Model osi dopravního síťového kanálu. Co je model sítě OSI. Vrstvy modelu OSI

V dnešním článku se chci vrátit k základům a mluvit o Modely propojení otevřených systémů OSI. Tento materiál bude užitečný pro začínající správce systému a všechny, kteří se zajímají o budování počítačových sítí.

Všechny součásti sítě, od média pro přenos dat až po zařízení, fungují a vzájemně se ovlivňují podle souboru pravidel, která jsou popsána v tzv. modely interakce otevřených systémů.

Model interakce otevřených systémů OSI(OTEVŘENO Propojení systému) byl vyvinut Mezinárodní organizací pro normalizaci ISO (International Standards Organization).

Podle modelu OSI jsou data přenášená ze zdroje do cíle sedm úrovní . Na každé úrovni je vykonáván specifický úkol, který v konečném důsledku nejen zaručuje doručení dat do cílové destinace, ale také činí jejich přenos nezávislým na prostředcích k tomu použitých. Je tak dosaženo kompatibility mezi sítěmi s různými topologiemi a síťovým vybavením.

Rozdělení všech síťových zařízení do vrstev zjednodušuje jejich vývoj a aplikaci. Čím vyšší úroveň, tím obtížnější úkol řeší. První tři vrstvy modelu OSI ( fyzické, kanál, síť) úzce souvisí se sítí a použitým síťovým vybavením. Poslední tři úrovně relace, prezentační vrstva, aplikace) jsou realizovány prostředky operační systém a aplikační programy. transportní vrstva působí jako prostředník mezi těmito dvěma skupinami.

Před odesláním přes síť jsou data rozdělena na balíčky , tj. informace uspořádané určitým způsobem tak, aby byly srozumitelné pro přijímací a vysílající zařízení. Při odesílání dat je paket sekvenčně zpracován pomocí všech úrovní modelu OSI, od aplikační vrstvy až po fyzickou. Na každé vrstvě kontrolujte informace o této vrstvě (tzv hlavička paketu ), který je nezbytný pro úspěšný přenos dat po síti.

Výsledkem je, že tato síťová zpráva začíná připomínat vícevrstvý sendvič, který by měl být „jedlý“ pro počítač, který ji přijal. Chcete-li to provést, musíte dodržovat určitá pravidla pro výměnu dat mezi počítači v síti. Taková pravidla se nazývají protokoly .

Na přijímací straně je paket zpracováván pomocí všech úrovní modelu OSI v opačném pořadí, počínaje fyzickým a konče aplikací. Na každé vrstvě příslušné prostředky, vedené protokolem vrstvy, čtou informace paketu, poté odebírají informace přidané do paketu na stejné úrovni odesílající stranou a přenášejí paket pomocí další vrstvy. . Když paket dosáhne aplikační vrstvy, všechny řídicí informace budou z paketu odstraněny a data se vrátí do své původní podoby.

Nyní se podívejme na fungování každé vrstvy modelu OSI podrobněji:

Fyzická vrstva - nejnižší, za ním je přímo komunikační kanál, kterým se informace přenášejí. Podílí se na organizaci komunikace s přihlédnutím k vlastnostem média pro přenos dat. Obsahuje tedy všechny informace o médiu pro přenos dat: úroveň a frekvenci signálu, přítomnost rušení, úroveň útlumu signálu, odpor kanálu atd. Kromě toho je to on, kdo je zodpovědný za přenos toku informací a jeho transformaci v souladu s stávající metody kódování. Práce fyzické vrstvy je zpočátku přiřazena síťovému zařízení.
Stojí za zmínku, že pomocí fyzické vrstvy jsou definovány kabelové a bezdrátové sítě. V prvním případě se jako fyzické médium používá kabel, ve druhém - jakýkoli druh bezdrátová komunikace jako jsou rádiové vlny nebo infračervené záření.

Linková vrstva provádí nejobtížnější úkol - zajišťuje zaručený přenos dat pomocí algoritmů fyzické vrstvy a kontroluje správnost přijatých dat.

Před zahájením přenosu dat se určí dostupnost kanálu pro přenos dat. Informace jsou přenášeny v blocích tzv personál nebo rámy . Každý takový rámec je opatřen posloupností bitů na konci a začátku bloku a je doplněn i o kontrolní součet. Když je takový blok přijat na spojové vrstvě, musí přijímač zkontrolovat integritu bloku a porovnat přijatý kontrolní součet s kontrolním součtem zahrnutým v jeho složení. Pokud se shodují, jsou data považována za platná, v opačném případě je chyba opravena a je vyžadován opakovaný přenos. V každém případě je odesílateli odeslán signál s výsledkem operace, a to se děje s každým snímkem. Tedy druhý důležitý úkol odkazová vrstva- kontrola správnosti údajů.

Linková vrstva může být implementována jak hardwarově (například pomocí přepínačů), tak pomocí softwaru (například ovladače síťového adaptéru).

síťová vrstva nutné provést práce na přenosu dat s předběžným stanovením optimální cesty pro pakety. Protože síť se může skládat ze segmentů s různými topologiemi, hlavním úkolem síťové vrstvy je určit nejkratší cestu a současně převést logické adresy a názvy síťových zařízení na jejich fyzickou reprezentaci. Tento proces se nazývá směrování a její význam lze jen stěží přeceňovat. Díky schématu směrování, které je neustále aktualizováno kvůli výskytu různých druhů „přetížení“ v síti, je přenos dat prováděn co nejdříve a maximální rychlostí.

transportní vrstva slouží k organizaci spolehlivého přenosu dat, který eliminuje ztrátu informací, jejich nesprávnost nebo duplicitu. Zároveň je kontrolováno dodržení správné posloupnosti při přenosu a příjmu dat, jejich dělení do menších balíků nebo jejich spojování do větších pro zachování celistvosti informací.

vrstva relace odpovídá za vytvoření, údržbu a udržování komunikační relace po dobu nezbytnou k dokončení přenosu celého množství dat. Kromě toho synchronizuje přenos paketů tím, že kontroluje doručení a integritu paketu. Během přenosu dat se vytvářejí speciální kontrolní body. Pokud selže přenos-příjem, chybějící pakety jsou znovu odeslány z nejbližšího kontrolního bodu, což umožňuje co nejrychlejší přenos celého množství dat a obecně dobrou rychlost.

Prezentační vrstva (nebo, jak se také říká, výkonné úrovni ) je středně pokročilý, jeho hlavním úkolem je převádět data z formátu pro přenos po síti do formátu srozumitelného pro vyšší úroveň a naopak. Kromě toho je zodpovědný za přenos dat do jediného formátu: když jsou informace přenášeny mezi dvěma absolutně různé sítě s jiným formátem dat, pak je před jejich zpracováním nutné uvést do podoby, která bude srozumitelná jak příjemci, tak odesílateli. Právě na této úrovni se používají algoritmy šifrování a komprese dat.

Aplikační vrstva - poslední a nejvyšší v modelu OSI. Zodpovědnost za síťovou komunikaci s uživateli – aplikacemi, které vyžadují informace ze síťových služeb na všech úrovních. S ním můžete zjistit vše, co se při přenosu dat stalo, a také informace o chybách, které se při přenosu dat vyskytly. Tato vrstva navíc zajišťuje chod všech externích procesů prováděných prostřednictvím síťového přístupu – databáze, poštovní klienti, správci stahování souborů atd.

Na internetu jsem našel obrázek, na kterém se prezentoval neznámý autor Model sítě OSI v podobě burgeru. Myslím, že je to velmi zapamatovatelný obrázek. Pokud najednou v nějaké situaci (například na pracovním pohovoru) potřebujete zpaměti vypsat všech sedm vrstev modelu OSI ve správném pořadí, stačí si zapamatovat tento obrázek a pomůže vám. Pro usnadnění jsem přeložil názvy úrovní z angličtiny do ruštiny: To je pro dnešek vše. V příštím článku budu v tématu pokračovat a mluvit o.

Tento systém se skládá ze sedmi vrstvy modelu OSI. Každý protokol pracuje s protokoly své úrovně, buď o úroveň nižší nebo vyšší od sebe.

Každá úroveň funguje na konkrétním datovém typu:

1. Fyzický - bit;
2. Kanál - rám;
3. Síť - balíček;
4. Doprava - segmenty/datagramy;
5. Session - relace;
6. Výkonný - tok;
7. Aplikováno - data

Vrstvy modelu OSI

Aplikační vrstva ( aplikační vrstva)

Tohle je ten top Vrstva modelu sítě OSI. Říká se jí také aplikační vrstva. Navrženo pro interakci uživatele se sítí. Vrstva poskytuje aplikacím možnost využívat různé síťové služby.

Funkce:

• vzdálený přístup;
• Poštovní služba;
• tvorba požadavků na další úroveň ( prezentační vrstva)

Protokoly síťové vrstvy:

• bittorrent
• HTTP
• SMTP
• SNMP
• TELNET

prezentační vrstva ( prezentační vrstva)

Toto je druhá úroveň. Jinak známá jako reprezentativní úroveň. Navrženo pro konverzi protokolů, stejně jako pro kódování a dekódování dat. V této fázi jsou požadavky doručené z aplikační vrstvy formovány do dat pro přenos po síti a naopak.

Funkce:

• komprese/dekomprese dat;
• kódování/dekódování dat;
• požadavky na přesměrování

Protokoly síťové vrstvy:

• LPP
• NDR

vrstva relace ( vrstva relace)

Tento Vrstva modelu sítě OSI zodpovědný za udržování relace. Díky této vrstvě mohou aplikace mezi sebou dlouhodobě interagovat.

Funkce:

• udělování práv
• vytvoření/pozastavení/obnovení/ukončení komunikace

Protokoly síťové vrstvy:

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

transportní vrstva ( transportní vrstva)

Toto je čtvrtá úroveň, pokud počítáte shora. Navrženo pro spolehlivý přenos dat. Přenos však nemusí být vždy spolehlivý. Duplikace a nedoručení datového balíčku jsou možné.

Protokoly síťové vrstvy:

• UDP
• SST
• RTP

síťová vrstva ( síťová vrstva)

The Vrstva modelu sítě OSI je zodpovědný za určení nejlepší a nejkratší trasy pro přenos dat.

Funkce:

• přidělení adresy
• sledování kolizí
• definice trasy
• přepínání

Protokoly síťové vrstvy:

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

Linková vrstva ( datová linková vrstva)

Jedná se o šestou vrstvu, která je zodpovědná za doručování dat mezi zařízeními, která jsou ve stejné síťové oblasti.

Funkce:

• adresování na hardwarové úrovni
• kontrola chyb
• oprava chyb

Protokoly síťové vrstvy:

• UKLOUZNUTÍ
• LAPD
• Bezdrátová LAN IEEE 802.11,
• FDDI
• ARCnet

Fyzická vrstva ( fyzická vrstva)

Nejnižší a nejnovější Vrstva modelu sítě OSI. Slouží k definování způsobu přenosu dat ve fyzickém/elektrickém prostředí. Řekněme jakýkoli web, např. hrát online kasino http://bestforplay.net “, je umístěn na nějakém druhu serveru, jehož rozhraní také přenášejí nějaký druh elektrického signálu prostřednictvím kabelů a drátů.

Funkce:

• určení typu přenosu dat
• přenos dat

Protokoly síťové vrstvy:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• WiFi 802.11
• Rádiové rozhraní GSMUm
• ITU a ITU-T
• EIARS-232

Tabulka modelu 7 vrstev OSI

Model sítě OSI- jedná se o referenční model pro interakci otevřených systémů, v angličtině to zní jako Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Jeho účelem je zobecněná reprezentace prostředků síťové interakce.

To znamená, že model OSI je zobecněným standardem pro vývojáře softwaru, díky kterému může každý počítač stejně dešifrovat data přenášená z jiného počítače. Aby bylo jasno, uvedu příklad ze života. Je známo, že včely vidí vše kolem sebe v ultrafialovém světle. To znamená, že naše oko a včela vnímají stejný obraz zcela odlišnými způsoby a to, co vidí hmyz, může být pro lidský zrak nepostřehnutelné.

S počítači je to stejné – pokud jeden vývojář napíše aplikaci v nějakém programovacím jazyce, který tomu rozumí vlastní počítač, ale není k dispozici pro žádné jiné, pak na žádném jiném zařízení nebudete moci číst dokument vytvořený touto aplikací. Přišli jsme proto s nápadem, že při psaní aplikací dodržujte jednotný soubor pravidel, který je srozumitelný všem.

Pro přehlednost se proces provozu sítě obvykle dělí na 7 úrovní, z nichž každý provozuje svou vlastní skupinu protokolů.

síťový protokol jsou pravidla a technické postupy, které umožňují připojení počítačů v síti a výměnu dat.
Skupina protokolů spojených jediným konečným cílem se nazývá zásobník protokolů.

K provedení různé úkoly existuje několik protokolů, které zajišťují údržbu systémů, jako je zásobník TCP/IP. Podívejme se zde blíže na to, jak jsou informace z jednoho počítače odesílány přes lokální síť do jiného počítače.

Počítačové úkoly SENDER:

• Získejte data z aplikace
• Pokud je objem velký, rozdělte je na malé balíčky
• Připravte se na přenos, to znamená, určete trasu, zašifrujte a znovu zakódujte do síťového formátu.

Úkoly počítače PŘÍJEMCE:

• Příjem datových paketů
• Odstraňte z něj servisní informace
• Zkopírujte data do schránky
• Po úplném příjmu všech paketů z nich vytvořte počáteční datový blok
• Dejte to aplikaci

Pro správné provedení všech těchto operací je zapotřebí jediná sada pravidel, tedy referenční model OSI.

Vraťme se k vrstvám OSI. Je zvykem je počítat v opačném pořadí a v horní části tabulky jsou síťové aplikace a ve spodní části fyzické přenosové médium. Jak data z počítače sestupují přímo do síťového kabelu, protokoly pracující na různých úrovních je postupně transformují a připravují je na fyzický přenos.

Pojďme je analyzovat podrobněji.

7. Aplikační vrstva (Application Layer)

Jeho úkolem je vzít data ze síťové aplikace a odeslat je do 6. úrovně.

6. Prezentační vrstva

převede tato data do jediného univerzální jazyk. Jde o to, že každý počítačový procesor má vlastní formát zpracování dat, ale do sítě se musí dostat v 1 univerzálním formátu - přesně to dělá prezentační vrstva.

5. Vrstva relace

Má mnoho úkolů.

1. Navažte relaci s příjemcem. Software varuje přijímající počítač, že do něj budou odeslána data.
2. Zde přichází na řadu rozpoznávání a ochrana jmen:
   • identifikace - rozpoznání jména
   • autentizace - ověření hesla
   • registrace - přidělení pravomoci
3. Implementace toho, která strana přenáší informace a jak dlouho to bude trvat.
4. Uspořádání kontrolních bodů v obecném datovém toku tak, aby v případě ztráty některé části bylo snadné zjistit, která část je ztracena a měla by být znovu odeslána.
5. Segmentace – rozdělení velkého bloku na malé balíčky.

4. Transportní vrstva

Poskytuje aplikacím potřebný stupeň ochrany při doručování zpráv. Existují dvě skupiny protokolů:

• Protokoly, které jsou orientované na spojení – sledují doručení dat a případně požadují opětovné zaslání, pokud selže. Toto je TCP, Transfer Control Protocol.
• Connectionless (UDP) – jednoduše odesílají bloky a dále nesledují jejich doručení.

3. Síťová vrstva (Network Layer)

Poskytuje přenos paketu end-to-end výpočtem jeho trasy. Na této úrovni se v paketech ke všem předchozím informacím generovaným jinými úrovněmi přidávají IP adresy odesílatele a příjemce. Od tohoto okamžiku se datový paket nazývá samotný PACKAGE, který má >> IP adresy (IP protokol je mezisíťový protokol).

2. Data Link Layer

Zde je paket přenášen v rámci stejného kabelu, tedy jedné lokální sítě. Funguje pouze po okrajový router jedné LAN. Linková vrstva přidá k přijatému paketu vlastní hlavičku - MAC adresy odesílatel a příjemce a v této podobě se datový blok již nazývá FRAME.

Při přenosu mimo jednu lokální síť je paketu přiřazena MAC nikoli hostitele (počítače), ale routeru jiné sítě. Odtud se objevuje otázka šedých a bílých IP, které byly diskutovány v článku, na který byl výše uveden odkaz. Šedá je adresa v rámci jedné místní sítě, která se mimo ni nepoužívá. Bílá je jedinečná adresa v celém globálním internetu.

Když paket dorazí k hraničnímu routeru, IP paketu je nahrazena IP tohoto routeru a celá lokální síť přejde do globální, tedy do Internetu, pod jedinou IP adresou. Pokud je adresa bílá, pak se část dat s IP adresou nezmění.

1. Fyzická vrstva (Dopravní vrstva)

Zodpovědný za transformaci binární informace do fyzického signálu, který je vysílán na fyzickém datovém spoji. Pokud je to kabel, pak je signál elektrický, pokud je to síť z optických vláken, pak je to optický signál. Tato konverze se provádí pomocí síťového adaptéru.

Zásobníky protokolů

TCP/IP je zásobník protokolů, který řídí přenos dat jak v místní síti, tak na celosvětovém internetu. Tento zásobník obsahuje 4 úrovně, tj. referenční model OSI každý z nich kombinuje několik úrovní.

1. Použito (podle OSI - použito, prezentace a relace)
   Za tuto vrstvu jsou zodpovědné následující protokoly:
   • TELNET - relace vzdálené komunikace ve formuláři příkazový řádek
   • FTP - File Transfer Protocol
   • SMTP - Mail Transfer Protocol
   • POP3 a IMAP - příjem pošty
   • HTTP - práce s hypertextovými dokumenty
2. Transport (totéž pro OSI) je TCP a UDP již popsané výše.
3. Internetwork (přes OSI - síť) je IP protokol
4. Úroveň síťová rozhraní(podle OSI - kanál a fyzický) Ovladače síťového adaptéru jsou zodpovědné za provoz této úrovně.

Terminologie při označování datového bloku

• Proud jsou data, se kterými se pracuje aplikační vrstva
• Datagram je blok výstupních dat s UPD, to znamená, že nemá garantované doručení.
• Segment - blok garantovaný pro doručení na výstupu z protokolu TCP
• Paket - blok datového výstupu z IP protokolu. protože ještě není zaručeno, že bude doručen na této úrovni, lze jej také nazvat datagram.
• Rámec je blok s přiřazenými MAC adresami.

Tento článek je věnován odkazu síťový sedmivrstvý model OSI. Zde najdete odpověď na otázku, proč musí správci systému rozumět tomuto síťovému modelu, bude zváženo všech 7 vrstev modelu a také se naučíte základy TCP / IP modelu, který byl postaven na základě referenční model OSI.

Když jsem se začal angažovat v různých IT technologiích, začal jsem v této oblasti samozřejmě pracovat, o žádném modelu jsem nevěděl, ani jsem o tom nepřemýšlel, ale zkušenější specialista mi poradil studium, popř. spíše pochopte tento model a přidejte, že „ pokud pochopíte všechny principy interakce, bude mnohem jednodušší spravovat, konfigurovat síť a řešit všechny druhy síťových a jiných problémů". Já jsem ho samozřejmě poslechl a začal lopatou házet knihy, internet a další zdroje informací a zároveň jsem na stávající síti ověřoval, zda je to všechno pravda ve skutečnosti.

V moderní svět rozvoj síťové infrastruktury dosáhl tak vysoké úrovně, že bez vybudování byť malé sítě podnik ( počítaje v to a malé) nebudou moci jednoduše normálně existovat, a tak jsou správci systému čím dál tím žádanější. A pro kvalitativní konstrukci a konfiguraci jakékoli sítě musí správce systému porozumět principům referenčního modelu OSI, abyste se naučili rozumět interakci síťové aplikace, a vlastně principy síťového přenosu dat, se pokusím tento materiál prezentovat přístupnou formou i pro začínající administrátory.

Model sítě OSI (základní referenční model propojení otevřených systémů) je abstraktní model interakce počítačů, aplikací a dalších zařízení v síti. Stručně řečeno, podstatou tohoto modelu je, že organizace ISO ( Mezinárodní organizace pro normalizaci) vyvinul standard pro síťový provoz, aby se na něj mohl každý spolehnout, a existovala kompatibilita všech sítí a interakce mezi nimi. Jedním z nejpopulárnějších protokolů síťové interakce, který se používá po celém světě, je TCP/IP a je postaven na základě referenčního modelu.

No, pojďme přímo k úrovním tohoto modelu a nejprve se seznamme s obecným obrazem tohoto modelu v kontextu jeho úrovní.

Nyní si promluvme podrobněji o každé úrovni, je zvykem popisovat úrovně referenčního modelu shora dolů, právě po této cestě probíhá interakce, na jednom počítači shora dolů a na počítači, kde jsou data přijímá se zdola nahoru, tzn. data procházejí každou úrovní postupně.

Popis úrovní modelu sítě

Aplikační vrstva (7) (aplikační vrstva) je výchozím bodem a zároveň koncovým bodem dat, která chcete po síti přenést. Tato vrstva je zodpovědná za interakci aplikací po síti, tzn. Aplikace komunikují na této úrovni. Toto je nejvyšší úroveň a musíte na to pamatovat při řešení problémů, které nastanou.

HTTP, POP3, SMTP, FTP, TELNET a další. Jinými slovy, aplikace 1 odešle žádost aplikaci 2 pomocí těchto protokolů, a aby bylo možné zjistit, že aplikace 1 odeslala žádost aplikaci 2, musí mezi nimi existovat spojení a je to protokol, který je za to zodpovědný spojení.

Prezentační vrstva (6)- tato vrstva je zodpovědná za kódování dat, aby mohla být následně přenášena po síti a podle toho je převádí zpět, aby aplikace těmto datům rozuměla. Po této úrovni se údaje pro další úrovně stávají stejnými, tzn. bez ohledu na to, o jaký druh dat se jedná, budiž wordový dokument nebo emailovou zprávou.

Na této úrovni fungují následující protokoly: RDP, LPP, NDR a další.

Vrstva relace (5)– odpovídá za udržování relace mezi datovými přenosy, tzn. doba trvání relace se liší v závislosti na přenášených datech, takže musí být zachována nebo ukončena.

Na této úrovni fungují následující protokoly: ASP, L2TP, PPTP a další.

Transportní vrstva (4)- Zodpovědnost za spolehlivost přenosu dat. Také rozděluje data na segmenty a znovu je sestavuje, protože data přicházejí v různých velikostech. Existují dva známé protokoly této úrovně – tyto jsou TCP a UDP. TCP protokol dává záruku, že data budou doručena v plném rozsahu a protokol UDP to nezaručuje, proto se používají k různým účelům.

Síťová vrstva (3)- je určen k určení cesty, kterou by se data měla ubírat. Na této úrovni fungují routery. Je také zodpovědný za: překládání logických adres a jmen na fyzické, určování krátké trasy, přepínání a směrování a monitorování síťových problémů. Na této úrovni to funguje. IP protokol a směrovací protokoly jako RIP, OSPF.

Linková vrstva (2)- poskytuje interakci na fyzické úrovni, na této úrovni jsou určeny MAC adresy síťová zařízení, jsou zde také sledovány a opravovány chyby, tzn. znovu požádat o poškozený rámec.

Fyzická vrstva (1)- jedná se přímo o převod všech rámů na elektrické impulsy a naopak. Jinými slovy fyzický přenos data. Pracujte na této úrovni koncentrátory.

Takto vypadá celý proces přenosu dat z pohledu tohoto modelu. Jedná se o referenční a standardizovaný, a proto jsou na něm založeny další síťové technologie a modely, zejména model TCP/IP.

TCP IP model

TCP/IP model mírně odlišné od modelu OSI, abych byl konkrétnější, v tomto modelu byly zkombinovány některé vrstvy modelu OSI a zde jsou pouze 4 z nich:

• Aplikovaný;
• Doprava;
• Síť;
• Kanál.

Obrázek ukazuje rozdíl mezi oběma modely a také znovu ukazuje, na jakých úrovních fungují známé protokoly.

O modelu sítě OSI a konkrétně o interakci počítačů v síti se dá mluvit dlouho a do jednoho článku se to nevejde a bude to trochu nesrozumitelné, proto jsem se zde pokusil prezentovat, jak to byly, základ tohoto modelu a popis všech úrovní. Hlavní věc je pochopit, že to všechno je opravdu pravda a soubor, který jste odeslali přes síť, prostě prochází " obrovský» cesta, než se dostanete ke koncovému uživateli, ale děje se tak rychle, že si toho nevšimnete, z velké části díky pokročilým síťovým technologiím.

Doufám, že vám to vše pomůže porozumět interakci sítí.

V síťové vědě, stejně jako v jakékoli jiné oblasti znalostí, existují dva základní přístupy k učení: přechod od obecného ke konkrétnímu a naopak. No, není to tak, že by lidé v životě používali tyto přístupy v jejich nejčistší podobě, ale stále raná stadia každý student si sám zvolí jeden z výše uvedených směrů. Pro vysokoškolské vzdělávání (minimálně (post)sovětský model) je příznačnější první způsob, pro sebevzdělávání nejčastěji druhý: člověk pracoval na síti, čas od času řešil drobné administrativní úkony jednouživatelského charakteru , a najednou chtěl přijít na to - ale jak je vlastně všechno to svinstvo zařízeno?

Účelem tohoto článku ale není filozofická diskuse o metodice výuky. Rád bych na to upozornil začínající networkery Všeobecné a hlavně, od kterého se jako od sporáku dá tančit na ty nejvychytanější soukromé obchody. Když pochopíte sedmivrstvý model OSI a naučíte se „rozpoznat“ jeho vrstvy v technologiích, které již znáte, můžete se snadno posunout v jakémkoli směru síťového odvětví, které si vyberete. Model OSI je rámcem, na kterém budou zavěšeny jakékoli nové poznatky o sítích.

Tento model je tak či onak zmíněn v téměř každé moderní literatuře o sítích, stejně jako v mnoha specifikacích konkrétních protokolů a technologií. Aniž bych cítil potřebu znovu vynalézat kolo, rozhodl jsem se publikovat výňatky z práce N. Olifera, V. Olifera (Centrum informačních technologií) s názvem „Úloha komunikačních protokolů a funkční účel hlavních typů zařízení podnikových sítí “, kterou považuji za nejlepší a nejobsáhlejší publikaci na toto téma.

hlavní editor

Modelka

Ze skutečnosti, že protokol je dohodou mezi dvěma interagujícími subjekty, v tento případ dva počítače pracující v síti, nemusí nutně znamenat, že se jedná o standard. Ale v praxi při implementaci sítí mají tendenci používat standardní protokoly. Mohou to být podnikové, národní nebo mezinárodní normy.

Mezinárodní organizace pro standardy (ISO) vyvinula model, který jasně definuje různé úrovně interakce systému, dává jim standardní názvy a specifikuje, jakou práci by každá úroveň měla dělat. Tento model se nazývá model Open System Interconnection (OSI) nebo model ISO/OSI.

Model OSI rozděluje komunikaci do sedmi úrovní neboli vrstev (obrázek 1.1). Každá úroveň se zabývá jedním konkrétním aspektem interakce. Interakční problém je tedy rozložen na 7 konkrétních problémů, z nichž každý lze řešit nezávisle na ostatních. Každá vrstva udržuje rozhraní s vyššími a nižšími vrstvami.

Rýže. 1.1. Model interoperability otevřených systémů ISO/OSI

Model OSI popisuje pouze systémové prostředky interakce, nikoli aplikace pro koncové uživatele. Aplikace implementují své vlastní komunikační protokoly přístupem k zařízením systému. Je třeba mít na paměti, že aplikace může převzít funkce některé z horních vrstev modelu OSI, v takovém případě v případě potřeby přistupuje k systémovým nástrojům, které provádějí funkce zbývajících spodních vrstev modelu OSI. když je vyžadována spolupráce.

Aplikace koncového uživatele může používat systémové komunikační nástroje nejen k navázání dialogu s jinou aplikací běžící na jiném počítači, ale jednoduše k přijímání služeb konkrétní síťové služby, jako je přístup ke vzdáleným souborům, příjem pošty nebo tisk na sdílené tiskárně. .

Nechte tedy aplikaci vytvořit požadavek na aplikační vrstvu, například na souborovou službu. Na základě této žádosti software Aplikační vrstva generuje zprávu ve standardním formátu, do které umísťuje servisní informace (záhlaví) a případně přenášená data. Tato zpráva je poté odeslána reprezentativní vrstvě. Prezentační vrstva přidá svou hlavičku ke zprávě a předá výsledek vrstvě relace, která zase přidá svou hlavičku a tak dále. Některé implementace protokolů zajišťují přítomnost ve zprávě nejen hlavičky, ale také přívěsu. Nakonec se zpráva dostane do nejnižší, fyzické vrstvy, která ji skutečně přenáší po komunikačních linkách.

Když zpráva dorazí přes síť na jiný počítač, přesune se postupně z vrstvy do vrstvy. Každá úroveň analyzuje, zpracovává a odstraňuje hlavičku své úrovně, provádí funkce odpovídající této úrovni a předává zprávu vyšší úrovni.

Kromě výrazu „zpráva“ (zpráva) existují další názvy používané síťovými specialisty k označení jednotky výměny dat. Normy ISO používají termín „Protocol Data Unit“ (PDU) pro protokoly na jakékoli úrovni. Kromě toho se často používají názvy frame (frame), packet (packet), datagram (datagram).

Funkce vrstev modelu ISO/OSI

Fyzická vrstva Tato vrstva se zabývá přenosem bitů po fyzických kanálech, jako jsou např koaxiál, kroucený pár nebo optickým kabelem. 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 zjišťují charakteristiky elektrických signálů, jako jsou požadavky na čela impulsů, napěťové nebo proudové úrovně 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 10Base-T Ethernet, která jako použitý kabel definuje nestíněný kroucený dvoulinkový kabel kategorie 3 s vlnovou impedancí 100 ohmů, konektor RJ-45. maximální délka fyzický segment 100 metrů, Manchester kód pro reprezentaci dat na kabelu a další charakteristiky média a elektrických signálů.

Linková vrstva Ve fyzické vrstvě jsou bity jednoduše odesílány. 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 kontrola dostupnosti přenosového média. Dalším úkolem spojové vrstvy je implementace mechanismů detekce chyb a oprav. Za tímto účelem jsou bity ve vrstvě datového spojení seskupeny do sad nazývaných rámce. Linková vrstva zajišťuje, že každý rámec je přenášen správně, umístěním speciální sekvence bitů na začátek a konec každého rámce pro jeho označení, a také vypočítá kontrolní součet tak, že sečte všechny bajty rámce určitým způsobem a přidá kontrolní součet. do rámu. Když přijde rámec, 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.

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. Běžné jsou běžné sběrnicové, kruhové a hvězdicové topologie podporované protokoly spojové vrstvy LAN. Příklady protokolů spojové vrstvy jsou protokoly Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-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 rozsáhlých sítích, které mají zřídka pravidelnou topologii, zajišťuje vrstva datového spojení výměnu zpráv 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.

Úroveň sítě Tato úroveň slouží k vytvoření jediného transportního systému, který kombinuje několik sítí s různými principy přenosu informací mezi koncovými uzly. Zvažte funkce síťové vrstvy na příkladu lokálních sítí. Protokol spojové vrstvy místních sítí zajišťuje doručení dat mezi libovolnými uzly pouze v síti s odpovídajícím typická 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. Aby byla na jedné straně zachována jednoduchost postupů přenosu dat pro typické topologie a na druhé straně umožněno použití libovolných topologií, je použita další síťová vrstva. Na této úrovni se zavádí pojem „síť“. 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.

V rámci sítě je tedy doručování dat regulováno linkovou vrstvou, ale doručování dat mezi sítěmi je řešeno síťovou vrstvou.

Jsou nazývány zprávy síťové vrstvy balíčky. Při organizaci doručování paketů na úrovni sítě se používá koncept "číslo sítě". V tomto případě se adresa příjemce skládá z čísla sítě a čísla počítače v této síti.

Sítě jsou propojeny speciálními zařízeními zvanými routery. router je zařízení, které sbírá informace o topologii propojení a na jejich základě předává pakety síťové vrstvy do cílové sítě. Aby bylo možné přenést zprávu od odesílatele umístěného v jedné síti k příjemci nacházejícímu se v jiné síti, je nutné provést určitý počet tranzitních přenosů (přeskoků) mezi sítěmi a pokaždé zvolit vhodnou cestu. Trasa je tedy posloupnost směrovačů, kterými paket prochází.

Problém výběru nejlepší cesty se říká směrování a jeho řešení je hlavním úkolem 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, záleží na šířce pásma komunikačních kanálů a intenzitě provozu, která 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.

Síťová vrstva definuje dva druhy protokolů. První typ se týká definice pravidel pro přenos paketů s daty koncových uzlů z uzlu do routeru a mezi routery. Právě na tyto protokoly se obvykle odkazuje, když se mluví o protokolech síťové vrstvy. Síťová vrstva také zahrnuje další typ protokolu tzv směrovací protokoly výměny informací. 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.

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. Zatímco některé aplikace mají své vlastní zpracování chyb, existují některé, které dávají přednost okamžitému řešení spolehlivého připojení. Úkolem transportní vrstvy je zajistit, aby aplikace nebo vyšší vrstvy zásobníku – aplikace a relace – přenášely data 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, dostupností multiplexních zařízení pro více spojení mezi různými aplikačními protokoly prostřednictvím společného transportního protokolu, a co je nejdůležitější, schopností detekovat a korigovat chyby přenosu, jako je zkreslení, ztráta a duplikace paketů.

Volba třídy služby transportní vrstvy je dána jednak tím, do jaké míry je úkol zajištění spolehlivosti řešen samotnými aplikacemi a protokoly vyššími než transportní vrstvy, a jednak tím, že výběr závisí na tom, jak spolehlivý je celý systém přenosu dat online. Pokud je tedy například kvalita komunikačních kanálů velmi vysoká a pravděpodobnost výskytu chyb, které protokoly nezjistí, je vyšší. nízké úrovně, je malý, je rozumné používat jednu ze služeb odlehčené transportní vrstvy, které nejsou zatíženy četnými kontrolami, handshakingem a dalšími metodami zlepšování spolehlivosti. Pokud jsou vozidla zpočátku velmi nespolehlivá, pak je vhodné obrátit se na nejrozvinutější službu transportní vrstvy, která pracuje s maximálními prostředky pro detekci a eliminaci chyb – pomocí přednavázání logického spojení, řízení doručování zpráv pomocí kontrolních součtů a cyklického číslování paketů, stanovení 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.

Vrstva relace Vrstva relace poskytuje ovládání dialogu, aby bylo možné určit, která strana je aktivní v v současné době a také poskytuje zařízení synchronizace. Ty umožňují vkládat kontrolní body do dlouhých převodů, abyste se v případě selhání mohli vrátit k poslednímu. kontrolní bod místo toho, abychom začínali od začátku. V praxi používá vrstvu relace jen málo aplikací a málokdy je implementována.

Prezentační vrstva Tato vrstva poskytuje jistotu, že informace předávané aplikační vrstvou budou pochopeny aplikační vrstvou v jiném systému. V případě potřeby prezentační vrstva provede transformaci datových formátů do nějakého běžného prezentačního formátu a na recepci podle toho provede zpětnou transformaci. Aplikační vrstvy tak mohou překonat například syntaktické rozdíly v reprezentaci dat. Na této úrovni lze provádět šifrování a dešifrování dat, díky čemuž je okamžitě zajištěna tajnost výměny dat pro všechny aplikační služby. Příkladem protokolu, který funguje na prezentační vrstvě, 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 sada různých protokolů, jejichž prostřednictvím uživatelé sítě přistupují ke sdíleným zdrojům, jako jsou soubory, tiskárny nebo hypertextové webové stránky, a organizují svou spolupráci, například pomocí e-mailového protokolu. Obvykle se nazývá jednotka dat, se kterou aplikační vrstva pracuje zpráva .

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

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 poskytovaných na vyšších vrstvách a dalších parametrech.

Funkce oblíbených zásobníků komunikačních protokolů

K interakci počítačů v sítích tedy dochází v souladu s určitými pravidly pro výměnu zpráv a jejich formátů, to znamená v souladu s určitými protokoly. Hierarchicky organizovaná sada protokolů, které řeší problém interakce mezi uzly sítě, se nazývá zásobník komunikačních protokolů.

Existuje mnoho zásobníků protokolů, které jsou široce používány v sítích. Jedná se o stohy, které jsou mezinárodními a národními standardy, a značkové stohy, které se rozšířily díky rozšíření vybavení konkrétní společnosti. Příklady oblíbených zásobníků protokolů zahrnují zásobník IPX/SPX společnosti Novell, zásobník TCP/IP používaný na internetu a v mnoha sítích operačních systémů. UNIXové systémy, zásobník OSI Mezinárodní organizace pro standardy, zásobník DECnet společnosti Digital Equipment Corporation a některé další.

Použití jednoho nebo druhého zásobníku komunikačních protokolů v síti do značné míry určuje tvář sítě a její vlastnosti. V malých sítích lze použít pouze jeden zásobník. Ve velkých podnikových sítích, které kombinují různé sítě, se zpravidla používá několik zásobníků paralelně.

Komunikační zařízení implementuje protokoly nižší vrstvy, které více jsou standardizované než protokoly vyšších vrstev a to je předpokladem úspěšné interoperability zařízení od různých výrobců. Seznam protokolů podporovaných konkrétním komunikačním zařízením je jednou z nejdůležitějších vlastností tohoto zařízení.

Počítače implementují komunikační protokoly ve formě odpovídajících softwarových prvků síťového operačního systému, například protokoly na úrovni linky jsou obvykle implementovány jako ovladače síťového adaptéru a protokoly vyšší úrovně jsou ve formě serverových a klientských komponent síťových služeb.

Schopnost dobře pracovat v prostředí konkrétního operačního systému je důležitá vlastnost komunikační zařízení. V reklamách na síťový adaptér nebo rozbočovač se často můžete dočíst, že byly navrženy speciálně pro práci v síti NetWare nebo UNIX. To znamená, že vývojáři hardwaru optimalizovali jeho vlastnosti pro protokoly používané v tomto síťovém operačním systému nebo pro tuto verzi jejich implementace, pokud jsou tyto protokoly používány v různých operačních systémech. Vzhledem ke zvláštnostem implementace protokolů v různých operačních systémech je jednou z charakteristik komunikačního zařízení jeho certifikace pro schopnost pracovat v prostředí tohoto operačního systému.

Na nižších úrovních – fyzické a kanálové – téměř všechny zásobníky používají stejné protokoly. Jedná se o dobře standardizované protokoly Ethernet, Token Ring, FDDI a některé další, které umožňují použití stejného zařízení ve všech sítích.

Protokoly sítě a vyšších vrstev stávajících standardních zásobníků jsou velmi různorodé a zpravidla neodpovídají vrstvení doporučenému modelem ISO. Zejména v těchto stackách jsou funkce relace a prezentační vrstvy nejčastěji kombinovány s aplikační vrstvou. Tento rozpor je způsoben tím, že model ISO se objevil jako výsledek zobecnění již existujících a skutečně používaných zásobníků, a nikoli naopak.

zásobník OSI

Je třeba rozlišovat mezi zásobníkem protokolů OSI a modelem OSI. Zatímco model OSI koncepčně definuje postup pro interakci otevřených systémů, rozkládá úlohu do 7 úrovní, standardizuje účel každé úrovně a zavádí standardní názvy pro úrovně, OSI stack je sada velmi specifických specifikací protokolu, které tvoří dohodnutý zásobník protokolů. Tento zásobník protokolů je podporován vládou USA ve svém programu GOSIP. Všechno počítačové sítě Vládní instalace po roce 1990 musí buď přímo podporovat zásobník OSI, nebo poskytovat prostředky pro migraci na tento zásobník v budoucnu. OSI stack je však populárnější v Evropě než v USA, protože v Evropě je instalovaných méně starých sítí, které používají své vlastní protokoly. V Evropě je také silná potřeba společného zásobníku, protože existuje velké množství různých zemí.

Jedná se o mezinárodní standard nezávislý na výrobci. Může zajistit interoperabilitu mezi korporacemi, partnery a dodavateli. Tuto interakci komplikují problémy s adresováním, pojmenováním a zabezpečením dat. Všechny tyto problémy v zásobníku OSI jsou částečně vyřešeny. Protokoly OSI jsou nákladné výpočetní výkon CPU, díky čemuž jsou vhodnější pro výkonné stroje než pro sítě osobní počítače. Většina organizací přechod na zásobník OSI zatím jen plánuje. Mezi těmi, kteří pracují tímto směrem, je americké námořnictvo a NFSNET. Jedním z největších výrobců podporujících OSI je AT&T. Jeho síť Stargroup je zcela založena na zásobníku OSI.

Ze zřejmých důvodů OSI stack, na rozdíl od jiných standardních stacků, plně vyhovuje modelu OSI interoperability, obsahuje specifikace pro všech sedm vrstev modelu propojení otevřených systémů (obrázek 1.3).

Rýže. 1.3. zásobník OSI

Na Zásobník OSI podporuje protokoly Ethernet, Token Ring, FDDI, LLC, X.25 a ISDN. Tyto protokoly budou podrobně rozebrány v dalších částech příručky.

Služby síť, doprava a relaceúrovně jsou také k dispozici v OSI stack, ale nejsou příliš běžné. Síťová vrstva implementuje protokoly bez připojení i bez připojení. Transportní protokol zásobníku OSI v souladu s funkcemi pro něj definovanými v modelu OSI skrývá rozdíly mezi síťovými službami orientovanými na připojení a službami bez připojení, takže uživatelé obdrží požadovanou kvalitu služeb bez ohledu na základní síťovou vrstvu. Aby to bylo zajištěno, transportní vrstva vyžaduje, aby uživatel specifikoval požadovanou kvalitu služby. Je definováno 5 tříd přepravní služby od nejnižší třídy 0 po nejvyšší třídu 4, které se liší mírou chybovosti a požadavky na obnovu dat po chybách.

Služby aplikační vrstva zahrnují přenos souborů, emulaci terminálu, adresářovou službu a poštu. Z nich jsou nejslibnější adresářová služba (standard X.500), e-mail (X.400), protokol virtuálního terminálu (VT), přenos souborů, přístupový a kontrolní protokol (FTAM), přenos a protokol řízení úloh ( JTM). V poslední době ISO zaměřuje své úsilí na služby nejvyšší úrovně.

Doporučení X.400 definují následující minimální požadovanou sadu služeb, které mají být uživatelům poskytovány: řízení přístupu, údržba jedinečných identifikátorů systémových zpráv, oznámení o doručení nebo nedoručení zprávy s uvedením důvodu, indikace typu obsahu zprávy, indikace konverze obsahu zprávy, přenos a časová razítka doručení, výběr kategorie doručení (urgentní, neurgentní, normální), multicast doručení, zpožděné doručení (do určitého okamžiku), převod obsahu pro spolupráci s nekompatibilními poštovními systémy, jako jsou telexové a faxové služby, dotazování zda byla konkrétní zpráva doručena, e-mailové konference, které mohou mít vnořenou strukturu, prostředky k ochraně zpráv před neoprávněným přístupem na základě asymetrického kryptosystému veřejného klíče.

Cíl doporučení X,500 je vývoj globálních standardů podpora. Proces doručení zprávy vyžaduje znalost adresy příjemce, což je problém velkých sítí, proto je nutné mít help desk, který vám pomůže adresy odesílatelů a příjemců získat. Služba X.500 je obecně distribuovaná databáze jmen a adres. Všichni uživatelé se mohou potenciálně přihlásit do této databáze pomocí určité sady atributů.

V databázi jmen a adres jsou definovány následující operace:

• čtení - získání adresy pod známým jménem,
• dotaz - získání jména ze známých atributů adresy,
• úpravy, včetně odstranění a přidání záznamů v databázi.

Hlavní výzvy při implementaci doporučení X.500 vyplývají z rozsahu tohoto projektu, který se prohlašuje za celosvětovou referenční službu. Proto je software, který implementuje doporučení X.500, velmi těžkopádný a klade vysoké nároky na výkon hardwaru.

Protokol VTřeší problém nekompatibility mezi různými protokoly emulace terminálu. V současné době si uživatel osobního počítače kompatibilního s IBM PC potřebuje zakoupit tři různé programy emulovat terminály různých typů a používající různé protokoly. Pokud by každý hostitelský počítač měl software protokolu emulace terminálu ISO, pak by uživatel potřeboval pouze jeden program, který podporuje protokol VT. ISO ve svém standardu shromáždilo široce používané funkce emulace terminálu.

Přenos souborů je nejběžnější počítačová služba. Přístup k souborům, místním i vzdáleným, vyžadují všechny aplikace – textové editory, e-mailem, databáze nebo vzdálené spouštěče. ISO takovou službu poskytuje v protokolu FTAM. Spolu se standardem X.400 je nejoblíbenějším standardem v zásobníku OSI. FTAM poskytuje zařízení pro lokalizaci a přístup k obsahu souboru a obsahuje sadu direktiv pro vkládání, nahrazování, rozšiřování a mazání obsahu souboru. FTAM také poskytuje prostředky pro manipulaci se souborem jako celkem, včetně vytváření, mazání, čtení, otevírání, zavírání souboru a výběru jeho atributů.

Protokol přenosu a řízení úloh JTM umožňuje uživatelům odesílat úlohy, které mají být dokončeny na hostitelském počítači. Jazyk řízení úloh, který zajišťuje přenos úloh, říká hostitelskému počítači, co má dělat a s jakými programy a soubory. Protokol JTM podporuje tradiční dávkové zpracování, zpracování transakcí, vzdálené zadávání úloh a přístup k distribuovaným databázím.

zásobník TCP/IP

Zásobník TCP/IP, nazývaný také zásobník DoD a zásobník Internetu, je jedním z nejoblíbenějších a nejslibnějších zásobníků komunikačních protokolů. Pokud je v současnosti distribuován převážně v sítích s OS UNIX, pak jeho implementace v nejnovější verze síťových operačních systémů pro osobní počítače (Windows NT, NetWare) je dobrým předpokladem pro rychlý růst počtu instalací TCP/IP stacku.

Stack byl vyvinut z iniciativy amerického ministerstva obrany (Department of Defense, DoD) před více než 20 lety za účelem propojení experimentální sítě ARPAnet s dalšími satelitními sítěmi jako soubor společných protokolů pro heterogenní výpočetní prostředí. Síť ARPA podporovala vývojáře a výzkumníky ve vojenských oblastech. V síti ARPA byla komunikace mezi dvěma počítači prováděna pomocí internetového protokolu (IP), který je dodnes jedním z hlavních v zásobníku TCP / IP a objevuje se v názvu zásobníku.

Univerzita v Berkeley významně přispěla k rozvoji zásobníku TCP/IP implementací protokolů zásobníku do své verze operačního systému UNIX. Široké přijetí operačního systému UNIX vedlo k širokému přijetí protokolu IP a dalších protokolů zásobníku. Na stejném stohu, svět informační síť Internet, jehož Internet Engineering Task Force (IETF) je hlavním přispěvatelem k vývoji standardů zásobníku publikovaných ve formě specifikací RFC.

Vzhledem k tomu, že zásobník TCP/IP byl vyvinut před příchodem modelu interakce otevřených systémů ISO/OSI, i když má také vrstvenou strukturu, je korespondence mezi úrovněmi zásobníku TCP/IP a úrovněmi modelu OSI spíše libovolná. .

Struktura protokolů TCP/IP je znázorněna na obrázku 1.4. Protokoly TCP/IP jsou rozděleny do 4 vrstev.

Rýže. 1.4. zásobník TCP/IP

Nejnižší ( stupeň IV ) - úroveň rozhraní bran - odpovídá fyzické a datové vrstvě modelu OSI. Tato úroveň není regulována protokoly TCP/IP, ale podporuje všechny oblíbené standardy na úrovni fyzického a datového spojení: pro místní kanály jsou to Ethernet, Token Ring, FDDI; připojení point-to-point přes sériové linky globální sítě a protokoly teritoriálních sítí X.25 a ISDN. Byla také vyvinuta speciální specifikace, která definuje použití technologie ATM jako transportu spojové vrstvy.

Další úroveň ( stupeň III ) je mezisíťová vrstva, která se zabývá přenosem datagramů pomocí různých lokálních sítí, teritoriálních sítí X.25, ad hoc spojů atd. Jako hlavní protokol síťové vrstvy (z hlediska modelu OSI) byl použit protokol v zásobníku je IP, který byl původně navržen jako protokol pro přenos paketů v kompozitních sítích, skládajících se z velkého množství lokálních sítí, spojených jak lokálními, tak globálními linkami. Proto protokol IP funguje dobře v sítích se složitou topologií, racionálně využívající přítomnost subsystémů v nich a ekonomicky spotřebovávající šířku pásma nízkorychlostních komunikačních linek. IP protokol je datagramový protokol.

Mezisíťová vrstva také zahrnuje všechny protokoly související s kompilací a úpravou směrovacích tabulek, jako jsou protokoly pro sběr směrovacích informací. RIP(Směrovací internetový protokol) a OSPF(Nejdříve otevřete nejkratší cestu) a také protokol Internet Control Message Protocol ICMP(Internet Control Message Protocol). Posledně jmenovaný protokol je určen pro výměnu informací o chybách mezi routerem a bránou, zdrojovým systémem a systémem přijímače, tj. zpětná vazba. Pomocí speciálních ICMP paketů se hlásí o nemožnosti doručení paketu, o překročení životnosti nebo trvání sestavení paketu z fragmentů, o abnormálních hodnotách parametrů, o změně přesměrovací cesty a typu služby, o stavu systému atd.

Další úroveň ( stupeň II) se nazývá základní. Na této úrovni funguje protokol řízení přenosu. TCP(Transmission Control Protocol) a User Datagram Protocol UDP(Protokol uživatele Datagram). Protokol TCP poskytuje stabilní virtuální spojení mezi procesy vzdálených aplikací. Protokol UDP zajišťuje přenos aplikačních paketů metodou datagramu, tedy bez navazování virtuálního spojení, a proto vyžaduje menší režii než TCP.

Nejvyšší úroveň ( úroveň I) se nazývá aplikovaný. Během let používání v sítích různých zemí a organizací nashromáždil zásobník TCP / IP velké množství protokolů a služeb na úrovni aplikací. Patří mezi ně široce používané protokoly, jako je FTP File Copy Protocol, Telnet Terminal Emulation Protocol, poštovní protokol SMTP, používaný v e-mailu internetu a jeho ruské pobočky RELCOM, hypertextové služby pro přístup k informacím na dálku, jako je WWW a mnoho dalších. Podívejme se podrobněji na některé z nich, které nejvíce souvisejí s předmětem tohoto kurzu.

Protokol SNMP K organizaci se používá (Simple Network Management Protocol). správa sítě. Problém ovládání je zde rozdělen do dvou úloh. První úkol souvisí s přenosem informací. Protokoly přenosu řídicích informací definují postup interakce mezi serverem a klientským programem spuštěným na hostitelském počítači správce. Definují formáty zpráv vyměňované mezi klienty a servery, stejně jako formáty jmen a adres. Druhý úkol souvisí s kontrolovanými daty. Standardy určují, jaká data musí být ukládána a akumulována v branách, názvy těchto dat a syntaxe těchto jmen. Specifikaci definuje standard SNMP informační základna data správy sítě. Tato specifikace, známá jako Management Information Base (MIB), definuje datové prvky, které musí hostitel nebo brána ukládat, a povolené operace s nimi.

Protokol přenosu souborů FTP(File Transfer Protocol) implementuje vzdálený přístup do souboru. Aby byl zajištěn spolehlivý přenos, používá FTP jako přenos protokol orientovaný na připojení - TCP. Kromě protokolu pro přenos souborů nabízí FTP další služby. Uživatel tak získá možnost interakce se vzdáleným strojem, například může tisknout obsah jeho adresářů, FTP umožňuje uživateli určit typ a formát uložených dat. Nakonec FTP provede ověření uživatele. Protokol vyžaduje, aby uživatelé před přístupem k souboru poskytli své uživatelské jméno a heslo.

V rámci zásobníku TCP/IP nabízí FTP nejrozsáhlejší souborové služby, ale je také nejsložitější na programování. Aplikace, které nepotřebují všechny funkce FTP, mohou používat jiný, ekonomičtější protokol – nejjednodušší protokol pro přenos souborů TFTP(triviální protokol pro přenos souborů). Tento protokol implementuje pouze přenos souborů a jako přenos se používá protokol UDP, který je jednodušší než TCP.

Protokol telnet poskytuje proud bajtů mezi procesy a mezi procesem a terminálem. Nejčastěji se tento protokol používá k emulaci terminálu vzdáleného počítače.

zásobník IPX/SPX

Tento zásobník je původní protokolový zásobník Novell, který vyvinul pro svůj síťový operační systém NetWare již na počátku 80. let. Protokoly IPX (Internetwork Packet Exchange) a Sequenced Packet Exchange (SPX), které daly zásobníku jméno, jsou přímou adaptací protokolů XNS společnosti Xerox, které jsou mnohem méně běžné než IPX/SPX. Z hlediska instalací vedou protokoly IPX/SPX a je to dáno tím, že samotný OS NetWare zaujímá přední místo s podílem instalací v celosvětovém měřítku cca 65 %.

Rodina protokolů Novell a jejich korespondence s modelem ISO/OSI je znázorněna na obrázku 1.5.

Rýže. 1.5. zásobník IPX/SPX

Na fyzické a datové spojové vrstvy Sítě Novell používají všechny oblíbené protokoly těchto úrovní (Ethernet, Token Ring, FDDI a další).

Na síťová vrstva protokol běžící na zásobníku Novell IPX a také protokoly pro výměnu směrovacích informací RIP A NLSP(obdoba protokolu OSPF zásobníku TCP/IP). IPX je protokol, který se zabývá adresováním a směrováním paketů v sítích Novell. Rozhodnutí IPX o směrování jsou založena na adresových polích v hlavičce paketu a také na informacích z protokolů výměny směrovacích informací. IPX například používá informace poskytované protokolem RIP nebo NetWare Link State Protocol (NLSP) k předávání paketů do cílového počítače nebo dalšího směrovače. Protokol IPX podporuje pouze zasílání zpráv datagramů, což šetří výpočetní prostředky. Protokol IPX tedy provádí tři funkce: nastavení adresy, vytvoření trasy a vysílání datagramů.

Transportní vrstva modelu OSI v zásobníku Novell odpovídá protokolu SPX, který implementuje zasílání zpráv orientovaných na připojení.

Na vrcholu úrovně aplikace, prezentace a relace Protokoly NCP a SAP fungují. Protokol NCP(NetWare Core Protocol) je protokol pro komunikaci mezi serverem NetWare a prostředím pracovní stanice. Tento protokol aplikační vrstvy implementuje architekturu klient-server v horních vrstvách modelu OSI. Pomocí funkcí tohoto protokolu se pracovní stanice připojuje k serveru, mapuje adresáře serveru na písmena místních jednotek, prohlíží souborový systém server, kopie smazané soubory, mění jejich atributy atd. a také provádí separaci síťová tiskárna mezi pracovními stanicemi.

Servery a směrovače používají SAP k propagaci svých služeb a síťové adresy. Protokol SAP umožňuje síťovým zařízením neustále aktualizovat, jaké služby jsou aktuálně dostupné v síti. Při spuštění servery používají SAP k propagaci svých služeb zbytku sítě. Když se server vypne, použije SAP k oznámení sítě, že jeho služba byla ukončena.

V sítích Novell odesílají servery NetWare 3.x pakety vysílání SAP každou minutu. Pakety SAP do značné míry znečišťují síť, takže jedním z hlavních úkolů směrovačů, které jdou na globální linky, je filtrovat provoz SAP paketů a RIP paketů.

Zvláštnosti zásobníku IPX/SPX jsou způsobeny zvláštnostmi operačního systému NetWare, konkrétně orientací jeho raných verzí (až 4.0) na práci v malých lokálních sítích, sestávajících z osobních počítačů se skromnými zdroji. Proto Novell potřeboval protokoly, které vyžadovaly minimální počet paměť s náhodným přístupem(omezeno na 640 kB na počítačích kompatibilních s IBM se systémem MS-DOS) a to by běželo rychle na procesorech s malým výpočetním výkonem. V důsledku toho protokoly zásobníku IPX/SPX až donedávna fungovaly dobře v lokálních sítích a ne tak dobře ve velkých podnikových sítích, protože přetěžovaly pomalé globální linky vysílacími pakety, které jsou intenzivně využívány několika protokoly tohoto zásobníku (např. k navázání komunikace mezi klienty a servery).

Tato okolnost a skutečnost, že zásobník IPX/SPX je ve vlastnictví společnosti Novell a musí být licencován od společnosti Novell, na dlouhou dobu omezila svou distribuci pouze na sítě NetWare. V době vydání NetWare 4.0 však Novell provedl a nadále provádí velké změny svých protokolů, aby byly vhodnější pro podnikové sítě. Nyní je stack IPX/SPX implementován nejen v NetWare, ale také v několika dalších populárních síťových operačních systémech - SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Zásobník NetBIOS/SMB

Microsoft a IBM spolupracovaly na síťových nástrojích pro osobní počítače, takže zásobník protokolů NetBIOS/SMB je jejich společným duchovním dítětem. Nástroje NetBIOS se objevily v roce 1984 jako síťové rozšíření standardních funkcí. základní systém vstup/výstup (BIOS) IBM PC pro síťový program PC Network společnosti IBM, která na aplikační úrovni (obr. 1.6) využívala k implementaci síťových služeb protokol SMB (Server Message Block).

Rýže. 1.6. Zásobník NetBIOS/SMB

Protokol NetBIOS funguje na třech úrovních modelu interakce otevřených systémů: síť, doprava a relace. NetBIOS může poskytovat služby vyšší úrovně než protokoly IPX a SPX, ale nemá schopnost směrování. NetBIOS tedy není síťový protokol v užším slova smyslu. NetBIOS obsahuje mnoho užitečných síťových funkcí, které lze připsat vrstvě sítě, transportu a relaci, ale nelze jej použít ke směrování paketů, protože protokol pro výměnu rámců NetBIOS nezavádí takový koncept jako síť. To omezuje použití protokolu NetBIOS na sítě LAN, které nejsou podsítěmi. NetBIOS podporuje jak datagram, tak výměnu založenou na připojení.

Protokol SMB, odpovídající aplikační a prezentační vrstvě modelu OSI, reguluje interakci pracovní stanice se serverem. Funkce SMB zahrnují následující operace:

• Správa relace. Vytvoření a přerušení logického kanálu mezi pracovní stanicí a síťovými prostředky souborového serveru.
• Přístup k souboru. Pracovní stanice může oslovovat souborový server s požadavky na vytváření a mazání adresářů, vytváření, otevírání a zavírání souborů, čtení a zápis do souborů, přejmenování a mazání souborů, vyhledávání souborů, získávání a nastavení atributů souborů, blokování záznamů.
• Tisková služba. Pracovní stanice může řadit soubory do fronty pro tisk na serveru a získávat informace o tiskové frontě.
• Služba zpráv. SMB podporuje jednoduché zasílání zpráv s následující funkce: poslat jednoduchou zprávu; poslat vysílanou zprávu; odeslat začátek bloku zpráv; odeslat text bloku zpráv; odeslat konec bloku zpráv; odeslat uživatelské jméno; zrušit převod; získat název stroje.

Vzhledem k velkému množství aplikací, které využívají API funkce poskytuje NetBIOS, mnoho síťových operačních systémů implementuje tyto funkce jako rozhraní k jejich transportním protokolům. NetWare obsahuje program, který emuluje funkce NetBIOS založené na protokolu IPX, a existují softwarové emulátory NetBIOS pro Windows NT a zásobník TCP/IP.

Proč potřebujeme tyto cenné znalosti? (redakční)

Jednou mi kolega položil záludnou otázku. No, on říká, víte, co je model OSI ... A proč to potřebujete, co z těchto znalostí praktické využití: Je možné se předvést před figurínami? Nepravda, přínos těchto znalostí je systémový přístup při řešení mnoha praktických problémů. Například:

• řešení problémů (