• Vrstvy referenčního modelu osi jsou ve správném pořadí. Jak funguje model OSI

    Moderní svět IT je obrovská rozvětvená struktura, které je těžké porozumět. Pro zjednodušení porozumění a zlepšení ladění byla ve fázi návrhu protokolů a systémů použita modulární architektura. Je pro nás mnohem snazší zjistit, že problém je ve videočipu, když je grafická karta odděleným zařízením od zbytku zařízení. Nebo si všimněte problému samostatná oblast sítě, než aby se celá síť překopala úplně.

    Modulárním způsobem je budována i samostatná vrstva IT – síť. Model fungování sítě se nazývá síťový model základního referenčního modelu interakce otevřené systémy ISO/OSI. Stručně - model OSI.

    Model OSI se skládá ze 7 vrstev. Každá úroveň je abstrahována od ostatních a neví nic o jejich existenci. Model OSI lze přirovnat ke konstrukci automobilu: motor dělá svou práci, vytváří točivý moment a předává jej převodovce. Motoru je absolutně jedno, co se s tímto točivým momentem stane dál. Otočí kolo, housenku nebo vrtuli. Stejně jako u kola nezáleží na tom, odkud tento točivý moment pochází - od motoru nebo kliky, kterou mechanik otáčí.

    Zde je nutné přidat pojem užitečné zatížení. Každá úroveň nese určité množství informací. Některé z těchto informací jsou použitelné pro tuto úroveň, například adresa. IP adresa stránek pro nás nenese žádné informace. užitečné informace. Zajímají nás pouze kočky, které nám stránka ukazuje. Toto užitečné zatížení je tedy přenášeno v té části vrstvy, která se nazývá protokolová datová jednotka (PDU).

    Vrstvy modelu OSI

    Podívejme se blíže na jednotlivé vrstvy modelu OSI.

    1 úroveň. Fyzický ( fyzický). Jednotka zatížení ( PDU) tady je trochu. Kromě jedniček a nul fyzická úroveň nic neví. Na této úrovni fungují dráty, propojovací panely, síťové rozbočovače (rozbočovače, které je nyní obtížné najít v sítích, na které jsme zvyklí), síťové adaptéry. Jsou to síťové adaptéry a nic víc z počítače. Samotný síťový adaptér přijímá sekvenci bitů a předává ji dál.

    2. stupeň. Kanál ( datové spojení). PDU - rám ( rám). Na této úrovni se objeví adresování. Adresa je MAC adresa. Linková vrstva je zodpovědná za doručení rámců na místo určení a jejich integritu. V nám známých sítích odkazová vrstva protokol ARP funguje. Adresování druhé úrovně funguje pouze v rámci jednoho segmentu sítě a neví nic o směrování – to řeší vyšší úroveň. Zařízení pracující na L2 jsou tedy přepínače, mosty a ovladač síťového adaptéru.

    3. úroveň. Síť ( síť). balíček PDU ( paket). Nejběžnějším protokolem (o tom „nejběžnějším“ nebudu dále mluvit – článek pro začátečníky a ti se s exotikou většinou nesetkají) je IP. Adresování probíhá pomocí IP adres, které se skládají z 32 bitů. Protokol je směrovatelný, to znamená, že paket je schopen se dostat do jakékoli části sítě přes určitý počet směrovačů. Směrovače fungují na L3.

    4. úroveň. Doprava ( přeprava). segment PDU ( segment)/datagram ( datagram). Na této úrovni se objevují koncepty portů. Funguje zde TCP a UDP. Protokoly této vrstvy jsou zodpovědné za přímou komunikaci mezi aplikacemi a za spolehlivost doručování informací. TCP je například schopen požádat o opakovaný přenos dat v případě, že data byla přijata nesprávně nebo ne všechna. TCP může také změnit rychlost přenosu dat, pokud přijímající strana nestihne vše přijmout (velikost okna TCP).

    Následující úrovně jsou pouze "správně" implementovány v RFC. V praxi protokoly popsané na následujících úrovních fungují současně na několika úrovních modelu OSI, takže neexistuje jasné oddělení na úrovně relace a prezentace. V tomto ohledu je v současné době hlavním zásobníkem TCP / IP, o kterém budeme hovořit níže.

    Úroveň 5 zasedání ( zasedání). datové PDU ( data). Řídí komunikační relaci, výměnu informací, práva. Protokoly - L2TP, PPTP.

    6. úroveň. Výkonný ( prezentace). datové PDU ( data). Prezentace a šifrování dat. JPEG, ASCII, MPEG.

    7. úroveň. Použito ( aplikace). datové PDU ( data). Nejpočetnější a nejrozmanitější úroveň. Spouští všechny protokoly na vysoké úrovni. Například POP, SMTP, RDP, HTTP atd. Protokoly zde nemusejí myslet na směrování nebo garantování doručení informací – ty mají na starosti nižší vrstvy. Na úrovni 7 je pouze nutné implementovat konkrétní akce, například přijetí html kódu nebo e-mailové zprávy konkrétnímu příjemci.

    Závěr

    Modularita modelu OSI umožňuje rychle najít problémové oblasti. Koneckonců, pokud na web není ping (3-4 úrovně), nemá smysl kopat do překrývajících se vrstev (TCP-HTTP), když se web nezobrazuje. Abstrahováním od jiných úrovní je snazší najít chybu v problematické části. Analogicky s autem - nekontrolujeme svíčky, když jsme propíchli kolo.

    Model OSI je referenční model – jakýsi kulovitý kůň ve vakuu. Jeho vývoj trval velmi dlouho. Paralelně s tím byl vyvinut zásobník protokolů TCP / IP, který se v současné době aktivně používá v sítích. V souladu s tím lze nakreslit analogii mezi TCP/IP a OSI.

    Právě jsem začal pracovat správce sítě? Nechcete být zmateni? Náš článek vám pomůže. Slyšeli jste časem prověřeného správce mluvit o problémech se sítí a zmiňovat některé úrovně? Už jste se někdy v práci zeptali, jaké vrstvy jsou chráněny a fungují, pokud používáte starý firewall? Abychom se seznámili se základy informační bezpečnost, musíte pochopit princip hierarchie modelu OSI. Zkusme se podívat na možnosti tohoto modelu.

    Sebeúctyhodný správce systému by se měl dobře orientovat v podmínkách sítě

    Přeloženo z angličtiny - základní referenční model pro interakci otevřených systémů. Přesněji řečeno, síťový model zásobníku síťových protokolů OSI/ISO. Zaveden v roce 1984 jako koncepční rámec, který odděloval proces odesílání dat Celosvětová Síť do sedmi jednoduchých kroků. Není nejoblíbenější, protože vývoj specifikace OSI byl zpožděn. Zásobník protokolů TCP/IP je výhodnější a je považován za hlavní používaný model. S modelem OSI se však máte obrovskou šanci setkat na pozici správce systému nebo v IT oblasti.

    Bylo vytvořeno mnoho specifikací a technologií pro síťová zařízení. V takové rozmanitosti je snadné se splést. Je to model interakce otevřených systémů, který pomáhá vzájemně porozumět používání síťových zařízení různé metody sdělení. Všimněte si, že OSI je nejužitečnější pro výrobce softwaru a hardwaru, kteří se podílejí na návrhu kompatibilních produktů.

    Zeptejte se, k čemu vám to je? Znalost víceúrovňového modelu vám dá možnost svobodně komunikovat se zaměstnanci IT společností, probírání síťových problémů již nebude tísnivou nudou. A když se naučíte chápat, v jaké fázi k selhání došlo, můžete snadno najít příčiny a výrazně snížit rozsah vaší práce.

    úrovně OSI

    Model obsahuje sedm zjednodušených kroků:

    • Fyzický.
    • Kanál.
    • Síť.
    • Doprava.
    • zasedání.
    • Výkonný.
    • Aplikovaný.

    Proč rozkládání na kroky usnadňuje život? Každá z úrovní odpovídá určité fázi odesílání síťové zprávy. Všechny kroky jsou sekvenční, což znamená, že funkce se provádějí nezávisle, není potřeba informací o práci na předchozí úrovni. Jedinou nezbytnou součástí je, jak jsou data přijímána z předchozího kroku a jak jsou informace odesílány do dalšího kroku.

    Přejděme k přímému seznámení s úrovněmi.

    Fyzická vrstva

    Hlavním úkolem první fáze je přenos bitů fyzickými komunikačními kanály. Fyzické komunikační kanály jsou zařízení určená k přenosu a příjmu informačních signálů. Například vláknina koaxiál nebo kroucený pár. Převod může také projít bezdrátová komunikace. První stupeň je charakterizován přenosovým médiem: ochrana proti rušení, šířka pásma, vlnový odpor. Nastavují se také kvality elektrických koncových signálů (typ kódování, napěťové úrovně a rychlost přenosu signálu) a připojují se na standardní typy konektorů, jsou přiřazeny kontakty.

    Funkce fyzického stupně se provádějí na absolutně každém zařízení připojeném k síti. Například síťový adaptér implementuje tyto funkce ze strany počítače. Možná jste se již setkali s protokoly prvního kroku: RS-232, DSL a 10Base-T, které definují fyzické vlastnosti komunikačního kanálu.

    Linková vrstva

    Ve druhé fázi je asociována abstraktní adresa zařízení fyzické zařízení, kontroluje se dostupnost přenosového média. Bity jsou formovány do sad - rámů. Hlavním úkolem linkové vrstvy je odhalovat a opravovat chyby. Pro správný přenos jsou před a za rámec vloženy specializované bitové sekvence a je přidán vypočítaný kontrolní součet. Když rámec dosáhne cíle, je znovu vypočítán kontrolní součet již přijatých dat, pokud se shoduje s kontrolním součtem v rámci, je rámec rozpoznán jako správný. V opačném případě dojde k chybě, která je opravena opětovným přenosem informace.

    Kanálový stupeň umožňuje přenos informací díky speciální struktuře spojení. Zejména sběrnice, mosty a přepínače pracují prostřednictvím protokolů linkové vrstvy. Specifikace druhého kroku zahrnují: Ethernet, Token Ring a PPP. Funkce kanálového stupně v počítači jsou vykonávány síťovými adaptéry a jejich ovladači.

    síťová vrstva

    Ve standardních situacích nestačí funkce stadia kanálu pro kvalitní přenos informací. Specifikace druhého kroku mohou přenášet data pouze mezi uzly se stejnou topologií, jako je strom. Je potřeba udělat třetí krok. Je nutné vytvořit integrovaný dopravní systém s rozvětvenou strukturou pro několik sítí s libovolnou strukturou a lišících se způsobem přenosu dat.

    Jinými slovy, třetí krok zpracovává internetový protokol a funguje jako směrovač: vyhledávání Nejlepší cesta pro informaci. Router - zařízení, které sbírá data o struktuře propojení a přenáší pakety do cílové sítě (tranzitní přenosy - hopy). Pokud narazíte na chybu v adrese IP, jedná se o problém, ke kterému došlo dne síťová vrstva. Protokoly třetího stupně se dělí na síťové, směrovací nebo adresní: ICMP, IPSec, ARP a BGP.

    transportní vrstva

    Aby se data dostala do aplikací a horní úrovně zásobníku, je nutný čtvrtý krok. Poskytuje potřebnou míru spolehlivosti přenosu informací. Existuje pět tříd služeb dopravního jeviště. Jejich rozdíl spočívá v naléhavosti, proveditelnosti obnovení přerušeného spojení, schopnosti detekovat a opravovat chyby přenosu. Například ztráta paketů nebo duplikace.

    Jak vybrat třídu přepravní nožky? Když je kvalita komunikačních dopravních spojů vysoká, bude vhodnou volbou lehká služba. Pokud komunikační kanály nejsou bezpečné hned na začátku, je vhodné uchýlit se k rozvinuté službě, kterou zajistí maximální možnosti pro vyhledávání a řešení problémů (kontrola doručování dat, časové limity doručení). Specifikace fáze 4: TCP a UDP zásobníku TCP/IP, SPX zásobníku Novell.

    Kombinace prvních čtyř úrovní se nazývá dopravní subsystém. Plně poskytuje zvolenou úroveň kvality.

    vrstva relace

    Pátá fáze pomáhá při regulaci dialogů. Je nemožné, aby se účastníci rozhovoru navzájem přerušovali nebo mluvili synchronizovaně. Vrstva relace si pamatuje aktivní stranu v konkrétním okamžiku a synchronizuje informace, vyjednává a udržuje spojení mezi zařízeními. Jeho funkce umožňují návrat k kontrolní bod při dlouhém přenosu a nezačínejte znovu. Také v páté fázi můžete ukončit spojení po dokončení výměny informací. Specifikace úrovně relace: NetBIOS.

    Výkonná úroveň

    Šestá fáze se zabývá transformací dat do univerzálního rozpoznatelného formátu beze změny obsahu. Protože v různá zařízení zlikvidován různé formáty Informace zpracované na reprezentativní úrovni umožňují systémům vzájemné porozumění a překonávání syntaktických a kódovacích rozdílů. Kromě toho je v šesté fázi možné šifrovat a dešifrovat data, což zajišťuje utajení. Příklady protokolů: ASCII a MIDI, SSL.

    Aplikační vrstva

    Sedmý stupeň na našem seznamu a první, pokud program odesílá data přes síť. Skládá se ze sad specifikací, pomocí kterých uživatel, webové stránky. Například při odesílání zpráv poštou na aplikační vrstva je zvolen vhodný protokol. Skladba specifikací sedmé etapy je velmi různorodá. Například SMTP a HTTP, FTP, TFTP nebo SMB.

    Možná někde uslyšíte o osmé úrovni modelu ISO. Oficiálně neexistuje, ale mezi IT pracovníky se objevila komická osmá etapa. To vše kvůli skutečnosti, že problémy mohou nastat vinou uživatele, a jak víte, člověk je na vrcholu evoluce, takže se objevila osmá úroveň.

    Když jste se podívali na model OSI, byli jste schopni porozumět složité struktuře sítě a nyní porozumět podstatě své práce. Věci jsou docela snadné, když je proces rozdělen na části!

    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 promítá do standardů – jakákoli nová technologie získává „legální“ status teprve tehdy, když je její obsah zafixován v příslušné 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. Více modulů vysoká úroveň organizovat transport zpráv v rámci celé sítě, k tomu využívat 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 funkcí systému se uplatňuje nejen ve vztahu k síťové nástroje. Tento provozní model se používá například v místním souborové systémy, kdy příchozí požadavek na přístup k souboru je postupně zpracováván několika 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 s požadovanými údaji je provedena fyzická výměna externí zařízení pomocí ovladače disku.

    Víceúrovňová reprezentace nástrojů síťové interakce má svá specifika související s tím, že dva stroje, tzn tento případ 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 často také zkráceně nazývá „protokol.“ V tomto případě vztah mezi protokolem – formálně definovanou procedurou a protokolem – softwarový modul který tento postup implementuje, je 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 pouze popisuje systémové nástroje interakce realizované 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 systém spisová služba: obchází horní vrstvy modelu OSI a přímo přistupuje k systémovým nástrojům zodpovědným za přenos zpráv po síti, které jsou umístěny ve spodních vrstvách 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. Datové pole zprávy může být prázdné nebo může obsahovat nějaká data, například ta, do kterých je třeba zapsat vzdálený soubor. 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 Poštovní schránka 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 úrovni stačí poslat bity. 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 snímku umístěním speciální bitové sekvence na začátek a konec každého snímku pro jeho zvýraznění a také vypočítává kontrolní součet, zpracování všech bajtů rámce určitým způsobem a přidání kontrolního součtu do rámce. 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 linkové 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 globální sítě, které mají zřídka pravidelnou topologii, spojová vrstva 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. Například existuje implementace protokolu pro správu sítě SNMP přímo nad Ethernetem, ačkoli ve výchozím nastavení tento protokol běží nad síťový protokol Transportní protokol IP a 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 existují spojení mezi segmenty. 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 v jediná síť nebo vysoce spolehlivé sítě, ve kterých existují redundantní spojení 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 schopnost správná volba cesta přenosu zprávy i v případě, kdy struktura spojení mezi konstituujícími sítěmi má jiný charakter, než jaký je převzat 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 měnícímu se provozu, zatímco jiné se rozhodují na základě průměrů v průběhu času. dlouho. 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 problém koordinace různé technologie, což zjednodušuje adresování v velké sítě a vytváření spolehlivých a flexibilních bariér 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 poskytuje kontrolu nad dialogem: opravuje, která strana je v dialogu aktivní v současné době, 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 sada různých protokolů, pomocí kterých uživatelé sítě přistupují ke sdíleným zdrojům, jako jsou soubory, tiskárny nebo hypertextové webové stránky, a organizují svou spolupráci, například pomocí protokolu E-mailem. Obvykle se nazývá jednotka dat, se kterou aplikační vrstva pracuje zpráva (zpráva).

    Existuje velmi široká škála služeb aplikační vrstvy. Zde je jako příklad jen několik nejběžnějších implementací souborových služeb: NCP in operační systém Novell NetWare, SMB na 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 hardware FDDI znamená plná směna protokoly 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 vám umožňuje vyvíjet aplikace, které nejsou závislé na technické prostředky přímý přenos 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.

    Ke koordinaci provozu síťových zařízení z různých výrobců, zajišťující interakci sítí, které využívají jiné médium šíření signálu, byl vytvořen referenční model pro interakci otevřených systémů (OSI). Referenční model je postaven na hierarchickém základě. Každá vrstva poskytuje službu vyšší vrstvě a využívá služeb nižší vrstvy.

    Zpracování dat začíná na aplikační vrstvě. Poté data procházejí všemi vrstvami referenčního modelu a přes fyzickou vrstvu jsou odesílána do komunikačního kanálu. Na recepci probíhá zpětné zpracování dat.

    Referenční model OSI zavádí dva koncepty: protokol A rozhraní.

    Protokol je soubor pravidel, na jejichž základě se vzájemně ovlivňují vrstvy různých otevřených systémů.

    Rozhraní je soubor prostředků a metod interakce mezi prvky otevřeného systému.

    Protokol definuje pravidla pro interakci modulů stejné úrovně v různých uzlech a rozhraní určuje pravidla pro interakci modulů sousedních úrovní ve stejném uzlu.

    Referenční model OSI má celkem sedm vrstev. Stojí za zmínku, že skutečné stacky používají méně úrovní. Například populární TCP/IP používá pouze čtyři vrstvy. proč tomu tak je? Vysvětlíme si to trochu později. Nyní se podíváme na každou ze sedmi úrovní samostatně.

    Vrstvy modelu OSI:

    • fyzické úrovni. Definuje typ média pro přenos dat, fyzické a elektrické charakteristiky rozhraní, typ signálu. Tato vrstva se zabývá bity informací. Příklady protokolů fyzické vrstvy: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
    • úroveň kanálu. Zodpovědnost za přístup k přenosovému médiu, opravu chyb, spolehlivý přenos dat. Na recepci Data přijatá z fyzické vrstvy jsou zabalena do rámců, po kterých je zkontrolována jejich integrita. Pokud nedojde k žádným chybám, pak se data přenesou do síťové vrstvy. Pokud se vyskytnou chyby, rámec se zahodí a vygeneruje se požadavek na opakovaný přenos. Linková vrstva je rozdělena na dvě podvrstvy: MAC (Media Access Control) a LLC (Local Link Control). MAC reguluje přístup ke sdílenému fyzické prostředí. LLC poskytuje službu síťové vrstvy. Přepínače fungují na vrstvě propojení. Příklady protokolů: Ethernet, PPP.
    • síťová vrstva. Jeho hlavními úkoly je směrování – určení optimální cesty pro přenos dat, logické adresování uzlů. Této úrovni lze navíc přiřadit úlohy odstraňování problémů se sítí (protokol ICMP). Síťová vrstva se zabývá pakety. Příklady protokolů: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
    • transportní vrstva. Navrženo tak, aby poskytovalo data bez chyb, ztrát a duplikací v pořadí, v jakém byla přenesena. Provádí end-to-end kontrolu přenosu dat od odesílatele k příjemci. Příklady protokolů: TCP, UDP.
    • úroveň relace. Spravuje vytvoření/udržování/ukončení komunikační relace. Příklady protokolů: L2TP, RTCP.
    • Výkonná úroveň. Provádí převod dat do požadovaný tvar, šifrování/kódování, komprese.
    • Aplikační úroveň. Provádí interakci mezi uživatelem a sítí. Interaguje s aplikacemi na straně klienta. Příklady protokolů: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

    Po seznámení se s referenčním modelem zvážíme zásobník protokolu TCP / IP.

    TCP/IP model definuje čtyři vrstvy. Jak můžete vidět na obrázku výše, jedna vrstva TCP / IP může odpovídat několika vrstvám modelu OSI.

    Vrstvy modelu TCP/IP:

    • Úroveň síťová rozhraní. Odpovídá dvěma spodním vrstvám modelu OSI: linkové a fyzické. Na základě toho je zřejmé, že tato úroveň určuje vlastnosti přenosového média (twisted pair, optické vlákno, rádio), typ signálu, způsob kódování, přístup k přenosovému médiu, oprava chyb, fyzické adresování (MAC adresy). V modelu TCP / IP na této úrovni funguje protokol Ethnet a jeho deriváty (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).
    • Spolupracující vrstva. Odpovídá síťové vrstvě modelu OSI. Přebírá všechny jeho funkce: směrování, logické adresování (IP adresy). Na této úrovni funguje protokol IP.
    • transportní vrstva. Odpovídá transportní vrstvě modelu OSI. Zodpovědnost za doručování paketů ze zdroje do cíle. Na této úrovni se jedná o dva protokoly: TCP a UDP. TCP je spolehlivější než UDP tím, že v případě chyby předkládá požadavky na opětovné odeslání před připojením. Zároveň je však TCP pomalejší než UDP.
    • Aplikační úroveň. Jeho hlavním úkolem je interakce s aplikacemi a procesy na hostitelích. Příklady protokolů: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

    Zapouzdření je metoda sbalení datového paketu, ve které jsou servisní hlavičky paketu, navzájem nezávislé, abstrahovány od hlaviček nižších úrovní jejich zahrnutím do vyšších úrovní.

    Podívejme se na konkrétní příklad. Předpokládejme, že se chceme dostat z počítače na web. K tomu musí náš počítač připravit http požadavek na přijetí prostředků webového serveru, na kterém je uložena stránka webu, kterou potřebujeme. Na aplikační vrstvě je k datům (Data) prohlížeče přidána hlavička HTTP. Dále je na transportní úrovni do našeho paketu přidána TCP hlavička obsahující čísla portů odesílatele a příjemce (port 80 pro HTTP). Na úrovni sítě je vytvořena IP hlavička obsahující IP adresy odesílatele a příjemce. Bezprostředně před přenosem je na vrstvě datového spojení přidána ethernetová hlavička, která obsahuje fyzické (MAC adresy) odesílatele a příjemce. Po všech těchto procedurách je paket ve formě bitů informace přenášen po síti. Při přijetí je proces obrácený. Webový server na každé úrovni zkontroluje odpovídající záhlaví. Pokud je kontrola úspěšná, hlavička se zahodí a paket přejde na vyšší úroveň. V opačném případě je celý paket zahozen.


    Přihlaste se k odběru našeho

    Začnu tím, že definuji, jak se to dělá. Model OSI je teoretický ideální model síťový přenos dat. To znamená, že v praxi u tohoto modelu nikdy nepotkáte přesnou shodu, to je benchmark, kterého se vývojáři drží. síťové programy a výrobci síťová zařízení aby byla zachována kompatibilita jejich produktů. Můžete to porovnat s představami lidí o ideálním člověku – nikde to nenajdete, ale každý ví, o co se má snažit.


    Hned chci upozornit na jednu nuanci - to, co se v rámci OSI modelu přenáší po síti, budu nazývat daty, což není úplně správné, ale abych začínajícího čtenáře nepletl pojmy, udělal jsem kompromis se svým svědomí.


    Níže je nejznámější a nejrozumnější diagram modelu OSI. V článku bude více kreseb, ale navrhuji považovat první za hlavní:



    Tabulka se skládá ze dvou sloupců, v počáteční fázi nás zajímá pouze ten pravý. Tabulku budeme číst odspodu nahoru (ale jak jinak :)). Ve skutečnosti to není můj rozmar, ale dělám to pro pohodlí asimilace informací - od jednoduchých po složité. Jít!


    Na pravé straně výše uvedené tabulky je zdola nahoru cesta dat přenášených sítí (např. domácí router do vašeho počítače). Upřesnění - úrovně OSI zdola nahoru, pak to bude datová cesta na přijímací straně, pokud shora dolů, tak naopak - odesílání. Doufám, že je to jasné. Abychom úplně rozptýlili pochybnosti, zde je další schéma pro jasnost:



    Ke sledování cesty dat a změn, které s nimi nastanou přes úrovně, si stačí představit, jak se pohybují po modré čáře v diagramu, nejprve se pohybují shora dolů přes úrovně OSI z prvního počítače, poté z zdola nahoru k druhému. Nyní se podívejme blíže na každou z úrovní.


    1) Fyzické(fyzické) - označuje se jím tzv. "médium přenosu dat", tzn. dráty, optický kabel, rádiové vlny (v případě bezdrátového připojení) a podobně. Pokud je například váš počítač připojen k internetu pomocí kabelu, pak dráty, kontakty na konci drátu, kontakty konektoru síťové karty vašeho počítače a také vnitřní elektrické obvody na počítačových deskách. Síťoví inženýři mají koncept "problém s fyzikou" - to znamená, že specialista viděl zařízení fyzické vrstvy jako viníka "nepřenosu" dat, například je někde rozbité síťový kabel nebo nízká úroveň signál.


    2) Kanál(datalink) - to je mnohem zajímavější. Abychom porozuměli linkové vrstvě, budeme muset nejprve porozumět konceptu MAC adresy, protože to bude hlavní postava této kapitoly :). MAC adresa se také nazývá „fyzická adresa“, „hardwarová adresa“. Jedná se o sadu 12 znaků hexadecimálníčíselná soustava dělená 6 oktety pomlčka nebo dvojtečka, například 08:00:27:b4:88:c1. Potřebné pro jedinečnou identifikaci síťové zařízení online. Teoreticky je MAC adresa globálně unikátní, tzn. nikde na světě taková adresa být nemůže a je "všitá" do síťového zařízení ve fázi výroby. Existují však jednoduché způsoby, jak jej změnit na libovolný a kromě toho někteří bezohlední a málo známí výrobci neváhají nýtovat například šarži 5000 síťové karty s úplně stejným MAC. Pokud se tedy alespoň dva takoví „akrobatičtí bratři“ objeví ve stejné lokální síti, začnou konflikty a problémy.


    Na datové vrstvě tedy data zpracovává síťové zařízení, které zajímá jediné – naše notoricky známá MAC adresa, tzn. má zájem o doručovací adresu. Mezi zařízení na linkové úrovni patří například přepínače (jsou to také přepínače) - uchovávají si v paměti MAC adresy síťových zařízení, se kterými mají přímé přímé spojení, a při příjmu dat na přijímacím portu kontrolují MAC adresy v datech s MAC adresami dostupnými v paměti. Pokud existují shody, pak jsou data odeslána adresátovi, zbytek je jednoduše ignorován.


    3) Síť(síť) - "posvátná" úroveň, pochopení principu fungování z velké části dělá síťového inženýra takovým. Tady už „IP-adresa“ vládne železnou pěstí, tady je to základ základů. Díky absenci IP adresy je možné přenášet data mezi počítači, které nejsou součástí stejné místní sítě. Přenos dat mezi různými lokální sítě se nazývá routing a zařízení, která to umožňují, se nazývají routery (jsou to také routery, i když v posledních letech je koncept routeru značně zvrácený).


    Takže IP adresa - pokud nezacházíte do podrobností, pak se jedná o sadu 12 číslic v desítkové ("normální") číselné soustavě, rozdělených do 4 oktetů, oddělených tečkou, která je přiřazena síti zařízení při připojení k síti. Zde je třeba jít trochu hlouběji: mnoho lidí například zná adresu z rozsahu 192.168.1.23. Je zcela zřejmé, že zde není 12 číslic. Pokud však napíšete adresu v plném formátu, vše zapadne na své místo - 192.168.001.023. V této fázi nebudeme kopat ještě hlouběji, protože IP adresování je samostatné téma pro příběh a show.


    4) Transportní vrstva(přeprava) - jak již z názvu vyplývá, je potřeba speciálně pro doručení a odeslání dat adresátovi. Nakreslíme-li analogii s naší dlouhotrvající poštou, IP adresa je ve skutečnosti doručovací nebo přijímací adresa a přepravní protokol je pošťák, který umí číst a ví, jak dopis doručit. Protokoly jsou různé, pro různé účely, ale mají stejný význam – doručení.


    Transportní vrstva je poslední vrstvou, která je obecně zajímavá pro síťové inženýry, správci systému. Pokud všechny 4 nižší úrovně fungovaly, jak měly, ale data nedorazila do cíle, pak je třeba problém hledat již v software konkrétní počítač. Protokoly tzv. vyšších úrovní velmi znepokojují programátory a někdy ještě správce systému (pokud se například zabývá údržbou serverů). Proto dále okrajově popíšu účel těchto úrovní. Pokud se navíc na situaci podíváte objektivně, nejčastěji v praxi přebírá funkce více horních vrstev modelu OSI jedna aplikace nebo služba najednou a nelze jednoznačně říci, kam to připsat.


    5) Zasedání(session) - řídí otevření, ukončení relace přenosu dat, kontroluje přístupová práva, řídí synchronizaci začátku a konce přenosu. Pokud si například stáhnete soubor z internetu, váš prohlížeč (nebo prostřednictvím toho, co tam stáhnete) odešle požadavek na server, kde se soubor nachází. V tomto okamžiku jsou zapnuty protokoly relace, které zajišťují úspěšné stažení souboru, po kterém se teoreticky automaticky vypnou, i když existují možnosti.


    6) Jednatel(prezentace) - Připraví data ke zpracování koncovou aplikací. Například pokud toto textový soubor, pak je potřeba zkontrolovat kódování (aby nevznikly "praskliny"), lze vybalit z archivu....ale zde je jasně vidět to, o čem jsem psal dříve - je velmi těžké oddělit kde reprezentativní úroveň končí a kde začíná další:


    7) Použito(Aplikace (aplikace)) - jak již z názvu vyplývá, úroveň aplikací, které využívají přijatá data a vidíme výsledek práce všech úrovní modelu OSI. Tento text například čtete, protože jste jej otevřeli ve správném kódování, požadované písmo atd. váš prohlížeč.


    A nyní, když alespoň rámcově rozumíme technologii procesu, považuji za nutné vyprávět o bitech, rámcích, paketech, blocích a datech. Pokud si vzpomínáte, na začátku článku jsem vás požádal, abyste nevěnovali pozornost levému sloupci v hlavní tabulce. Takže je její čas! Nyní znovu projdeme všechny vrstvy modelu OSI a uvidíme, jak se jednoduché bity (0s a 1s) mění na data. Půjdeme také zdola nahoru, abychom neporušili sekvenci asimilace materiálu.


    Na fyzickýúroveň máme signál. Může to být elektrické, optické, rádiové vlny atd. Zatím to ani nejsou bity, ale síťové zařízení přijatý signál analyzuje a převádí na nuly a jedničky. Tento proces se nazývá „konverze hardwaru“. Dále, již uvnitř síťového zařízení, jsou bity kombinovány do (osm bitů v jednom byte), zpracovávány a přenášeny do spojové vrstvy.


    Na kanálúrovni máme tzv rám. Zhruba řečeno se jedná o balíček bajtů, od 64 do 1518 v jednom balíčku, ze kterého přepínač načte hlavičku, která obsahuje MAC adresy příjemce a odesílatele a také Technické informace. Zobrazení shod MAC adresy v záhlaví a v něm spínací stůl(paměť), přepínač odešle snímky s takovými shodami do cílového zařízení


    Na síťúrovni, ke vší té dobrotě se přidávají i IP adresy příjemce a odesílatele, které jsou všechny extrahovány ze stejné hlavičky a tomu se říká Igelitová taška.


    Na dopravaúrovni je paket adresován odpovídajícímu protokolu, jehož kód je uveden v obslužných informacích hlavičky a je dán pro obsluhu protokolům vyšší úrovně, pro které se již jedná o plnohodnotná data, tzn. informace ve stravitelné, aplikacemi využitelné formě.


    Níže uvedený diagram to ukáže jasněji:


    Přečtěte si více: