Protocoalele stratului de sesiune model Osi și scopul acestora. Modelul de interconectare a sistemelor deschise (OSI). Funcții de transport Osi

În acest articol, vom înțelege ce este modelul de rețea OSI, din ce straturi constă și ce funcții îndeplinește. Deci, subiectul conversației este un anumit model de interacțiune între standardele care determină succesiunea schimbului de date și programe.

OSI Open Systems Interconnection înseamnă Open Systems Interconnection Model. Pentru a rezolva problema interoperabilității între diferite sisteme, organizația de standarde a lansat referința modelului OSI în 1983. Descrie structura sistemelor deschise, cerințele lor și interacțiunile lor.

Un sistem deschis este un sistem realizat conform specificațiilor deschise, care sunt disponibile pentru toată lumea și, de asemenea, sunt conforme cu anumite standarde. De exemplu, Windows este considerat un sistem deschis, deoarece se bazează pe specificații deschise care descriu activitățile Internetului, dar codurile inițiale ale sistemului sunt închise.

Avantajul este că este posibilă construirea unei rețele de dispozitive de la diferiți producători, dacă este necesar, înlocuirea componentelor sale individuale. Este posibil să combinați mai multe rețele într-una singură fără probleme.

Conform modelului pe care îl luăm în considerare, este necesar ca rețelele de calculatoare să aibă șapte niveluri. Datorită faptului că modelul nu descrie protocoalele definite de standardele individuale, nu este o arhitectură de rețea.

Din păcate, din punct de vedere practic, modelul de interoperabilitate a sistemelor deschise nu se aplică. Particularitatea sa constă în stăpânirea problemelor teoretice ale interacțiunii în rețea. De aceea, acest model este folosit ca un limbaj simplu pentru a descrie construcția diferitelor tipuri de rețele.

Nivele de modelOSI

Structura de bază este un sistem de 7 niveluri. Se pune întrebarea, care sunt cele șapte etape responsabile și de ce modelul, atâtea niveluri? Toți aceștia sunt responsabili pentru o anumită etapă a procesului de trimitere a unui mesaj de rețea și conțin, de asemenea, o anumită sarcină semantică. Pașii sunt realizați separat unul de celălalt și nu necesită un control sporit de la utilizator. Nu este convenabil?

Etapele inferioare ale sistemului, de la unu la trei, controlează livrarea fizică a datelor prin rețea, acestea sunt numite straturi media.

Restul, straturile ajută la asigurarea livrării exacte a datelor între computerele din rețea, acestea sunt numite mașini gazdă.

Aplicat este cel mai apropiat nivel de utilizator. Diferă de ceilalți prin faptul că nu oferă servicii la alte niveluri. Oferă servicii proceselor de aplicații care nu se încadrează în domeniul de aplicare al modelului, de exemplu, transmiterea bazei de date, voce și altele.

Această etapă este relativ mai simplă decât altele, deoarece, în afară de unele și zerouri, nu are alte sisteme de măsurare, acest nivel nu analizează informațiile și de aceea este cel mai mic dintre niveluri. Transferă în principal informații. Parametrul principal al sarcinii de lucru este bitul.

Scopul principal al stratului fizic este de a reprezenta zero și unul ca semnale transmise pe un mediu de transmisie de date.

De exemplu, există un anumit canal de comunicare (CC), mesajul fiind trimis, expeditorul și, în consecință, destinatarul. KS are propriile sale caracteristici:

• Debit, măsurat în biți / s, adică cât de multe date putem transfera pe unitate de timp.
• Întârzierea este cât timp va dura înainte ca mesajul să ajungă de la expeditor la destinatar.
• Numărul de erori, dacă erorile apar frecvent, atunci protocoalele ar trebui să furnizeze corectarea erorilor. Și dacă este rar, atunci acestea pot fi corectate la niveluri superioare, de exemplu, la nivel de transport.

Următoarele sunt utilizate ca canal de comunicare:

• Cabluri: telefon, coaxial, pereche răsucite, optice.
• Tehnologii fără fir, cum ar fi unde radio, radiații infraroșii.
• Satelit CS
• Optica sau laserele wireless sunt rareori folosite din cauza vitezei reduse și a multor interferențe.

Este foarte rar să apară erori în cablurile optice, deoarece este dificil să influențăm propagarea luminii. În cablurile de cupru, erorile apar, dar rareori, și într-un mediu fără fir, erorile apar foarte des.

Următoarea stație vizitată de informații va reaminti vama. Anume, adresa IP va fi comparată pentru compatibilitatea cu mediul de transmisie. De asemenea, identifică și corectează defectele sistemului. Pentru comoditatea operațiilor ulterioare, biții sunt grupați în cadre - cadru.

Scopul stratului de legătură este transmiterea mesajelor peste cadrele CC.

Sarcinilegătură de date

• Aflați unde începe și se termină mesajul în fluxul de biți
• Detectați și corectați erorile la trimiterea informațiilor
• Adresându-vă, trebuie să știți la ce computer să trimiteți informații, deoarece practic, mai multe computere sunt conectate la un mediu partajat
• Oferiți acces consecvent la un mediu partajat, astfel încât informațiile să fie transmise de un computer în același timp.

Erorile sunt detectate și corectate la nivelul legăturii. Dacă se găsește astfel, se verifică corectitudinea livrării datelor, dacă este greșită, cadrul este eliminat.

Corectarea erorilor necesită utilizarea unor coduri speciale care adaugă informații redundante la datele transmise.

Retrimiterea datelor, utilizată împreună cu metoda de detectare a erorilor. Dacă este detectată o eroare în cadru, aceasta este eliminată, iar expeditorul redirecționează acest cadru din nou.

Detectați și remediați erorile

Practica a demonstrat eficiența următoarelor metode, dacă se folosește un mediu fiabil pentru transmiterea datelor (prin cablu) și rareori apar erori, atunci este mai bine să le corectăm la nivelul superior. Dacă erorile apar frecvent în CS, atunci erorile trebuie corectate imediat la nivelul legăturii.

Funcțiile acestei etape în computer sunt implementate de adaptoare de rețea și drivere adecvate pentru acestea. Prin intermediul acestora, are loc schimbul direct de date.

Unele dintre protocoalele utilizate la stratul de legătură sunt HDLC folosind topologia magistralei și altele.

(NETWORK)

Etapa seamănă cu procesul de distribuire a informațiilor. De exemplu, toți utilizatorii sunt împărțiți în grupuri, iar pachetele de date sunt divergente în funcție de adresele IP, formate din 32 de biți. Datorită muncii routerelor din acest caz, sunt eliminate toate diferențele din rețele. Acesta este un proces numit rutare logică.

Sarcina principală este de a crea rețele compozite bazate pe tehnologii de rețea de diferite niveluri de canal: Ethernet, MPLS. Stratul de rețea este „coloana vertebrală” a internetului.

Alocarea stratului de rețea

Putem transfera informații de la un computer la altul prin Ethernet și Wi-Fi, atunci de ce avem nevoie de un alt strat? Tehnologia stratului de legătură (CS) are două probleme, în primul rând, tehnologiile CS diferă între ele și, în al doilea rând, există o limitare a scalării.

Care sunt diferențele dintre tehnologiile stratului de legătură?

Diferite niveluri de servicii furnizate, unele niveluri garantează livrarea și ordinea necesară a mesajelor. Wi-Fi garantează doar livrarea mesajelor, nu.

Adresare, dimensiune, ierarhie diferite. Tehnologiile de rețea pot susține difuzarea, adică este posibil să trimiteți informații către toate computerele din rețea.

Dimensiunea maximă a cadrului (MTU) poate diferi, de exemplu, în Internet 1500 și în Wi-Fi 2300. Cum pot fi reconciliate astfel de diferențe la nivelul rețelei?

Puteți furniza un alt tip de serviciu, de exemplu, cadrele de la Wi-Fi sunt primite cu confirmare și trimise la Ethernet fără confirmare.

Pentru a negocia diferența de adresare, la nivelul rețelei, sunt introduse adrese globale care nu depind de adrese specifice tehnologiei (ARP pentru) stratul de legătură.

Fragmentarea este utilizată pentru a transmite date prin rețele concatenate care au dimensiuni diferite ale cadrelor transmise. Să luăm un exemplu: primul computer transmite date celui de-al doilea, prin intermediul a 4 rețele intermediare conectate de 3 routere. Fiecare rețea are un MTU diferit.

Computerul a generat primul cadru și l-a transmis routerului, acesta a analizat dimensiunea cadrului și și-a dat seama că este imposibil să-l transmită complet prin rețeaua 2, deoarece mtu2-ul său este prea mic.

Routerul împarte datele în 3 părți și le transmite separat.

Următorul router combină datele într-un singur pachet mare, îi determină dimensiunea și îl compară cu mtu-ul rețelei 3. Și vede că un pachet MTU3 nu poate fi transmis în totalitate (MTU3 este mai mare decât MTU2, dar mai puțin decât MTU1) și routerul împarte pachetul în 2 părți și îl trimite la următorul router.

Ultimul router concatenează pachetul și trimite întregul pachet destinatarului. Fragmentarea se ocupă de îmbinarea rețelelor și este ascunsă de expeditor și receptor.

Cum se rezolvă scalabilitatea la nivel de rețea?

Lucrarea se desfășoară nu cu adrese individuale, ca la nivelul legăturii, ci cu blocuri de adrese. Pachetele pentru care calea nu este cunoscută sunt eliminate, mai degrabă decât redirecționate înapoi către toate porturile. Și o diferență semnificativă față de canal, posibilitatea unor conexiuni între dispozitivele de nivel de rețea și toate aceste conexiuni vor fi active.

Sarcini de nivel de rețea:

• Combinați rețelele construite prin diferite tehnologii;
• Furnizarea de servicii de calitate;
• Rutare, găsirea unei căi de la expeditorul de informații la destinatar, prin noduri de rețea intermediare.

Rutare

Găsirea unei căi pentru trimiterea unui pachet între rețele prin noduri de tranzit - routere. Să vedem un exemplu de rutare. Circuitul este format din 5 routere și două computere. Cum pot fi transferate date de la un computer la altul?

Data viitoare, datele pot fi trimise într-un mod diferit.

Dacă unul dintre router-uri se defectează, nu se va întâmpla nimic rău, puteți găsi o cale de a ocoli routerul defect.

Protocoalele utilizate în această etapă: Internet Protocol IP; IPX necesar pentru rutarea pachetelor pe rețele etc.

(TRANSPORT)

Urmează următoarea sarcină, un pachet vine pe un computer conectat la o rețea compusă, o mulțime de aplicații de rețea (browser web, skype, poștă electronică) rulează pe computer, trebuie să înțelegem în ce aplicație trebuie să transferăm acest pachet. Stratul de transport se ocupă de interacțiunea aplicațiilor de rețea.

Sarcini de strat de transport

Trimiterea de date între procese pe diferite gazde. Oferind adresare, trebuie să știți pentru ce proces este destinat acest pachet. Asigurarea fiabilității transferului de informații.

Model de interacțiunesistem deschis

Gazdele sunt dispozitive în care funcționează programe utile de utilizator și echipamente de rețea, de exemplu, switch-uri, routere.

O caracteristică a stratului de transport este interacțiunea directă a unui computer cu stratul de transport de pe alt computer; la celelalte niveluri, interacțiunea merge de-a lungul verigilor lanțului.

Acest strat oferă o conexiune end-to-end între două gazde comunicante. Acest strat este independent de rețea, vă permite să ascundeți detaliile interacțiunii de rețea de la dezvoltatorii de aplicații.

Pentru adresarea la nivel de transport, se folosesc porturi, acestea sunt numere de la 1 la 65535. Porturile sunt scrise astfel: 192.168.1.3:80 (adresa IP și port).

Caracteristicile stratului de transport

Oferind o fiabilitate mai mare, spre deosebire de rețea, care este utilizată pentru transmiterea datelor. Sunt utilizate canale de comunicare fiabile, erorile din aceste CS sunt rare, prin urmare, puteți construi o rețea de încredere care va fi ieftină, iar erorile pot fi corectate programatic pe gazde.

Stratul de transport garantează livrarea datelor, folosește confirmarea de la destinatar, dacă confirmarea nu a sosit, transportul trimite din nou confirmarea datelor. Urmează mesajul garantat.

Nivelul sesiunii (SESIUNE)

Sesiune (sesiune) este un set de interacțiuni de rețea care vizează rezolvarea unei singure probleme.

Rețeaua este acum mai complexă și nu constă în întrebări și răspunsuri simple, așa cum a fost înainte. De exemplu, încărcați o pagină web pentru ao afișa într-un browser, trebuie mai întâi să încărcați textul paginii web în sine (.html), un fișier de stil (.css) care descrie elementele paginii web, încărcați imagini. Astfel, pentru a finaliza sarcina, încărcați o pagină web, este necesar să implementați mai multe operațiuni de rețea separate.

Sesiunea determină care va fi transferul de informații între 2 procese aplicate: semi-duplex (următoarea transmisie și recepție de date); sau duplex (transmisie și recepție simultană de informații).

Stratul de prezentare(PREZENTARE)

Funcții - prezintă datele transferate între procesele cererii în formularul solicitat.

Pentru a descrie acest nivel, utilizați traducerea automată pe net din diferite limbi. De exemplu, formați un număr de telefon, vorbiți rusește, rețeaua se traduce automat în franceză, transmite informații în Spania, unde o persoană ridică telefonul și vă aude întrebarea în spaniolă. Această sarcină nu a fost încă implementată.

Pentru a proteja datele trimise prin rețea, se utilizează criptarea: stratul de prize securizate, precum și securitatea stratului de transport, aceste tehnologii vă permit să criptați datele trimise prin rețea.

Protocoalele de nivel ale aplicației utilizează TSL / SSL și se pot distinge prin litera s la sfârșit. De exemplu, https, ftps și altele. Dacă în browser vedeți că se utilizează protocolul https și o blocare, aceasta înseamnă că datele sunt protejate prin rețea folosind criptarea.

(CERERE)

Este necesar pentru interacțiunea dintre aplicațiile de rețea, cum ar fi web, e-mail, skype etc.

În esență, este un set de specificații care permit utilizatorului să intre în pagini pentru a găsi informațiile de care are nevoie. În termeni simpli, sarcina aplicației este de a oferi acces la serviciile de rețea. Conținutul acestui nivel este foarte variat.

Funcțiicerere:

• Rezolvarea problemelor, trimiterea de fișiere; managementul posturilor și al sistemului;
• Identificarea utilizatorilor prin datele lor de conectare, adresa de e-mail, parolele, semnăturile electronice;
• Solicitări de conectare la alte procese de aplicație;

Videoclipuri despre toate nivelurile modeluluiOSI

Concluzie

Analiza problemelor utilizând modele de rețea OSI vă poate ajuta să le găsiți și să le remediați rapid. Nu degeaba lucrarea la proiectul programului, capabilă să dezvăluie neajunsurile, deși avea un dispozitiv în trepte complex, a fost efectuată pentru o perioadă destul de lungă de timp. Acest model este de fapt un reper. Într-adevăr, în același timp, se lucra la crearea altor protocoale. De exemplu, . Astăzi, ele sunt folosite destul de des.

Sistemul menționat este format din șapte straturi ale modelului OSI. Fiecare protocol funcționează cu protocoale de nivelul propriu, fie un nivel mai mic sau mai mare de la sine.

Fiecare nivel funcționează cu un anumit tip de date:

1. Fizic - bit;
2. Canal - cadru;
3. Rețea - pachet;
4. Transport - segmente / datagrame;
5. Sesiune - sesiune;
6. Executiv - flux;
7. Aplicat - date

Straturi de model OSI

Nivelul aplicației ( strat de aplicație)

Acesta este cel mai de sus stratul modelului de rețea OSI... Se mai numește și stratul de aplicație. Conceput pentru interacțiunea utilizatorului cu rețeaua. Stratul oferă aplicații cu posibilitatea de a utiliza diverse servicii de rețea.

Funcții:

• acces de la distanță;
• serviciul poștal;
• generând interogări la nivelul următor ( stratul de prezentare)

Protocoale de nivel de rețea:

• Bittorrent
• HTTP
• SMTP
• SNMP
• TELNET

Stratul de prezentare ( stratul de prezentare)

Acesta este al doilea nivel. Se mai numește și nivelul reprezentativ. Proiectat pentru conversia protocoalelor, precum și pentru codificarea și decodarea datelor. În această etapă, cererile livrate din stratul aplicației sunt formate în date pentru transmiterea prin rețea și invers.

Funcții:

• compresia / decompresia datelor;
• codificare / decodare date;
• redirecționarea solicitărilor

Protocoale de nivel de rețea:

• LPP
• NDR

Nivelul sesiunii ( strat de sesiune)

Acest stratul modelului de rețea OSI este responsabil pentru menținerea sesiunii de comunicare. Datorită acestui strat, aplicațiile pot interacționa între ele mult timp.

Funcții:

• acordarea drepturilor
• creați / suspendați / restabiliți / terminați comunicarea

Protocoale de nivel de rețea:

• ISO-SP
• L2TP
• NetBIOS
• PPTP
• SMPP

Stratul de transport ( stratul de transport)

Acesta este al patrulea nivel, dacă numărați de sus. Proiectat pentru transmiterea fiabilă a datelor. Cu toate acestea, transmisia poate să nu fie întotdeauna fiabilă. Este posibilă duplicarea și ne-livrarea trimiterii de date.

Protocoale de nivel de rețea:

• UDP
• SST
• RTP

Stratul de rețea ( strat de rețea)

stratul modelului de rețea OSI responsabil pentru determinarea celei mai bune și mai scurte rute pentru transmiterea datelor.

Funcții:

• atribuirea unei adrese
• urmărirea coliziunilor
• definirea traseului
• comutare

Protocoale de nivel de rețea:

• IPv4 / IPv6
  
• CLNP
• IPsec
• RIP
• OSPF

Strat de legătură ( Stratul de legătură de date)

Acesta este al șaselea strat, care este responsabil pentru livrarea de date între dispozitivele care se află în aceeași zonă de rețea.

Funcții:

• adresarea hardware
• controlul erorilor
• corectarea erorii

Protocoale de nivel de rețea:

• ALUNECARE
• LAPD
• LAN wireless IEEE 802.11,
• FDDI
• ARCnet

Strat fizic ( strat fizic)

Cel mai mic și cel mai recent stratul modelului de rețea OSI... Servește pentru a defini metoda de transmitere a datelor în mediul fizic / electric. Să spunem că orice site, de exemplu „ jucați un cazinou onlinehttp://bestforplay.net ", este localizat pe un server, ale cărui interfețe transmit și un fel de semnal electric prin cabluri și fire.

Funcții:

• definirea tipului de transfer de date
• transfer de date

Protocoale de nivel de rețea:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• 802.11Wi-Fi
• Interfață radio GSMUm
• UIT și UIT-T
• EIARS-232

Tabelul modelului OSI cu 7 straturi

Modelul de referință OSI este o ierarhie de rețea cu 7 straturi, creată de Organizația Internațională de Standardizare (ISO). Modelul prezentat în Figura 1 are 2 modele diferite:

• model orizontal bazat pe protocoale care implementează interacțiunea dintre procese și software pe diferite mașini
• model vertical bazat pe servicii implementate de straturi adiacente între ele pe aceeași mașină

Pe verticală, nivelurile adiacente sunt schimbate cu informații folosind API-uri. Modelul orizontal necesită un protocol comun pentru schimbul de informații la un nivel.

Imaginea 1

Modelul OSI descrie doar metodele de interacțiune a sistemului implementate de sistemul de operare, software etc. Modelul nu include metode pentru interacțiunea cu utilizatorul final. În mod ideal, aplicațiile ar trebui să acceseze stratul superior al modelului OSI, dar în practică, multe protocoale și programe au metode pentru a accesa straturile inferioare.

Strat fizic

La nivel fizic, datele sunt reprezentate sub formă de semnale electrice sau optice corespunzătoare 1 și 0 ale fluxului binar. Parametrii mediului de transmisie sunt determinați la nivel fizic:

• tipul de conectori și cabluri
• atribuirea pinilor în conectori
• circuitul de codare a semnalului 0 și 1

Cele mai comune tipuri de specificații la acest nivel sunt:

• - parametrii interfeței seriale dezechilibrate
• - parametrii interfeței seriale echilibrate
• IEEE 802.3 -
• IEEE 802.5 -

La nivel fizic, este imposibil să înțelegem semnificația datelor, deoarece acestea sunt reprezentate sub formă de biți.

Strat de legătură

Acest canal implementează transportul și recepția cadrelor de date. Stratul implementează cererile de strat de rețea și folosește stratul fizic pentru a primi și a transmite. Specificațiile IEEE 802.x împart acest strat în două substraturi, controlul legăturilor logice (LLC) și controlul accesului media (MAC). Cele mai comune protocoale la acest nivel sunt:

• IEEE 802.2 LLC și MAC
• Ethernet
• Token Ring

De asemenea, implementează detectarea și corectarea erorilor de transmisie la acest nivel. La stratul de legătură de date, pachetul este plasat în câmpul de date al cadrului - încapsulare. Detectarea erorilor este posibilă folosind diferite metode. De exemplu, implementarea limitelor de cadru fixe sau suma de control.

Stratul de rețea

La acest nivel, utilizatorii rețelei sunt împărțiți în grupuri. Aici se implementează rutare de pachete pe baza adreselor MAC. Stratul de rețea implementează o transmisie transparentă a pachetelor către stratul de transport. La acest nivel, limitele rețelelor diferitelor tehnologii sunt șterse. lucrează la acest nivel. Un exemplu al modului în care funcționează stratul de rețea este prezentat în Figura 2 Cele mai comune protocoale sunt:

Desen - 2

Stratul de transport

La acest nivel, fluxurile de informații sunt împărțite în pachete pentru transmisie la nivel de rețea. Cele mai comune protocoale la acest nivel:

• TCP - protocol de control al transmisiei

Nivelul sesiunii

La acest nivel are loc organizarea de sesiuni de schimb de informații între mașinile terminale. La acest nivel, latura activă este determinată și sesiunea este sincronizată. În practică, multe alte protocoale de strat includ o funcție de strat de sesiune.

Stratul de prezentare

La acest nivel, datele sunt schimbate între software pe diferite sisteme de operare. La acest nivel, transformarea informațiilor (, compresia etc.) este implementată pentru a transfera fluxul de informații în stratul de transport. Protocoalele de strat sunt, de asemenea, utilizate de straturile superioare ale modelului OSI.

Nivelul aplicației

Stratul aplicației implementează accesul aplicației la rețea. Stratul controlează transferul de fișiere și gestionarea rețelei. Protocoale utilizate:

• FTP / TFTP - Protocol de transfer de fișiere
• X 400 - e-mail
• Telnet
• CMIP - Managementul informației
• SNMP - gestionarea rețelei
• NFS - Sistem de fișiere de rețea
• FTAM - Metoda de acces la transferul de fișiere

În articolul de astăzi, vreau să mă întorc la elementele de bază și să vorbesc despre modele de interacțiune a sistemelor deschise OSI... Acest material va fi util pentru administratorii de sistem începători și pentru toți cei care sunt interesați să construiască rețele de calculatoare.

Toate componentele rețelei, de la suportul de transmisie a datelor la echipament, funcționează și interacționează între ele în conformitate cu un set de reguli care sunt descrise în așa-numitul modele de interacțiune a sistemelor deschise.

Model de interacțiune a sistemelor deschise OSI (Open System Interconnection) a fost dezvoltat de Organizația Internațională de Standardizare ISO (Inernational Standards Organization).

Conform modelului OSI, datele transmise de la sursă la destinație trec șapte niveluri ... La fiecare nivel, se efectuează o sarcină specifică, care, în cele din urmă, nu numai că garantează livrarea datelor către destinația finală, ci face și transferul lor independent de mijloacele utilizate pentru aceasta. Astfel, se realizează compatibilitate între rețele cu topologii diferite și echipamente de rețea.

Separarea tuturor facilităților din rețea în straturi simplifică proiectarea și implementarea acestora. Cu cât nivelul este mai ridicat, cu atât problema este mai dificilă. Primele trei straturi ale modelului OSI ( fizic, canal, rețea) sunt strâns legate de rețea și de echipamentul de rețea utilizat. Ultimele trei niveluri ( sesiune, strat de prezentare, aplicat) sunt implementate prin intermediul sistemului de operare și al programelor de aplicații. Stratul de transport acționează ca intermediar între aceste două grupuri.

Înainte de a fi trimise prin rețea, datele sunt împărțite în pachete , adică bucăți de informații organizate într-un anumit mod, astfel încât să fie ușor de înțeles de dispozitivele de recepție și de transmitere. La trimiterea datelor, pachetul este procesat secvențial prin intermediul tuturor straturilor modelului OSI, de la aplicație la fizic. La fiecare nivel, controlați informațiile de la acel nivel (numit antetul pachetului ), care este necesară pentru transmiterea cu succes a datelor prin rețea.

Ca rezultat, acest mesaj de rețea începe să semene cu un sandviș stratificat care ar trebui să fie „comestibil” pentru computerul care l-a primit. Pentru a face acest lucru, trebuie să respectați anumite reguli pentru schimbul de date între computerele din rețea. Aceste reguli sunt denumite protocoale .

Pe partea de recepție, pachetul este procesat prin intermediul tuturor straturilor modelului OSI în ordine inversă, de la fizic la aplicație. La fiecare nivel, mijloacele adecvate, ghidate de protocolul stratului, citesc informațiile despre pachet, apoi elimină informațiile adăugate pachetului la același nivel de partea de trimitere și transmit pachetul prin intermediul nivelului următor. Când pachetul ajunge la nivelul aplicației, toate informațiile de control vor fi eliminate din pachet, iar datele vor reveni la forma inițială.

Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care funcționează fiecare strat al modelului OSI:

Strat fizic - cel mai jos, în spatele acestuia există un canal de comunicare direct prin care se transmit informații. El participă la organizarea comunicării, luând în considerare particularitățile mediului de transmisie a datelor. Astfel, conține toate informațiile despre mediul de transmisie a datelor: nivelul și frecvența semnalului, prezența interferențelor, nivelul de atenuare a semnalului, rezistența canalului etc. În plus, el este responsabil pentru transmiterea fluxului de informații și transformarea acestuia în conformitate cu metodele de codificare existente. Stratul fizic este atribuit inițial echipamentelor de rețea.
Este demn de remarcat faptul că, cu ajutorul stratului fizic, se determină rețeaua cu fir și wireless. În primul caz, un cablu este utilizat ca mediu fizic, în al doilea, orice tip de comunicație fără fir, de exemplu, unde radio sau radiații infraroșii.

Strat de legătură efectuează cea mai dificilă sarcină - asigură transmiterea de date garantată folosind algoritmi de strat fizic și verifică corectitudinea datelor primite.

Înainte de a iniția transmiterea datelor, se determină disponibilitatea canalului de transmisie a datelor. Informațiile sunt transmise în blocuri care poartă numele personal , sau rame ... Fiecare astfel de cadru este furnizat cu o secvență de biți la sfârșitul și începutul blocului și este, de asemenea, completat cu o sumă de control. Atunci când un astfel de bloc este primit la nivelul legăturii, receptorul trebuie să verifice integritatea blocului și să compare suma de control primită cu suma de control inclusă în compoziția sa. Dacă se potrivesc, datele sunt considerate corecte, altfel se înregistrează o eroare și este necesară o retransmisie. În orice caz, un semnal este trimis expeditorului cu rezultatul operației și acest lucru se întâmplă cu fiecare cadru. Astfel, a doua sarcină importantă a stratului de legătură este validarea datelor.

Stratul de legătură poate fi implementat atât în \u200b\u200bhardware (de exemplu, folosind switch-uri), cât și utilizând software (de exemplu, un driver de adaptor de rețea).

Stratul de rețea este necesar pentru a efectua lucrări la transmiterea datelor cu o determinare preliminară a căii optime pentru mișcarea pachetelor. Deoarece o rețea poate consta din segmente cu topologii diferite, sarcina principală a stratului de rețea este de a determina calea cea mai scurtă, convertind adresele logice și numele dispozitivelor de rețea în reprezentarea lor fizică pe parcurs. Acest proces se numește rutare , iar importanța sa poate fi greu supraestimată. Posedând o schemă de rutare care este actualizată constant datorită apariției diferitelor tipuri de „congestie” în rețea, transferul de date se efectuează cât mai curând posibil și la viteză maximă.

Stratul de transport este utilizat pentru a organiza transmiterea fiabilă a datelor, care exclude pierderea informațiilor, incorectitudinea sau duplicarea acestora. În același timp, respectarea secvenței corecte la transmiterea și primirea datelor este monitorizată, împărțindu-le în pachete mai mici sau combinându-le în altele mai mari pentru a păstra integritatea informațiilor.

Nivelul sesiunii responsabil pentru crearea, menținerea și menținerea unei sesiuni de comunicare pentru timpul necesar pentru a finaliza transferul întregii cantități de date. În plus, sincronizează transmiterea pachetelor verificând livrarea și integritatea pachetului. În timpul transferului de date, se creează puncte de control speciale. Dacă există o defecțiune în timpul transmisiei și recepției, pachetele lipsă sunt trimise din nou, începând de la cel mai apropiat punct de control, ceea ce vă permite să transferați întreaga cantitate de date cât mai curând posibil, oferind o viteză în general bună.

Stratul de prezentare (sau, așa cum se mai numește, nivel reprezentativ ) este intermediar, sarcina sa principală este de a converti date dintr-un format pentru transmiterea prin rețea într-un format ușor de înțeles la un nivel superior și invers. În plus, el este responsabil pentru conversia datelor într-un singur format: atunci când informațiile sunt transferate între două rețele complet diferite cu formate de date diferite, atunci înainte de a le prelucra, este necesar să le aducem într-un formular care să fie ușor de înțeles atât de destinatar, cât și de expeditor. La acest nivel se utilizează algoritmi de criptare și compresie a datelor.

Nivelul aplicației - ultimul și cel mai înalt din modelul OSI. Responsabil de comunicarea rețelei cu utilizatorii - aplicații care necesită informații de la serviciile de rețea la toate nivelurile. Cu ajutorul acestuia, puteți afla tot ce s-a întâmplat în timpul transferului de date, precum și informații despre erorile care au apărut în timpul transferului lor. În plus, acest nivel asigură funcționarea tuturor proceselor externe desfășurate datorită accesului la rețea - baze de date, clienți de poștă electronică, administratori de descărcare de fișiere etc.

Pe Internet, am găsit o imagine în care a prezentat un autor necunoscut model de rețea OSI sub forma unui burger. Cred că aceasta este o imagine foarte memorabilă. Dacă dintr-o dată într-o anumită situație (de exemplu, la un interviu de angajare) trebuie să enumerați toate cele șapte niveluri ale modelului OSI în ordinea corectă din memorie - amintiți-vă doar această imagine și vă va ajuta. Pentru comoditate, am tradus numele nivelurilor din engleză în rusă: Asta e tot pentru astăzi. În articolul următor voi continua subiectul și voi vorbi despre asta.

Pentru o reprezentare unificată a datelor în rețele cu dispozitive și software eterogene, Organizația Internațională de Standardizare (ISO) a dezvoltat un model de comunicare de bază pentru sistemele deschise OSI (Open System Interconnection). Acest model descrie regulile și procedurile pentru transmiterea datelor în diferite medii de rețea atunci când se stabilește o sesiune de comunicare. Principalele elemente ale modelului sunt straturile, procesele de aplicație și conectivitatea fizică. În fig. 1.10 arată structura modelului de bază.

Fiecare strat al modelului OSI efectuează o sarcină specifică în procesul de transmitere a datelor prin rețea. Modelul de bază stă la baza dezvoltării protocoalelor de rețea. OSI împarte funcțiile de comunicații dintr-o rețea în șapte straturi, fiecare dintre ele servind o parte diferită a procesului de interconectare a sistemelor deschise.

Modelul OSI descrie doar comunicațiile de sistem, nu aplicațiile utilizatorului final. Aplicațiile își implementează propriile protocoale de comunicare accesând instrumentele de sistem.

Figura: 1.10. Model OSI

Dacă o aplicație poate prelua funcțiile unora dintre straturile superioare ale modelului OSI, atunci pentru schimb de date accesează facilitățile sistemului care îndeplinesc funcțiile straturilor inferioare rămase ale modelului OSI.

OSI Model Layer Interaction

Modelul OSI poate fi clasificat în două modele diferite, așa cum se arată în Fig. 1.11:

Un model orizontal bazat pe protocol care oferă un mecanism pentru interacțiunea programelor și proceselor pe diferite mașini;

Un model vertical bazat pe servicii furnizate de straturile adiacente între ele pe aceeași mașină.

Fiecare nivel al computerului expeditor interacționează cu același nivel al computerului receptor ca și cum ar fi conectat direct. O astfel de legătură se numește legătură logică sau virtuală. În realitate, comunicarea are loc între nivelurile adiacente ale aceluiași computer.

Deci, informațiile de pe computerul expeditor trebuie să treacă prin toate nivelurile. Apoi, este transmis prin mediul fizic către computerul receptor și trece din nou prin toate straturile până când atinge același nivel de la care a fost trimis pe computerul expeditor.

În modelul orizontal, cele două programe necesită un protocol comun pentru a comunica. În modelul vertical, straturile adiacente comunică utilizând API-uri (Interfață de programare a aplicației).

Figura: 1.11. Diagrama interacțiunii computerelor în modelul de referință de bază OSI

Datele sunt împărțite în pachete înainte de a fi trimise în rețea. Un pachet este o unitate de informații transmise între stațiile dintr-o rețea.

Când trimiteți date, pachetul parcurge secvențial toate straturile software-ului. La fiecare nivel, informațiile de control ale acestui nivel (antet) sunt adăugate la pachet, care sunt necesare pentru transmiterea cu succes a datelor prin rețea, așa cum se arată în Fig. 1.12, unde Zag este antetul pachetului, Kon este sfârșitul pachetului.

Pe partea de recepție, pachetul trece prin toate straturile în ordine inversă. La fiecare strat, protocolul acestui strat citește informațiile despre pachet, apoi elimină informațiile adăugate pachetului la același nivel de partea de trimitere și trece pachetul la următorul strat. Când pachetul atinge stratul Aplicație, toate informațiile de control vor fi eliminate din pachet, iar datele vor reveni la forma inițială.

Figura: 1.12. Formarea pachetului fiecărui nivel al modelului cu șapte niveluri

Fiecare nivel al modelului are propria sa funcție. Cu cât nivelul este mai ridicat, cu atât problema este mai dificilă.

Este convenabil să ne gândim la straturile individuale ale modelului OSI ca la grupuri de programe concepute pentru a îndeplini funcții specifice. Un strat, de exemplu, este responsabil pentru asigurarea conversiei datelor de la ASCII la EBCDIC și conține programele necesare pentru îndeplinirea acestei sarcini.

Fiecare strat oferă un serviciu către stratul superior, solicitând la rândul său serviciul din stratul inferior. Straturile superioare solicită serviciul în aproape același mod: de regulă, este o cerință de a direcționa unele date dintr-o rețea în alta. Implementarea practică a principiilor de adresare a datelor este atribuită nivelurilor inferioare. În fig. 1.13 oferă o scurtă descriere a funcțiilor tuturor nivelurilor.

Figura: 1.13. Funcțiile stratului model OSI

Modelul considerat definește interacțiunea sistemelor deschise ale diferiților producători din aceeași rețea. Prin urmare, ea efectuează acțiuni de coordonare pentru ei:

Interacțiunea proceselor aplicate;

Formulare de prezentare a datelor;

Stocare uniformă a datelor;

Managementul resurselor de rețea;

Securitatea datelor și protecția informațiilor;

Diagnosticarea programelor și hardware-ului.

Strat de aplicație

Stratul de aplicație oferă procese de aplicație cu mijloace de acces la zona de interacțiune, este nivelul superior (al șaptelea) și se învecinează direct cu procesele de aplicație.

În realitate, stratul de aplicație este o colecție de diverse protocoale care permit utilizatorilor de rețea să acceseze resurse partajate, cum ar fi fișiere, imprimante sau pagini web hipertext și să își organizeze colaborarea, cum ar fi utilizarea protocolului de e-mail. Elementele de serviciu specifice aplicației oferă un serviciu pentru anumite programe de aplicații, cum ar fi transferul de fișiere și programele de emulare a terminalului. Dacă, de exemplu, un program trebuie să trimită fișiere, atunci va fi utilizat protocolul de transfer de fișiere, acces și gestionare FTAM (Transfer de fișiere, acces și gestionare). În modelul OSI, o aplicație care trebuie să efectueze o sarcină specifică (de exemplu, să actualizeze o bază de date pe un computer) trimite date specifice ca datagramă la stratul aplicației. Una dintre sarcinile principale ale acestui strat este de a determina modul în care ar trebui gestionată cererea unei aplicații, cu alte cuvinte, ce fel de cerere ar trebui să accepte o cerere dată.

Unitatea de date pe care operează stratul aplicației se numește de obicei un mesaj.

Stratul aplicației îndeplinește următoarele funcții:

1. Efectuarea diferitelor tipuri de lucrări.

Transfer de fișier;

Managementul postului;

Managementul sistemului etc.

2. Identificarea utilizatorilor prin parolele, adresele, semnăturile electronice ale acestora;

3. Determinarea abonaților care funcționează și posibilitatea accesului la noi procese de aplicații;

4. Determinarea adecvării resurselor disponibile;

5. Organizarea cererilor de conectare cu alte procese de aplicare;

6. Transferul aplicațiilor la nivelul reprezentativ pentru metodele necesare de descriere a informațiilor;

7. Selectarea procedurilor pentru dialogul planificat al proceselor;

8. Gestionarea datelor schimbate prin procesele aplicației și sincronizarea interacțiunii proceselor aplicației;

9. Determinarea calității serviciului (timpul de livrare a blocurilor de date, rata de eroare admisibilă);

10. Acord privind corectarea erorilor și validarea datelor;

11. Negocierea restricțiilor impuse sintaxei (seturi de caractere, structura datelor).

Aceste funcții definesc tipurile de servicii pe care stratul de aplicație le oferă proceselor de aplicare. În plus, stratul aplicației transferă aplicației procesează serviciul oferit de straturile fizice, de canale, de rețea, de transport, de sesiune și de prezentare.

La nivel de aplicație, este necesar să furnizați utilizatorilor informații deja procesate. Sistemul și software-ul utilizatorului pot face față acestui lucru.

Stratul aplicației este responsabil pentru accesarea aplicațiilor la rețea. Sarcinile acestui strat sunt transferul de fișiere, schimbul de e-mail și gestionarea rețelei.

Unele dintre cele mai comune protocoale din cele trei straturi superioare sunt:

FTP (File Transfer Protocol) protocol de transfer de fișiere;

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) este cel mai simplu protocol de transfer de fișiere;

E-mail X.400;

Telnet funcționează cu un terminal la distanță;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) este un protocol simplu de schimb de poștă;

CMIP (Common Management Information Protocol) protocol general de gestionare a informațiilor;

SLIP (Serial Line IP) IP pentru liniile seriale. Protocol de transfer de date serial caracter cu caracter;

SNMP (Simple Network Management Protocol) este un protocol simplu de gestionare a rețelei;

FTAM (File Transfer, Access, and Management) este un protocol de transfer, acces și gestionare a fișierelor.

Stratul de prezentare

Funcțiile acestui nivel sunt prezentarea datelor transferate între procesele aplicației în forma necesară.

Acest strat asigură că informațiile transmise de stratul aplicației vor fi înțelese de stratul aplicației într-un alt sistem. Dacă este necesar, stratul de prezentare, în momentul transferului de informații, convertește formatele de date într-un anumit format de prezentare comun, iar în momentul recepției, în consecință, efectuează transformarea inversă. În acest fel, straturile aplicației pot depăși, de exemplu, diferențele sintactice în prezentarea datelor. Această situație poate apărea pe o rețea LAN cu computere eterogene (IBM PC și Macintosh) care trebuie să comunice. Astfel, în câmpurile bazelor de date, informațiile ar trebui prezentate sub formă de litere și cifre și adesea sub forma unei imagini grafice. Trebuie să procesați aceste date, de exemplu, ca numere cu virgulă mobilă.

Prezentarea generală a datelor se bazează pe sistemul ASN.1 unificat pentru toate nivelurile modelului. Acest sistem servește pentru a descrie structura fișierelor și vă permite, de asemenea, să rezolvați problema criptării datelor. La acest nivel, criptarea și decriptarea datelor pot fi efectuate, datorită cărora secretul schimbului de date este asigurat imediat pentru toate serviciile aplicației. Un exemplu de astfel de protocol este Secure Socket Layer (SSL), care furnizează mesaje sigure pentru protocoalele de nivel de aplicație ale stivei TCP / IP. Acest strat asigură conversia datelor (codare, compresie etc.) a stratului de aplicație într-un flux de informații pentru stratul de transport.

Nivelul reprezentativ îndeplinește următoarele funcții principale:

1. Generarea de cereri pentru stabilirea sesiunilor de interacțiune între procesele aplicației.

2. Coordonarea prezentării datelor între procesele de aplicare.

3. Implementarea formularelor de prezentare a datelor.

4. Prezentarea materialului grafic (desene, imagini, diagrame).

5. Clasificarea datelor.

6. Transferul cererilor de încheiere a sesiunilor.

Protocoalele de nivel de prezentare fac de obicei parte din primele trei protocoale de nivel de model.

Stratul sesiunii

Stratul de sesiune este stratul care definește procedura de desfășurare a sesiunilor între utilizatori sau procesele aplicației.

Stratul de sesiune asigură controlul conversației pentru a înregistra ce parte este activă în prezent și oferă, de asemenea, un mijloc de sincronizare. Acestea din urmă permit inserarea punctelor de întrerupere în treceri lungi, astfel încât, în cazul unei defecțiuni, să puteți reveni la ultimul punct de întrerupere în loc să o luați de la capăt. În practică, puține aplicații folosesc stratul de sesiune și este rar implementat.

Stratul sesiunii gestionează transferul de informații între procesele aplicației, coordonează recepția, transmiterea și livrarea unei sesiuni de comunicare. În plus, stratul de sesiune conține în plus funcțiile de gestionare a parolelor, gestionarea dialogurilor, sincronizarea și anularea comunicării în sesiunea de transmisie după eșec din cauza erorilor din straturile inferioare. Funcțiile acestui strat sunt de a coordona comunicarea între două aplicații care rulează pe stații de lucru diferite. Acest lucru se întâmplă sub forma unui dialog bine structurat. Aceste caracteristici includ crearea unei sesiuni, controlul transmiterii și recepției pachetelor de mesaje în timpul unei sesiuni și încheierea unei sesiuni.

La nivelul sesiunii, se determină care va fi transferul între două procese de aplicare:

Half-duplex (procesele vor transmite și primi date pe rând);

Duplex (procesele vor transmite date și le vor primi în același timp).

În modul semi-duplex, stratul de sesiune emite un jeton de date procesului care începe transferul. Când vine momentul să răspundă al doilea proces, i se transmite un jeton de date. Stratul de sesiune permite transmiterea numai către partea care posedă simbolul de date.

Stratul de sesiune oferă următoarele funcții:

1. Stabilirea și încetarea la nivel de sesiune a conexiunilor dintre sistemele care interacționează.

2. Efectuarea unui schimb de date normal și urgent între procesele de aplicare.

3. Managementul interacțiunii proceselor aplicate.

4. Sincronizarea conexiunilor de sesiune.

5. Notificarea proceselor de aplicare a situațiilor excepționale.

6. Stabilirea etichetelor în procesul de aplicare care permit, după o eroare sau o eroare, să restabilească execuția acesteia de la cea mai apropiată etichetă.

7. Întreruperea, dacă este necesar, a procesului de aplicare și reluarea corectă a acestuia.

8. Încheierea sesiunii fără pierderi de date.

9. Trimiterea de mesaje speciale despre cursul sesiunii.

Stratul de sesiune este responsabil pentru organizarea sesiunilor de schimb de date între mașinile finale. Protocoalele de nivel sesiune fac de obicei parte din primele trei protocoale de nivel model.

Stratul de transport

Stratul de transport este conceput pentru transmiterea pachetelor pe o rețea de comunicații. La nivel de transport, pachetele sunt împărțite în blocuri.

Pe drumul de la expeditor la receptor, pachetele pot fi distruse sau pierdute. În timp ce unele aplicații au propriile facilități de gestionare a erorilor, există unele care preferă să se ocupe imediat de o conexiune fiabilă. Sarcina stratului de transport este de a se asigura că aplicațiile sau straturile superioare ale modelului (aplicație și sesiune) transferă date cu gradul de fiabilitate de care au nevoie. Modelul OSI definește cinci clase de servicii furnizate de stratul de transport. Aceste tipuri de servicii se disting prin calitatea serviciilor furnizate: urgență, capacitatea de a restabili o conexiune întreruptă, disponibilitatea facilităților de multiplexare pentru conexiuni multiple între diferite protocoale de aplicații printr-un protocol de transport comun și, cel mai important, capacitatea de a detecta și corecta erorile de transmisie, cum ar fi distorsiunea, pierderea și duplicarea pachetelor.

Stratul de transport definește adresarea dispozitivelor fizice (sisteme, părțile lor) în rețea. Acest strat garantează livrarea blocurilor de informații către destinatari și controlează această livrare. Sarcina sa principală este de a oferi forme eficiente, convenabile și fiabile de transfer de informații între sisteme. Când se procesează mai multe pachete, stratul de transport controlează ordinea în care trec pachetele. Dacă trece un duplicat al unui mesaj primit anterior, atunci acest strat recunoaște acest lucru și ignoră mesajul.

Funcțiile stratului de transport includ:

1. Controlul transmisiei prin rețea și asigurarea integrității blocurilor de date.

2. Detectarea erorilor, eliminarea lor parțială și raportarea erorilor necorectate.

3. Restabilirea transmisiei după defecțiuni și defecțiuni.

4. Consolidarea sau separarea blocurilor de date.

5. Acordarea priorităților la transferul blocurilor (normale sau urgente).

6. Confirmarea transferului.

7. Eliminarea blocurilor în caz de blocaje în rețea.

Începând cu stratul de transport, toate protocoalele suprapuse sunt implementate de instrumente software de obicei incluse în sistemul de operare al rețelei.

Cele mai comune protocoale de straturi de transport includ:

TCP (Protocolul de control al transmisiei) Protocolul de control al transmisiei stivei TCP / IP;

UDP (User Datagram Protocol) este protocolul datagram al stivei TCP / IP;

NCP (NetWare Core Protocol) este protocolul de bază pentru rețelele NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) Schimb de pachete secvențiat al stivei Novell;

TP4 (Transmission Protocol) este un protocol de transmisie de clasa 4.

Layer de rețea

Stratul de rețea asigură stabilirea canalelor care conectează abonatul și sistemele administrative prin rețeaua de comunicații, alegerea rutei în modul cel mai rapid și mai fiabil.

Stratul de rețea stabilește comunicarea într-o rețea de calculatoare între două sisteme și asigură stabilirea de canale virtuale între ele. Un canal virtual sau logic este o astfel de funcționare a componentelor de rețea care creează iluzia de a stabili calea necesară între ele pentru componentele care interacționează. În plus, stratul de rețea raportează erori la stratul de transport. Mesajele de nivel de rețea sunt denumite în mod obișnuit pachete. Bucăți de date sunt plasate în ele. Stratul de rețea este responsabil pentru adresarea și livrarea acestora.

Plasarea celei mai bune căi pentru transmiterea datelor se numește rutare, iar soluția sa este sarcina principală a stratului de rețea. Această problemă este agravată de faptul că cea mai scurtă cale nu este întotdeauna cea mai bună. Deseori criteriul pentru alegerea unei rute este timpul de transmitere a datelor de-a lungul acelei rute; depinde de lățimea de bandă a canalelor de comunicație și de rata de trafic, care se poate schimba în timp. Unii algoritmi de rutare încearcă să se adapteze la modificările de încărcare, în timp ce alții iau decizii pe baza mediilor în timp. Selecția traseului poate fi efectuată în conformitate cu alte criterii, de exemplu, fiabilitatea transmisiei.

Protocolul stratului de legătură asigură livrarea de date între orice noduri doar într-o rețea cu o topologie tipică adecvată. Aceasta este o limitare foarte severă care nu permite construirea de rețele cu o structură dezvoltată, de exemplu, rețele care combină mai multe rețele de întreprindere într-o singură rețea sau rețele foarte fiabile în care există conexiuni redundante între noduri.

Astfel, în cadrul rețelei, livrarea datelor este reglementată de stratul de legătură, dar stratul de rețea este responsabil pentru livrarea datelor între rețele. La organizarea livrării pachetelor la nivel de rețea, se utilizează conceptul unui număr de rețea. În acest caz, adresa destinatarului constă dintr-un număr de rețea și un număr de computer din acea rețea.

Rețelele sunt interconectate de dispozitive speciale numite routere. Un router este un dispozitiv care colectează informații despre topologia funcționării prin internet și, pe baza acestuia, redirecționează pachetele de nivel de rețea către rețeaua de destinație. Pentru a transfera un mesaj de la un expeditor situat într-o rețea către un destinatar situat într-o altă rețea, trebuie să faceți un anumit număr de hamei între rețele, de fiecare dată alegând o rută adecvată. Astfel, o rută este o secvență de routere prin care călătorește un pachet.

Stratul de rețea este responsabil pentru împărțirea utilizatorilor în grupuri și rutarea pachetelor pe baza traducerii adreselor MAC în adrese de rețea. Stratul de rețea asigură, de asemenea, o transmisie transparentă a pachetelor către stratul de transport.

Stratul de rețea îndeplinește funcțiile:

1. Crearea conexiunilor de rețea și identificarea porturilor acestora.

2. Detectarea și corectarea erorilor care apar în timpul transmiterii prin rețeaua de comunicații.

3. Controlul fluxului de pachete.

4. Organizarea (ordonarea) secvențelor de pachete.

5. Rutare și comutare.

6. Segmentarea și consolidarea pachetelor.

La nivelul rețelei, sunt definite două tipuri de protocoale. Primul tip se referă la definiția regulilor pentru transferul de pachete cu date ale nodurilor finale de la un nod la un router și între routere. Acestea sunt protocoalele la care se face referire în mod obișnuit atunci când vorbim despre protocoale de nivel de rețea. Cu toate acestea, un alt tip de protocol este denumit adesea stratul de rețea, numit protocoale de schimb de rutare. Folosind aceste protocoale, routerele colectează informații despre topologia interconectării.

Protocoalele de nivel de rețea sunt implementate de module software ale sistemului de operare, precum și de software și hardware ale routerelor.

Cele mai frecvent utilizate protocoale la nivel de rețea sunt:

IP (Internet Protocol) Internet Protocol, un protocol de rețea al stivei TCP / IP care oferă informații despre adresă și rutare;

IPX (Internetwork Packet Exchange) este un protocol de schimb de pachete Internet conceput pentru adresarea și rutare pachete în rețelele Novell;

X.25 este un standard internațional pentru comunicații globale cu comutare de pachete (acest protocol este parțial implementat la nivelul 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) este un protocol de rețea fără conexiune.

Legătură de date

Unitatea de informații a stratului de legătură este cadre (cadru). Cadrele sunt o structură organizată logic în care pot fi plasate datele. Sarcina stratului de legătură de date este de a transfera cadre din stratul de rețea în stratul fizic.

La nivelul fizic, biții sunt pur și simplu transferați. Acest lucru nu ia în considerare faptul că în unele rețele în care liniile de comunicații sunt utilizate alternativ de mai multe perechi de computere care interacționează, mediul de transmisie fizic poate fi ocupat. Prin urmare, una dintre sarcinile stratului de legătură este de a verifica disponibilitatea mediului de transmisie. O altă sarcină a stratului de legătură de date este implementarea mecanismelor de detectare și corectare a erorilor.

Stratul de legătură asigură transmiterea corectă a fiecărui cadru prin plasarea unei secvențe speciale de biți la începutul și la sfârșitul fiecărui cadru pentru a-l marca și, de asemenea, calculează o sumă de control prin însumarea tuturor octeților cadrului într-un mod specific și adăugarea sumei de control la cadru. Când ajunge un cadru, receptorul calculează din nou suma de control a datelor primite și compară rezultatul cu suma de verificare din cadru. Dacă se potrivesc, cadrul este considerat corect și acceptat. Dacă sumele de verificare nu se potrivesc, atunci se înregistrează o eroare.

Sarcina stratului de legătură este de a lua pachete provenind din stratul de rețea și de a le pregăti pentru transmisie, plasându-le într-un cadru de dimensiunea corespunzătoare. Acest strat este necesar pentru a determina unde începe și se termină blocul, precum și pentru a detecta erorile de transmisie.

La același nivel, sunt determinate regulile pentru utilizarea stratului fizic de către nodurile de rețea. Reprezentarea electrică a datelor în rețeaua LAN (biți de date, metode de codificare a datelor și markeri) sunt recunoscute la acest nivel și numai la acest nivel. Aici sunt detectate și corectate erorile (prin cereri de retransmisie).

Stratul de legătură asigură crearea, transmiterea și recepția cadrelor de date. Acest strat servește solicitările de nivel de rețea și folosește serviciul de strat fizic pentru a primi și transmite pachete. Specificațiile IEEE 802.X împart stratul de legătură de date în două substraturi:

LLC (Controlul legăturilor logice) Controlul legăturilor logice efectuează controlul legăturilor logice. Substratul LLC oferă servicii de nivel de rețea și este asociat cu trimiterea și primirea de mesaje de utilizator.

Controlul accesului media MAC (Media Assessment Control). Substratul MAC reglează accesul la mediul fizic partajat (transfer de token sau coliziune sau detectare a coliziunilor) și controlează accesul la canalul de comunicație. Substratul LLC este deasupra substratului MAC.

Stratul de legătură definește accesul la mass-media și controlul transmisiei printr-o procedură de legătură de date.

Când dimensiunea blocurilor de date transmise este mare, stratul de legătură de date le împarte în cadre și transmite cadrele ca secvențe.

La primirea cadrelor, stratul formează blocurile de date transmise din acestea. Mărimea blocului de date depinde de metoda de transmisie, de calitatea canalului pe care este transmis.

În rețelele locale, protocoalele stratului de legătură sunt utilizate de computere, poduri, switch-uri și routere. În computere, funcțiile stratului de legătură sunt implementate în comun de adaptoare de rețea și driverele acestora.

Stratul de legătură poate îndeplini următoarele tipuri de funcții:

1. Organizarea (stabilirea, gestionarea, terminarea) conexiunilor de canal și identificarea porturilor acestora.

2. Organizarea și transferul de personal.

3. Detectarea și corectarea erorilor.

4. Controlul fluxului de date.

5. Asigurarea transparenței canalelor logice (transmiterea datelor codificate în orice mod).

Cele mai utilizate protocoale de strat de legătură includ:

HDLC (High Level Data Link Control) protocol la nivel înalt pentru controlul legăturilor de date pentru conexiuni seriale;

IEEE 802.2 LLC (tip I și tip II) oferă MAC pentru medii 802.x;

Tehnologie de rețea Ethernet în conformitate cu standardul IEEE 802.3 pentru rețele care utilizează o topologie de magistrală și acces partajat cu ascultarea operatorului și detectarea coliziunilor;

Tehnologie de rețea Token Ring în conformitate cu standardul IEEE 802.5 folosind o topologie de inel și o metodă de trecere a tokenului de acces la inel;

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) este o tehnologie de rețea IEEE 802.6 care utilizează suporturi de fibră optică;

X.25 este un standard internațional pentru comunicațiile globale cu comutare de pachete;

Rețea de relee de cadre, organizată din tehnologiile X25 și ISDN.

Strat fizic

Stratul fizic este conceput pentru a interfața cu conectivitatea fizică. Conectivitatea fizică este colecția de materiale fizice, hardware și software care transferă semnale între sisteme.

Mediul fizic este o substanță materială prin care se transmit semnale. Mediul fizic este baza pe care se construiește conectivitatea fizică. Eterul, metalele, sticla optică și cuarțul sunt utilizate pe scară largă ca mediu fizic.

Stratul fizic constă dintr-un substrat de andocare mediu și un substrat de transformare a transmisiei.

Primul dintre ele oferă interfața fluxului de date cu canalul de comunicație fizică utilizat. Al doilea efectuează transformări legate de protocoalele aplicate. Stratul fizic oferă o interfață fizică canalului de date și descrie, de asemenea, procedurile de transmitere a semnalelor către și de la canal. Acest nivel definește parametrii electrici, mecanici, funcționali și procedurali pentru comunicarea fizică în sisteme. Stratul fizic primește pachete de date din stratul superior de legătură de date și le convertește în semnale optice sau electrice corespunzătoare 0 și 1 ale fluxului binar. Aceste semnale sunt trimise prin mediul de transmisie către nodul receptor. Proprietățile mecanice și electrice / optice ale mediului de transmisie sunt determinate la nivel fizic și includ:

Tipul de cabluri și conectori;

Pinout în conectori;

Schema de codare a semnalului pentru valorile 0 și 1.

Stratul fizic îndeplinește următoarele funcții:

1. Stabilirea și deconectarea conexiunilor fizice.

2. Transmiterea și recepția secvențială a semnalului.

3. Ascultarea, dacă este necesar, a canalelor.

4. Identificarea canalelor.

5. Notificarea defecțiunilor și a defecțiunilor.

Notificarea defecțiunilor și defecțiunilor se datorează faptului că la nivelul fizic este detectată o anumită clasă de evenimente care interferează cu funcționarea normală a rețelei (coliziune a cadrelor trimise de mai multe sisteme simultan, întreruperea canalului, întreruperea curentului, pierderea contactului mecanic etc.). Tipurile de servicii furnizate stratului de legătură sunt determinate de protocoalele de nivel fizic. Ascultarea unui canal este necesară atunci când un grup de sisteme este conectat la un canal, dar numai unul dintre ele are voie să transmită semnale în același timp. Prin urmare, ascultarea canalului vă permite să determinați dacă este gratuit pentru transmisie. În unele cazuri, pentru o definiție mai clară a structurii, stratul fizic este împărțit în mai multe niveluri secundare. De exemplu, stratul fizic al unei rețele fără fir este împărțit în trei subnivele (Figura 1.14).

Figura: 1.14. Stratul fizic al rețelei LAN wireless

Funcțiile stratului fizic sunt implementate pe toate dispozitivele conectate la rețea. Din partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de adaptorul de rețea. Repetatoarele sunt singurul tip de echipament care funcționează numai la nivelul fizic.

Stratul fizic poate asigura atât transmisie asincronă (serial), cât și sincronă (paralelă), care este utilizată pentru unele mainframe și mini-computere. La Stratul fizic, trebuie definită o schemă de codificare pentru a reprezenta valori binare pentru transmisie pe un canal de comunicație. Multe rețele locale folosesc codarea Manchester.

Un exemplu de protocol de strat fizic este specificația Ethernet 10Base-T, care definește cablul care trebuie utilizat ca o pereche răsucită neecranată de categoria 3 cu o impedanță caracteristică de 100 Ohm, un conector RJ-45, o lungime maximă a unui segment fizic de 100 de metri, un cod Manchester pentru reprezentarea datelor și alte caracteristici. mediu și semnale electrice.

Unele dintre cele mai comune specificații ale stratului fizic sunt:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - caracteristici mecanice / electrice ale unei interfețe seriale neechilibrate;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - Interfață serială echilibrată Caracteristici mecanice, electrice și optice;

Ethernet este o tehnologie de rețea IEEE 802.3 pentru rețele care utilizează o topologie de magistrală și acces partajat cu ascultarea operatorului și detectarea coliziunilor;

Token ring este o tehnologie de rețea IEEE 802.5 care utilizează o topologie de inel și o metodă de trecere a tokenului pentru accesarea inelului.