Что такое сетевая модель osi

Подуровни канального уровня

Подуровень №1 — управление логическим каналом (logical link control) LLC, а подуровень №2 — управление доступом к среде (media access control) MAC. 

Подуровень LLC отвечает за передачу данных, формирование кадров, обработку ошибок и тому подобное. LLC общий уровень для различных технологий канального уровня.

Подуровень MAC используется, если технология канального уровня с разделяемым доступом. Если технология канального уровня используют соединение “точка-точка”, то подуровень MAC не нужен.  

Во-первых если у нас есть несколько устройств, которые подключены к одному и тому же каналу связи, то при передаче данных мы должны явно указать, к какому устройству эти данные предназначены. Для этого используются адресация канального уровня, также необходимо обеспечить корректное, совместное использование разделяемой среды передачи данных. 

Подуровень MAC особенный для разных технологий канального уровня, он зависит от того, какая среда передачи данных используется. 

Услуги подуровня LLC

Мультиплексирование — передача данных через одну технологию канального уровня, нескольких типов протоколов вышестоящего уровня. Управление потоком, если в сети устройства, которые работают с разной скоростью, то более мощное устройство, может начать передавать данные очень быстро, так что более слабые устройства не успевают их принимать. В компьютерных сетях это называется “затопление” и некоторые технологии канального уровня обеспечивают защиту от затопления медленного получателя быстрым отправителем. 

Модель OSI

Полностью модель взаимодействия открытых систем выглядит так, как показано на рисунке ниже. 

Отдельно выделяются хосты, это устройства, где работают полезные пользовательские программы. И сетевое оборудование, такое как маршрутизаторы, коммутаторы и другие сетевые устройства. На сетевом оборудовании есть только 3 уровня: физический, канальный и сетевой. Уровни начиная с транспортного работают только на хостах. 

На всех остальных уровнях взаимодействие идет, по звеньям цепи, данные передаются от одного сетевого устройства к другому и так пока не дойдут до нужного хоста. 

Транспортный уровень обеспечивает сквозное соединение. Между двумя взаимодействующими хостами может находиться большое количество сетевых устройств, но они не влияют на работу транспортного уровня, поэтому ТУ называется сетенезависимым. Он позволяет скрыть от разработчиков приложений детали сетевого взаимодействия. 

Набор протоколов в OSI:

Пора рассказать на мой взгляд самое интересное, это распределение протоколов по уровням модели OSI, тут будут описаны самые основные протоколы, так как, их очень много.

1. Протоколы физического уровня модели OSI:

• Ethernet — Протокол для работы кабеля Ethernet, или кабеля для интернета;
• GSM — Протокол для работы со сотовой связи;
• 802.11 — Протокол для работы Wi-Fi;
• USB — Протокол для работы шины в компьютере или флешки;
• IrDA — Протокол для работы с  инфракрасным портом;
• Bluetooth — Протокол для работы с Bluetooth;

2. Протоколы канального уровня модели OSI:

• Ethernet — Протокол самого кабеля интернет;
• Frame Relay — Протокол для передачи сотовой связи;
• PPP — Протокол передачи данных один на один, между двумя компьютерами;

3. Протоколы сетевого уровня модели OSI:

• IPv4 — Протокол для работы IP адресов версии четыре;
• IPv6 — Протокол для работы IP адресов версии шесть;
• ICMP — Протокол для ошибок в сотовой связи;
• RiP — Протокол позволяет маршрутизаторам быстро и динамически находить путь;

4. Протоколы транспортного уровня модели OSI:

• TCP — Протокол который отправляет пакет проверяя, но медленно, используется для сайтов;
• UDP — Протокол который отправляет пакет не проверяя, но быстро, используется в онлайн играх;

5. Протоколы сеансового уровня модели OSI:

• PPTP — Протокол для туннельного соединена с компьютер на компьютер или VPN;
• L2TP — Подобный протокол PPTP
• SSH — Протокол позволяет производить удалённое управление операционной системой;

6. Протоколы представления уровня модели OSI:

• SSL — Криптографический протокол для безопасного соединения;
• XDR — Протокол позволяет организовать не зависящую от платформы передачу данных между компьютерами в гетерогенных сетях;

7. Протоколы прикладного уровня модели OSI:

• HTTP — Протокол для передачи гипертекста или HTML;
• FTP, TFTP, SFTP — Протоколы для передачи файлов;
• TELNET — Протокол для уделённого управления другим компьютером;
• DHCP — Протокол для автоматического получение IP адреса;
• IRC — Протокол для обмена сообщениями в режиме реального времени;
• SNMP — Протокол для управление устройствам в IP-ситах;
• DNS — Протокол позволяющий получать информацию о доменах;
• BitTorrent — Пиринговый (P2P) сетевой протокол для кооперативного обмена файлами через Интернет;
• SMTP, POP3, IMAP4— Протоколы для отправки, доставки электронной почты;

Уровни OSI

Для наглядности процесс работы сети принято разделять на 7 уровней, на каждом из которых работает своя группа протоколов.

Для выполнения разных задач имеется несколько протоколов, которые занимаются обслуживанием систем, например, стек TCP/IP. Давайте здесь внимательно посмотрим на то, каким образом информация с одного компьютера отправляется по локальной сети на другой комп.

Задачи компьютера ОТПРАВИТЕЛЯ:

• Взять данные из приложения
• Разбить их на мелкие пакеты, если большой объем
• Подготовить к передаче, то есть указать маршрут следования, зашифровать и перекодировать в сетевой формат.

Задачи компьютера ПОЛУЧАТЕЛЯ:

• Принять пакеты данных
• Удалить из него служебную информацию
• Скопировать данные в буфер
• После полного приема всех пакетов сформаровать из них исходный блок данных
• Отдать его приложению

Для того, чтобы верно произвести все эти операции и нужен единый свод правил, то есть эталонная модель OSI.

Вернемся у к уровням OSI. Их принято отсчитывать в обратном порядке и в верхней части таблицы располагаются сетевые приложения, а в нижней — физическая среда передачи информации. По мере того, как данные от компьютера спускаются вниз непосредственно к сетевому кабелю, протоколы, работающие на разных уровнях, постепенно их преобразовывают, подготавливая к физической передаче.

Разберем их подробнее.

6. Уровень представления (Presentation Layer)

Переводит эти данные на единый универсальный язык. Дело в том, что каждый компьютерный процессор имеет собственный формат обработки данных, но в сеть они должны попасть в 1 универсальном формате — именно этим и занимается уровень представления.

Ваше мнение — WiFi вреден?

Да
22.88%

Нет
77.12%

Проголосовало: 27134

5. Сеансовый уровень (Session Layer)

У него много задач.

1. Установить сеанс связи с получателем. ПО предупреждает компьютер-получатель о том, что сейчас ему будут отправлены данные.
2. Здесь же происходит распознавание имен и защита:
   • идентификация — распознавание имен
   • аутентификация — проверка по паролю
   • регистрация — присвоение полномочий
3. Реализация того, какая из сторон осуществляет передачу информации и как долго это будет происходить.
4. Расстановка контрольных точек в общем потоке данных для того, чтобы в случае потери какой-то части легко было установить, какая именно часть потеряна и следует отправить повторно.
5. Сегментация — разбивка большого блока на маленькие пакеты.

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

Обеспечивает приложениям необходимую степень защиты при доставке сообщений. Имеется две группы протоколов:

• Протоколы, которые ориентированы на соединение — они отслеживают доставку данных и при необходимости запрашивают повторную отправку при неудаче. Это TCP — протокол контроля передачи информации.
• Не ориентированные на соединение (UDP) — они просто отправляют блоки и дальше не следят за их доставкой.

3. Сетевой уровень (Network Layer)

Обеспечивает сквозную передачу пакета, рассчитывая его маршрут. На этом уровне в пакетах ко всей предыдущей динформации, сформированной другими уровнями, добавляются IP адреса отправителя и получателя. Именно с этого момент пакет данных называется собственно ПАКЕТОМ, у которого есть IP адреса (IP протокол — это протокол межсетевого взаимодействия).

2. Канальный уровень (Data Link Layer)

Здесь происходит передача пакета в пределах одного кабеля, то есть одной локальной сети. Он работает только до пограничного маршрутизатора одной локальной сети. К полученному пакету канальный уровень добавляет свой заголовок — MAC адреса отправителя и получателя и в таком виде блок данных уже называется КАДРОМ.

При передачи за пределы одной локальной сети пакету присваивается MAC не хоста (компьютера), а маршрутизатора другой сети. Отсюда как раз появляется вопрос серых и белых IP, о которых шла речб в статье, на которую была выше дана ссылка. Серый — это адрес внутри одной локальной сети, который не используетс яза ее пределами. Белый — уникальный адрес во всем глобальном интернете.

При поступлении пакета на пограничный роутер IP пакета подменяется на IP этого роутера и вся локальная сеть выходит в глобальную, то есть интернет, под одним единственным IP адресом. Если адрес белый, то часть данных с IP адресом не изменяется.

1. Физический уровень (Transport layer)

Отвечает за преобразование двоичной информации в физический сигнал, который отправляется в физический канал передачи данных. Если это кабель, то сигнал электрический, если оптоволоконная сеть, то в оптический сигнал. Осуществляется это преобразование при помощи сетевого адаптера.

Что такое сетевая модель OSI?

То есть модель OSI — это обобщенные стандарты для разработчиков программ, благодаря которым любой компьютер одинаково может расшифровать данные, переданные с другого компьютера. Чтобы было понятно, приведу жизненный пример. Известно, что пчелы видят все окружающее их в утрафиалетовом свете. То есть одну и ту же картинку наш глаз и пчелиный воспринимает абсолютно по-разному и то, что видят насекомые, может быть незаметно для зрения человека.

То же самое и с компьютерами — если один разработчик пишет приложение на каком-либо программном языке, который понимает его собственный компьютер, но не доступен ни для одного другого, то на любом другом устройстве вы прочитать созданный этим приложением документ не сможете. Поэтому пришли к такой идее, чтобы при написании приложений следовать единому своду правил, понятному для всех.

Уровень 5: сеансовый уровень

Сеансовый уровень контролирует диалоги (соединения) между компьютерами. Он устанавливает, управляет и завершает соединения между локальным и удаленным приложением. Он обеспечивает работу в полнодуплексном, полудуплексном или симплексном режимах и устанавливает процедуры контрольной точки, задержки, завершения и перезапуска. Модель OSI сделала этот уровень ответственным за постепенное закрытие сеансов, которое является свойством протокола управления передачей, а также за контрольные точки сеанса и восстановление, которые обычно не используются в Internet Protocol Suite. Сеансовый уровень обычно явно реализуется в прикладных средах, использующих удаленные вызовы процедур.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни семиуровневой модели osi

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

• группа, в которой уровни зависят от конкретной технической реализации компьютерной сети. Физический, канальный и сетевой уровни — являются сетезависимыми, другими словами эти уровни неразрывно связаны с конкретным используемым сетевым оборудованием.
• группа, в которой уровни в основном ориентированы на работу с приложениями. Сеансовый, представительный и прикладной уровни — ориентированы на используемые приложения и практически не зависят от того, какое именно сетевое оборудование используется в компьютерной сети, то есть сетенезависимые.

Источник

Уровни эталонной модели

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

Взаимодействие между уровнями организовано следующим образом:

• по вертикали — внутри отдельно взятой ЭВМ и только с соседними уровнями.
• по горизонтали — организовано логическое взаимодействие — с таким же уровнем другого компьютера на другом конце канала связи (то есть сетевой уровень на одном компьютере взаимодействует с сетевым уровнем на другом компьютере).

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

Рассмотрим, как организуется передача сообщений по вычислительной сети в соответствии с моделью OSI. Прикладной уровень — это уровень приложений, то есть данный уровень отображается у пользователя в виде используемой операционной системы и программ, с помощью которой выполняется отправка данных. В самом начале именно прикладной уровень формирует сообщение, далее оно передается представительному уровню, то есть спускается вниз по модели OSI. Представительный уровень, в свою очередь, проводит анализ заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия, и добавляет в начало сообщения свою служебную информацию, в виде заголовка представительного уровня, для представительного уровня узла назначения. Далее движение сообщения продолжается вниз, спускается к сеансовому уровню, и он, в свою очередь, также добавляет свои служебные данные, в виде заголовка вначале сообщения и процесс продолжается, пока не достигнет физического уровня.

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

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

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

В стандартах ISO для обозначения той или иной порции данных, с которыми работают протоколы разных уровней модели OSI, используется общее название — протокольный блок данных (Protocol Data Unit, PDU). Для обозначения блоков данных определенных уровней часто используются специальные названия: кадр (frame), пакет (packet), сегмент (segment).

Общая характеристика модели OSI

https://youtube.com/watch?v=DcV3HY6lFP4%3F

В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

К концу 70-х годов в мире уже существовало большое количество фирменных стеков коммуникационных протоколов, среди которых можно назвать, например, такие популярные стеки, как DECnet, TCP/IP и SNA. Подобное разнообразие средств межсетевого взаимодействия вывело на первый план проблему несовместимости устройств, использующих разные протоколы. Одним из путей разрешения этой проблемы в то время виделся всеобщий переход на единый, общий для всех систем стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже существующих стеков. Такой академический подход к созданию нового стека начался с разработки модели OSI и занял семь лет (с 1977 по 1984 год). Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Она разрабатывалась в качестве своего рода универсального языка сетевых специалистов, именно поэтому её называют справочной моделью.В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с совершенно определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Приложения могут реализовывать собственные протоколы взаимодействия, используя для этих целей многоуровневую совокупность системных средств. Именно для этого в распоряжение программистов предоставляется прикладной программный интерфейс (Application Program Interface, API). В соответствии с идеальной схемой модели OSI приложение может обращаться с запросами только к самому верхнему уровню — прикладному, однако на практике многие стеки коммуникационных протоколов предоставляют возможность программистам напрямую обращаться к сервисам, или службам, расположенных ниже уровней. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается непосредственно к ответственным за транспортировку сообщений по сети системным средствам, которые располагаются на нижних уровнях модели OSI. Итак, пусть приложение узла А хочет взаимодействовать с приложением узла В. Для этого приложение А обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Но для того, чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровню представления. Протокол уровня представления на основании информации, полученной из заголовка сообщения прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию — заголовок уровня представления, в котором содержатся указания для протокола уровня представления машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который, в свою очередь, добавляет свой заголовок и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце в виде так называемого концевика.) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического, уровня, который, собственно, и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.

Физический уровень помещает сообщение на физический выходной интерфейс компьютера 1, и оно начинает своё «путешествие» по сети (до этого момента сообщение передавалось от одного уровню другому в пределах компьютера 1). Когда сообщение по сети поступает на входной интерфейс компьютера 2, оно принимается его физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню. Как видно из описания, протокольные сущности одного уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении всегда участвуют посредники — средства протоколов нижележащих уровней. И только физические уровни различных узлов взаимодействуют непосредственно.

История[править | править код]

В начале и середине 1970-х годов сеть в основном либо спонсировалась государством (NPL network в Великобритании, ARPANET в США, CYCLADES во Франции), либо разрабатывалась вендорами с использованием собственных стандартов, таких как IBM Systems Network Architecture и Digital Equipment Corporation DECnet. Общественные сети передачи данных только начинали появляться, и в конце 1970-х годов они использовали стандарт X.25.

в Великобритании примерно в 1973—1975 годах выявила необходимость определения протоколов более высокого уровня. После публикации британского Национального вычислительного центра «Для чего нужны распределенные вычисления», ставшей результатом крупных исследований будущих конфигураций компьютерных систем, Великобритания представила аргументы в пользу создания Международной комиссии по стандартам для охвата этой области на совещании Международной организации по стандартизации (ИСО) в Сиднее в марте 1977 года.

С 1977 года ИСО реализовала программу по разработке общих стандартов и методов сетевого взаимодействия. Аналогичный процесс развивался в Международном консультационном комитете по телеграфии и телефонии (CCITT). Оба органа разработали документы, определяющие схожие сетевые модели. Модель OSI была впервые определена в исходном виде в Вашингтоне в феврале 1978 года французом Хьюбертом Циммерманом, немного доработанный проект стандарта был опубликован ИСО в 1980 году.

Разработчикам модели пришлось столкнуться с конкурирующими приоритетами и интересами. Темпы технологических изменений обусловили необходимость определения стандартов, к которым новые системы могли бы сходиться, а не стандартизировать процедуры постфактум, тогда как традиционный подход к разработке стандартов был противоположным. Хотя это и не был сам стандарт, он представлял собой основу, на базе которой можно было бы определить будущие стандарты.

В 1983 году документы CCITT и ISO были объединены и таким образом была сформирована базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем, обычно и называемая эталонной моделью взаимосвязи открытых систем (англ. Open Systems Interconnection, OSI) или просто моделью OSI. Объединённый документ был опубликован в 1984 году и ISO — как стандарт ISO 7498, и переименованным CCITT (ныне сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи или МСЭ-Т) — как стандарт X. 200.

OSI состояла из двух основных компонентов: абстрактной модели сети, называемой базовой эталонной моделью или семислойной моделью, и набора сетевых протоколов. Основываясь на идее согласованной модели уровней протоколов, определяющей взаимодействие между сетевыми устройствами и программным обеспечением, эталонная модель OSI стала крупным достижением в стандартизации концепций сетевого взаимодействия.

Концепция семислойной модели была описана в работе американца Чарльза Бахмана из компании Honeywell Information Systems. Различные аспекты структуры OSI эволюционировали из опыта работы с сетью NPL, ARPANET, CYCLADES, EIN и International Networking Working Group (IFIP WG6.1). В этой модели система сетевого взаимодействия была разделена на слои. Внутри каждого слоя один или несколько объектов реализовывали его функциональность. Каждая сущность взаимодействовала непосредственно только со слоем, находящимся прямо под ней, и предоставляла средства для использования слоем, находящимся над ней.

OSI таким образом стала попыткой участников отрасли согласовать общие сетевые стандарты для обеспечения совместимости с оборудованием разных производителей. Для больших сетей зачастую поддерживались несколько наборов сетевых протоколов, причем многие устройства не могли взаимодействовать с другими устройствами именно из-за отсутствия общих протоколов.

В конце 1980-х и начале 1990-х годов в плане построения максимально надёжных компьютерных сетей с моделью OSI стал активно конкурировать Набор интернет-протоколов (TCP/IP), который стал широко использоваться в сетях с оборудованием разных производителей для работы в интернете. Тем не менее, модель OSI до сих пор используется в качестве эталона для обучения и документации.