Modelul fizic al rețelei. Model de rețea de referință OSI

Lumea IT modernă este o structură uriașă, ramificată, greu de înțeles. Pentru a simplifica înțelegerea și îmbunătățirea depanării chiar și în etapa de proiectare a protocoalelor și sistemelor, a fost utilizată o arhitectură modulară. Ne este mult mai ușor să ne dăm seama că problema este în cipul video atunci când placa video este un dispozitiv separat de restul echipamentului. Sau observați o problemă într-o secțiune separată a rețelei, mai degrabă decât să lopați întreaga rețea.

Un strat separat de IT - rețeaua - este, de asemenea, construit modular. Modelul de operare al rețelei se numește model de rețea ISO/OSI Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Pe scurt - modelul OSI.

Modelul OSI este format din 7 straturi. Fiecare nivel este abstras de celelalte și nu știe nimic despre existența lor. Modelul OSI poate fi comparat cu structura unei mașini: motorul își face treaba creând cuplu și transferându-l în cutia de viteze. Motorului nu îi pasă ce se întâmplă mai departe cu acest cuplu. Va învârti o roată, o omidă sau o elice? La fel ca și roata, nu contează de unde provine acest cuplu - de la motor sau de la mânerul pe care mecanicul îl întoarce.

Aici trebuie să adăugăm conceptul de sarcină utilă. Fiecare nivel conține o anumită cantitate de informații. Unele dintre aceste informații sunt proprietatea acestui nivel, de exemplu, adresa. Adresa IP a site-ului nu ne oferă nicio informație utilă. Ne pasă doar de pisicile pe care ni le arată site-ul. Deci, această sarcină utilă este transportată în acea parte a stratului numită unitatea de date de protocol (PDU).

Straturi ale modelului OSI

Să ne uităm la fiecare nivel al modelului OSI mai detaliat.

Nivelul 1. fizic ( fizic). Unitate de încărcare ( PDU) aici este bitul. Stratul fizic nu știe nimic în afară de unu și zero. La acest nivel funcționează firele, panourile de corecție, hub-urile de rețea (hub-uri care acum sunt greu de găsit în rețelele noastre obișnuite) și adaptoarele de rețea. Sunt adaptoare de rețea și nimic altceva de la computer. Adaptorul de rețea însuși primește secvența de biți și o transmite în continuare.

Nivelul 2. Conducta ( link de date). PDU - cadru ( cadru). Adresarea apare la acest nivel. Adresa este adresa MAC. Stratul de legătură este responsabil pentru livrarea cadrelor către destinatar și pentru integritatea acestora. În rețelele cu care suntem familiarizați, protocolul ARP operează la nivel de legătură. Adresarea de al doilea nivel funcționează doar într-un segment de rețea și nu știe nimic despre rutare - aceasta este gestionată de un nivel superior. În consecință, dispozitivele care funcționează pe L2 sunt comutatoare, punți și un driver de adaptor de rețea.

Nivelul 3. Rețea ( reţea). pachet PDU ( pachet). Cel mai comun protocol (nu voi vorbi mai departe despre „cel mai comun” - acest articol este pentru începători și, de regulă, nu întâlnesc nimic exotic) aici este IP. Adresarea are loc folosind adrese IP, care constau din 32 de biți. Protocolul este rutat, adică un pachet poate ajunge în orice parte a rețelei printr-un anumit număr de routere. Routerele funcționează pe L3.

Nivelul 4. transport ( transport). Segment PDU ( segment)/datagrama ( datagrama). La acest nivel apar conceptele de porturi. TCP și UDP funcționează aici. Protocoalele de la acest nivel sunt responsabile pentru comunicarea directă între aplicații și pentru fiabilitatea furnizării informațiilor. De exemplu, TCP poate solicita o retransmitere a datelor dacă datele au fost primite incorect sau nu toate. TCP poate modifica, de asemenea, rata de transfer de date dacă partea care primește nu are timp să primească totul (TCP Window Size).

Următoarele niveluri sunt implementate „corect” doar în RFC. În practică, protocoalele descrise la nivelurile următoare operează simultan la mai multe niveluri ale modelului OSI, deci nu există o divizare clară în straturi de sesiune și prezentare. În acest sens, în prezent principalul stack utilizat este TCP/IP, despre care vom vorbi mai jos.

Nivelul 5. Sesiune ( sesiune). date PDU ( date). Gestionează sesiunea de comunicare, schimbul de informații și drepturile. Protocoale - L2TP, PPTP.

Nivelul 6. executiv ( prezentare). date PDU ( date). Prezentarea și criptarea datelor. JPEG, ASCII, MPEG.

Nivelul 7. Aplicat ( aplicarea). date PDU ( date). Nivelul cel mai numeros și variat. Rulează toate protocoalele de nivel înalt. Cum ar fi POP, SMTP, RDP, HTTP etc. Protocoalele de aici nu trebuie să se gândească la rutare sau la garantarea livrării de informații - acest lucru se realizează prin straturi inferioare. La nivelul 7, este necesar doar implementarea unor acțiuni specifice, de exemplu, primirea unui cod html sau a unui mesaj de e-mail către un anumit destinatar.

Concluzie

Modularitatea modelului OSI permite identificarea rapidă a zonelor cu probleme. La urma urmei, dacă nu există ping (3-4 nivele) pentru site, nu are rost să pătrundem în straturile de deasupra (TCP-HTTP) atunci când site-ul nu este afișat. Făcând abstracție de la alte niveluri, este mai ușor să găsiți o eroare în partea problematică. Prin analogie cu o mașină - nu verificăm bujiile atunci când spargem roata.

Modelul OSI este un model de referință - un fel de cal sferic în vid. Dezvoltarea sa a durat foarte mult. În paralel cu acesta, a fost dezvoltată stiva de protocoale TCP/IP, care este utilizată activ în rețele în prezent. În consecință, se poate face o analogie între TCP/IP și OSI.

acces la mediul de rețea. În același timp, strat de legătură gestionează procesul de plasare a datelor transmise în mediul fizic. De aceea strat de legăturăîmpărțit în 2 subniveluri (Fig. 5.1): subnivel superior controlul canalului logic de transmisie a datelor( Controlul legăturii logice - SRL), care este comun tuturor tehnologiilor și subnivelului inferior controlul accesului media(Control acces media - MAC). În plus, instrumentele stratului de legătură vă permit să detectați erorile în datele transmise.

Orez. 5.1.

Interacțiunea nodurilor rețelei locale are loc pe baza protocoalelor la nivel de legătură. Transmiterea datelor în rețelele locale are loc pe distanțe relativ scurte (în interiorul clădirilor sau între clădirile apropiate), dar la viteză mare (10 Mbit/s - 100 Gbit/s). Distanța și viteza de transmisie datele sunt determinate de echipamentul standardelor corespunzătoare.

Institutul Internațional de Ingineri Electrici și Electronici - IEEE) a fost dezvoltată familia de standarde 802.x, care reglementează funcționarea legăturii de date și a straturilor fizice ale modelului ISO/OSI cu șapte straturi. Un număr de aceste protocoale sunt comune tuturor tehnologiilor, de exemplu standardul 802.2 alte protocoale (de exemplu, 802.3, 802.3u, 802.5) definesc caracteristicile tehnologiilor de rețea locală.

substratul LLCîn curs de implementare software. La substratul LLC există mai multe proceduri care vă permit să stabiliți sau să nu stabiliți o comunicare înainte de a transmite cadre care conțin date, să restaurați sau să nu restaurați cadrele dacă acestea sunt pierdute sau sunt detectate erori. Subnivel LLC implementează comunicarea cu protocoale de nivel de rețea, de obicei cu protocolul IP. Comunicarea cu stratul de rețea și definirea procedurilor logice pentru transmiterea cadrelor prin rețea implementează protocolul 802.2. Protocolul 802.1 oferă o definiție generală a rețelelor locale, legată de modelul ISO/OSI. Există și modificări ale acestui protocol.

Substratul MAC determină caracteristicile accesului la mediul fizic atunci când utilizați diverse tehnologii de rețea locală. Fiecare tehnologie de strat MAC (fiecare protocol: 802.3, 802.3u, 802.3z etc.) corespunde mai multor variante ale specificațiilor stratului fizic (protocoale) (Fig. 5.1). Caietul de sarcini Tehnologia stratului MAC - definește mediul stratului fizic și parametrii de bază ai transferului de date ( viteza de transmisie, tip mediu, bandă îngustă sau bandă largă).

La nivelul legăturii laturii de transmisie se formează cadru, în care pachetul este încapsulat. Procesul de încapsulare adaugă un antet de cadru și un trailer la un pachet de protocol de rețea, cum ar fi IP. Astfel, cadrul oricărei tehnologii de rețea constă din trei părți:

• antet,
• câmpuri de date unde se află coletul,
• întrerupător de limită.

Pe partea de recepție, procesul de decapsulare inversă este implementat atunci când un pachet este extras din cadru.

Titlu include delimitatori de cadre, câmpuri de adresă și de control. Separatoare cadrele vă permit să determinați începutul unui cadru și să asigurați sincronizarea între emițător și receptor. Adrese stratul de legătură sunt adrese fizice. Atunci când se utilizează tehnologii compatibile Ethernet, adresarea datelor în rețelele locale se realizează prin adrese MAC, care asigură livrarea cadrului către nodul destinație.

Capătă de capăt conține un câmp de sumă de control (Secvență de verificare a cadrelor - FCS), care se calculează atunci când cadrul este transmis folosind un cod ciclic CRC. Pe partea de primire suma de control se calculează din nou cadrul și se compară cu cel primit. Dacă se potrivesc, atunci consideră că cadrul a fost transmis fără erori. Dacă valorile FCS diferă, cadrul este aruncat și trebuie retransmis.

Atunci când este transmis printr-o rețea, un cadru trece secvenţial printr-un număr de conexiuni caracterizate de medii fizice diferite. De exemplu, la transmiterea datelor de la Nodul A la Nodul B (Fig. 5.2), datele trec secvenţial prin: conexiunea Ethernet dintre Nodul A şi Router A (cupru, pereche răsucită neecranată), conexiunea dintre Routerele A şi B (fibră). cablu optic), un cablu de cupru serial punct-la-punct între routerul B și punctul de acces wireless WAP, o conexiune fără fir (legatură radio) între WAP și nodul final B. Prin urmare fiecare conexiune are propriul cadru format specific.

Orez. 5.2.

Pachetul pregătit de Nodul A este încapsulat într-un cadru de rețea locală, care este transmis către Router-ul A. Routerul decapsulează pachetul din cadrul primit, determină la ce interfață de ieșire să trimită pachetul, apoi formează un nou cadru pentru transmisie prin mediu optic. Routerul B decapsulează pachetul din cadrul primit, determină la ce interfață de ieșire să redirecționeze pachetul, apoi generează un nou cadru pentru transmisie pe mediul de cupru serial punct la punct. Punctul de acces wireless WAP, la rândul său, își formează propriul cadru pentru transmiterea datelor prin canalul radio până la capătul Nodului B.

La crearea rețelelor, sunt utilizate diverse topologii logice care determină modul în care nodurile comunică prin mediu, cum controlul accesului până miercuri. Cele mai cunoscute topologii logice sunt punct-la-punct, multiacces, broadcast și token passing.

Partajarea mediului între mai multe dispozitive este implementată pe baza a două metode principale:

• metodă acces competitiv (nedeterminist).(Acces bazat pe conținut), când toate nodurile rețelei au drepturi egale, ordinea transmiterii datelor nu este organizată. Pentru a transmite, acest nod trebuie să asculte mediul, dacă este liber, atunci informațiile pot fi transmise. În acest caz, pot apărea conflicte ( ciocniri) când două (sau mai multe) noduri încep simultan să transmită date;
• metodă acces controlat (determinist).(Acces controlat), care oferă nodurilor acces prioritar la mediu pentru transmiterea datelor.

În primele etape ale creării rețelelor Ethernet, a fost folosită o topologie „autobuz”, un mediu de transmisie de date partajat era comun tuturor utilizatorilor. În acest caz, metoda a fost implementată acces multiplu către un mediu de transmisie comun (protocol 802.3). Acest lucru a necesitat controlul purtătorului, a cărui prezență a indicat că un anumit nod transmitea deja date pe un mediu comun. Prin urmare, un nod care dorea să transfere date trebuia să aștepte sfârșitul transferului și, când mediul a devenit liber, să încerce să transfere datele.

Informațiile transmise în rețea pot fi primite de orice computer a cărui adresă adaptorului de rețea NIC se potrivește cu adresa MAC de destinație a cadrului transmis sau de către toate computerele din rețea în timpul transmisiei de difuzare. Cu toate acestea, un singur nod poate transmite informații în orice moment. Înainte de a transmite, un nod trebuie să se asigure că magistrala comună este liberă, ascultând mediul.

Când două sau mai multe computere transmit date în același timp, apare un conflict ( coliziune) când datele nodurilor de transmisie se suprapun între ele, apare distorsiunea și pierderea de informații. Prin urmare, sunt necesare procesarea coliziunii și retransmiterea cadrelor implicate în coliziune.

Metodă similară nedeterminist(asociativ) acces miercuri a primit numele Acces multiplu media cu Carrier Sense și Collision Detection(Acces la Multiplicare Carrier Sense

A cărui dezvoltare nu a fost legată de modelul OSI.

Straturi de model OSI

Modelul este format din 7 niveluri situate unul deasupra celuilalt. Straturile interacționează între ele (vertical) prin interfețe și pot interacționa cu un strat paralel al altui sistem (pe orizontală) folosind protocoale. Fiecare nivel poate interacționa doar cu vecinii săi și poate îndeplini funcțiile care îi sunt atribuite numai acestuia. Mai multe detalii pot fi văzute în figură.

Modelul OSI
Tip de date	Nivel	Funcții
Date	7. Stratul de aplicare	Acces la serviciile de rețea
	6. Stratul de prezentare	Reprezentarea și codificarea datelor
	5. Stratul de sesiune	Managementul sesiunii
Segmente	4. Transport	Comunicare directă între punctele finale și fiabilitate
Pachete	3. Rețea	Determinarea rutei și adresarea logică
Personal	2. Canal	Adresarea fizică
Biți	1. Stratul fizic	Lucrul cu medii de transmisie, semnale și date binare

Nivel de aplicație (aplicație). Stratul de aplicare)

Nivelul superior al modelului asigură interacțiunea aplicațiilor utilizatorului cu rețeaua. Acest nivel permite aplicațiilor să utilizeze servicii de rețea, cum ar fi accesul de la distanță la fișiere și baze de date și redirecționarea e-mailurilor. De asemenea, este responsabil pentru transmiterea informațiilor despre servicii, furnizarea aplicațiilor cu informații despre erori și generarea de solicitări către nivelul de prezentare. Exemplu: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, BitTorrent, MODBUS, SIP

Executiv (nivel de prezentare) Stratul de prezentare)

Acest nivel este responsabil pentru conversia protocolului și codificarea/decodificarea datelor. Acesta convertește cererile de aplicații primite de la nivelul aplicației într-un format pentru transmisie prin rețea și convertește datele primite din rețea într-un format ușor de înțeles pentru aplicații. Acest strat poate efectua compresia/decompresia sau codificarea/decodarea datelor, precum și redirecționarea cererilor către o altă resursă de rețea dacă acestea nu pot fi procesate local.

Stratul 6 (prezentări) al modelului de referință OSI este de obicei un protocol intermediar pentru conversia informațiilor din straturi învecinate. Acest lucru permite comunicarea între aplicații pe sisteme informatice disparate într-un mod transparent pentru aplicații. Stratul de prezentare oferă formatarea și transformarea codului. Formatarea codului este utilizată pentru a se asigura că aplicația primește informații de prelucrat care au sens pentru ea. Dacă este necesar, acest strat poate efectua traducerea dintr-un format de date în altul. Stratul de prezentare nu se ocupă doar de formatele și prezentarea datelor, ci se ocupă și de structurile de date care sunt utilizate de programe. Astfel, stratul 6 asigură organizarea datelor pe măsură ce sunt trimise.

Pentru a înțelege cum funcționează, să ne imaginăm că există două sisteme. Unul folosește EBCDIC, cum ar fi un mainframe IBM, pentru a reprezenta date, iar celălalt folosește ASCII (cei mai mulți producători de computere îl folosesc). Dacă aceste două sisteme trebuie să facă schimb de informații, atunci este necesar un strat de prezentare care va efectua conversia și traducerea între cele două formate diferite.

O altă funcție îndeplinită la nivelul de prezentare este criptarea datelor, care este utilizată în cazurile în care este necesar să se protejeze informațiile transmise împotriva primirii de către destinatari neautorizați. Pentru a îndeplini această sarcină, procesele și codul din stratul de prezentare trebuie să efectueze transformarea datelor. Există și alte rutine la acest nivel care comprimă textele și convertesc graficele în fluxuri de biți, astfel încât acestea să poată fi transmise printr-o rețea.

Standardele stratului de prezentare definesc, de asemenea, modul în care sunt reprezentate imaginile grafice. În aceste scopuri, poate fi folosit formatul PICT, un format de imagine folosit pentru a transfera grafica QuickDraw între programele Macintosh și PowerPC. Un alt format de reprezentare este formatul de fișier imagine TIFF etichetat, care este utilizat de obicei pentru imagini raster de înaltă rezoluție. Următorul standard al stratului de prezentare care poate fi utilizat pentru imaginile grafice este cel dezvoltat de Joint Photographic Expert Group; în utilizarea de zi cu zi, acest standard se numește pur și simplu JPEG.

Există un alt grup de standarde la nivel de prezentare care definesc prezentarea fragmentelor audio și de film. Aceasta include interfața MIDI (Musical Instrument Digital Interface) pentru reprezentarea digitală a muzicii, dezvoltată de standardul MPEG Motion Picture Experts Group, utilizată pentru comprimarea și codificarea clipurilor video pe CD-uri, stocarea lor în formă digitalizată și transmiterea la viteze de până la 1,5 Mbits /s și QuickTime este un standard care descrie elemente audio și video pentru programe care rulează pe computere Macintosh și PowerPC.

Nivel de sesiune Stratul de sesiune)

Nivelul 5 al modelului este responsabil pentru menținerea unei sesiuni de comunicare, permițând aplicațiilor să interacționeze între ele pentru o perioadă lungă de timp. Stratul gestionează crearea/încheierea sesiunii, schimbul de informații, sincronizarea sarcinilor, determinarea eligibilității pentru transferul de date și întreținerea sesiunii în perioadele de inactivitate a aplicației. Sincronizarea transmisiei este asigurată prin plasarea punctelor de control în fluxul de date, începând de la care procesul este reluat dacă interacțiunea este întreruptă.

Stratul de transport Stratul de transport)

Nivelul 4 al modelului este conceput pentru a furniza date fără erori, pierderi și dublare în secvența în care au fost transmise. Nu contează ce date sunt transmise, de unde și unde, adică asigură mecanismul de transmisie în sine. Împarte blocurile de date în fragmente, a căror dimensiune depinde de protocol, le combină pe cele scurte într-unul singur și le împarte pe cele lungi. Exemplu: TCP, UDP.

Există multe clase de protocoale de nivel de transport, de la protocoale care oferă doar funcții de transport de bază (de exemplu, funcții de transfer de date fără confirmare), până la protocoale care asigură că pachetele de date multiple sunt livrate la destinație în secvența corespunzătoare, multiplexarea datelor multiple. fluxuri, oferă mecanism de control al fluxului de date și garantează fiabilitatea datelor primite.

Unele protocoale de nivel de rețea, numite protocoale fără conexiune, nu garantează că datele sunt livrate la destinație în ordinea în care au fost trimise de dispozitivul sursă. Unele straturi de transport fac față acestui lucru prin colectarea datelor în secvența corectă înainte de a le transmite stratului de sesiune. Multiplexarea datelor înseamnă că stratul de transport este capabil să proceseze simultan mai multe fluxuri de date (fluxurile pot proveni din aplicații diferite) între două sisteme. Un mecanism de control al fluxului este un mecanism care vă permite să reglați cantitatea de date transferate de la un sistem la altul. Protocoalele stratului de transport au adesea o funcție de control al livrării datelor, forțând sistemul de recepție să trimită confirmări către partea care trimite că datele au fost primite.

Funcționarea protocoalelor cu stabilirea conexiunii poate fi descrisă folosind exemplul de funcționare a unui telefon obișnuit. Protocoalele acestei clase încep transmisia de date prin apelarea sau stabilirea unei rute pentru ca pachetele să urmeze de la sursă la destinație. După aceea, începe transferul de date în serie și apoi conexiunea se încheie la finalizarea transferului.

Protocoalele fără conexiune, care trimit date care conțin informații complete de adresă în fiecare pachet, funcționează în mod similar cu sistemul de e-mail. Fiecare scrisoare sau pachet conține adresa expeditorului și destinatarului. În continuare, fiecare oficiu poștal intermediar sau dispozitiv de rețea citește informațiile despre adresă și ia o decizie privind rutarea datelor. O scrisoare sau un pachet de date este transmis de la un dispozitiv intermediar la altul până când este livrat destinatarului. Protocoalele fără conexiune nu garantează că informațiile vor ajunge la destinatar în ordinea în care au fost trimise. Protocoalele de transport sunt responsabile pentru instalarea datelor în ordinea corespunzătoare atunci când se utilizează protocoale de rețea fără conexiune.

Stratul de rețea Stratul de rețea)

Nivelul 3 al modelului de rețea OSI este conceput pentru a defini calea pentru transmiterea datelor. Responsabil cu traducerea adreselor și numelor logice în cele fizice, determinarea celor mai scurte rute, comutarea și rutarea, monitorizarea problemelor și congestionarea rețelei. Un dispozitiv de rețea, cum ar fi un router, funcționează la acest nivel.

Protocoalele stratului de rețea direcționează datele de la sursă la destinație.

Stratul de legătură de date Stratul de legătură de date)

Acest nivel este conceput pentru a asigura interacțiunea rețelelor la nivelul fizic și a controla erorile care pot apărea. Acesta împachetează datele primite de la nivelul fizic în cadre, le verifică integritatea, corectează erorile dacă este necesar (trimite o cerere repetată pentru un cadru deteriorat) și le trimite la nivelul de rețea. Stratul de legătură de date poate comunica cu unul sau mai multe straturi fizice, monitorizând și gestionând această interacțiune. Specificația IEEE 802 împarte acest strat în 2 substraturi - MAC (Media Access Control) reglementează accesul la mediul fizic partajat, LLC (Logical Link Control) oferă serviciul de nivel de rețea.

În programare, acest nivel reprezintă driverul plăcii de rețea în sistemele de operare, există o interfață software pentru interacțiunea straturilor de canal și de rețea, acesta nu este un nivel nou, ci pur și simplu o implementare a modelului pentru un anumit sistem de operare; . Exemple de astfel de interfețe: ODI, NDIS

Nivelul fizic Stratul fizic)

Cel mai de jos nivel al modelului este destinat transmiterii directe a fluxului de date. Transmite semnale electrice sau optice într-o transmisie prin cablu sau radio și, în consecință, le primește și le convertește în biți de date în conformitate cu metodele de codificare a semnalului digital. Cu alte cuvinte, oferă o interfață între mediul de rețea și dispozitivul de rețea.

Protocoale: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (inclusiv 10BASE-T, 10BASE2,

Principalul defect al OSI este stratul de transport prost conceput. Pe acesta, OSI permite schimbul de date între aplicații (introducând conceptul port- identificatorul aplicației), însă, capacitatea de a schimba datagrame simple (tip UDP) nu este prevăzută în OSI - stratul de transport trebuie să formeze conexiuni, să asigure livrarea, să controleze fluxul etc. (tip TCP). Protocoalele reale implementează această posibilitate.

Familia TCP/IP

Familia TCP/IP are trei protocoale de transport: TCP, care este pe deplin compatibil cu OSI, care asigură verificarea primirii datelor, UDP, care corespunde stratului de transport doar prin prezența unui port, permițând schimbul de datagrame între aplicații , dar nu garantează primirea datelor, și SCTP, menit să depășească unele dintre deficiențele TCP și în care au adăugat câteva inovații. (Există aproximativ două sute de alte protocoale în familia TCP/IP, dintre care cel mai faimos este protocolul de serviciu ICMP, utilizat pentru nevoile operaționale interne; restul nu sunt, de asemenea, protocoale de transport.)

Familia IPX/SPX

În familia IPX/SPX, porturile (numite „sockets” sau „sockets”) apar în protocolul de nivel de rețea IPX, permițând schimbul de datagrame între aplicații (sistemul de operare își rezervă o parte din socket-uri). Protocolul SPX, la rândul său, completează IPX cu toate celelalte capabilități ale stratului de transport, în deplină conformitate cu OSI.

Ca adresă gazdă, IPX folosește un identificator format dintr-un număr de rețea de patru octeți (atribuit de routere) și adresa MAC a adaptorului de rețea.

Model DOD

O stivă de protocoale TCP/IP folosind un model OSI simplificat pe patru straturi.

Adresarea în IPv6

Adresele de destinație și sursă în IPv6 au o lungime de 128 de biți sau 16 de biți. Versiunea 6 generalizează tipurile de adrese speciale ale versiunii 4 în următoarele tipuri de adrese:

• Unicast – adresa individuală. Definește un singur nod - un computer sau un port de router. Pachetul trebuie livrat la nod de-a lungul celei mai scurte rute.
• Cluster – adresa cluster. Se referă la un grup de noduri care au un prefix de adresă comun (de exemplu, atașat la aceeași rețea fizică). Pachetul trebuie direcționat către un grup de noduri de-a lungul celei mai scurte căi și apoi livrat doar unuia dintre membrii grupului (de exemplu, cel mai apropiat nod).
• Multicast – adresa unui set de noduri, eventual în diferite rețele fizice. Copii ale pachetului trebuie să fie livrate fiecărui nod de apelare folosind capabilități hardware de multicast sau difuzare, dacă este posibil.

La fel ca IPv4, adresele IPv6 sunt împărțite în clase în funcție de valoarea celor mai semnificativi biți ai adresei.

Majoritatea claselor sunt rezervate pentru utilizare ulterioară. Cea mai interesantă pentru utilizare practică este clasa destinată furnizorilor de servicii Internet, numită Unicast atribuit de furnizor.

Adresa acestei clase are următoarea structură:

Fiecărui furnizor de servicii Internet i se atribuie un identificator unic care identifică toate rețelele pe care le acceptă. Apoi, furnizorul atribuie identificatori unici abonaților săi și folosește ambii identificatori atunci când atribuie un bloc de adrese de abonat. Abonatul însuși atribuie identificatori unici subrețelelor și nodurilor sale ale acestor rețele.

Abonatul poate folosi tehnica de subrețea IPv4 pentru a împărți în continuare câmpul ID subrețea în câmpuri mai mici.

Schema descrisă aduce schema de adresare IPv6 mai aproape de schemele utilizate în rețelele teritoriale, precum rețelele de telefonie sau rețelele X.25. Ierarhia câmpurilor de adrese va permite routerelor backbone să lucreze numai cu părțile superioare ale adresei, lăsând procesarea câmpurilor mai puțin semnificative ruterelor abonaților.

Trebuie să fie alocați cel puțin 6 octeți pentru câmpul de identificare a gazdei pentru a putea folosi adresele MAC ale rețelei locale direct în adresele IP.

Pentru a asigura compatibilitatea cu schema de adresare IPv4, IPv6 are o clasă de adrese care au 0000 0000 în cei mai semnificativi biți ai adresei. Cei 4 octeți inferiori ai adresei acestei clase trebuie să conțină adresa IPv4. Routerele care acceptă ambele versiuni de adrese trebuie să ofere traducere atunci când transmit un pachet dintr-o rețea care acceptă adresarea IPv4 la o rețea care acceptă adresarea IPv6 și invers.

Critică

Modelul OSI cu șapte straturi a fost criticat de unii experți. În special, în cartea clasică „UNIX. Ghidul administratorului de sistem” Evi Nemeth și alții scriu:

… În timp ce comitetele ISO se certau despre standardele lor, în spatele lor întregul concept de rețea se schimba și protocolul TCP/IP era implementat în întreaga lume. ...
…
Și astfel, când protocoalele ISO au fost în sfârșit implementate, au apărut o serie de probleme:
Aceste protocoale s-au bazat pe concepte care nu au sens în rețelele moderne.
Specificațiile lor au fost în unele cazuri incomplete.
În ceea ce privește funcționalitatea, acestea erau inferioare altor protocoale.
Prezența mai multor straturi a făcut ca aceste protocoale să fie lente și dificil de implementat.
…
... Acum chiar și cei mai înfocați susținători ai acestor protocoale admit că OSI se îndreaptă treptat spre a deveni o notă de subsol în paginile istoriei computerelor.

Acest material este dedicat referinței model de rețea OSI cu șapte straturi. Aici veți găsi răspunsul la întrebarea de ce administratorii de sistem trebuie să înțeleagă acest model de rețea, toate cele 7 niveluri ale modelului vor fi luate în considerare și veți afla, de asemenea, elementele de bază ale modelului TCP/IP, care a fost construit pe baza modelul de referință OSI.

Când am început să mă implic în diverse tehnologii IT și am început să lucrez în acest domeniu, desigur, nu știam de niciun model, nici nu mă gândeam la asta, dar un specialist mai experimentat m-a sfătuit să studiez, sau mai degrabă, înțelegeți pur și simplu acest model, adăugând că „ dacă înțelegeți toate principiile interacțiunii, va fi mult mai ușor să gestionați, să configurați rețeaua și să rezolvați tot felul de probleme de rețea și alte probleme" Desigur, l-am ascultat și am început să caut prin cărți, internet și alte surse de informații, verificând în același timp pe rețeaua existentă dacă toate acestea sunt adevărate în realitate.

În lumea modernă, dezvoltarea infrastructurii de rețea a atins un nivel atât de înalt încât fără a construi măcar o rețea mică, o întreprindere ( incl. si mici) nu vor putea exista pur și simplu în mod normal, astfel încât administratorii de sistem devin din ce în ce mai solicitați. Și pentru construcția și configurarea de înaltă calitate a oricărei rețele, administratorul de sistem trebuie să înțeleagă principiile modelului de referință OSI, doar pentru a învăța să înțelegeți interacțiunea aplicațiilor de rețea și, într-adevăr, principiile transmisiei de date în rețea, voi încerca pentru a prezenta acest material într-un mod accesibil chiar și pentru administratorii începători.

Model de rețea OSI (model de referință de bază pentru interconectarea sistemelor deschise) este un model abstract al modului în care computerele, aplicațiile și alte dispozitive interacționează într-o rețea. Pe scurt, esența acestui model este că organizația ISO ( Organizația Internațională pentru Standardizare) a dezvoltat un standard pentru funcționarea în rețea, astfel încât toată lumea să se poată baza pe el și a existat compatibilitatea tuturor rețelelor și interacțiunea între ele. Unul dintre cele mai populare protocoale de comunicare în rețea, care este utilizat în întreaga lume, este TCP/IP, care este construit pe baza unui model de referință.

Ei bine, să trecem direct la nivelurile acestui model în sine și, mai întâi, să ne familiarizăm cu imaginea generală a acestui model în contextul nivelurilor sale.

Acum să vorbim mai detaliat despre fiecare nivel, este obișnuit să descriem nivelurile modelului de referință de sus în jos, pe această cale are loc interacțiunea, pe un computer de sus în jos și pe computerul unde sunt date. primit de jos în sus, adică datele trec secvenţial prin fiecare nivel.

Descrierea nivelurilor modelului de rețea

Strat de aplicare (7) (strat de aplicare) este punctul de început și, în același timp, de sfârșit al datelor pe care doriți să le transmiteți prin rețea. Acest strat este responsabil pentru interacțiunea aplicațiilor prin rețea, de exemplu. Aplicațiile comunică la acest nivel. Acesta este cel mai înalt nivel și trebuie să vă amintiți acest lucru atunci când rezolvați problemele care apar.

HTTP, POP3, SMTP, FTP, TELNET si altele. Cu alte cuvinte, aplicația 1 trimite o cerere către aplicația 2 folosind aceste protocoale, iar pentru a afla că aplicația 1 a trimis cererea către aplicația 2, trebuie să existe o conexiune între ele și protocolul este responsabil pentru acest lucru. conexiune.

Strat de prezentare (6)– acest strat este responsabil pentru codificarea datelor, astfel încât acestea să poată fi transmise ulterior prin rețea și, în consecință, le convertește înapoi, astfel încât aplicația să înțeleagă aceste date. După acest nivel, datele pentru alte niveluri devin aceleași, adică. nu contează ce fel de date sunt, fie că este un document Word sau un mesaj de e-mail.

Următoarele protocoale funcționează la acest nivel: RDP, LPP, NDR si altele.

Nivel de sesiune (5)– este responsabil pentru menținerea sesiunii dintre transferurile de date, i.e. Durata sesiunii diferă în funcție de datele care se transferă, așa că trebuie menținută sau terminată.

Următoarele protocoale funcționează la acest nivel: ASP, L2TP, PPTP si altele.

Strat de transport (4)– este responsabil pentru fiabilitatea transmiterii datelor. De asemenea, împarte datele în segmente și le reunește, deoarece datele vin în diferite dimensiuni. Există două protocoale binecunoscute la acest nivel: TCP și UDP. Protocolul TCP garantează că datele vor fi livrate integral, dar protocolul UDP nu garantează acest lucru, motiv pentru care sunt folosite în scopuri diferite.

Stratul de rețea (3)– este conceput pentru a determina calea pe care ar trebui să o urmeze datele. Routerele funcționează la acest nivel. De asemenea, este responsabil pentru: traducerea adreselor logice și a numelor în cele fizice, determinarea unei rute scurte, comutarea și rutarea, monitorizarea problemelor de rețea. La acest nivel funcționează protocol IPși protocoale de rutare, de ex. RIP, OSPF.

Strat de legătură (2)– asigură interacțiune la nivel fizic la acest nivel; adrese MAC dispozitive de rețea, erorile sunt, de asemenea, monitorizate și corectate aici, de exemplu. trimite o re-cerere pentru cadrul deteriorat.

Strat fizic (1)– aceasta este conversia directă a tuturor cadrelor în impulsuri electrice și invers. Cu alte cuvinte, transfer fizic de date. Ei lucrează la acest nivel hub-uri.

Așa arată întregul proces de transfer de date din punctul de vedere al acestui model. Este o referință și standardizată și, prin urmare, alte tehnologii și modele de rețea, în special modelul TCP/IP, se bazează pe acesta.

Model TCP IP

Model TCP/IP este puțin diferit de modelul OSI pentru a fi mai specific, acest model combină unele niveluri ale modelului OSI și există doar 4 dintre ele:

• Aplicat;
• Transport;
• Reţea;
• Conductă.

Imaginea arată diferența dintre cele două modele și, de asemenea, arată încă o dată la ce niveluri funcționează protocoalele binecunoscute.

Putem vorbi despre modelul de rețea OSI și în special despre interacțiunea computerelor într-o rețea pentru o lungă perioadă de timp și nu se va încadra într-un articol și va fi puțin neclar, așa că aici am încercat să prezint baza acestui lucru model și o descriere a tuturor nivelurilor. Principalul lucru este să înțelegeți că toate acestea sunt cu adevărat adevărate și fișierul pe care l-ați trimis prin rețea trece pur și simplu „ imens„cale înainte de a ajunge la utilizatorul final, dar acest lucru se întâmplă atât de repede încât nu îl observi, în mare parte datorită tehnologiilor de rețea dezvoltate.

Sper că toate acestea vă vor ajuta să înțelegeți interacțiunea rețelelor.

Doar pentru că un protocol este un acord adoptat de două entități care interacționează, în acest caz două computere care lucrează într-o rețea, nu înseamnă că este neapărat standard. Dar, în practică, atunci când implementează rețele, acestea folosesc de obicei protocoale standard. Acestea pot fi de marcă, naționale sau standarde internaționale.

La începutul anilor 80, o serie de organizații internaționale de standardizare - ISO, ITU-T și altele - au dezvoltat un model care a jucat un rol semnificativ în dezvoltarea rețelelor. Acest model se numește model ISO/OSI.

Model de interoperabilitate a sistemelor deschise (Interconexiune sistem deschis, OSI) definește diferite niveluri de interacțiune între sisteme în rețele de comutare de pachete, le dă nume standard și specifică ce funcții ar trebui să îndeplinească fiecare strat.

Modelul OSI a fost dezvoltat pe baza experienței extinse acumulate în crearea rețelelor de calculatoare, în principal globale, în anii 70. O descriere completă a acestui model ocupă mai mult de 1000 de pagini de text.

În modelul OSI (Fig. 11.6), mijloacele de comunicare sunt împărțite în șapte niveluri: aplicație, reprezentant, sesiune, transport, rețea, canal și fizic.

Fiecare strat se ocupă de un aspect specific al interacțiunii cu dispozitivele de rețea.

Orez. 11.6. Modelul OSI descrie doar comunicațiile sistemului implementate de sistemul de operare, utilitare de sistem strat de aplicare.

și hardware. Modelul nu include mijloace pentru interacțiunea cu aplicația utilizatorului final. Aplicațiile își implementează propriile protocoale de comunicare accesând instrumentele de sistem. Prin urmare, este necesar să se facă distincția între nivelul de interacțiune dintre aplicații și De asemenea, trebuie reținut că aplicația poate prelua funcțiile unora dintre straturile superioare ale modelului OSI. De exemplu, unele SGBD-uri au instrumente încorporate acces la distanță la dosare. În acest caz, aplicația nu folosește serviciul de fișiere de sistem atunci când accesează resursele de la distanță; ocolește straturile superioare ale modelului OSI și accesează direct facilitățile sistemului responsabile de transport

Deci, să presupunem că o aplicație face o solicitare unui strat de aplicație, cum ar fi un serviciu de fișiere. Pe baza acestei solicitări, software-ul la nivel de aplicație generează un mesaj într-un format standard. Un mesaj tipic constă dintr-un antet și un câmp de date. Antetul conține informații de serviciu care trebuie transmise prin rețea la stratul de aplicație al mașinii de destinație pentru a-i spune ce lucru trebuie făcut. În cazul nostru, antetul trebuie să conțină în mod evident informații despre locația fișierului și tipul de operație care trebuie efectuată. Câmpul de date mesaj poate fi gol sau poate conține unele date, cum ar fi datele care trebuie scrise pe o telecomandă . Dar pentru a livra aceste informații la destinație, mai sunt încă multe sarcini de rezolvat, a căror responsabilitate revine nivelurilor inferioare.

După generarea mesajului strat de aplicareîl trimite în jos în stivă nivel reprezentativ. Protocol nivel reprezentativ pe baza informațiilor primite de la antetul la nivel de aplicație, efectuează acțiunile necesare și adaugă propriile informații de serviciu la antetul mesajului nivel reprezentativ, care conține instrucțiuni pentru protocol nivel reprezentativ mașină de destinație. Mesajul rezultat este transmis nivel de sesiune, care la rândul său își adaugă antetul etc. (Unele protocoale plasează informațiile de serviciu nu numai la începutul mesajului sub forma unui antet, ci și la sfârșit, sub forma unui așa-numit „trailer”.) În cele din urmă, mesajul ajunge la fund, nivel fizic, care, de fapt, îl transmite prin linii de comunicație către aparatul destinatar. În acest moment, mesajul este „încărcat” cu anteturi de toate nivelurile (