Рівні фізичний мережевий канальний. рівні еталонної моделі osi. Модель OSI та реальні протоколи

У літературі найчастіше прийнято починати опис рівнів моделі OSI з 7-го рівня, званого прикладним, на якому додатки користувача звертаються до мережі. Модель OSIзакінчується 1-м рівнем - фізичним, на якому визначено стандарти, які пред'являються незалежними виробниками до середовищ передачі даних:

  • тип передавального середовища (мідний кабель, оптоволокно, радіоефір та ін.),
  • тип модуляції сигналу,
  • сигнальні рівні логічних дискретних станів (нулі та одиниці).

Будь-який протокол моделі OSI повинен взаємодіяти або з протоколами свого рівня, або з протоколами на одиницю вище та/або нижче за свій рівень. Взаємодії з протоколами свого рівня називаються горизонтальними, а з рівнями на одиницю вищими або нижчими - вертикальними. Будь-який протокол моделі OSI може виконувати лише функції свого рівня і не може виконувати функції іншого рівня, що не виконується в протоколах альтернативних моделей.

Кожному рівню з деякою часткою умовності відповідає свій операнд - логічно неподільний елемент даних, яким на окремому рівні можна оперувати в рамках моделі і протоколів, що використовуються: фізично дрібна одиниця - біт, на канальному рівні інформація об'єднана в кадри, на мережевому - в пакети ( датаграми), на транспортному – у сегменти. Будь-який фрагмент даних, логічно об'єднаних передачі - кадр, пакет, датаграма - вважається повідомленням. Саме повідомлення у загальному вигляді є операндами сеансового, представницького та прикладного рівнів.

До базових мережних технологій належать фізичний та канальний рівні.

Прикладний рівень

Прикладний рівень (рівень додатків; англ. application layer) - верхній рівень моделі, що забезпечує взаємодію додатків користувача з мережею:

  • дозволяє додаткам використовувати мережеві служби:
    • віддалений доступ до файлів та баз даних,
    • пересилання електронної пошти;
  • відповідає за передачу службової інформації;
  • надає додаткам інформацію про помилки;
  • формує запити до рівня подання.

Протоколи прикладного рівня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET та інші.

Рівень вистави

Найчастіше помилково званий представницьким рівнем, цей рівень (англ. presentation layer) забезпечує перетворення протоколів та кодування/декодування даних. Запити програм, отримані з прикладного рівня, на рівні подання перетворюються на формат для передачі по мережі, а отримані з мережі дані перетворюються на формат програм. На цьому рівні може здійснюватися стиснення/розпакування або шифрування/дешифрування, а також перенаправлення запитів іншому мережному ресурсу, якщо вони не можуть бути локально оброблені.

Рівень уявлень зазвичай є проміжний протокол для перетворення інформації з сусідніх рівнів. Це дозволяє здійснювати обмін між додатками на різнорідних комп'ютерні системипрозорим для додатків чином. Рівень уявлень забезпечує форматування та перетворення коду. Форматування коду використовується для того, щоб гарантувати додатку надходження інформації для обробки, яка б мала для нього сенс. За потреби цей рівень може виконувати переклад із одного формату даних до іншого.

Рівень уявлень має справу не лише з форматами та поданням даних, він також займається структурами даних, що використовуються програмами. Таким чином, рівень 6 забезпечує організацію даних при їх пересиланні.

Щоб зрозуміти, як це працює, уявімо, що є дві системи. Одна використовує для представлення даних розширений двійковий кодобміну інформацією EBCDIC, наприклад, це може бути мейнфрейм компанії IBM, а інша – американський стандартний код обміну інформацією ASCII (його використовує більшість інших виробників комп'ютерів). Якщо цим двом системам необхідно обмінятися інформацією, то необхідний рівень уявлень, який виконає перетворення та здійснить переклад між двома різними форматами.

Іншою функцією, що виконується на рівні уявлень, є шифрування даних, яке застосовується в тих випадках, коли необхідно захистити інформацію, що передається, від доступу несанкціонованими одержувачами. Щоб вирішити це завдання, процеси та коди, що знаходяться на рівні уявлень, повинні виконати перетворення даних. На цьому рівні існують інші підпрограми, які стискають тексти і перетворюють графічні зображення в бітові потоки, так що вони можуть передаватися по мережі.

Стандарти рівня уявлень також визначають способи подання графічних зображень. Для цього можна використовувати формат PICT - формат зображень, застосовуваний передачі графіки QuickDraw між програмами.

Іншим форматом уявлень є тегований формат файлів зображень TIFF, який зазвичай використовується для растрових зображеньз високою роздільною здатністю. Наступним стандартом рівня уявлень, який можна використовувати для графічних зображень, є стандарт, розроблений Об'єднаною експертною групою з фотографії (Joint Photographic Expert Group); у повсякденному користуванні цей стандарт називають просто JPEG.

Існує інша група стандартів рівня уявлень, яка визначає уявлення звуку та кінофрагментів. Сюди входять інтерфейс електронних музичних інструментів (англ. Musical Instrument Digital Interface, MIDI) для цифрового представлення музики, розроблений Експертною групою з кінематографії стандарт MPEG, що використовується для стиснення та кодування відеороликів на компакт-дисках, зберігання в оцифрованому вигляді та передачі зі швидкостями до 1,5 Мбіт/с, та QuickTime - стандарт, що описує звукові та відео елементи для програм, що виконуються на комп'ютерах Macintosh та PowerPC.

Протоколи рівня подання: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler/Disassembler .

Сеансовий рівень

Транспортний рівень

Мережевий рівень

Канальний рівень

При розробці стеків протоколів на цьому рівні вирішуються завдання стійкого до перешкод кодування. До таких способів кодування відноситься код Хеммінга, блочне кодування, код Ріда-Соломона.

У програмуванні цей рівень є драйвером мережевої плати, в операційних системах є програмний інтерфейс взаємодії канального і мережевого рівнів між собою. Не новий рівень, а просто реалізація моделі для конкретної ОС. Приклади таких інтерфейсів: ODI (англ.), NDIS, UDI.

Фізичний рівень

На цьому рівні також працюють концентратори, повторювачі сигналу та медіаконвертери.

Функції фізичного рівня реалізуються усім пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером чи послідовним портом. До фізичного рівня належать фізичні, електричні та механічні інтерфейси між двома системами. Фізичний рівень визначає такі види середовищ передачі даних як оптоволокно, кручена пара, коаксіальний кабель, супутниковий каналпередач даних тощо. Стандартними типами мережевих інтерфейсів, що належать до фізичного рівня, є: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, роз'єми AUI та BNC.

Під час розробки стеків протоколів цьому рівні вирішуються завдання синхронізації і лінійного кодування. До таких способів кодування відноситься код NRZ, код RZ, MLT-3, PAM5, Манчестер II.

Протоколи фізичного рівня:

Почну з визначення, як це заведено. Модель OSI – це теоретична ідеальна модель передачі даних по мережі. Це означає, що на практиці ви ніколи не зустрінете точного збігу з цією моделлю, це еталон, якого дотримуються розробники мережевих програмта виробники мережного обладнання з метою підтримки сумісності своїх продуктів. Можна порівняти це з уявленнями людей про ідеальну людину - ніде не зустрінеш, але всі знають, чого потрібно прагнути.


Відразу хочу позначити один ньюанс - те, що передається по мережі в межах моделі OSI, я називатиму даними, що не зовсім коректно, але щоб не плутати читача термінами, я пішов на компроміс із совістю.


Нижче представлена ​​найбільш відома та найбільш зрозуміла схема моделі OSI. У статті будуть ще малюнки, але перший пропоную вважати основним:



Таблиця і двох колонок, на початковому етапі нас цікавить лише права. Читати таблицю будемо знизу нагору (а як інакше:)). Насправді це не моя забаганка, а роблю так для зручності засвоєння інформації - від простого до складного. Поїхали!


У правій частині вищезазначеної таблиці знизу вгору показаний шлях даних, що передаються по мережі (наприклад, від вашого домашнього роутера до вашого комп'ютера). Уточнення - рівні OSI знизу вгору, то це буде шлях даних на стороні, що приймає, якщо зверху вниз, то навпаки - відправляє. Сподіваюся, поки що зрозуміло. Щоб розвіяти остаточно сумніви, ось вам ще схема для наочності:



Щоб простежити шлях даних і зміни з рівнями, що відбуваються з ними, достатньо уявити, як вони рухаються вздовж синьої лінії на схемі, спочатку просуваючись зверху вниз по рівнях OSI від першого комп'ютера, потім знизу вгору до другого. Тепер детальніше розберемо кожен із рівнів.


1) Фізичний(phisical) - щодо нього належить так звана " середовище передачі " , тобто. дроти, оптичний кабель, радіохвиля (у разі бездротових з'єднань) та подібні. Наприклад, якщо ваш комп'ютер підключений до інтернету по кабелю, то за якість передачі даних на першому, фізичному рівні відповідають дроти, контакти на кінці дроту, контакти роз'єму мережної карти вашого комп'ютера, а також внутрішні електричні схемина платах комп'ютера. У мережевих інженерів є поняття "проблема з фізикою" - це означає, що фахівець побачив винуватцем "непередачі" даних пристрій фізичного рівня, наприклад, десь обірваний мережевий кабель, або низький рівень сигналу.


2) Канальний(datalink) – тут уже набагато цікавіше. Для розуміння канального рівня нам доведеться спочатку засвоїти поняття MAC-адреси, оскільки саме він буде головною дійовою особою в цьому розділі:). MAC-адресу ще називають "фізичною адресою", "апаратною адресою". Являє він собою набір з 12 символів в шістнадцятковійсистемі обчислення, поділені на 6 октетівтире або двокрапкою, наприклад 08:00:27:b4:88:c1. Потрібен він для однозначної ідентифікації мережного пристрою у мережі. Теоретично, MAC-адреса є глобально унікальним, тобто. ніде у світі такого адреси не може і він " зашивається " в мережний пристрій на стадії виробництва. Однак, є нескладні способи його змінити на довільний, та до того ж деякі недобросовісні та маловідомі виробники не гребують тим, що клепають, наприклад, партію з 5000 мережевих картз одним і тим самим MAC`ом. Відповідно, якщо як мінімум два таких "брата-акробати" з'являться в одній локальної мережі, почнуться конфлікти та проблеми.


Отже, на канальному рівні дані обробляються мережевим пристроєм, який цікавить лише одне - наша горезвісна MAC-адреса, тобто. його цікавить адресат доставки. До пристроїв канального рівня відносяться, наприклад, свитчі (вони ж комутатори) - вони тримають у своїй пам'яті MAC-адреси мережевих пристроїв, з якими у них є безпосередній, прямий зв'язок і при отриманні даних на свій порт звіряють MAC-адреси в даних з MAC-адресами, що є в пам'яті. Якщо є збіги, дані передаються адресату, інші просто ігноруються.


3) Мережевий(network) - " священний " рівень, розуміння принципу функціонування якого переважно і робить мережного інженера таким. Тут уже залізною рукою править "IP-адреса", тут вона - основа основ. Завдяки нилі IP-адреси стає можливим передача даних між комп'ютерами, що не входять в одну локальну мережу. Передача даних між різними локальними мережами називається маршрутизацією, а пристрої, що дозволяють це робити - маршрутизаторами (вони ж роутери, хоча останніми роками поняття роутера сильно перекрутилося).


Отже, IP-адреса - якщо не вдаватися в деталі, то це якийсь набір 12 цифр у десятирічній ("звичайній") системі обчислення, розділені на 4 октети, розділених точкою, який присвоюєте мережному пристрою при підключенні до мережі. Тут потрібно трохи заглибитись: наприклад, багатьом відома адреса з ряду 192.168.1.23. Цілком очевидно, що тут не 12 цифр. Однак, якщо написати адресу у повному форматі, все стає на свої місця – 192.168.001.023. Ще глибше копати не будемо на даному етапі, оскільки IP-адресація – це окрема тема для оповідання та показу.


4) Транспортний рівень(Transport) - як випливає з назви, потрібен саме для доставки та відправлення даних до адресата. Провівши аналогію з нашою багатостраждальною поштою, то IP-адреса це власне адреса доставки або отримання, а транспортний протокол - це листоноша, яка вміє читати і знає, як доставити лист. Протоколи бувають різні, для різних цілей, але зміст у них один – доставка.


Транспортний рівень останній, який за великим рахунком цікавить мережевих інженерів, системних адміністраторів. Якщо всі 4 нижні рівні відпрацювали як треба, але дані не дійшли до пункту призначення, значить проблему потрібно шукати вже в програмному забезпеченні конкретного комп'ютера. Протоколи так званих верхніх рівнів сильно хвилюють програмістів і іноді все ж таки системних адміністраторів (якщо він займається обслуговуванням серверів, наприклад). Тому далі я опишу призначення цих рівнів побіжно. До того ж, якщо подивитися на ситуацію об'єктивно, найчастіше на практиці функції відразу кількох верхніх рівнів моделі OSI бере на себе одну програму або служба, і неможливо однозначно сказати, куди її віднести.


5) Сеансовий(session) - керує відкриттям, закриттям сеансу передачі даних, перевіряє права доступу, контролює синхронізацію початку та закінчення передачі. Наприклад, якщо ви завантажуєте якийсь файл з інтернету, то ваш браузер (або через що ви там завантажуєте) надсилає запит серверу, на якому знаходиться файл. На цьому моменті включаються сеансові протоколи, які забезпечують успішне скачування файлу, після чого по ідеї автоматично вимикають, хоча є варіанти.


6) Представницький(Presentation) - готує дані до обробки кінцевим додатком. Наприклад, якщо це текстовий файл, то потрібно перевірити кодування (щоб не вийшло "крякозябрів"), можна розпакувати з архіву .... але тут саме явно простежується те, про що я писав раніше - дуже важко відокремити, де закінчується представницький рівень, а де починається наступний :


7) Прикладний(Додатки) - як видно з назви, рівень додатків, які користуються отриманими даними і ми бачимо результат праць усіх рівнів моделі OSI. Наприклад, ви читаєте цей текст, тому що його відкрив у правильному кодуванні, потрібним шрифтом і т.д. ваш браузер.


І ось тепер, коли у нас є хоча б загальне розуміння технології процесу, вважаю за необхідне розповісти про те, біти, кадри, пакети, блоки та дані. Якщо пам'ятаєте, на початку статті я просив вас не зважати на ліву колонку в основній таблиці. Отже, настав час! Зараз ми пробіжимося знову по всіх рівнях моделі OSI і побачимо, як прості біти(нулі та одиниці) перетворюються на дані. Іти будемо так само знизу нагору, щоб не порушувати послідовності засвоєння матеріалу.


Фізично ми маємо сигнал. Він може бути електричним, оптичним, радіохвильовим та ін. Поки що це навіть не биті, але мережевий пристрій аналізує отримуваний сигнал і перетворює його в нулі одиниці. Цей процес називається "апаратне перетворення". Далі, вже всередині мережевого пристрою, біти поєднуються в (в одному байті вісім біт), обробляються і передаються на канальний рівень.


На канальному рівні ми маємо так званий кадр.Якщо грубо, то це пачка байт, від 64 до 1518-ї в одній пачці, з яких комутатор читає заголовок, в якому записані MAC-адреси одержувача та відправника, а також технічна інформація. Побачивши збіги MAC-адреси в заголовку та у своїй таблиці комутації(пам'яті), комутатор передає кадри з такими збігами пристрою призначення


на мережевомуДо всього цього добра ще додаються IP-адреси одержувача і відправника, які витягуються все з того ж заголовка і називається це пакет.


На транспортному рівні пакет адресується відповідного протоколу, код якому зазначено у службової інформації заголовка і надається обслуговування протоколам верхніх рівнів, котрим це і є повноцінні дані, тобто. інформація у зручній, придатній для використання додатками формі.


На схемі нижче це буде видно наочно:


У сьогоднішній статті я хочу повернутися до основ, і розповім про моделі взаємодії відкритих систем OSI. Даний матеріал буде корисний системним адміністраторам-початківцям і всім тим, хто цікавиться побудовою комп'ютерних мереж.

Всі складові мережі, починаючи з середовища передачі даних і закінчуючи обладнанням, функціонують і взаємодіють один з одним згідно з правилами, які описані в так званій моделі взаємодії відкритих систем.

Модель взаємодії відкритих систем OSI(Open System Interconnection) розроблено міжнародною організацією за стандартами ISO (Inernational Standarts Organization).

Згідно з моделлю OSI, дані, що передаються від джерела до адресата, проходять сім рівнів . На кожному рівні виконується певне завдання, що у результаті як гарантує доставку даних у кінцевий пункт, а й робить їх передачу незалежної від застосовуваних при цьому коштів. Таким чином, досягається сумісність між мережами з різними топологіями та мережевим обладнанням.

Поділ всіх мережевих засобів за рівнями полегшує їх розробку та застосування. Чим вищий рівень, тим складніше завдання він вирішує. Перші три рівні моделі OSI ( фізичний, канальний, мережевий) тісно пов'язані з мережею та використовуваним мережевим обладнанням. Останні три рівні ( сеансовий, рівень подання даних, прикладної) реалізуються засобами операційної системи та прикладних програм. Транспортний рівеньвиступає як посередник між цими двома групами.

Перед пересиланням через мережу дані розбиваються на пакети , тобто. порції інформації, організовані певним чином, щоб вони були зрозумілі приймаючим та передавальним пристроям. При надсиланні даних пакет послідовно обробляється засобами всіх рівнів моделі OSI, починаючи з прикладного і закінчуючи фізичним. На кожному рівні до пакету додається керуюча інформація даного рівня (названа заголовком пакета ), яка необхідна для успішної передачі даних через мережу.

В результаті це мережеве послання починає нагадувати багатошаровий бутерброд, який повинен бути "їстівним" для комп'ютера, що отримав його. Для цього необхідно дотримуватись певних правил обміну даними між мережевими комп'ютерами. Такі правила отримали назви протоколів .

На стороні пакет проходить обробку засобами всіх рівнів моделі OSI у зворотному порядку, починаючи з фізичного і закінчуючи прикладним. На кожному рівні відповідні кошти, керуючись протоколом рівня, читають інформацію пакета, потім видаляють інформацію, додану до пакета на цьому рівні стороною, що відправляє, і передають пакет засобами наступного рівня. Коли пакет дійде до прикладного рівня, вся інформація, що управляє, буде видалена з пакета, і дані приймуть свій початковий вигляд.

Тепер розглянемо роботу кожного рівня моделі OSI.

Фізичний рівень - Найнижчий, за ним знаходиться безпосередньо канал зв'язку, через який здійснюється передача інформації. Він бере участь у організації зв'язку, враховуючи особливості середовища передачі. Так, він містить усі відомості про середовище передачі даних: рівень та частоту сигналу, наявність перешкод, рівень загасання сигналу, опір каналу тощо. Крім того, саме він відповідає за передачу потоку інформації та перетворення її відповідно до існуючих методів кодування. Робота фізичного рівня спочатку покладається на мережеве обладнання.
Варто зазначити, що саме за допомогою фізичного рівня визначається провідна та бездротова мережа. У першому випадку як фізичне середовище використовується кабель, у другому – будь-який вид бездротового зв'язкунаприклад радіохвилі або інфрачервоне випромінювання.

Канальний рівень виконує найскладніше завдання – забезпечує гарантовану передачу даних за допомогою алгоритмів фізичного рівня та перевіряє коректність отриманих даних.

Перш ніж ініціювати передачу даних, визначається доступність каналу передачі. Інформація передається блоками, які мають назву кадрів , або фреймів . Кожен такий кадр забезпечується послідовністю біт в кінці та на початку блоку, а також доповнюється контрольною сумою. При прийомі такого блоку на канальний рівень одержувач повинен перевірити цілісність блоку та порівняти прийняту контрольну суму з контрольною сумою, що йде у його складі. Якщо вони збігаються, дані вважаються коректними, інакше фіксується помилка та потрібна повторна передача. У будь-якому випадку відправнику надсилається сигнал з результатом виконання операції, і так відбувається з кожним кадром. Отже, друге важливе завдання канального рівня – перевірка коректності даних.

Канальний рівень може реалізовуватись як апаратно (наприклад, за допомогою комутаторів), так і за допомогою програмного забезпечення (наприклад, драйвера мережевого адаптера).

Мережевий рівень необхідний виконання роботи з передачі даних з попереднім визначенням оптимального шляху руху пакетів. Оскільки мережа може складатися із сегментів з різними топологіями, головне завдання мережного рівня – визначити найкоротший шлях, принагідно перетворюючи логічні адреси та імена мережевих пристроїв на їхнє фізичне уявлення. Цей процес має назву маршрутизації , І важливість його важко переоцінити. Маючи схему маршрутизації, яка постійно оновлюється у зв'язку з виникненням різного роду “заторів” у мережі, передача даних здійснюється у максимально короткі терміни та з максимальною швидкістю.

Транспортний рівень використовується для організації надійної передачі даних, яка унеможливлює втрату інформації, її некоректність або дублювання. При цьому контролюються дотримання правильної послідовності при передачі-отриманні даних, поділ їх на дрібніші пакети або об'єднання в більші для збереження цілісності інформації.

Сеансовий рівень відповідає за створення, супровід та підтримку сеансу зв'язку на час, необхідний для завершення передачі всього обсягу даних. Крім того, він проводить синхронізацію передачі пакетів, здійснюючи перевірку доставки та цілісності пакета. У процесі передачі створюються спеціальні контрольні точки. Якщо при передачі-прийомі стався збій, пакети, що бракують, відправляються заново, починаючи з найближчої контрольної точки, що дозволяє передати весь обсяг даних у максимально короткий термін, забезпечуючи в цілому хорошу швидкість.

Рівень представлення даних (або, як його ще називають, представницький рівень ) є проміжним, його основне завдання - перетворення даних з формату для передачі по мережі на формат, зрозумілий вищому рівню, і навпаки. Крім того, він відповідає за приведення даних до єдиного формату: коли інформація передається між двома абсолютно різними мережами з різним форматом даних, то перед тим, як їх обробити, необхідно привести їх до такого виду, який буде зрозумілий як одержувачу, так і відправнику. Саме на цьому рівні застосовуються алгоритми шифрування та стиснення даних.

Прикладний рівень – останній та найвищий у моделі OSI. Відповідає за зв'язок мережі з користувачами – додатками, яким потрібна інформація від мережевих службвсіх рівнів. З його допомогою можна дізнатися про все, що відбувалося в процесі передачі даних, а також інформацію про помилки, що виникли в процесі їх передачі. Крім того, даний рівень забезпечує роботу всіх зовнішніх процесів, які здійснюються за рахунок доступу до мережі – баз даних, поштових клієнтів, менеджерів завантаження файлів і т.д.

На просторах мережі інтернет я знайшов картинку, на якій невідомий автор представив мережеву модель OSIу вигляді бургера. Вважаю, це образ, що дуже запам'ятовується. Якщо раптом у якійсь ситуації (наприклад, на співбесіді при влаштуванні на роботу) вам знадобиться по пам'яті перерахувати всі сім рівнів моделі OSI правильному порядку- Просто згадайте цю картинку, і це вам допоможе. Для зручності я переклав назви рівнів з англійської на російську: На сьогодні це все. У наступній статті я продовжу тему та розповім про .

Мережева модель OSI - це еталонна модель взаємодії відкритих систем, англійською мовою звучить як Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Її призначення в узагальненому поданні засобів мережевої взаємодії.

Тобто модель OSI - це узагальнені стандарти для розробників програм, завдяки яким будь-який комп'ютер однаково може розшифрувати дані, передані з іншого комп'ютера. Щоб було зрозуміло, наведу приклад життя. Відомо, що бджоли бачать все, що оточує їх в утрафіалетовому світлі. Тобто ту саму картинку наше око і бджолине сприймає абсолютно по-різному і те, що бачать комахи, може бути непомітно для зору людини.

Те саме і з комп'ютерами — якщо один розробник пише додаток на будь-якому програмною мовою, який розуміє його власний комп'ютер, але не доступний для жодного іншого, то на будь-якому іншому пристрої ви прочитати створений цією програмою документ не зможете. Тому дійшли такої ідеї, щоб при написанні додатків дотримуватися єдиного склепіння правил, зрозумілого для всіх.

Рівні OSI

Для наочності процес роботи мережі прийнято розділяти на 7 рівнів, кожному з яких працює своя група протоколів.

Мережевий протокол — це правила та технічні процедури, що дозволяють комп'ютерам, об'єднаним у мережу, здійснювати з'єднання та обмін даними.
Група протоколів, об'єднаних єдиною кінцевою метою, називається стек протоколів.

Для виконання різних завданьє кілька протоколів, які займаються обслуговуванням систем, наприклад, стек TCP/IP. Давайте тут уважно подивимося на те, як інформація з одного комп'ютера відправляється по локальній мережі на інший комп.

Завдання комп'ютера ВІДПРАВИВАЧА:

  • Взяти дані із програми
  • Розбити їх на дрібні пакети, якщо великий обсяг
  • Підготувати до передачі, тобто вказати маршрут, зашифрувати і перекодувати в мережевий формат.

Завдання комп'ютера ОТРИМАЧА:

  • Прийняти пакети даних
  • Видалити з нього службову інформацію
  • Копіювати дані у буфер
  • Після повного прийому всіх пакетів сформувати їх вихідний блок даних
  • Віддати його додатку

Для того, щоб правильно зробити всі ці операції і необхідний єдиний збір правил, тобто еталонна модель OSI.

Повернемося до рівнів OSI. Їх прийнято відраховувати у порядку й у верхній частині таблиці розташовуються мережеві додатки, а нижньої — фізичне середовище передачі. У міру того, як дані від комп'ютера спускаються вниз безпосередньо до мережному кабелю, протоколи, що працюють на різних рівнях, поступово їх перетворюють, готуючи до фізичної передачі.

Розберемо їх докладніше.

7. Прикладний рівень (Application Layer)

Його завдання забрати у мережного додаткадані та відправити на 6 рівень.

6. Рівень вистави (Presentation Layer)

Перекладає ці дані на єдину універсальну мову. Справа в тому, що кожен комп'ютерний процесормає власний форматобробки даних, але в мережу вони повинні потрапити в 1 універсальному форматі - саме цим і займається рівень вистави.

5. Сеансовий рівень (Session Layer)

Має багато завдань.

  1. Встановити сеанс зв'язку з одержувачем. ПЗ попереджає комп'ютер-отримувач про те, що зараз йому будуть надіслані дані.
  2. Тут же відбувається розпізнавання імен та захист:
    • ідентифікація - розпізнавання імен
    • автентифікація - перевірка по паролю
    • реєстрація - присвоєння повноважень
  3. Реалізація того, яка зі сторін здійснює передачу інформації та як довго це відбуватиметься.
  4. Розташування контрольних точок у загальному потоці даних для того, щоб у разі втрати якоїсь частини легко було встановити, яка саме частина втрачена і слід відправити повторно.
  5. Сегментація – розбивка великого блоку на маленькі пакети.

4. Транспортний рівень (Transport Layer)

Забезпечує програмам необхідний ступінь захисту під час доставки повідомлень. Є дві групи протоколів:

  • Протоколи, орієнтовані на з'єднання - вони відстежують доставку даних і при необхідності вимагають повторне відправлення при невдачі. Це TCP - протокол контролю передачі.
  • Чи не орієнтовані на з'єднання (UDP) - вони просто відправляють блоки і далі не стежать за їх доставкою.

3. Мережевий рівень (Network Layer)

Забезпечує наскрізну передачу пакета, розраховуючи його маршрут. На цьому рівні в пакетах до всієї попередньої інформації, сформованої іншими рівнями, додаються IP адреси відправника та одержувача. Саме з цього моменту пакет даних називається власне ПАКЕТОМ, у якого є (IP протокол — це протокол міжмережевої взаємодії).

2. Канальний рівень (Data Link Layer)

Тут відбувається передача пакета не більше одного кабелю, тобто однієї локальної мережі. Він працює лише до прикордонного маршрутизатора однієї локальної мережі. До отриманого пакету канальний рівень додає свій заголовок - MAC адреси відправника та одержувача і в такому вигляді блок даних вже називається КАДРОМ.

При передачі межі однієї локальної мережі пакету присвоюється MAC не хоста (комп'ютера), а маршрутизатора інший мережі. Звідси саме постає питання сірих і білих IP, про які йшлося в статті, на яку було вище дане посилання. Сірий — це адреса всередині однієї локальної мережі, яка не використовується за її межами. Біла — унікальна адреса у всьому глобальному інтернеті.

При надходженні пакета на прикордонний роутер IP пакета підміняється на IP цього роутера і вся локальна мережа виходить у глобальну, тобто інтернет, під єдиною IP адресою. Якщо адреса біла, то частина даних з IP адресою не змінюється.

1. Фізичний рівень (Transport layer)

Відповідає за перетворення двійкової інформації на фізичний сигнал, який відправляється в фізичний каналпередачі даних. Якщо це кабель, то електричний сигнал, якщо оптоволоконна мережа, то в оптичний сигнал. Здійснюється це перетворення з допомогою мережного адаптера.

Стеки протоколів

TCP/IP — це стек протоколів, який управляє передачею даних як у локальній мережі, і у глобальній мережі Інтернет. Цей стек містить 4 рівня, тобто за еталонною моделлю OSI кожен з них поєднує в собі кілька рівнів.

  1. Прикладний (по OSI - прикладний, подання та сеансовий)
    За цей рівень відповідають протоколи:
    • TELNET - віддалений сеанс зв'язку у вигляді командного рядка
    • FTP – протокол передачі файлів
    • SMTP — протокол надсилання пошти
    • POP3 та IMAP - прийому поштових відправлень
    • HTTP - роботи з гіпертекстовими документами
  2. Транспортний (по OSI те саме) - це вже описані вище TCP і UDP.
  3. Міжмережевий (по OSI – мережевий) – це протокол IP
  4. Рівень мережних інтерфейсів (по OSI — канальний та фізичний) За роботу цього рівня відповідають драйвери мережевих адаптерів.

Термінологія при позначенні блоку даних

  • Потік - дані, якими оперуються на прикладному рівні
  • Дейтаграма блок даних на виході з UPD, тобто у якого немає гарантованої доставки.
  • Сегмент – гарантований для доставки блок на виході з протоколу TCP
  • Пакет – блок даних на виході з протоколу IP. оскільки на даному рівні він ще не гарантований до доставки, то також може називатися дейтаграмою.
  • Кадр – блок із присвоєними MAC адресами.

Дякую! Не допомогло

З того, що протокол є угодою, прийнятою двома взаємодіючими об'єктами, в даному випадку двома працюючими в мережі комп'ютерами, зовсім не випливає, що він обов'язково є стандартним. Але на практиці при реалізації мереж зазвичай використовуються стандартні протоколи. Це можуть бути фірмові, національні або міжнародні стандарти.

На початку 80-х років низка міжнародних організацій зі стандартизації – ISO, ITU-T та деякі інші – розробили модель, яка відіграла значну роль у розвитку мереж. Ця модель називається моделлю ISO/OSI.

Модель взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI) визначає різні рівні взаємодії систем у мережах з комутацією пакетів, дає їм стандартні імена та вказує, які функції має виконувати кожен рівень.

Модель OSI була розроблена на підставі великого досвіду, отриманого при створенні комп'ютерних мереж, в основному глобальних, у 70-ті роки. Повний описЦя модель займає понад 1000 сторінок тексту.

У моделі OSI (рис. 11.6) засоби взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, представницький, сеансовий, транспортний, мережевий, канальний та фізичний. Кожен рівень має справу з певним аспектом взаємодії мережевих пристроїв.


Мал. 11.6.

Модель OSI описує лише системні засоби взаємодії, що реалізуються операційною системою, системними утилітамита апаратними засобами. Модель не включає засоби взаємодії програм кінцевих користувачів. Власні протоколи взаємодії програми реалізують, звертаючись до системних засобів. Тому необхідно розрізняти рівень взаємодії додатків та прикладний рівень.

Слід також мати на увазі, що програма може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI. Наприклад, деякі СУБД мають вбудовані кошти віддаленого доступу до файлів. У цьому випадку програма, виконуючи доступ до віддалених ресурсів, не використовує системну файлову службу; воно обходить верхні рівні моделі OSI і звертається безпосередньо до системних засобів, відповідальних за транспортуванняповідомлень через мережу, які розміщуються на нижніх рівнях моделі OSI .

Отже, нехай додаток звертається із запитом до прикладного рівня, наприклад файлової служби . На підставі цього запиту програмне забезпеченняприкладного рівня формує повідомлення стандартного формату. Звичайне повідомлення складається з заголовка та поля даних. Заголовок містить службову інформацію, яку необхідно передати через мережу прикладного рівня машини-адресата, щоб повідомити, яку роботу треба виконати. У нашому випадку заголовок, очевидно, повинен містити інформацію про місцезнаходження файлу та тип операції, яку необхідно виконати. Поле даних повідомлення може бути порожнім або містити будь-які дані, наприклад, ті, які необхідно записати в віддалений файл. Але для того, щоб доставити цю інформацію за призначенням, доведеться вирішити ще багато завдань, відповідальність за які несуть рівні, що нижче.

Після формування повідомлення прикладний рівеньспрямовує його вниз по стеку представницькому рівню. Протокол представницького рівняна підставі інформації, отриманої із заголовка прикладного рівня, виконує необхідні дії та додає до повідомлення власну службову інформацію - заголовок представницького рівня, в якому містяться вказівки для протоколу представницького рівнямашини-адресату. Отримане повідомлення передається вниз сеансового рівня, який у свою чергу додає свій заголовок, і т. д. (Деякі протоколи поміщають службову інформацію не тільки на початку повідомлення у вигляді заголовка, але і в кінці, у вигляді так званого "кінцевика".) Нарешті, повідомлення досягає нижнього, фізичного рівня, який, власне, і передає його лініями зв'язку машині-адресату. До цього моменту повідомлення "обростає" заголовками всіх рівнів (