Definice modelu osi. Model otevřeného propojení systémů (OSI).

Koncept „otevřeného systému“ a problémy standardizace

Univerzální teze o výhodách standardizace platná pro všechna průmyslová odvětví má zvláštní význam v počítačových sítích. Podstatou sítě je připojení různých zařízení, což znamená, že problém s kompatibilitou je jedním z nejpalčivějších. Bez přijetí obecně uznávaných pravidel pro vybavení budov všemi výrobci by pokrok v „budování“ sítí nebyl možný. Celý vývoj počítačového průmyslu se proto nakonec odráží v normách – jakákoli nová technologie získává „legální“ status teprve tehdy, když je její obsah zafixován v odpovídající normě.

V počítačových sítích je ideologickým základem standardizace víceúrovňový přístup k vývoji nástrojů síťové interakce. Právě na základě tohoto přístupu byl vyvinut standardní sedmiúrovňový model interakce otevřených systémů, který se stal jakýmsi univerzálním jazykem pro síťové specialisty.

Víceúrovňový přístup. Protokol. Rozhraní. zásobník protokolů

Organizace interakce mezi zařízeními v síti je složitý úkol. Jak víte, k řešení složitých problémů se používá univerzální technika - dekompozice, to znamená rozdělení jedné složité úlohy na několik jednodušších úloh-modulů (obr. 1.20). Postup rozkladu zahrnuje jasnou definici funkcí každého modulu, který řeší konkrétní problém, a rozhraní mezi nimi. Díky tomu je dosaženo logického zjednodušení úlohy a navíc je možné upravovat jednotlivé moduly beze změny zbytku systému.

Dekompozice často používá vrstvený přístup. Je to následovně. Celá sada modulů je rozdělena do úrovní. Úrovně tvoří hierarchii, to znamená, že existují nadřazené a spodní úrovně (obr. 1.21). Sada modulů, které tvoří každou úroveň, je vytvořena tak, že pro plnění svých úkolů zadávají požadavky pouze modulům bezprostředně sousedící nižší úrovně. Na druhou stranu výsledky práce všech modulů patřících do určité úrovně lze přenést pouze do modulů sousední vyšší vrstvy. Takový hierarchický rozklad úlohy znamená jasnou definici funkce každé úrovně a rozhraní mezi úrovněmi. Rozhraní definuje sadu funkcí, které nižší vrstva poskytuje vyšší vrstvě. V důsledku hierarchického rozkladu je dosaženo relativní nezávislosti úrovní a tím i možnosti jejich snadného nahrazení.

V tomto případě mohou moduly nižší úrovně například vyřešit všechny problémy související se spolehlivým přenosem elektrických signálů mezi dvěma sousedními uzly. Moduly vyšší úrovně organizují transport zpráv v rámci celé sítě, k tomu využívají prostředky zmíněné nižší úrovně. A na nejvyšší úrovni jsou moduly, které uživatelům poskytují přístup k různým službám – soubor, tisk atd. Samozřejmě je to jen jedna z mnoha možných možností, jak rozdělit obecný úkol organizace networkingu na soukromé dílčí úkoly.

Víceúrovňový přístup k popisu a implementaci systémových funkcí je aplikován nejen na síťová zařízení. Takový model fungování se používá např. v lokálních souborových systémech, kdy příchozí požadavek na přístup k souboru je postupně zpracováván více úrovněmi programu (obr. 1.22). Požadavek je nejprve analyzován nejvyšší úrovní, která postupně analyzuje složený symbolický název souboru a určuje jedinečný identifikátor souboru. Další úroveň najde všechny hlavní charakteristiky souboru podle jedinečného názvu: adresu, přístupové atributy atd. Poté se na nižší úrovni zkontrolují přístupová práva k tomuto souboru a následně po výpočtu souřadnic oblasti souboru obsahující požadovaná data, je provedena fyzická výměna s externím zařízením pomocí ovladače disku.

Víceúrovňová reprezentace nástrojů síťové interakce má svá specifika související s tím, že dva strojů, to znamená, že v tomto případě je nutné zorganizovat koordinovanou práci dvou „hierarchií“. Při přenosu zpráv musí oba účastníci síťové výměny přijmout mnoho dohod. Musí se například dohodnout na úrovních a tvaru elektrických signálů, jak určit délku zpráv, dohodnout se na způsobech ověřování platnosti atd. Jinými slovy, dohody musí být akceptovány pro všechny úrovně, od nejnižší - úroveň bitového přenosu - na nejvyšší, poskytování služby uživatelům sítě.

Na Obr. 1.23 ukazuje model interakce dvou uzlů. Na každé straně jsou prostředky interakce reprezentovány čtyřmi úrovněmi. Postup pro interakci těchto dvou uzlů lze popsat jako soubor pravidel pro interakci každé dvojice odpovídajících úrovní obou zúčastněných stran.

Formalizovaná pravidla, která určují pořadí a formát zpráv vyměňovaných mezi síťovými komponentami, které jsou na stejné úrovni, ale v různých uzlech, se nazývají protokol.

Moduly, které implementují protokoly sousedních vrstev a jsou umístěny ve stejném uzlu, také vzájemně interagují v souladu s dobře definovanými pravidly a používají standardizované formáty zpráv. Tato pravidla se nazývají rozhraní. Rozhraní definuje sadu služeb, které daná vrstva poskytuje své sousední vrstvě.

Protokol a rozhraní vyjadřují v podstatě stejný koncept, ale tradičně jim v sítích byly přidělovány různé oblasti působnosti: protokoly definují pravidla pro interakci modulů stejné úrovně v různých uzlech a rozhraní - moduly sousedních úrovní v jednom uzel.

Prostředky každé úrovně musí vypracovat zaprvé svůj vlastní protokol a zadruhé rozhraní se sousedními úrovněmi.

Nazývá se hierarchicky organizovaná sada protokolů postačujících k organizaci interakce uzlů v síti zásobník komunikačních protokolů.

Komunikační protokoly lze implementovat jak softwarově, tak i hardwarově. Protokoly nižší vrstvy jsou často implementovány v kombinaci softwaru a hardwaru, zatímco protokoly horní vrstvy jsou obvykle implementovány čistě softwarově.

Softwarový modul, který implementuje určitý protokol, se pro stručnost často nazývá také „protokol.“ V tomto případě je vztah mezi protokolem – formálně definovanou procedurou a protokolem – softwarovým modulem, který tento postup implementuje, podobný vztahu mezi algoritmem pro řešení určitého problému a programem, který tento problém řeší.

Je jasné, že stejný algoritmus lze naprogramovat s různými stupni účinnosti. Podobně může mít protokol více softwarových implementací. Proto je třeba při porovnávání protokolů brát v úvahu nejen logiku jejich práce, ale také kvalitu softwarových řešení. Kromě toho je účinnost interakce mezi zařízeními v síti ovlivněna kvalitou celé sady protokolů, které tvoří zásobník, zejména tím, jak racionálně jsou funkce rozděleny mezi protokoly různých úrovní a jak dobře jsou mezi nimi rozhraní. jsou definovány.

OSI model

Jen proto, že protokol je dohodou mezi dvěma interagujícími entitami, v tomto případě dvěma počítači běžícími v síti, nemusí nutně znamenat, že je standardní. Ale v praxi při implementaci sítí mají tendenci používat standardní protokoly. Mohou to být podnikové, národní nebo mezinárodní normy.

Na počátku 80. let řada mezinárodních normalizačních organizací - ISO, ITU-T a některé další - vyvinula model, který hrál významnou roli ve vývoji sítí. Tento model se nazývá model interakce otevřených systémů (OTEVŘENO Systém Propojení, OSI) nebo model OSI. Model OSI definuje různé úrovně interakce systému, dává jim standardní názvy a specifikuje, jaké funkce by každá úroveň měla vykonávat. Model OSI byl vyvinut na základě mnoha zkušeností získaných při tvorbě počítačových sítí, především globálních, v 70. letech. Kompletní popis tohoto modelu zabere více než 1000 stran textu.

V modelu OSI (obr. 1.25) jsou prostředky interakce rozděleny do sedmi úrovní:

Aplikovaný

Zástupce

zasedání

Doprava

síť

odvedeny

Fyzický.

Každá vrstva se zabývá jedním specifickým aspektem interakce síťových zařízení.

Model OSI popisuje pouze systémové prostředky interakce implementované operačním systémem, systémovými nástroji, systémovým hardwarem. Model nezahrnuje interoperabilitu aplikací pro koncové uživatele. Aplikace implementují své vlastní interakční protokoly přístupem k systémovým nástrojům. Proto je nutné rozlišovat mezi aplikační interakční vrstvou a aplikační vrstvou.

Je třeba si také uvědomit, že aplikace může převzít funkce některé z horních vrstev modelu OSI. Například některé DBMS mají vestavěný vzdálený přístup k souborům. V tomto případě aplikace při přístupu ke vzdáleným zdrojům nepoužívá službu systémových souborů: obchází horní vrstvy modelu OSI a přímo přistupuje k systémovým nástrojům zodpovědným za přenos zpráv po síti, které jsou umístěny na nižších úrovních. modelu OSI.

Nechte tedy aplikaci vytvořit požadavek na aplikační vrstvu, jako je například souborová služba. Na základě tohoto požadavku vygeneruje software aplikační vrstvy zprávu ve standardním formátu. Běžná zpráva se skládá z hlavičky a datového pole. Hlavička obsahuje servisní informace, které musí být přeneseny přes síť do aplikační vrstvy cílového stroje, aby bylo možné sdělit, jakou práci je třeba udělat. V našem případě by hlavička samozřejmě měla obsahovat informace o umístění souboru a typu operace, kterou je třeba s ním provést. Pole dat zprávy může být prázdné nebo může obsahovat nějaká data, jako jsou data, která je třeba zapsat do vzdáleného souboru. Aby však byly tyto informace doručeny na místo určení, zbývá vyřešit ještě mnoho úkolů, za které zodpovídají nižší úrovně.

Poté, co byla zpráva vygenerována, aplikační vrstva ji posune dolů v zásobníku do reprezentativní vrstvy. Protokol reprezentativní úrovně na základě informací přijatých z hlavičky aplikační úrovně provede požadované akce a do zprávy přidá vlastní servisní informaci - hlavičku prezentační úrovně, která obsahuje instrukce pro protokol reprezentativní úrovně cílového stroje. Výsledná zpráva je předána relační vrstvě, která zase přidává svou vlastní hlavičku atd. (Některé implementace protokolů umísťují informace o službě nejen na začátek zprávy ve formě hlavičky, ale také na konec, v ve formě tzv. „traileru“ -.) Nakonec se zpráva dostane na nižší, fyzickou úroveň, která ji vlastně přenese komunikačními linkami do cílového stroje. V tuto chvíli je zpráva „zarostlá“ nadpisy všech úrovní (obr. 1.26).

Když zpráva dorazí do sítě na cílový stroj, je přijata její fyzickou vrstvou a postupně se pohybuje nahoru z vrstvy do vrstvy. Každá úroveň analyzuje a zpracovává záhlaví své úrovně, přičemž provádí funkce odpovídající této úrovni, a poté toto záhlaví odstraní a předá zprávu vyšší vrstvě.

Spolu s termínem zpráva (zpráva) existují další termíny používané síťovými specialisty pro označení jednotek dat při výměně. Normy ISO používají společný název blok protokolu data ( Protokol Data jednotka , PDU ). K označení datových bloků určitých úrovní - často se používají speciální názvy: rámec (rámec), paket (paket), datagram (datagram), segment (segment).

Model OSI rozlišuje dva hlavní typy protokolů: Protokoly s navázáním spojení (spojení- orientované) před výměnou dat musí odesílatel a příjemce nejprve navázat spojení a případně zvolit některé parametry protokolu, které budou při výměně dat používat.Po ukončení dialogu musí toto spojení ukončit . Telefon je příkladem interakce , na základě připojení .

Druhá skupina protokolů - protokoly bez předchozího navázání spojení (bez spojení). Takové protokoly se také nazývají datagram protokoly. Odesílatel jednoduše odešle zprávu, když je připravena. Vhození dopisu do schránky je příkladem komunikace bez předchozího navázání spojení. Počítače komunikují pomocí obou typů protokolů.

Vrstvy modelu OSI

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva se zabývá přenosem bitů přes fyzické spoje, jako je koaxiální kabel, kroucená dvoulinka, kabel z optických vláken nebo digitální územní obvod. Tato úroveň souvisí s charakteristikami fyzických médií pro přenos dat, jako je šířka pásma, odolnost proti šumu, vlnová impedance a další. Na stejné úrovni se určují charakteristiky elektrických signálů přenášejících diskrétní informace, například strmost čel impulzů, úrovně napětí nebo proudu přenášeného signálu, typ kódování a rychlost přenosu signálu. Kromě toho jsou zde standardizovány typy konektorů a účel každého pinu.

Funkce fyzické vrstvy jsou implementovány ve všech zařízeních připojených k síti. Na straně počítače jsou funkce fyzické vrstvy prováděny síťovým adaptérem nebo sériovým portem.

Příkladem protokolu fyzické vrstvy je specifikace 1OBase. - Ethernet technologie, která definuje kabel, který má být použit jako nestíněný kroucený dvoulinkový kabel kategorie 3 s vlnovou impedancí 100 ohmů, konektor RJ-45, maximální fyzická délka segmentu 100 metrů, kód Manchester pro reprezentaci dat v kabelu, jakož i některé další charakteristiky média a elektrických signálů.

Linková vrstva

Na fyzické vrstvě se bity jednoduše posílají. To nebere v úvahu, že v některých sítích, ve kterých komunikační linky používá (sdílí) střídavě několik párů interagujících počítačů, může být fyzické přenosové médium vytíženo. Proto je jedním z úkolů spojové vrstvy (Data Link layer) kontrola dostupnosti přenosového média. Dalším úkolem spojové vrstvy je implementovat mechanismy pro detekci a opravu chyb. K tomu se na spojové vrstvě bity seskupují do sad tzv. rámy (rámy). Linková vrstva zajišťuje správnost přenosu každého rámce umístěním speciální bitové sekvence na začátek a konec každého rámce pro jeho zvýraznění a také vypočítá kontrolní součet zpracováním všech bajtů rámce určitým způsobem a přidáním kontrolního součtu. do rámu. Když rámec dorazí přes síť, přijímač znovu vypočítá kontrolní součet přijatých dat a porovná výsledek s kontrolním součtem z rámce. Pokud se shodují, je rámec považován za platný a přijatý. Pokud se kontrolní součty neshodují, dojde k chybě. Linková vrstva dokáže nejen detekovat chyby, ale také je opravit opakovaným přenosem poškozených rámců. Je třeba poznamenat, že funkce opravy chyb není povinná pro linkovou vrstvu, takže není dostupná v některých protokolech této vrstvy, například v Ethernetu a frame relay.

Protokoly spojové vrstvy používané v lokálních sítích mají určitou strukturu spojení mezi počítači a způsoby jejich adresování. Přestože spojová vrstva zajišťuje doručování rámců mezi libovolnými dvěma uzly lokální sítě, dělá to pouze v síti s kompletně definovanou topologií spoje, přesně s topologií, pro kterou byla navržena. Mezi tyto typické topologie patří běžné sběrnicové, kruhové a hvězdicové topologie podporované protokoly linkové vrstvy LAN, stejně jako struktury z nich odvozené pomocí mostů a přepínačů. Příklady protokolů spojové vrstvy jsou protokoly Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG-AnyLAN.

V sítích LAN používají protokoly linkové vrstvy počítače, mosty, přepínače a směrovače. V počítačích jsou funkce spojové vrstvy implementovány společným úsilím síťových adaptérů a jejich ovladačů.

V rozlehlých sítích, které mají jen zřídka pravidelnou topologii, vrstva datového spojení často zajišťuje výměnu zpráv pouze mezi dvěma sousedními počítači spojenými individuální komunikační linkou. Příklady protokolů typu point-to-point (jak se takové protokoly často nazývají) jsou široce používané protokoly PPP a LAP-B. V takových případech se k doručování zpráv mezi koncovými uzly v celé síti používají zařízení síťové vrstvy. Takto jsou organizovány sítě X.25. Někdy je v globálních sítích obtížné vyčlenit funkce spojové vrstvy v její čisté podobě, protože jsou kombinovány s funkcemi síťové vrstvy ve stejném protokolu. Příkladem takového přístupu jsou protokoly ATM a technologie frame relay.

Obecně je linková vrstva velmi výkonná a kompletní sada funkcí pro odesílání zpráv mezi uzly sítě. V některých případech se protokoly spojové vrstvy ukáží jako soběstačné prostředky a mohou umožnit protokolům nebo aplikacím aplikační vrstvy pracovat přímo nad nimi, aniž by byly zapojeny síťové a transportní vrstvy. Existuje například implementace protokolu pro správu sítě SNMP přímo nad Ethernetem, ačkoli ve výchozím nastavení tento protokol běží nad síťovým protokolem IP a přenosovým protokolem UDP. Použití takové implementace bude samozřejmě omezené - není vhodná pro kompozitní sítě různých technologií, například Ethernet a X.25, a to ani pro sítě, ve kterých se Ethernet používá ve všech segmentech, ale ve tvaru smyčky mezi segmenty existují spojení. Ale ve dvousegmentové síti Ethernet, spojené mostem, bude implementace SNMP přes linkovou vrstvu docela efektivní.

Pro zajištění kvalitního přenosu zpráv v sítích jakékoli topologie a technologie však funkce spojové vrstvy nestačí, proto je v modelu OSI řešení tohoto problému přiřazeno následujícím dvěma úrovním - síťová a transportní .

síťová vrstva

Síťová vrstva slouží k vytvoření jediného transportního systému , který sdružuje více sítí a tyto sítě mohou využívat zcela odlišných principů pro přenos zpráv mezi koncovými uzly a mají libovolnou strukturu spojení. Funkce síťové vrstvy jsou velmi rozmanité. Začněme jejich úvahu na příkladu kombinování lokálních sítí.

Protokoly linkové vrstvy lokálních sítí zajišťují, že data jsou doručována mezi libovolnými uzly pouze v síti s vhodnou typickou topologií, jako je hierarchická hvězdicová topologie. Jedná se o velmi přísné omezení, které neumožňuje budovat sítě s rozvinutou strukturou, například sítě, které kombinují několik podnikových sítí do jedné sítě, nebo vysoce spolehlivé sítě, ve kterých jsou redundantní propojení mezi uzly. Bylo by možné zkomplikovat protokoly spojové vrstvy pro podporu smyčkových redundantních spojů, ale princip segregace povinností mezi vrstvami vede k jinému řešení. Na jedné straně pro zachování jednoduchosti procedur přenosu dat pro typické topologie a na druhé straně pro umožnění použití libovolných topologií je zavedena další síťová vrstva.

Na úrovni sítě samotný termín síť obdařen konkrétním významem. Síť je v tomto případě chápána jako soubor počítačů propojených v souladu s jednou ze standardních typických topologií a využívajících pro přenos dat jeden z protokolů spojové vrstvy definovaných pro tuto topologii.

Uvnitř sítě zajišťuje doručování dat odpovídající linková vrstva, ale doručování dat mezi sítěmi zajišťuje síťová vrstva, která podporuje možnost správného výběru trasy přenosu zpráv, i když je struktura spojení mezi jednotlivými sítěmi odlišná od které byly přijaty v protokolech spojové vrstvy.

Sítě jsou propojeny speciálními zařízeními zvanými routery. Router - jedná se o zařízení, které sbírá informace o topologii propojení a na jejich základě předává pakety síťové vrstvy do cílové sítě. Chcete-li odeslat zprávu od odesílatele v jedné síti příjemci v jiné síti, musíte vytvořit několik tranzitní přenosy mezi sítěmi, nebo chmel (z hop - skok), pokaždé při výběru vhodné trasy. Trasa je tedy posloupnost směrovačů, kterými paket prochází.

Na Obr. Obrázek 1.27 ukazuje čtyři sítě propojené třemi směrovači. Mezi uzly A a B této sítě existují dvě cesty: první přes směrovače 1 a 3 a druhá přes směrovače 1,2 a 3.

Problém výběru nejlepší cesty se říká směrování, a jeho řešení je jedním z hlavních úkolů síťové vrstvy. Tento problém je umocněn tím, že nejkratší cesta není vždy ta nejlepší. Často je kritériem pro výběr trasy čas přenosu dat po této trase; závisí na šířce pásma komunikačních kanálů a intenzitě rozvrhu, který se může v čase měnit. Některé směrovací algoritmy se snaží přizpůsobit změnám zatížení, zatímco jiné se rozhodují na základě dlouhodobých průměrů. Výběr trasy může být také založen na jiných kritériích, jako je spolehlivost přenosu.

Obecně platí, že funkce síťové vrstvy jsou širší než funkce zasílání zpráv přes linky s nestandardní strukturou, které jsme nyní uvažovali na příkladu kombinace několika lokálních sítí. Síťová vrstva také řeší problémy s vyjednáváním různých technologií, zjednodušuje adresování ve velkých sítích a vytváří spolehlivé a flexibilní bariéry pro nežádoucí provoz mezi sítěmi.

Jsou nazývány zprávy síťové vrstvy balíčky (pakety). Při organizaci doručování paketů na úrovni sítě se používá pojem „číslo sítě“. V tomto případě se adresa příjemce skládá z horní části - čísla sítě a spodní - čísla uzlu v této síti. Všechny uzly ve stejné síti musí mít stejnou horní část adresy, takže výraz „síť“ na úrovni sítě může mít jinou, formálnější definici: síť je soubor uzlů, jejichž síťová adresa obsahuje stejné číslo sítě. .

Síťová vrstva definuje dva druhy protokolů. První druh - síťové protokoly (směrované protokoly) - implementovat přeposílání paketů přes síť. Právě na tyto protokoly se obvykle odkazuje, když se mluví o protokolech síťové vrstvy. Jiný typ protokolu je však často označován jako síťová vrstva, nazývaný protokoly pro výměnu směrovacích informací nebo jednoduše směrovací protokoly (směrování protokoly). Směrovače používají tyto protokoly ke sběru informací o topologii propojení. Protokoly síťové vrstvy jsou implementovány jak softwarovými moduly operačního systému, tak i softwarem a hardwarem routerů.

Jiný typ protokolu funguje na síťové vrstvě a je zodpovědný za mapování adresy hostitele používané na síťové vrstvě na adresu místní sítě. Takové protokoly se často nazývají protokoly pro rozlišení adres - Address Resolution Protocol, ARP. Někdy nejsou odkazovány na síťovou vrstvu, ale na kanálovou vrstvu, ačkoli jemnosti klasifikace nemění jejich podstatu.

Příklady protokolů síťové vrstvy jsou IP Internetworking Protocol zásobníku TCP/IP a IPX Packet Internetworking Protocol zásobníku Novell.

transportní vrstva

Na cestě od odesílatele k příjemci mohou být pakety poškozeny nebo ztraceny. Ačkoli některé aplikace mají své vlastní prostředky pro řešení chyb, existují takové, které se raději vypořádají se spolehlivým připojením hned. . Transportní vrstva (Transport layer) poskytuje aplikacím nebo horním úrovním zásobníku - aplikace a relace - přenos dat se stupněm spolehlivosti, který vyžadují. Model OSI definuje pět tříd služeb poskytovaných transportní vrstvou. Tyto typy služeb se liší kvalitou poskytovaných služeb: naléhavostí, schopností obnovit přerušenou komunikaci , dostupnost prostředků pro multiplexování několika spojení mezi různými aplikačními protokoly prostřednictvím společného transportního protokolu, a co je nejdůležitější, schopnost detekovat a opravovat chyby přenosu, jako je zkreslení, ztráta a duplikace paketů.

Výběr třídy služby transportní vrstvy je dán jednak tím, do jaké míry je úkol zajištění spolehlivosti řešen samotnými aplikacemi a protokoly vyšších úrovní, než je transportní, a jednak Tato volba závisí na tom, jak spolehlivý je systém přenosu dat v síti poskytované vrstvami umístěnými pod přenosem - síť, kanál a fyzická. Pokud je tedy například kvalita komunikačních kanálů velmi vysoká a pravděpodobnost chyb, které nejsou detekovány protokoly nižších úrovní, malá, pak je rozumné použít některou ze služeb lehké transportní vrstvy, které nejsou zatíženy s četnými kontrolami, podáním ruky a dalšími metodami zvýšení spolehlivosti. Pokud jsou vozidla nižší vrstvy zpočátku velmi nespolehlivá, pak je vhodné obrátit se na nejpokročilejší službu transportní vrstvy, která pracuje s maximálními prostředky k detekci a odstranění chyb – pomocí předběžného navázání logického spojení, kontrola doručení zpráv pomocí kontrolních součtů a kruhové pakety, nastavení časových limitů doručení atd.

Zpravidla všechny protokoly, počínaje transportní vrstvou a výše, jsou implementovány softwarem koncových uzlů sítě - komponentami jejich síťových operačních systémů. Příklady přenosových protokolů zahrnují protokoly TCP a UDP zásobníku TCP/IP a protokol SPX zásobníku Novell.

Protokoly nižších čtyř vrstev se souhrnně nazývají síťový transport nebo transportní subsystém, protože zcela řeší problém přenosu zpráv s danou úrovní kvality v kompozitních sítích s libovolnou topologií a různými technologiemi. Zbývající tři vrchní vrstvy řeší problémy poskytování aplikačních služeb založených na stávajícím transportním subsystému.

vrstva relace

Vrstva relace (vrstva relací) zajišťuje kontrolu dialogu: určuje, která ze stran je právě aktivní, poskytuje prostředek synchronizace. Ty umožňují vkládat kontrolní body do dlouhých přenosů, takže se v případě selhání můžete vrátit k poslednímu kontrolnímu bodu, než abyste začínali znovu. V praxi používá vrstvu relace jen málo aplikací a zřídka je implementována jako samostatné protokoly, ačkoli funkce této vrstvy jsou často kombinovány s funkcemi aplikační vrstvy a implementovány v jediném protokolu.

Reprezentativní úroveň

Prezentační vrstva se zabývá formou prezentace informací přenášených po síti beze změny jejího obsahu. Díky prezentační vrstvě jsou informace přenášené aplikační vrstvou jednoho systému vždy chápány aplikační vrstvou jiného systému. S pomocí této vrstvy mohou protokoly aplikační vrstvy překonat syntaktické rozdíly v reprezentaci dat nebo rozdíly ve znakových kódech, jako jsou kódy ASCII a EBCDIC. Na této úrovni lze provádět šifrování a dešifrování dat, díky čemuž je okamžitě zajištěna tajnost výměny dat pro všechny aplikační služby. Příkladem takového protokolu je protokol Secure Socket Layer (SSL), který poskytuje zabezpečené zasílání zpráv pro protokoly aplikační vrstvy zásobníku TCP/IP.

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva je ve skutečnosti jen soubor různých protokolů, pomocí kterých uživatelé sítě přistupují ke sdíleným zdrojům, jako jsou soubory, tiskárny nebo hypertextové webové stránky, a organizují svou společnou práci, například pomocí elektronického protokolu. Obvykle se nazývá jednotka dat, se kterou aplikační vrstva pracuje zpráva (zpráva).

Existuje velmi široká škála služeb aplikační vrstvy. Zde je jen několik příkladů nejběžnějších implementací souborových služeb: NCP v operačním systému Novell NetWare, SMB v systému Microsoft Windows NT, NFS, FTP a TFTP v zásobníku TCP/IP.

Vrstvy závislé na síti a nezávislé na síti

Funkce všech vrstev modelu OSI lze rozdělit do jedné ze dvou skupin:

buď na funkce závislé na konkrétní technické implementaci sítě, nebo na funkce orientované na práci s aplikacemi.

Tři nižší vrstvy – fyzická, kanálová a síťová – jsou závislé na síti, to znamená, že protokoly těchto vrstev úzce souvisí s technickou implementací sítě a použitým komunikačním vybavením. Například přechod na zařízení FDDI znamená kompletní změnu protokolů fyzické a linkové vrstvy ve všech síťových uzlech.

Tři nejvyšší úrovně – aplikační, reprezentativní a relace – jsou aplikačně orientované a nezávisí příliš na technických vlastnostech budování sítě. Protokoly těchto vrstev nejsou ovlivněny žádnými změnami v topologii sítě, výměnou zařízení nebo přechodem na jinou síťovou technologii. Přechod z Ethernetu na vysokorychlostní technologii lOOVG-AnyLAN tedy nebude vyžadovat žádné změny v softwaru, který implementuje funkce aplikační, prezentační a relační vrstvy.

Transportní vrstva je mezilehlá, skrývá všechny detaily fungování spodních vrstev před horními. To umožňuje vyvíjet aplikace, které nejsou závislé na technických prostředcích přímého přenosu zpráv.

Na Obr. Obrázek 1.28 ukazuje vrstvy modelu OSI , na kterých fungují různé prvky sítě. Počítač s nainstalovaným síťovým OS komunikuje s jiným počítačem pomocí protokolů všech sedmi úrovní. Počítače tuto interakci provádějí nepřímo prostřednictvím různých komunikačních zařízení: rozbočovače, modemy, mosty, přepínače, směrovače, multiplexery. V závislosti na typu může komunikační zařízení pracovat buď pouze na fyzické vrstvě (repeater), nebo na fyzické a kanálové (bridge), nebo na fyzické, kanálu a síti, někdy zachycuje transportní vrstvu (router).

Na Obr. 1.29 ukazuje shodu funkcí různých komunikačních zařízení s úrovněmi modelu OSI .

Model OSI, i když je velmi důležitý, je pouze jedním z mnoha komunikačních modelů. Tyto modely a jejich přidružené zásobníky protokolů se mohou lišit v počtu vrstev, jejich funkcích, formátech zpráv, službách podporovaných na vyšších vrstvách a dalších parametrech.

Jen proto, že protokol je dohodou mezi dvěma interagujícími entitami, v tomto případě dvěma počítači běžícími v síti, nemusí nutně znamenat, že je standardní. Ale v praxi se při zavádění sítí obvykle používají standardní protokoly. Může být značkový, národní popř mezinárodní standardy.

Na počátku 80. let řada mezinárodních normalizačních organizací – ISO, ITU-T a některé další – vyvinula model, který sehrál významnou roli ve vývoji sítí. Tento model se nazývá model ISO/OSI.

Model interakce otevřených systémů (Otevřené systémové propojení, OSI) definuje různé úrovně interakce mezi systémy v paketově přepínané sítě, dává jim standardní názvy a určuje, jaké funkce by měla každá úroveň vykonávat.

Model OSI byl vyvinut na základě mnoha zkušeností získaných při tvorbě počítačových sítí, především globálních, v 70. letech. Kompletní popis tohoto modelu zabere více než 1000 stran textu.

V modelu OSI (obr. 11.6) jsou prostředky interakce rozděleny do sedmi úrovní: aplikace, zástupce, session, transport, network, link a fyzické. Každá vrstva se zabývá specifickým aspektem interakce síťových zařízení.

Rýže. 11.6.

Model OSI popisuje pouze systémové interakce implementované operačním systémem, systémové nástroje a hardware. Model nezahrnuje interoperabilitu aplikací pro koncové uživatele. Aplikace implementují své vlastní interakční protokoly přístupem k systémovým nástrojům. Proto je nutné rozlišovat mezi úrovní interakce mezi aplikacemi a aplikační vrstva.

Je třeba si také uvědomit, že aplikace může převzít funkce některé z horních vrstev modelu OSI. Například některé DBMS mají vestavěné nástroje vzdálený přístup do souborů. V tomto případě aplikace při přístupu ke vzdáleným zdrojům nepoužívá systémovou souborovou službu; obchází horní vrstvy modelu OSI a přímo přistupuje k systémovým nástrojům, které jsou za ně zodpovědné přeprava zpráv po síti, které jsou umístěny na nižších úrovních modelu OSI.

Nechte tedy aplikaci vytvořit požadavek na aplikační vrstvu, jako je například souborová služba. Na základě tohoto požadavku vygeneruje software aplikační vrstvy zprávu ve standardním formátu. Běžná zpráva se skládá z hlavičky a datového pole. Hlavička obsahuje servisní informace, které musí být přeneseny přes síť do aplikační vrstvy cílového stroje, aby bylo možné sdělit, jakou práci je třeba udělat. V našem případě by hlavička samozřejmě měla obsahovat informace o umístění souboru a typu operace, která má být provedena. Pole dat zprávy může být prázdné nebo může obsahovat nějaká data, jako například to, co je třeba zapsat do vzdáleného . Aby však byly tyto informace doručeny na místo určení, zbývá vyřešit ještě mnoho úkolů, za které zodpovídají nižší úrovně.

Po vygenerování zprávy aplikační vrstva odešle jej do zásobníku reprezentativní úrovni. Protokol reprezentativní úrovni na základě informací přijatých z hlavičky na úrovni aplikace provede požadované akce a do zprávy přidá vlastní servisní informace - hlavičku reprezentativní úrovni, který obsahuje pokyny k protokolu reprezentativní úrovni cílový stroj. Výsledná zpráva je předána úroveň relace, který zase přidá svou hlavičku atd. (Některé protokoly umísťují informace o službě nejen na začátek zprávy ve formě hlavičky, ale i na konec, ve formě tzv. „traileru“.) Nakonec zpráva dosáhne dna, fyzická vrstva, který jej ve skutečnosti přenáší po komunikačních linkách do cílového stroje. V tuto chvíli je zpráva „zarostlá“ nadpisy všech úrovní (

Abychom usnadnili pochopení činnosti všech síťových zařízení uvedených v článku Síťová zařízení, ohledně vrstev referenčního modelu sítě OSI, udělal jsem schematické nákresy s několika komentáři.

Nejprve si připomeňme vrstvy modelu referenční sítě OSI a zapouzdření dat.

Podívejte se, jak se data přenášejí mezi dvěma připojenými počítači. Zároveň vyzdvihnu provoz síťové karty na počítačích, protože. je to ona, kdo je síťovým zařízením a počítač v zásadě není. (Všechny obrázky lze kliknout - kliknutím na obrázek jej zvětšíte.)

Aplikace na PC1 odesílá data do jiné aplikace na jiném PC2. Počínaje nejvyšší vrstvou (aplikační vrstva) jsou data odesílána na síťovou kartu do spojové vrstvy. Na něm síťová karta převádí rámce na bity a posílá je na fyzické médium (například kroucený dvoulinkový kabel). Na druhou stranu kabelu přichází signál a síťová karta PC2 tyto signály přijímá, rozpoznává je na bity a tvoří z nich rámce. Data (obsažená v rámcích) jsou dekapsulována do horní vrstvy, a když se dostanou do aplikační vrstvy, přijme je odpovídající program na PC2.

Opakovač. koncentrátor.

Opakovač a rozbočovač pracují na stejné vrstvě, takže jsou zobrazeny stejným způsobem, pokud jde o model sítě OSI. Pro usnadnění reprezentace síťových zařízení je zobrazíme mezi našimi počítači.

Opakovací a rozbočovací zařízení první (fyzické) úrovně. Přijímají signál, rozpoznají ho a předají signál všem aktivním portům.

síťový most. Přepínač.

Síťový most a přepínač také pracují na stejné úrovni (kanálu) a jsou znázorněny stejným způsobem.

Obě zařízení jsou již druhé úrovně, takže kromě rozpoznání signálu (jako koncentrátory na první úrovni) jej (signál) dekapsulují do rámců. Na druhé úrovni se porovnává kontrolní součet přívěsu (přívěsu) rámu. Poté se z hlavičky rámce zjistí MAC adresa příjemce a zkontroluje se její přítomnost v přepínané tabulce. Pokud je adresa přítomna, pak je rámec zapouzdřen zpět do bitů a odeslán (již ve formě signálu) na příslušný port. Pokud adresa není nalezena, probíhá proces hledání této adresy v připojených sítích.

Směrovač.

Jak vidíte, router (nebo router) je zařízení vrstvy 3. Takto zhruba funguje router: Na portu je přijat signál a router jej rozpozná. Rozpoznaný signál (bity) tvoří rámce (rámce). Kontrolní součet v upoutávce a MAC adresa příjemce jsou ověřeny. Pokud jsou všechny kontroly úspěšné, rámce tvoří paket. Na třetí úrovni router zkoumá hlavičku paketu. Obsahuje IP adresu cíle (příjemce). Na základě IP adresy a vlastní směrovací tabulky zvolí router nejlepší cestu pro pakety, aby dosáhly cíle. Po zvolení cesty router zapouzdří paket do rámců a poté do bitů a pošle je jako signály na příslušný port (vybraný ve směrovací tabulce).

Závěr

Na závěr jsem spojil všechna zařízení do jednoho obrázku.

Nyní máte dostatek znalostí, abyste mohli určit, která zařízení fungují a jak. Pokud máte ještě nějaké dotazy, zeptejte se mě a v blízké budoucnosti vám nebo já nebo další uživatelé jistě pomůžeme.

Model sítě OSI(Angličtina) OTEVŘENO systémy propojení základní odkaz Modelka- základní referenční model interakce otevřených systémů) - síťový model zásobníku síťových protokolů OSI / ISO.

V důsledku zdlouhavého vývoje protokolů OSI je hlavním zásobníkem protokolů, který se v současnosti používá, TCP/IP, který byl vyvinut před přijetím modelu OSI a mimo něj.

úrovně modelu osi

V literatuře je nejčastější začít popisovat vrstvy modelu OSI od 7. vrstvy, nazývané aplikační vrstva, na které uživatelské aplikace přistupují k síti. Model OSI končí 1. vrstvou – fyzickou, která definuje standardy požadované nezávislými výrobci pro média pro přenos dat:

typ přenosového média (měděný kabel, optické vlákno, rádio atd.),

typ modulace signálu,

úrovně signálu logických diskrétních stavů (nula a jedna).

Jakýkoli protokol modelu OSI musí interagovat buď s protokoly své vrstvy, nebo s protokoly nad a/nebo pod její vrstvou. Interakce s protokoly na jejich úrovni se nazývají horizontální a ty s úrovní o jednu vyšší nebo nižší se nazývají vertikální. Jakýkoli protokol modelu OSI může plnit pouze funkce své vrstvy a nemůže plnit funkce jiné vrstvy, což se v protokolech alternativních modelů neprovádí.

Každá úroveň má s určitou mírou konvenčnosti svůj operand - logicky nedělitelný datový prvek, který lze provozovat na samostatné úrovni v rámci modelu a použitých protokolů: na fyzické úrovni je nejmenší jednotkou bit , na úrovni datového spoje jsou informace kombinovány do rámců, na úrovni sítě - do paketů (datagramů), na transportu - do segmentů. Za zprávu se považuje jakýkoli kus dat logicky spojený pro přenos – rámec, paket, datagram. Právě zprávy v obecné formě jsou operandy úrovně relace, prezentace a aplikace.

Základní síťové technologie zahrnují fyzickou a linkovou vrstvu.

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva (aplikační vrstva) - nejvyšší úroveň modelu, která zajišťuje interakci uživatelských aplikací se sítí:

umožňuje aplikacím používat síťové služby:

• vzdálený přístup k souborům a databázím,

  přeposílání e-mailů;

odpovědný za přenos servisních informací;

poskytuje aplikacím informace o chybách;

generuje požadavky na prezentační vrstvu.

Protokoly aplikační vrstvy: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol verze 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET a další.

Výkonná úroveň

Prezentační vrstva (prezentační vrstva; angl. prezentace vrstva) poskytuje konverzi protokolů a šifrování/dešifrování dat. Aplikační požadavky přijaté z aplikační vrstvy jsou převedeny do formátu pro přenos po síti na prezentační vrstvě a data přijatá ze sítě jsou převedena do aplikačního formátu. Na této úrovni lze provádět kompresi/dekompresi nebo kódování/dekódování dat a také přesměrování požadavků na jiný síťový zdroj, pokud je nelze zpracovat lokálně.

Prezentační vrstva je obvykle prostředním protokolem pro transformaci informací ze sousedních vrstev. To umožňuje komunikaci mezi aplikacemi na různých počítačových systémech způsobem, který je pro aplikace transparentní. Prezentační vrstva zajišťuje formátování a transformaci kódu. Formátování kódu se používá k zajištění toho, aby aplikace přijímala informace ke zpracování, které jí dávají smysl. V případě potřeby může tato vrstva překládat z jednoho datového formátu do druhého.

Prezentační vrstva se zabývá nejen formáty a prezentací dat, ale také datovými strukturami, které programy používají. Vrstva 6 tedy zajišťuje organizaci dat během jejich přenosu.

Abyste pochopili, jak to funguje, představte si, že existují dva systémy. Jeden používá EBCDIC Extended Binary Information Interchange Code, jako je například sálový počítač IBM, a druhý používá American Standard Information Interchange Code (ASCII) (používaný většinou ostatních výrobců počítačů). Pokud si tyto dva systémy potřebují vyměňovat informace, pak je k provedení transformace a překladu mezi dvěma různými formáty zapotřebí prezentační vrstva.

Další funkcí vykonávanou na prezentační vrstvě je šifrování dat, které se používá v případech, kdy je potřeba chránit přenášené informace před přijetím neoprávněnými příjemci. K provedení tohoto úkolu musí procesy a kód na úrovni pohledu provádět transformace dat.

Standardy na úrovni prezentace také definují způsob prezentace grafiky. Pro tyto účely lze použít formát PICT, obrazový formát používaný k přenosu grafiky QuickDraw mezi programy. Dalším formátem reprezentace je formát tagovaného obrazového souboru TIFF, který se běžně používá pro bitmapové obrázky s vysokým rozlišením. Dalším standardem prezentační vrstvy, který lze použít pro grafiku, je standard JPEG.

Existuje další skupina standardů úrovně prezentace, které definují prezentaci zvuku a filmů. To zahrnuje Electronic Musical Instrument Interface (MIDI) pro digitální reprezentaci hudby, vyvinuté Motion Picture Experts Group standardu MPEG.

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

vrstva relace

Vrstva relace zasedání vrstva) model zajišťuje udržování komunikační relace a umožňuje aplikacím vzájemnou interakci po dlouhou dobu. Vrstva spravuje vytváření/ukončování relací, výměnu informací, synchronizaci úloh, určování práva na přenos dat a údržbu relací během období nečinnosti aplikace.

Protokoly relace: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (protokol pro ověřování hesla), PPTP, RPC, RTCP, SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

transportní vrstva

Transportní vrstva přeprava vrstva) je navržen tak, aby zajistil spolehlivý přenos dat od odesílatele k příjemci. Úroveň spolehlivosti se přitom může v širokém rozsahu lišit. Existuje mnoho tříd protokolů transportní vrstvy, od protokolů, které poskytují pouze základní transportní funkce (například funkce přenosu dat bez potvrzení), až po protokoly, které zajišťují doručení více datových paketů do cíle ve správném pořadí, multiplexují více dat streamy, poskytují mechanismus řízení toku dat a zaručují platnost přijatých dat. UDP se například omezuje na kontrolu integrity dat v rámci jednoho datagramu a nevylučuje možnost ztráty celého paketu nebo duplikaci paketů, narušení pořadí přijímaných datových paketů; TCP poskytuje spolehlivý nepřetržitý přenos dat, který vylučuje ztrátu dat nebo porušení pořadí jejich příchodu nebo duplikace, může redistribuovat data, rozdělit části dat na fragmenty a naopak, slepit fragmenty do jednoho balíčku.

Protokoly transportní vrstvy: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

síťová vrstva

Síťová vrstva síť vrstva) modely jsou navrženy tak, aby určovaly způsob přenosu dat. Zodpovědný za převod logických adres a jmen na fyzické, určování nejkratších cest, přepínání a směrování, sledování problémů a "zahlcení" v síti.

Protokoly síťové vrstvy směrují data ze zdroje do cíle. Zařízení (routery) pracující na této úrovni se podmíněně nazývají zařízení třetí úrovně (podle čísla úrovně v modelu OSI).

Protokoly síťové vrstvy: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (Connectionless Network Protocol), IPsec (Internet Protocol Security). Směrovací protokoly - RIP, OSPF.

Linková vrstva

Linková vrstva data odkaz vrstva) je navržen tak, aby zajistil interakci sítí přes fyzickou vrstvu a kontrolu nad chybami, které mohou nastat. Data přijatá z fyzické vrstvy, reprezentovaná v bitech, sbalí do rámců, zkontroluje jejich integritu a v případě potřeby opraví chyby (vytvoří opakovaný požadavek na poškozený rámec) a odešle je síťové vrstvě. Linková vrstva může interagovat s jednou nebo více fyzickými vrstvami a tuto interakci řídit a spravovat.

Specifikace IEEE 802 rozděluje tuto úroveň na dvě podúrovně: média přístup řízení) řídí přístup ke sdílenému fyzickému prostředí, LLC. ovládání logické linky) poskytuje službu síťové vrstvy.

Na této úrovni fungují přepínače, mosty a další zařízení. Tato zařízení používají adresování vrstvy 2 (podle čísla vrstvy v modelu OSI).

Protokoly Link Layer - ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11wireless LAN,LocalTalk, (MPLS),Point-to-Point Protocol (PPP),Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) ),StarLan,Token ring,Unidirectional Link Detection (UDLD),x.25.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva fyzický vrstva) - nižší úroveň modelu, která definuje způsob přenosu dat, reprezentovaných v binární podobě, z jednoho zařízení (počítače) do druhého. Přenášejí elektrické nebo optické signály do kabelu nebo rádiového vzduchu a podle toho je přijímají a převádějí na datové bity v souladu se způsoby kódování digitálních signálů.

Na této úrovni fungují také rozbočovače, opakovače signálu a konvertory médií.

Funkce fyzické vrstvy jsou implementovány na všech zařízeních připojených k síti. Na straně počítače jsou funkce fyzické vrstvy prováděny síťovým adaptérem nebo sériovým portem. Fyzická vrstva označuje fyzické, elektrické a mechanické rozhraní mezi dvěma systémy. Fyzická vrstva definuje takové typy médií pro přenos dat jako vlákno, kroucená dvoulinka, koaxiální kabel, satelitní datový spoj atd. Standardní typy síťových rozhraní souvisejících s fyzickou vrstvou jsou: V.35, RS-232, RS-485, Konektory RJ-11, RJ-45, AUI a BNC.

Protokoly fyzické vrstvy: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,rozhraní GSMM ,ITU a ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

Rodina TCP/IP

Rodina TCP/IP má tři transportní protokoly: TCP, plně kompatibilní s OSI, zajišťující ověření příjmu dat, UDP, odpovídající transportní vrstvě pouze přítomností portu, zajišťující výměnu datagramů mezi aplikacemi, nezaručující příjem dat; a SCTP, který byl vyvinut pro řešení některých nedostatků TCP a který přidává některé nové funkce. (V rodině TCP/IP je asi dvě stě dalších protokolů, z nichž nejznámější je servisní protokol ICMP, který se interně používá k zajištění provozu, zbytek také nejsou transportní protokoly.)

Rodina IPX/SPX

V rodině IPX/SPX se v protokolu síťové vrstvy IPX objevují porty (nazývané sockety nebo sockety), které umožňují výměnu datagramů mezi aplikacemi (některé sockety si operační systém vyhrazuje pro sebe). Protokol SPX zase doplňuje IPX se všemi ostatními možnostmi transportní vrstvy v plném souladu s OSI.

Pro adresu hostitele používá IPX identifikátor tvořený čtyřbajtovým číslem sítě (přiděleným směrovači) a MAC adresou síťového adaptéru.

TCP/IP model (5 vrstev)

Úroveň aplikace (5) (vrstva aplikace) nebo aplikační vrstva poskytuje služby, které přímo podporují uživatelské aplikace, jako je software pro přenos souborů, přístup k databázi, e-mail, služba registrace serveru. Tato úroveň řídí všechny ostatní úrovně. Pokud například uživatel pracuje s tabulkami aplikace Excel a rozhodne se uložit pracovní soubor do svého adresáře na síťovém souborovém serveru, pak aplikační vrstva zajistí, že se soubor přesune z pracovního počítače na síťovou jednotku transparentně pro uživatele.

Transportní (4) vrstva (Transport Layer) zajišťuje doručení paketů bez chyb a ztrát a také v požadovaném pořadí. Také rozděluje přenášené datové bloky na pakety a obnovuje přijatá data z paketů. Balíčky mohou být dodávány s připojením nebo bez připojení (virtuální kanál). Transportní vrstva je hranicí a spojnicí mezi horními třemi, které jsou vysoce specifické pro aplikaci, a třemi spodními vrstvami, které jsou vysoce specifické pro síť.

Síťová (3) vrstva (síťová vrstva) je zodpovědný za adresování paketů a překlad logických názvů (logických adres, jako jsou IP adresy nebo IPX adresy) na (a naopak) MAC adresy fyzické sítě. Na stejné úrovni je vyřešen problém výběru trasy (cesty), po které je paket doručen do cíle (pokud je v síti více cest). Na úrovni sítě fungují komplexní zprostředkující síťová zařízení, jako jsou směrovače.

Vrstva kanálu (2) nebo vrstva datového spojení je zodpovědný za tvorbu paketů (rámců) standardního typu pro tuto síť (Ethernet, Token-Ring, FDDI), včetně počátečního a konečného řídicího pole. Provádí se zde také řízení přístupu k síti, chyby přenosu jsou detekovány výpočtem kontrolních součtů a chybné pakety jsou znovu odesílány do přijímače. Linková vrstva je rozdělena na dvě podvrstvy: horní LLC a spodní MAC. Mezilehlá síťová zařízení, jako jsou přepínače, pracují na linkové vrstvě.

Fyzická (1) vrstva (Physical Layer)- jedná se o nejnižší úroveň modelu, která zodpovídá za kódování přenášené informace do úrovní signálu akceptovaných v použitém přenosovém médiu a zpětné dekódování. Definuje také požadavky na konektory, konektory, elektrické přizpůsobení, uzemnění, ochranu proti rušení atd. Na fyzické vrstvě fungují síťová zařízení, jako jsou transceivery, opakovače a rozbočovače opakovačů.

síťový model OSI(základní referenční model interakce otevřených systémů, angl. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) - abstraktní síťový model pro komunikaci a vývoj síťových protokolů.

Model se skládá ze 7 úrovní umístěných nad sebou. Vrstvy se vzájemně ovlivňují (vertikálně) prostřednictvím rozhraní a mohou interagovat s paralelní vrstvou jiného systému (horizontálně) prostřednictvím protokolů. Každá úroveň může komunikovat pouze se svými sousedy a vykonávat funkce, které jsou jí přiřazeny. Navzdory existenci jiných modelů většina výrobců sítí dnes navrhuje své produkty kolem tohoto rámce.

úrovně OSI

Každá vrstva modelu OSI je zodpovědná za část zpracování pro přípravu dat pro přenos po síti.

Podle modelu OSI při přenosu data doslova putují shora dolů vrstvami modelu OSI vysílajícího počítače a nahoru vrstvami modelu OSI přijímajícího počítače. Na přijímajícím počítači probíhá opačný proces zapouzdření. Bity přicházejí do fyzické vrstvy modelu OSI přijímajícího počítače. V procesu postupu přes vrstvy OSI přijímajícího počítače data vstoupí do aplikační vrstvy.

Vidíme, že čím vyšší úroveň, tím vyšší míra abstrakce od přenosu dat k práci s daty samotnými. To je celý smysl modelu OSI: jak stoupáme stále výše na příčkách jeho žebříčku, stále méně se staráme o to, jak jsou data přenášena, začínáme se stále více zajímat o data samotná, spíše než o prostředky. pro jeho přenášení. Nás jako programátory zajímají vrstvy 3, 4 a 5. K vytvoření vrstev 6 a 7, se kterými mohou pracovat koncoví uživatelé, musíme použít nástroje, které poskytují.

síťová vrstva

Síťová vrstva OSI implementuje IP protokoly (Internet Protocol Structure IPv4, IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

Je třeba pochopit, proč vznikla potřeba budovat síťovou vrstvu, proč sítě budované pomocí nástrojů datové a fyzické vrstvy nemohly splnit požadavky uživatelů.

Prostřednictvím linkové vrstvy je také možné vytvořit komplexní strukturovanou síť s integrací různých základních síťových technologií: k tomu lze použít některé typy mostů a přepínačů. Přirozeně se obecně provoz v takové síti tvoří náhodně, ale na druhou stranu se vyznačuje i určitými vzory. Zpravidla v takové síti někteří uživatelé pracující na společném úkolu (například zaměstnanci jednoho oddělení) nejčastěji podávají požadavky buď mezi sebou, nebo na společný server, a pouze někdy potřebují přístup ke zdrojům počítačů. v jiném oddělení. V závislosti na síťovém provozu jsou proto počítače v síti rozděleny do skupin, které se nazývají síťové segmenty. Počítače jsou sloučeny do skupiny, pokud je většina jejich zpráv určena (adresována) počítačům stejné skupiny. Rozdělení sítě na segmenty lze provádět pomocí mostů a přepínačů. Chrání místní provoz v rámci segmentu tím, že nepředávají žádné rámce mimo něj, s výjimkou těch, které jsou adresovány počítačům umístěným v jiných segmentech. Jedna síť se tak rozpadne na samostatné podsítě. Z těchto podsítí lze v budoucnu budovat složené sítě dostatečně velkých velikostí.

Myšlenka podsítí je základem pro konstrukci kompozitních sítí.

Síť je volána kompozitní(internet nebo internet), pokud může být reprezentován jako soubor několika sítí. Sítě, které tvoří složenou síť, se nazývají podsítě, základní sítě nebo jednoduše sítě, z nichž každá může fungovat na své vlastní technologii spojové vrstvy (ačkoli to není vyžadováno).

Ale uvedení této myšlenky do života pomocí opakovačů, mostů a přepínačů má velmi významná omezení a nevýhody.

V topologii sítě postavené pomocí opakovačů i mostů nebo přepínačů by neměly existovat žádné smyčky. Most nebo přepínač skutečně může vyřešit problém doručení paketu na místo určení pouze v případě, že mezi odesílatelem a příjemcem existuje pouze jedna cesta. I když zároveň je přítomnost redundantních spojů, které tvoří smyčky, často nezbytná pro lepší vyrovnávání zátěže a také pro zvýšení spolehlivosti sítě prostřednictvím vytváření redundantních cest.

Segmenty logické sítě umístěné mezi mosty nebo přepínači jsou od sebe špatně izolované. Nejsou imunní vůči vysílaným bouřím. Pokud některá stanice odešle zprávu broadcast, pak je tato zpráva přenesena na všechny stanice všech logických segmentů sítě. Správce musí ručně omezit počet paketů všesměrového vysílání, které smí uzel generovat za jednotku času. V zásadě se nám nějakým způsobem podařilo odstranit problém broadcast storm pomocí mechanismu virtuální sítě (Debian D-Link VLAN Configuration) implementovaného v mnoha přepínačích. Ale v tomto případě, ačkoli je poměrně flexibilní vytvářet skupiny stanic izolovaných provozem, jsou zcela izolované, to znamená, že uzly jedné virtuální sítě nemohou interagovat s uzly jiné virtuální sítě.

V sítích vybudovaných na bázi mostů a přepínačů je poměrně obtížné řešit problém řízení provozu na základě hodnoty dat obsažených v paketu. V takových sítích je to možné pouze pomocí vlastních filtrů, u kterých se musí administrátor vypořádat s binární reprezentací obsahu paketů.

Implementace transportního subsystému pouze pomocí fyzické a linkové vrstvy, která zahrnuje mosty a přepínače, vede k nedostatečně flexibilnímu, jednoúrovňovému adresovacímu systému: MAC adresa se používá jako adresa přijímající stanice - adresa, která je pevně spojen se síťovým adaptérem.

Všechny nedostatky mostů a přepínačů souvisejí pouze s tím, že pracují pomocí protokolů linkové vrstvy. Jde o to, že tyto protokoly explicitně nedefinují koncept síťové části (nebo podsítě nebo segmentu), který by mohl být použit při strukturování velké sítě. Proto se vývojáři síťových technologií rozhodli svěřit úkol budování kompozitní sítě nové úrovni - síťové.