No Image

Уровни модели osi для чайников

СОДЕРЖАНИЕ
3 просмотров
11 марта 2020

Модель взаимодействия открытых систем OSI (англ. Open System Interconnection) – это набор стандартов взаимодействия сетевого оборудования между собой. Также ее называют стеком протоколов. Разработана для того, чтобы различные объекты сети вне зависимости от производителя и типа (компьютер, сервер, коммутатор, хаб и даже браузер, отображающий html страницу) соблюдали единые правила работы с данными и могли успешно осуществлять информационный обмен.

Сетевые устройства бывают разными по функциям и «близости» к конечному потребителю – человеку или приложению. Поэтому модель OSI описывает 7 уровней взаимодействия, на каждом из которых работают свои протоколы, неделимые порции данных, устройства. Разберем принцип работы семиуровневой модели OSI с примерами.

Сетевые уровни модели OSI

Физический

Отвечает за физическую передачу данных между устройствами на большие и не очень расстояния. Он описывает виды сигналов и способы их обработки для разных сред передачи: проводов (витой пары и коаксиала), оптического волокна, радиолинии (wi-fi и bluetooth), инфракрасного канала. Единицы данных на этом уровне – биты, преобразованные в электрические импульсы, свет, радиоволны и т.д. Также тут фиксируются типы разъемов, их распиновка.

Устройства, работающие на физическом уровне модели ОСИ (OSI Model): повторители сигнала, концентраторы (хабы). Это наименее «интеллектуальные» устройства, задачей которых является усиление сигнала или его разветвление без какого-либо анализа и модификации.

Канальный

Находясь над физическим, должен «опустить» правильно оформленные данные в среду передачи, предварительно приняв их от верхнего уровня. На приемном конце протоколы канального уровня «поднимают» информацию из физики, проверяют полученное на наличие ошибок и передают выше по стеку протоколов.

Для осуществления процедур проверки необходимо, во-первых, сегментировать данные для передачи на порции (кадры), во-вторых, дополнять их служебной информацией (заголовками).

Также тут впервые всплывает понятие адреса. Здесь – это MAC (англ. Media Access Control) адрес – шестибайтовый идентификатор сетевого устройства, необходимый для указания в кадрах в качестве получателя и отправителя при передаче данных в рамках одного локального сегмента.

Устройства: сетевой мост (bridge), коммутатор. Их преимущественное отличие от «нижних» устройств – ведение таблиц MAC адресов по своим портам и рассылка/фильтрация трафика уже только по необходимым направлениям.

Сетевой

Объединяет целые сети. Решает глобальные логистические задачи по передаче данных между разными сегментами больших сетей: маршрутизацию, фильтрацию, оптимизацию и контроль качества.

Единица передаваемой информации – пакеты. Адресация узлов и сетей производится присвоением им 4-байтовых номеров – IP (англ. Internet Protocol) адресов, иерархически организованных, и позволяющих гибко настраивать взаимную логическую видимость сегментов сетей.

Также здесь появляются и привычные символьные имена узлов, за соответствие которых IP адресам отвечают протоколы сетевого уровня. Устройства, работающие на этом этаже модели OSI – маршрутизаторы (роутеры, шлюзы). Реализуя в себе все три первых уровня стека протоколов, они объединяют собой разные сети, перенаправляют пакеты из одной в другую, выбирая по определенным правилам их маршрут, ведут статистику передачи, обеспечивают безопасность за счет таблиц фильтрации.

Транспортный

Транспортировка в этом случае подразумевается логическая (так как за физическую отвечает 1 ступень стека): установление соединения с противоположным узлом на соответствующем уровне, подтверждение доставки полученных данных, контроль их качества. Так работает протокол TCP (англ. Transmission Control Protocol). Передаваемая порция информации – блок или сегмент.

Для передачи же потоковых массивов (датаграмм) используется протокол UDP (англ. User Datagram Protocol).

Адрес – десятичный номер виртуального программного порта конкретной рабочей станции или сервера.

Сеансовый

Управляет процессом передачи в терминах пользовательского доступа. Ограничивает время соединения (сессии) одного узла с другим, контролирует права доступа, синхронизирует начало, конец обмена.

Представительский

Полученные снизу – из сессии – данные необходимо правильно представить конечному пользователю или приложению. Корректная декодировка, декомпрессия данных, если браузер экономил ваш трафик — эти операции выполняются на предпоследнем шаге.

Прикладной

Прикладной или уровень прикладных приложений. Серфинг в браузере, получение и отправка почты, доступ к другим узлам сети посредством удаленного доступа – вершина сетевой модели OSI.

Пример работы сетевой модели

Рассмотрим на живом примере принцип работы стека протоколов. Пусть пользователь компьютера шлет в мессенджере фотографию другу с подписью. Спускаемся по уровням модели:

Модель osi что же это такое? В интернете можно найти кучу информации, но звучит она достаточно заумно и непонятно. А ведь это основа работы сети. Фактически «законы общения» аппаратуры в сети. Если вы даже не связанны с IT сферой, понимание данной модели не помешает. Я напишу вам своими словами, чтобы вы представили себе картину в целом.

Уровни модели osi, которых 7, представляют собой 5 типов данных – биты, кадры, пакеты, сегменты и данные. Поймете принцип работы данных, сопоставите их с уровнями и считайте, что почти знаете модель osi. Прочитайте статью, и вам все будет ясно.

Сначала для примера выдумаем, представим некую иерархию, «модель жизни», в который тоже будет 5 уровней – атомы, молекулы, клетки(бактерии), люди , народы(общины). Тут все понятно. Каждый «уровень жизни» выполняет свои функции, рассматривая под микроскопом мы видим самый низкий уровень, который в принципе может существовать без уровня выше.

Так же само работают и типы данных. Каждому из них соответствует свой уровень модели кроме 5-го, ему соответствуют сразу 3.

Читайте также:  Microsoft office 365 обзор

В интернете, в различных статьях разбирают по уровням, с последнего, мы будем разбирать по типам и уровням сразу, начиная с 1-го. Без разницы как, главное понять принцип.

1-й. Биты, физический уровень . (bit –кусочек, частичка с англ.) импульсы, частички которые передаются в физической среде. Являет собой среду передачи данных – wifi (радиоимпульсы), электричество в сетевых проводах, оптоволокно(световой импульс) и т.п.

Протоколы: 802.11, Wi-Fi, GSM, IEEE 802.15 (Bluetooth) .

2-й Кадры, канальный уровень . Импульсы, с провода, или радиоэфира попадают в разъем(канал) оборудования. Там они преобразуются в кадры. Проверяется их целостность, возможна отправка дальше. Отправка идет по Mac – адресу . Оборудование, способное выполнять такие простейшие операции – коммутаторы, мосты, свитчи

Протоколы: Ethernet, ARCnet, ATM …

3-й Пакеты, сетевой уровень . Кадры «могут гулять» на небольшие расстояния. От одного интерфейса (mac – адреса) к другому. Для того, чтобы информация дошла до конкретного места, она упаковывается в пакеты и будет гулять по сети, пройдя возможно десятки компьютеров, но доберётся до нужного места. Передача идет уже не по mac-адресу а по ip адресу . Оборудование, которое может выполнять эти функции это роутеры, маршрутизаторы .

Протоколы: IP/IPv4/IPv6, IPsec …

4-й Сегменты, транспортный уровень . Качаем мы фильм, который разбит на миллион пакетов, все перекачались, а один заблудился, и все вместе теперь не склеить. Чтоб такого не сталось, на этом уровне пакеты объединяться в сегменты и так транспортируются, если какой-то теряеться, идет запрос на повтор потери. Если пришло 2 одинаковых, ненужные удаляться. Так работает протокол TCP , UDP работает быстрее, но может терять сегменты. У каждого свое применение, например, говоря в скайпе будет бессмысленно, попросить абонента повторить потерянную букву, а вот попросить сервер переслать потерянный кусок фильма невопрос.

Протоколы: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SST …

Уровни: 5-й – сеансовый , 6-й – представительский , 7-й – прикладной

5-й уровень сеансовый . Нам нужны не сегменты, а данные, а поступать они будут, только если начать сеанс с сервером. Выбирая «скачать фильм» с интернета, мы открываем сеанс связи с сервером и закроется он автоматически после закачки. На этом уровне определяется синхронизация, права, обмен.

Протоколы: ADSP, ASP …

6-й уровень. представительский . Итак, у нас уже есть данные, непонятный файлик, который ничего не делает, нам нужно как-то презентовать его. Возможно, сжать, или распаковать, найти кодировку для открытия, или возможно шифр, для передачи по сети. Все это происходит на этом уровне.

Протоколы: LPP, NDR

7-й уровень. Прикладной (application, уровень приложений) Собственно тот уровень, на котором мы и работаем. Нам в принципе и данные не нужны, нам нужно, чтобы работала наша программа, приложение. Это самый верхний уровень, на котором приложение, которое находиться на нашем компьютере будет обращаться в сеть, за необходимыми данными.

Уровни модели osi это правила работы сети, возможно в будущем будет разработана другая модель, но пока что весь интернет работает по данным законам, и в ближайшее время точно ничего не поменяется.

Состояние отпатрулирована

Сетевая модель OSI — сетевая модель стека (магазина) сетевых протоколов OSI/ISO. Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.

Содержание

Уровни модели OSI [ править | править код ]

Модель OSI
Уровень (layer) Тип данных (PDU [1] ) Функции Примеры
Host
layers
7. Прикладной (application) Данные Доступ к сетевым службам HTTP, FTP, POP3, WebSocket
6. Представления (presentation) Представление и шифрование данных ASCII, EBCDIC
5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи RPC, PAP, L2TP
4. Транспортный (transport) Сегменты

Прямая связь между конечными пунктами и надёжность TCP, UDP, SCTP, PORTS Media [2]
layers
3. Сетевой (network) Пакеты (packet) Определение маршрута и логическая адресация IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk 2. Канальный (data link) Биты (bit)/
Кадры (frame) Физическая адресация PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, сетевая карта. 1. Физический (physical) Биты (bit) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными USB, кабель («витая пара», коаксиальный, оптоволоконный), радиоканал

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

  • тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),
  • тип модуляции сигнала,
  • сигнальные уровни логических дискретных состояний (нули и единицы).

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представления и прикладного уровней.

Читайте также:  Цифровой тюнер для автомобиля dvb t2

К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Прикладной уровень [ править | править код ]

Прикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer ) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

  • позволяет приложениям использовать сетевые службы:
  • удалённый доступ к файлам и базам данных,
  • пересылка электронной почты;
  • отвечает за передачу служебной информации;
  • предоставляет приложениям информацию об ошибках;
  • формирует запросы к уровню представления.
  • Уровень представления [ править | править код ]

    Уровень представления (англ. presentation layer ) обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или шифрование/дешифрование, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

    Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

    Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

    Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфрейм компании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его использует большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

    Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от доступа несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так, что они могут передаваться по сети.

    Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами.

    Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт, разработанный Объединённой экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); в повседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.

    Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов (англ. Musical Instrument Digital Interface , MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт, описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.

    Сеансовый уровень [ править | править код ]

    Сеансовый уровень (англ. session layer ) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

    Транспортный уровень [ править | править код ]

    Транспортный уровень (англ. transport layer ) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приёма), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы и не исключает возможности потери пакета целиком или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетов данных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и наоборот, склеивая фрагменты в один пакет.

    Сетевой уровень [ править | править код ]

    Сетевой уровень (англ. network layer ) модели 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.

    Читайте также:  Телефон защищенный от ударов и воды

    Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).

    Протоколы сетевого уровня: 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). Протоколы маршрутизации — RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

    Канальный уровень [ править | править код ]

    Канальный уровень (англ. data link layer ) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля ошибок, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос повреждённого кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

    Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control ) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control ) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

    На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

    При разработке стеков протоколов на этом уровне решаются задачи помехоустойчивого кодирования. К таким способам кодирования относится код Хемминга, блочное кодирование, код Рида-Соломона.

    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 ( англ. ) , NDIS, UDI.

    Физический уровень [ править | править код ]

    Физический уровень (англ. physical layer ) — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением таких методов занимаются разные организации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике, Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

    На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

    Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъёмы AUI и BNC.

    При разработке стеков протоколов на этом уровне решаются задачи синхронизации и линейного кодирования. К таким способам кодирования относится код NRZ, код RZ, MLT-3, PAM5, Манчестер II.

    Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействия [ править | править код ]

    Поскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP), разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описать возможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

    Семейство TCP/IP [ править | править код ]

    Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; и SCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторые новшества. В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых является служебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.

    Семейство IPX/SPX [ править | править код ]

    В семействе IPX/SPX порты появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

    В качестве адреса хоста ICX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

    Критика [ править | править код ]

    В конце 90-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге «UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth ) писала:

    Пока комитеты ISO спорили о своих стандартах, за их спиной менялась вся концепция организации сетей и по всему миру внедрялся протокол TCP/IP.

    И вот, когда протоколы ISO были наконец реализованы, выявился целый ряд проблем:

    • эти протоколы основывались на концепциях, не имеющих в современных сетях никакого смысла;
    • их спецификации были в некоторых случаях неполными;
    • по своим функциональным возможностям они уступали другим протоколам;
    • наличие многочисленных уровней сделало эти протоколы медлительными и трудными для реализации.

    Сейчас даже самые ярые сторонники этих протоколов признают, что OSI постепенно движется к тому, чтобы стать маленькой сноской на страницах истории компьютеров.

    Комментировать
    3 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    No Image Компьютеры
    0 комментариев
    Adblock detector