Неверно что на сеансовом уровне osi реализуется функция

Уровни эталонной модели OSI

Что такое модель OSI?

В данной статье мы рассмотрим назначение уровней эталонной модели osi, с подробным описанием каждого из семи уровней модели.

Многоуровневый подход:

Эталонная Модель Взаимосвязи Открытых Систем (семиуровневая модель osi) введена в 1977 г.

После утверждения данной модели, проблема взаимодействия была разделена (декомпозирована) на семь частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других.

Уровни эталонной модели

Уровни эталонной модели OSI представляют из себя вертикальную структуру, где все сетевые функции разделены между семью уровнями. Следует особо отметить, что каждому такому уровню соответствует строго описанные операции, оборудование и протоколы.

Взаимодействие между уровнями организовано следующим образом:

Так как семиуровневая модель osi состоит из строгой соподчиненной структуры, то любой более высокий уровень использует функции нижележащего уровня, причем распознает в каком именно виде и каким способом (т.е. через какой интерфейс) нужно передавать ему поток данных.

Следует отметить, что помимо добавления служебной информации в виде заголовка вначале сообщения, уровни могут добавлять служебную информацию и в конце сообщения, который называется «трейлер».

Когда сообщение достигло физического уровня, сообщение уже полностью сформировано для передачи по каналу связи к узлу назначения, то есть содержит в себе всю служебную информацию добавленную на уровнях модели OSI.

Помимо термина «данные» (data), которое используется в модели OSI на прикладном, представительном и сеансовом уровнях, используются и другие термины на других уровнях модели OSI, чтобы можно было сразу определить на каком уровне модели OSI выполняется обработка.

Функции физического уровеня

Функции канального уровня

Для ЛВС канальный уровень разбивается на два подуровня:

Функции сетевого уровня

Оборудование, работающее на сетевом уровне: маршрутизатор.
Виды протоколов сетевого уровня:

Функции транспортного уровня модели osi

Функции сеансового уровня

Функции представительного уровня

Функции прикладного уровня модели osi

Сетезависимые и сетенезависимые уровни семиуровневой модели osi

По своим функциональным возможностям семь уровней модели OSI можно отнести к одной из двух групп:

Источник

Модель OSI

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень — управление диалогом объектов прикладного уровня:

Представительный уровень

Представительный уровень ( Presentation layer ) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например в кодах ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Уровень представления — согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов:

Прикладной уровень

Прикладной уровень — набор всех сетевых сервисов, которые предоставляет система конечному пользователю:

Существует очень много различных служб прикладного уровня. Приведем в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Источник

Сетевые стандарты: семиуровневая эталонная модель OSI

Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы. Полное описание этой модели занимает более 1000 страниц текста.

Contents

Физический уровень [ ]

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, такую как крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме того, здесь стандартизируются типы разъемов и назначение каждого контакта. Реализуется аппаратно.

Протоколы физического уровня OSI:

Канальный уровень [ ]

Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Протоколы канального уровня:

В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Сетевой уровень [ ]

Сетевой уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю.

На этом уровне работает маршрутизатор (роутер).

Сетевой уровень — доставка пакета:

На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов — Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют сути.

Пример: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2) CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security), ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), ARP (Address Resolution Protocol).

Транспортный уровень [ ]

Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Транспортный уровень — обеспечение доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети:

Пример: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Сеансовый уровень [ ]

Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Сеансовый уровень — управление диалогом объектов прикладного уровня:

Пример: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Secure Copy Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Представительный уровень [ ]

Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например в кодах ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Уровень представления — согласовывает представление (синтаксис) данных при взаимодействии двух прикладных процессов:

Пример: AFP — Apple Filing Protocol, ICA — Independent Computing Architecture, LPP — Lightweight Presentation Protocol, NCP — NetWare Core Protocol, NDR — Network Data Representation RDP — Remote Desktop Protocol, XDR — eXternal Data Representation, X.25 PAD — Packet Assembler/Disassembler Protocol.

Прикладной уровень [ ]

Прикладной уровень (Application layer) — это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень — набор всех сетевых сервисов, которые предоставляет система конечному пользователю:

Пример: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Сетевая модель OSI

Модель OSI (Open Systems Interconnectton — взаимодействие открытых систем) не так проста, как кажется на первый взгляд. Она была первоначально предназначена для обеспечения разработки протоколов, не зависящих от конкретных поставщиков оборудования, и для получения возможности создания наборов протоколов вместо монолитных программ сетевой связи, но в настоящее время модель OSI фактически редко используется для таких целей. Но эта модель все еще имеет одно важное назначение: на данный момент она представляет собой одно из лучших инструментальных средств описания и классификации сложных последовательностей действий, которые происходят в сетях. Поскольку основная часть применяемых в наши дни наборов протоколов(например TCP/IP) была разработана с использованием другой модели, многие протоколы этих наборов не полностью соответствуют модели и это вызывает определенную путаницу. Например, в некоторых книгах утверждается, что протокол маршрутной информации (Routing Information Protocol — RIP) работает на сетевом уровне, в других указано, что он работает на прикладном уровне. Однако в действительности этот протокол не принадлежит полностью только к одному из этик уровней. Он, как и многие другие, включает функции, относящиеся к обоим уровням. Из этого можно сделать вывод, что устранить такую путаницу можно только с помощью модели OSI, которая позволяет изучать сетевые операции и определять, на каком уровне они выполняются.

Основная цель изучения модели OSI состоит в том, чтобы можно было понять, какие функции выполняются тем или иным устройством, просто узнав, к какому уровню относится данное устройство. Например, если известно, что физическая адресация или управление доступом к передающей среде (Media Access Control — MAC) осуществляется на уровне 2, а логическая (IP-адресация) — на уровне 3, то сразу же становится ясно, что коммутатор Ethernet, который отвечает за фильтрацию МAС-адресов (физических адресов), является прежде всего устройством уровня 2.

Содержание

Общее определение термина пакет

Для описания фрагментов информации, передаваемых по сети, применяются термины: пакет, дейтаграмма, фрейм, сообщение и сегмент. Все они по сути имеют один и тот же смысл, но относятся к разным уровням модели OSI. Например, пакет можно рассматривать как конверт с письмом. Чтобы отправить этот конверт по почте, необходимо выполнить ряд требований (рис.1), которые перечислены ниже.

Передача сетевого пакета фактически происходит по таким же принципам, как и отправка обычного письма. Рассмотрим в качестве примера сообщение электронной почты, которое показано на рис.2. Для его доставки адресату необходимо такая же информация, как и для обычного письма (а также некоторые другие компоненты, которые рассматриваются в данной главе). эта информация описана ниже.

Далее понятие пакета применяется для иллюстрации процесса прохождения данных сверху вниз по уровням модели OSI, затем по физическому кабелю, а после этого снизу вверх по уровням модели OSI. Пока они не поступят в виде нового сообщения во входной почтовый ящик дяди Джо.

Основы модели OSI

Модель OSI представляет собой один из способов многоуровневой организации сетей. В той или иной реализации набора протоколов некоторые из уровней модели могут даже не использоваться, но модель OSI разработана так, чтобы любую сетевую функцию можно было представить на одном из ее семи уровней. Описание уровней, начиная с уровня 7 и заканчивая уровнем 1, приведено в табл.1. Здесь принята именно такая последовательность описания уровней, поскольку она позволяет лучше понять устройство модели.

При передаче данных по сети с одного компьютера на другой осуществляется такой процесс: данные исходят из приложения, передаются вниз по уровням модели, проходят через передающую среду (чаще всего это медный или волоконно-оптический кабель) в виде электрического или оптического сигнала, представляющего отдельные логические нули и единицы, после чего поднимаются по уровням модели на другом конце соединения.

По мире выполнения этих действий на каждом уровне, который имеет соответствующий протокол, к пакету добавляется заголовок, указывающий способ обработки пакета на другом конце соединения с помощью такого же протокола. Этот процесс называется инкапсуляцией данных. Схема этого процесса приведена на рис.3. На этой схеме АН обозначает заголовок прикладного уровня (Application Header), РН — представительского (Presentation Нeаder), SH — сеансового (Session Header), TН — транспортного (Transport Header), NH — сетевого (Network Header), DH — канального (Datelink Header) и РН — физического (Рhysical Header). После прибытия к месту назначения пакет проходит вверх по уровням модели и на каждом уровне удаляются заголовки соответствующих протоколов. Ко времени поступления пакета в приложение в нем остаются только данные, которые принято также называть содержимым пакета (payload).

Уровень 7

Прикладной уровень отвечает за взаимодействие с пользовательским приложением. Но следует отметить, что обычно он обменивается данными не с самим пользовательским приложением, а, скорее, с сетевыми приложениями, которые применяются в пользовательском приложении. Например, при присмотре ресурсов Web пользовательским приложением является программа браузера, такая как Microsoft Internet Explorer. А в качестве сетевого приложения в данном случае используется программное обеспечение протокола HTTP, которое применяется также во многих других пользовательских приложениях (таких как Netscape Navigator). В общем, можно считать, что прикладной уровень отвечает за создание первоначального пакета, поэтому, если создается впечатление, что программное обеспечение протокола создает пакеты, которых до сих пор не существовало, то оно обычно относится к протоколу прикладного уровня. Хотя такое правило не всегда соблюдается (поскольку собственные пакеты создаются также протоколами, которые существуют на других уровнях), это общее определение протокола прикладного уровня вполне приемлемо. К числу широко применяемых протоколов прикладного уровня относятся HTTP, FTP, Telnet, TFTP, SMTP, P0P3 и MAP.

Назначение представительского уровня понять проще всего, поскольку протокол этого уровня можно легко увидеть в действии. На представительском уровне происходит модификация формата данных. Например, к сообщению электронной почты может прилагаться изображение. Но простой протокол электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol — SMTP) может обеспечить передачу только простого текста (состоящего из семибитовых символов в коде ASCII). Для обеспечения передачи изображения приложение должно воспользоваться протоколом представительского о уровня для преобразования изображения в обычный текст. В данном случае применяется протокол многоцелевых почтовых расширений Internet (Multiрurpose internet Mail Extensions — MIME). Этот протокол отвечает также за обратное преобразование текста в изображение после его прибытия к месту назначения. Если эта работа не будет выполнена, то содержимое сообщения будет выглядеть примерно так, как это показали ниже.

BCNHS r%CNE (37НС UHD»Y ЗсТШ! Ufc*?

Такая последовательность знаков, безусловно, не похожа на графическое изображение, и ее получение свидетельствует о наличии проблемы. Тем самым подтверждается сказанное выше, что обычно проще всего обнаружить наличие проблемы на представительском уровне. Кроме того, представительский уровень отвечает за сжатие и шифрование, а также за выполнение многих других действий (таких как эмуляция терминала), которые приводят к изменению формата длины. К числу наиболее широко применяемых форматов представления данных относятся ASCII, JPEG, MPEG и GIF.

В отличие от предыдущих, работу протоколов сеансового уровня понять сложнее всего. Эти протоколы отвечают за установление, поддержание и завершение сеансов. Но это определение является слишком общим и расплывчатый. Поскольку в установлении, поддержании и завершении сеансов в той или иной степени фактически участвуют и протоколы других уровней. Проще всего можно представить себе назначение сеансового уровня в том, что он выполняет функции посредника между двумя приложениями. К числу наиболее широко применяемых протоколов сеансового уровня относятся RРC, LDAP и служба сеансов NetBIOS.

На транспортном уровне выполняется целый ряд функций. Наиболее важными из них являются контроль ошибок, их исправление и управление потоком данных. Транспортный уровень отвечает за надежную работу служб межсетевой передачи данных, функции которой выполняются незаметно для программ более высокого уровня. Проще всего можно понять, как осуществляются функции контроля и исправления ошибок на транспортном уровне, изучив различия между связью с установлением и без установления логического соединения.

Связь с установлением и без установления логического соединения

Связь с установлением логического соединения получила такое название потому, что она предусматривает установление соединения между двумя компьютерами, подключенными к сети (называемыми также хостами), еще до начала передачи данных пользователем. Это позволяет обеспечить двухстороннюю связь. Иными словами, вначале протокол транспортного уровня предусматривает передачу получателю специальных пакетов, с помощью которых другой участник соединения может определить, что к нему вскоре поступят данные. Затем получатель передает специальный пакет отправителю, чтобы он мог узнать, что его предупреждающее сообщение получено. Такой предварительный обмен пакетами позволяет обоим участникам соединения убедиться в том, что связь между ними возможна.

В большинстве случаев связь с установлением логического соединения предусматривает также гарантии доставки. Иными словами, если при передаче пакета удаленному хосту происходит ошибка, то на транспортном уровне выполняется повторная передача этого же пакета, а если это невозможно, отправитель получает сообщение, что доставка пакета окончилась неудачей.

С другой стороны, связь без установления логического соединения обладает прямо противоположными свойствами. Во-первых первоначально не устанавливается какое-либо соединение. Во-вторых, в большинстве случаев (но не во всех) не применяются какие-либо средства исправления ошибок. Обязанности по исправлению ошибок должно взять на себя само приложение или программное обеспечение протокола одного из уровней, находящихся выше или ниже транспортного уровня. Специалисты по сетям часто называют связь без установления логического соединения связью по принципу отправить и забыть. По сути, протокол транспортного уровня отправляет пакет и «забывает» о нём.

В большинстве случаев уловить различие между протоколами с установлением и без установления логического соединения очень легко. Эти различия аналогичны тому, как отличаются друг от друга способы доставки обычного и заказного писем. Передав обычное письмо, отправитель может лишь надеяться, что оно поступит к адресату. У него нет возможности сразу же узнать, получено ли отправленное им сообщение. Это — связь без установления логического соединения. С другой стороны, при отправке заказного письма, сообщение либо доставляется правильно и отправитель получает уведомление о вручении, либо предпринимаются неоднократные попытки его доставить, пока это сообщение не устаревает, и почтовая служба отказывается от дальнейших попыток; но отправитель получает уведомление и в таком случае. Так или иначе, отправитель уверен в том, что он узнает обо всем, что произошло, и сможет принять соответствующие меры. Это — типичная связь с установлением логического соединения.

Управление потоком данных

В своей простейшей форме управление потоком данных представляет собой метод обеспечения того, чтобы чрезмерно интенсивный поток данных не захлестнул оконечную станцию. Например, предположим, что персональный компьютер А обрабатывает данные со скоростью 100 Мбит/с, а компьютер В — со скоростью 10 Мбит/с. Если компьютер А начнет передавать компьютеру В какие-то данные на полной скорости, то 90% этой информации будет потеряно, поскольку компьютер В не способен принимать информацию на скорости 100 Мбит/с. В предотвращении этой ситуации и состоит назначение средств управления потоком данных.

Применяемые в настоящее время методы управления потоком данных подразделяются на три типа, как описано в следующих разделах.

Буферизация

Уведомление о заторе

Метод с использованием уведомления о заторе является немного более сложным по сравнению с буферизацией и обычно используется в сочетании с буферизацией для устранения ее основных недостатков. При использовании метода с уведомлением о заторе после того, как буфера приемного устройства начинают заполняться (или явные проявления затора в сети обнаруживаются с помощью некоторых ИНЫХ методов), приемная станция отправляет передающей станции сообщение, которое по сути означает «замедлить передачу данных». После того как буфер немного разгрузится, приемная станция может отправить другое сообщение с указанием, что передача может быть возобновлена. Очевидным недостатком такого решения является то, что при наличии в цепочке промежуточных устройств (таких как маршрутизаторы) уведомления о заторе лишь усугубляют ситуацию, заполняя буфера на каждом маршрутизаторе вдоль этой цепочки.

Например, предположим, что маршрутизатор А передает пакеты маршрутизатору С Через маршрутизатор В (как показано на рис.4). А Как только буфер маршрутизатора С начинает заполняться, он передает уведомление о заторе маршрутизатору В. Это сообщение приводит к заполнению буфера маршрутизатора В. Затем маршрутизатор В отправляет уведомление о заторе маршрутизатору А. Это Приводит к заполнению буфера маршрутизатора А, что в конечном итоге вызывает потерю данных (безусловно, этого не произойдет, если передающая станция определит, в чем смысл уведомлений о заторе, и полностью прекратит передачу данных). В конечном итоге маршрутизатор С перешлет маршрутизатору В сообщение о том, что может быть возобновлена передача, но к этому времени часть пакетов уже будет потеряна.

Применение окон

Метод с применением окон представляет собой наиболее сложную и гибкую форму управления потоком данных и в настоящее время, вероятно, является одним из наиболее широко применяемых методов управления потоком данных. При передаче с применением окон разрешается передавать одновременно заранее согласованное количество пакетов (называемое окном) до получения подтверждения от приемной станции. Это означает, что возможность передачи одной станцией такого объема данных, который не может быть принят другой станцией, почти полностью исключена. Дело в том, что передающая станция, отправив разрешенное количество пакетов, должна дождаться ответа от удаленной приемной станции и только после этого отправить дополнительные данные. Метод передачи с применением окон используется не только для управления потоком данных, но и для устранения ошибок.

К числу наиболее широко применяемых протоколов транспортного уровня относятся TCP, UDP и SPX.

Протоколы сетевого уровня обеспечивают логическую адресацию и определение маршрута (маршрутизацию). Методы логической адресации зависят от набора протоколов, но основные принципы остаются одинаковыми. Адреса сетевого уровня применяются в основном для указания местонахождения хоста. Эта задача обычно решается путем разделения адреса на две части: поле группы и поле хоста. Вместе эти поля полностью описывают хост, но лишь в контексте группы, к которой он относится. Такое разделение адреса позволяет каждому хосту учитывать только наличие других хостов в его группе и применять для передачи пакетов от одной группы к другой специализированные устройства, называемые маршрутизаторами.

К числу широко применяемых протоколов сетевого уровня относятся IP и IPX.

Канальный уровень предусматривает выполнение таких функций, как устранение коллизий, физическая адресация, распознавание ошибок и фреймирование, как описано в следующих разделах.

Устранение коллизий

Методы устранения коллизий позволяют определить, как должен быть организован доступ к одному каналу передачи данных, если к нему подключено несколько хостов, которые пытаются одновременно использовать его для передачи. При полудуплексной широкополосной передаче без устранения коллизий нельзя обойтись, поскольку в применяемой при этом сетевой среде в любой момент времени только одно устройство может успешно передавать электрический сигнал. А если в этой среде попытки передачи будут предприняты одновременно двумя устройствами, то сигналы от этих устройств смешаются и возникнет так называемая коллизия. Такое явление, вероятно, лучше всего проиллюстрировать на рисунке:

Физическая адресация

Обнаружение ошибок

Ещё одна функция канального уровня, обнаружение ошибок, позволяет определить, не произошло ли искажение пакета во время передачи. Для этого перед отправкой пакета на удаленный компьютер к нему добавляется концевик (так называется поле с контрольной суммой в конце пакета) с последовательностью FCS. Метод контроля с применением FCS предусматривает использование циклического избыточного кода (Cyclic Redundancy Check — CRC) для выработки цифрового значения и размещение этого значения в концевике пакета. После прибытия пакета к получателю извлекается значение поля FCS и снова применяется тот же алгоритм, с помощью которого было вычислено это первоначальное значение. Если пакет подвергся каким-либо изменениям, прежнее и новое значения FCS не совпадают, и пакет отбрасывается как ошибочный.

Примечание Контроль с помощью FCS обеспечивает только обнаружение ошибок, но не их устранение. За устранение ошибок отвечает протокол более высокого уровня, как правило, транспортного.

Фреймирование

Термин фреймирование используется для описания организации элементов в пакете (пакет, передаваемый по сети, оформляется в виде фрейма). Эта задача является очень важной. Чтобы понять, с чем это связано, необходимо рассмотреть, как происходит передача данных физическим устройством. Прежде всего следует учесть, что все данные, передаваемые по кабелям сети, являются просто комбинацией битов 0 и 1. Поэтому при получении устройством цепочки битов, такой как 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 и т.д., оно должно определить, какая часть этой цепочки соответствует МАС-адресу, данным или последовательности FCS. Для этого требуется ключ. Физический формат пакета показан на рис.7.

Кроме того, поскольку существуют разные типы фреймов, в протоколах канального уровня на обоих взаимодействующих компьютерах должны использоваться фреймы одинаковых типов, так как лишь при этом условии получатель сможет определить, что фактически содержит полученный им пакет. Пример искажения, возникающего при нарушении формата фрейма, показан на рис.8.

На этом рисунке значения длины полей принятого и фактически ожидаемого фрейма не совпадают. Данный пример показывает, что если один компьютер отправляет пакет в формате 802.3, а другой ожидает поступления пакета в формате протокола доступа к подсети (SUB-Network Access Protocol — SNAP), между ними невозможно установить взаимодействие, поскольку компьютеры безуспешно пытаются найти компоненты пакета, которые фактически представлены в другом формате.

К числу наиболее распространенных протоколов канального уровня относятся практически все протоколы 802 ( 802.2, 802.3, 802.5 и т.д.), LAPP, LAPD и LLC.

На физическом уровне выполняются наиболее важные функции передачи данных по сравнению со всеми другими уровнями. К физическому уровню относятся все соединители, кабели, спецификации частот, требования к расстояниям и задержкам при распространении сигналов, регламентируемые напряжения, короче говоря, все физические параметры.

К числу наиболее распространенных протоколов физического уровня относятся EIA/TIA 568А и 568В, RS232, 10BaseT, 10Base2, 1OBase5, 100BaseT и USB.

Одноранговая связь

Специалисты по сетям называют одноранговой связью процесс взаимодействия протокола каждого уровня на компьютере отправителя с соответствующим уровнем на компьютере получателя. Следует отметить, что одинаковые уровни не взаимодействуют непосредственно друг с другом, но обмен данными по сети организован так, как если бы они действительно напрямую связывались друг с другом. К пакету, передаваемому с одного хоста на другой, по мере прохождения по уровням сетевой модели добавляются все необходимые заголовки, а когда этот пакет после его приема снова проходит по уровням модели, но в противоположном направлении, информация в каждом заголовке пакета обрабатывается только тем уровнем, которому соответствует конкретный заголовок. Все остальное на этом уровне рассматривается как данные. Процесс снятия заголовков показан на рис.9 (для обозначения заголовков применяются такие же сокращения, как и на рис.3).

Необходимо еще раз подчеркнуть, что протоколом каждого уровня обрабатывается только заголовок, который относится точно к такому же уровню протокола на другом компьютере. Остальная часть пакета рассматривается им как данные (хотя фактически не является таковой). Поэтому можно считать, что каждый уровень протокола на одном компьютере взаимодействует с соответствующим ему уровнем на другом компьютере.

Общее описание взаимодействия по сети

Наконец, рассмотрим, как происходит обмен данными по сети между двумя компьютерами на каждом уровне (рис.9).

В данном примере передается электронная почта по протоколам TCP/IP. Передача сообщения начинается с уровня 7. К нему добавляется заголовок MAPI (Mail Application Programming Interface — интерфейс прикладного программирования для электронной почты). Затем пакет передается на представительские уровень, где происходит добавление заголовка MIME, с помощью которого получатель сможет определить формат сообщения. На сеансовом уровне происходит преобразование имен, и доменное имя techtrain.com преобразуется в IP-адрес 209.130.62.55. На транспортном уровне все это сообщение, которое имеет длину 256 Кбайт, разбивается на четыре фрагмента по 64 Кбайт и устанавливается сеанс TCP с использованием метода окон для управления потоком данных. На сетевом уровне выполняется маршрутизация и пакет передается на ближайший маршрутизатор (который здесь обозначен с помощью поля промежуточного адреса назначения).

Следует также отметить, что на сетевом уровне (логические) IP-адреса преобразуются в (физические) МАС-адреса, чтобы с ним мог работать протокол более низкого уровня. На канальном уровне пакет снова фрагментируется, но на этот раз преобразуется во фреймы, которые соответствует максимальной единице передачи данных (Maximum Transmission Unit — MTU) передающей среды. На физическом уровне данные передаются в виде электрических сигналов. Принятые данные снова проходят по уровням модели, но в обратном направлении. При этом выполняются действия, обратные тем, которые были выполнены на компьютере отправителя, и в конечном итоге пакет преобразуется в один фрагмент данных размером 256 кбайт в формате, приемлемом для соответствующего приложения.

Другие сетевые модели

Важное значение с точки зрения организации сетей имеет также модель DoD (Department of Defense — Министерство обороны США), так как в основе протоколов TCP/IP лежит не модель OSI, а именно эта модель. Поскольку модель DoD во многом совпадает с моделью OSI, тот факт, что она является фундаментом протоколов TCP/IP, может привести к некоторой путанице при изучении модели OSI. Верхние уровни модели DoD не совпадают с верхними уровнями модели OSI, поэтому в разных книгах можно встретить различные описания порядка расположения протоколов в модели OSI. Но здесь необходимо прежде всего учитывать, что фактически знание того, где должен быть указанный протокол модели OSI, необходимо в основном для успешной сдачи экзаменов; а на практике важнее всего понимание назначения каждого уровня модели.

Модели DoD и OSI

Модели OSI и DoD позволяют наглядно представить процесс сетевого взаимодействия, а компания Cisco применяет в своей работе иерархическую межсетевую модель, которая представляет собой многоуровневое отображение топологического проекта объединенной сети. Эта модель разработана в целях максимального повышения производительности; в то же время она обеспечивает оптимальную отказоустойчивость. Применение этой модели позволяет упростить конструкцию сети путем распределения функций по уровням сетевого проекта. Очевидным недостатком данной модели в сетях небольших и средних размеров является высокая стоимость проекта, но если задача состоит в создании высокопроизводительной, масштабируемой, резервируемой объединенной сети, то применение такого подхода является одним из наилучших способов реализации в проекте поставленных целей.

Иерархическая межсетевая модель Cisco состоит из трех уровней:

Пример практического применения этой модели приведен на рис.10.

Источник