуться к основам, и расскажу о модели взаимодействия открытых систем OSI. Данный материал будет полезен начинающим системным администраторам и всем тем, кто интересуется построением компьютерных сетей.

Все составляющие сети, начиная со среды передачи данных и заканчивая оборудованием, функционируют и взаимодействуют друг с другом согласно своду правил, которые описаны в так называемой модели взаимодействия открытых систем.

Модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection) разработана международной организацией по стандартам ISO (Inernational Standarts Organization).

Согласно модели OSI, данные, передаваемые от источника к адресату, проходят семь уровней. На каждом уровне выполняется определенная задача, что в итоге не только гарантирует доставку данных в конечный пункт, но и делает их передачу независимой от применяемых для этого средств. Таким образом, достигается совместимость между сетями с разными топологиями и сетевым оборудованием.

Разделение всех сетевых средств по уровням упрощает их разработку и применение. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает. Первые три уровня модели OSI (физический, канальный, сетевой) тесно связаны с сетью и используемым сетевым оборудованием. Последние три уровня (сеансовый, уровень представления данных, прикладной) реализуются средствами операционной системы и прикладных программ. Транспортный уровень выступает в качестве посредника между этими двумя группами.

Перед пересылкой через сеть, данные разбиваются на пакеты, т.е. порции информации, организованные определенным образом, чтобы они были понятны принимающим и передающим устройствам. При отправке данных пакет последовательно обрабатывается средствами всех уровней модели OSI, начиная с прикладного и заканчивая физическим. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (называемая заголовком пакета), которая необходима для успешной передачи данных по сети.

В результате это сетевое послание начинает напоминать многослойный бутерброд, который должен быть “съедобным” для получившего его компьютера. Для этого необходимо придерживаться определенных правил обмена данными между сетевыми компьютерами. Такие правила получили названия протоколов.

На принимающей стороне пакет проходит обработку средствами всех уровней модели OSI в обратном порядке, начиная с физического и заканчивая прикладным. На каждом уровне соответствующие средства, руководствуясь протоколом уровня, читают информацию пакета, затем удаляют информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передают пакет средствами следующего уровня. Когда пакет дойдет до прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Теперь рассмотрим работу каждого уровня модели OSI подробнее:

Физический уровень – самый нижний, за ним находится непосредственно канал связи, через который осуществляется передача информации. Он участвует в организации связи, учитывая особенности среды передачи данных. Так, он содержит все сведения о среде передачи данных: уровень и частоту сигнала, наличие помех, уровень затухания сигнала, сопротивление канала и т.д. Кроме того, именно он отвечает за передачу потока информации и преобразование ее в соответствии с существующими методами кодирования. Работа физического уровня изначально возлагается на сетевое оборудование. Стоит отметить, что именно с помощью физического уровня определяется проводная и беспроводная сеть. В первом случае в качестве физической среды используется кабель, во втором – любой вид беспроводной связи, например радиоволны или инфракрасное излучение.

Канальный уровень выполняет самую сложную задачу – обеспечивает гарантированную передачу данных с помощью алгоритмов физического уровня и проверяет корректность полученных данных.

Прежде чем инициировать передачу данных, определяется доступность канала их передачи. Информация передается блоками, которые носят название кадров, или фреймов. Каждый такой кадр снабжается последовательностью бит в конце и начале блока, а также дополняется контрольной суммой. При приеме такого блока на канальный уровень получатель должен проверить целостность блока и сравнить принятую контрольную сумму с контрольной суммой, идущей в его составе. Если они совпадают, данные считаются корректными, иначе фиксируется ошибка и требуется повторная передача. В любом случае отправителю отсылается сигнал с результатом выполнения операции, и так происходит с каждым кадром. Таким образом, вторая важная задача канального уровня – проверка корректности данных.

Канальный уровень может реализовываться как аппаратно (например, с помощью коммутаторов), так и с помощью программного обеспечения (например, драйвера сетевого адаптера).

Сетевой уровень необходим для выполнения работы по передаче данных с предварительным определением оптимального пути движения пакетов. Поскольку сеть может состоять из сегментов с разными топологиями, главная задача сетевого уровня – определить кратчайший путь, попутно преобразовывая логические адреса и имена сетевых устройств в их физическое представление. Этот процесс носит название маршрутизации, и важность его трудно переоценить. Обладая схемой маршрутизации, которая постоянно обновляется в связи с возникновением разного рода “заторов” в сети, передача данных осуществляется в максимально короткие сроки и с максимальной скоростью.

Транспортный уровень используется для организации надежной передачи данных, которая исключает потерю информации, ее некорректность или дублирование. При этом контролируются соблюдение правильной последовательности при передаче-получении данных, деление их на более мелкие пакеты или объединение в более крупные для сохранения целостности информации.

Сеансовый уровень отвечает за создание, сопровождение и поддержание сеанса связи на время, необходимое для завершения передачи всего объема данных. Кроме того, он производит синхронизацию передачи пакетов, осуществляя проверку доставки и целостности пакета. В процессе передачи данных создаются специальные контрольные точки. Если при передаче-приеме произошел сбой, недостающие пакеты отправляются заново, начиная с ближайшей контрольной точки, что позволяет передать весь объем данных в максимально короткий срок, обеспечивая в целом хорошую скорость.

Уровень представления данных (или, как его еще называют, представительский уровень) является промежуточным, его основная задача – преобразование данных из формата для передачи по сети в формат, понятный более высокому уровню, и наоборот. Кроме того, он отвечает за приведение данных к единому формату: когда информация передается между двумя абсолютно разными сетями с разным форматом данных, то прежде, чем их обработать, необходимо привести их к такому виду, который будет понятен как получателю, так и отправителю. Именно на этом уровне применяются алгоритмы шифрования и сжатия данных.

Прикладной уровень – последний и самый верхний в модели OSI. Отвечает за связь сети с пользователями – приложениями, которым требуется информация от сетевых служб всех уровней. С его помощью можно узнать все, что происходило в процессе передачи данных, а также информацию об ошибках, возникших в процессе их передачи. Кроме того, данный уровень обеспечивает работу всех внешних процессов, осуществляемых за счет доступа к сети – баз данных, почтовых клиентов, менеджеров загрузки файлов и т.д.

На просторах сети интернет я нашел картинку, на которой неизвестный автор представил сетевую модель OSI в виде бургера. Считаю, это очень запоминающийся образ. Если вдруг в какой-то ситуации (например, на собеседовании при устройстве на работу) вам понадобиться по памяти перечислить все семь уровней модели OSI в правильном порядке – просто вспомните данную картинку, и это вам поможет. Для удобства я перевел названия уровней с английского на русский язык:На сегодня это всё. В следующей статье я продолжу тему и расскажу про сетевые протоколы модели OSI.

Метки: OSI

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 24Следующая ⇒

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 3.11 представлена структура базовой модели.

Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Взаимодействие:

Модель OSI можно разделить на две различных модели:

— горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

— вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 3.13, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладногоуровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает. Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы, необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по следующим аспектам:

— взаимодействие прикладных процессов;

— формы представления данных;

— единообразное хранение данных;

— управление сетевыми ресурсами;

— безопасность данных и защита информации;

— диагностика программ и технических средств.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 880; Мы поможем в написании вашей работы!

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒Мы поможем в написании ваших работ!Используемые источники:

• http://okitgo.ru/network/mnogourovnevye-modeli-protokolnaya-model-tcpip-i-spravochnaya-model-osi.html
• http://blogsisadmina.ru/seti/chto-takoe-setevaya-model-osi-urovni-modeli-osi.html
• https://studopedia.net/1_43741_semiurovnevaya-model-osi—naznachenie-vzaimodeystvie-urovney-modeli-osi.html