Mô hình hệ thống mở OSI Mô hình mạng tham chiếu OSI

Để cung cấp sự thể hiện thống nhất dữ liệu trong các mạng với các thiết bị và phần mềm không đồng nhất, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) đã phát triển một mô hình cơ bản cho giao tiếp hệ thống mở OSI (Kết nối hệ thống mở). Mô hình này mô tả các quy tắc và thủ tục truyền dữ liệu trong các môi trường mạng khác nhau khi tổ chức phiên giao tiếp. Các thành phần chính của mô hình là các lớp, quy trình ứng dụng và kết nối vật lý. Trong bộ lễ phục. Hình 1.10 thể hiện cấu trúc của mô hình cơ bản.

Mỗi lớp của mô hình OSI thực hiện một nhiệm vụ cụ thể trong quá trình truyền dữ liệu qua mạng. Mô hình cơ bản là cơ sở để phát triển các giao thức mạng. OSI chia các chức năng giao tiếp mạng thành bảy lớp, mỗi lớp phục vụ các phần khác nhau của quá trình kết nối các hệ thống mở.

Mô hình OSI chỉ mô tả giao tiếp hệ thống chứ không mô tả các ứng dụng của người dùng cuối. Các ứng dụng thực hiện các giao thức truyền thông của riêng mình bằng cách truy cập các cơ sở hệ thống.

Cơm. 1.10. mô hình OSI

Nếu một ứng dụng có thể đảm nhận các chức năng của một số lớp trên của mô hình OSI thì để trao đổi dữ liệu, nó sẽ truy cập trực tiếp vào các công cụ hệ thống thực hiện các chức năng của các lớp thấp hơn còn lại của mô hình OSI.

Tương tác của các lớp mô hình OSI

Mô hình OSI có thể được chia thành hai mô hình khác nhau, như trong Hình 2. 1.11:

Mô hình dựa trên giao thức ngang cung cấp cơ chế tương tác giữa các chương trình và quy trình trên các máy khác nhau;

Mô hình dọc dựa trên các dịch vụ được cung cấp bởi các lớp liền kề với nhau trên cùng một máy.

Mỗi lớp của máy tính gửi tương tác với cùng một lớp của máy tính nhận như thể nó được kết nối trực tiếp. Kết nối như vậy được gọi là kết nối logic hoặc kết nối ảo. Trong thực tế, sự tương tác xảy ra giữa các cấp độ liền kề của một máy tính.

Vì vậy, thông tin trên máy gửi phải trải qua tất cả các cấp độ. Sau đó, nó được truyền qua môi trường vật lý đến máy tính nhận và lại đi qua tất cả các lớp cho đến khi đạt đến cùng mức mà nó được gửi đến máy tính gửi.

Trong mô hình ngang, hai chương trình yêu cầu một giao thức chung để trao đổi dữ liệu. Trong mô hình dọc, các lớp liền kề trao đổi dữ liệu bằng Giao diện lập trình ứng dụng (API).

Cơm. 1.11. Sơ đồ tương tác máy tính trong Mô hình tham chiếu cơ bản OSI

Trước khi được gửi tới mạng, dữ liệu được chia thành các gói. Gói là một đơn vị thông tin được truyền giữa các trạm mạng.

Khi gửi dữ liệu, gói sẽ chuyển tuần tự qua tất cả các lớp phần mềm. Ở mỗi cấp độ, thông tin điều khiển ở cấp độ này (tiêu đề) được thêm vào gói, điều này cần thiết để truyền dữ liệu thành công qua mạng, như trong Hình 2. 1.12, trong đó Zag là tiêu đề của gói, Con là phần cuối của gói.

Ở đầu nhận, gói đi qua tất cả các lớp theo thứ tự ngược lại. Ở mỗi lớp, giao thức ở lớp đó đọc thông tin gói, sau đó loại bỏ thông tin được bên gửi thêm vào gói ở lớp đó và chuyển gói đến lớp tiếp theo. Khi gói đến Lớp ứng dụng, tất cả thông tin điều khiển sẽ bị xóa khỏi gói và dữ liệu sẽ trở về dạng ban đầu.

Cơm. 1.12. Hình thành gói từng cấp của mô hình bảy cấp

Mỗi cấp độ của mô hình thực hiện chức năng riêng của mình. Cấp độ càng cao thì vấn đề giải quyết càng phức tạp.

Thật thuận tiện khi coi các lớp riêng lẻ của mô hình OSI là các nhóm chương trình được thiết kế để thực hiện các chức năng cụ thể. Ví dụ, một lớp chịu trách nhiệm cung cấp chuyển đổi dữ liệu từ ASCII sang EBCDIC và chứa các chương trình cần thiết để thực hiện nhiệm vụ này.

Mỗi lớp cung cấp một dịch vụ cho lớp trên nó, lần lượt yêu cầu dịch vụ từ lớp bên dưới nó. Các lớp trên yêu cầu dịch vụ theo cách gần như giống nhau: theo quy tắc, đây là yêu cầu định tuyến một số dữ liệu từ mạng này sang mạng khác. Việc triển khai thực tế các nguyên tắc đánh địa chỉ dữ liệu được giao cho các cấp thấp hơn. Trong bộ lễ phục. 1.13 cung cấp mô tả ngắn gọn về chức năng của tất cả các cấp.

Cơm. 1.13. Chức năng của các lớp mô hình OSI

Mô hình đang được xem xét xác định sự tương tác của các hệ thống mở từ các nhà sản xuất khác nhau trong cùng một mạng. Vì vậy, cô thực hiện các hành động phối hợp cho họ về:

Tương tác của các quy trình ứng dụng;

Biểu mẫu trình bày dữ liệu;

Lưu trữ dữ liệu thống nhất;

Quản lý tài nguyên mạng;

Bảo mật dữ liệu và bảo vệ thông tin;

Chẩn đoán chương trình và phần cứng.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng cung cấp cho các quy trình ứng dụng một phương tiện truy cập vào khu vực tương tác, là cấp cao nhất (thứ bảy) và liền kề trực tiếp với các quy trình ứng dụng.

Trong thực tế, lớp ứng dụng là một tập hợp các giao thức khác nhau thông qua đó người dùng mạng truy cập các tài nguyên được chia sẻ, chẳng hạn như các tệp, máy in hoặc các trang Web siêu văn bản và cũng tổ chức sự cộng tác của họ, ví dụ như sử dụng giao thức thư điện tử. Các thành phần dịch vụ ứng dụng đặc biệt cung cấp dịch vụ cho các chương trình ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như chương trình truyền tệp và chương trình mô phỏng thiết bị đầu cuối. Ví dụ: nếu một chương trình cần truyền tệp, thì giao thức quản lý, truy cập và truyền tệp FTAM (Truyền tệp, truy cập và quản lý) sẽ được sử dụng. Trong mô hình OSI, một chương trình ứng dụng cần thực hiện một tác vụ cụ thể (ví dụ: cập nhật cơ sở dữ liệu trên máy tính) sẽ gửi dữ liệu cụ thể dưới dạng Datagram đến lớp ứng dụng. Một trong những nhiệm vụ chính của lớp này là xác định cách xử lý yêu cầu ứng dụng, nói cách khác, yêu cầu sẽ có dạng nào.

Đơn vị dữ liệu mà lớp ứng dụng hoạt động thường được gọi là thông báo.

Lớp ứng dụng thực hiện các chức năng sau:

1. Thực hiện các loại công việc.

Chuyển tập tin;

Quản lý công việc;

Quản lý hệ thống, v.v.;

2. Nhận dạng người dùng bằng mật khẩu, địa chỉ, chữ ký điện tử;

3. Xác định các thuê bao đang hoạt động và khả năng truy cập vào các quy trình ứng dụng mới;

4. Xác định mức độ đầy đủ của các nguồn lực sẵn có;

5. Tổ chức yêu cầu kết nối với các tiến trình ứng dụng khác;

6. Chuyển đơn đăng ký sang cấp đại diện đối với các phương pháp mô tả thông tin cần thiết;

7. Lựa chọn các thủ tục đối thoại theo kế hoạch trong các quá trình;

8. Quản lý dữ liệu trao đổi giữa các tiến trình ứng dụng và đồng bộ hóa tương tác giữa các tiến trình ứng dụng;

9. Xác định chất lượng dịch vụ (thời gian phân phối khối dữ liệu, tỷ lệ lỗi chấp nhận được);

10. Thỏa thuận sửa lỗi và xác định độ tin cậy của dữ liệu;

11. Phối hợp các hạn chế áp đặt cho cú pháp (bộ ký tự, cấu trúc dữ liệu).

Các chức năng này xác định các loại dịch vụ mà lớp ứng dụng cung cấp cho các tiến trình ứng dụng. Ngoài ra, lớp ứng dụng chuyển sang ứng dụng xử lý các dịch vụ được cung cấp bởi các lớp vật lý, liên kết, mạng, vận chuyển, phiên và trình bày.

Ở cấp độ ứng dụng, cần cung cấp cho người dùng thông tin đã được xử lý. Phần mềm hệ thống và người dùng có thể xử lý việc này.

Lớp ứng dụng chịu trách nhiệm truy cập ứng dụng vào mạng. Nhiệm vụ của lớp này là truyền tệp, trao đổi email và quản lý mạng.

Các giao thức phổ biến nhất trong ba lớp trên cùng bao gồm:

Giao thức truyền tệp FTP (Giao thức truyền tệp);

TFTP (Giao thức truyền tệp tầm thường) là giao thức truyền tệp đơn giản nhất;

Email X.400;

Telnet hoạt động với thiết bị đầu cuối từ xa;

SMTP (Giao thức truyền thư đơn giản) là một giao thức trao đổi thư đơn giản;

Giao thức quản lý thông tin chung CMIP (Common Management Information Protocol);

SLIP (Serial Line IP) IP cho các dòng nối tiếp. Giao thức truyền dữ liệu nối tiếp theo từng ký tự;

SNMP (Giao thức quản lý mạng đơn giản) là giao thức quản lý mạng đơn giản;

Giao thức FTAM (Truyền, Truy cập và Quản lý Tệp) để truyền, truy cập và quản lý tệp.

Lớp trình bày

Các chức năng của cấp độ này là trình bày dữ liệu được truyền giữa các quy trình ứng dụng theo biểu mẫu được yêu cầu.

Lớp này đảm bảo rằng thông tin được truyền tải bởi lớp ứng dụng sẽ được lớp ứng dụng trong hệ thống khác hiểu được. Nếu cần thiết, lớp trình bày, tại thời điểm truyền thông tin, sẽ chuyển đổi các định dạng dữ liệu thành một số định dạng trình bày phổ biến và tại thời điểm nhận, theo đó, sẽ thực hiện chuyển đổi ngược lại. Bằng cách này, các lớp ứng dụng có thể khắc phục được sự khác biệt về cú pháp trong cách biểu diễn dữ liệu. Tình huống này có thể phát sinh trên mạng LAN có nhiều loại máy tính khác nhau (IBM PC và Macintosh) cần trao đổi dữ liệu. Vì vậy, trong các trường cơ sở dữ liệu, thông tin phải được trình bày dưới dạng chữ cái, số và thường ở dạng hình ảnh đồ họa. Dữ liệu này cần được xử lý, ví dụ, dưới dạng số dấu phẩy động.

Cơ sở để trình bày dữ liệu chung là hệ thống ASN.1, thống nhất cho tất cả các cấp độ của mô hình. Hệ thống này dùng để mô tả cấu trúc tệp và cũng giải quyết vấn đề mã hóa dữ liệu. Ở cấp độ này, việc mã hóa và giải mã dữ liệu có thể được thực hiện, nhờ đó tính bí mật trao đổi dữ liệu được đảm bảo cho tất cả các dịch vụ ứng dụng cùng một lúc. Một ví dụ về giao thức như vậy là giao thức Lớp cổng bảo mật (SSL), cung cấp thông điệp an toàn cho các giao thức lớp ứng dụng trong ngăn xếp TCP/IP. Cấp độ này cung cấp khả năng chuyển đổi dữ liệu (mã hóa, nén, v.v.) của lớp ứng dụng thành luồng thông tin cho lớp vận chuyển.

Cấp đại diện thực hiện các chức năng chính sau:

1. Tạo yêu cầu thiết lập phiên tương tác giữa các tiến trình ứng dụng.

2. Phối hợp trình bày dữ liệu giữa các quy trình ứng dụng.

3. Thực hiện các biểu mẫu trình bày dữ liệu.

4. Trình bày tài liệu đồ họa (hình vẽ, hình ảnh, sơ đồ).

5. Phân loại dữ liệu.

6. Truyền yêu cầu kết thúc phiên.

Các giao thức của lớp trình bày thường là một phần không thể thiếu của các giao thức ở ba lớp trên cùng của mô hình.

Lớp phiên

Lớp phiên là lớp xác định quy trình tiến hành các phiên giữa người dùng hoặc quy trình ứng dụng.

Lớp phiên cung cấp khả năng quản lý cuộc hội thoại để ghi lại bên nào hiện đang hoạt động và cũng cung cấp phương tiện đồng bộ hóa. Cái sau cho phép chèn các điểm kiểm tra vào các lần chuyển dài, để trong trường hợp xảy ra lỗi, bạn có thể quay lại điểm kiểm tra cuối cùng thay vì bắt đầu lại từ đầu. Trong thực tế, rất ít ứng dụng sử dụng lớp phiên và hiếm khi được triển khai.

Lớp phiên kiểm soát việc truyền thông tin giữa các tiến trình ứng dụng, điều phối việc tiếp nhận, truyền tải và phân phối một phiên giao tiếp. Ngoài ra, lớp phiên còn chứa các chức năng quản lý mật khẩu, quản lý hội thoại, đồng bộ hóa và hủy liên lạc trong phiên truyền sau khi bị lỗi do lỗi ở các lớp thấp hơn. Chức năng của cấp độ này là điều phối giao tiếp giữa hai chương trình ứng dụng chạy trên các máy trạm khác nhau. Điều này xảy ra dưới hình thức một cuộc đối thoại có cấu trúc tốt. Các chức năng này bao gồm tạo phiên, quản lý việc gửi và nhận các gói tin trong phiên và kết thúc phiên.

Ở cấp độ phiên, nó được xác định việc chuyển giao sẽ diễn ra như thế nào giữa hai quy trình ứng dụng:

Half-duplex (các tiến trình sẽ lần lượt truyền và nhận dữ liệu);

Duplex (các tiến trình sẽ truyền và nhận dữ liệu cùng một lúc).

Ở chế độ bán song công, lớp phiên sẽ cấp mã thông báo dữ liệu cho quá trình bắt đầu quá trình truyền. Khi đến lúc quy trình thứ hai phản hồi, mã thông báo dữ liệu sẽ được chuyển đến quy trình đó. Lớp phiên chỉ cho phép truyền tới bên có mã thông báo dữ liệu.

Lớp phiên cung cấp các chức năng sau:

1. Thiết lập và chấm dứt ở cấp phiên kết nối giữa các hệ thống tương tác.

2. Thực hiện trao đổi dữ liệu bình thường và khẩn cấp giữa các quy trình ứng dụng.

3. Quản lý tương tác giữa các tiến trình ứng dụng.

4. Đồng bộ hóa các kết nối phiên.

5. Thông báo quá trình xử lý hồ sơ về các trường hợp đặc biệt.

6. Đặt dấu trong quá trình ứng dụng cho phép, sau khi xảy ra lỗi hoặc sai sót, khôi phục việc thực thi của nó từ điểm gần nhất.

7. Làm gián đoạn quá trình đăng ký khi cần thiết và tiếp tục lại nó một cách chính xác.

8. Chấm dứt phiên mà không mất dữ liệu.

9. Truyền tải các thông điệp đặc biệt về tiến trình của phiên họp.

Lớp phiên chịu trách nhiệm tổ chức các phiên trao đổi dữ liệu giữa các máy cuối. Các giao thức lớp phiên thường là một thành phần của ba lớp trên cùng của mô hình.

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển được thiết kế để truyền các gói qua mạng truyền thông. Ở lớp vận chuyển, các gói được chia thành các khối.

Trên đường đi từ người gửi đến người nhận, các gói tin có thể bị hỏng hoặc bị thất lạc. Mặc dù một số ứng dụng có cách xử lý lỗi riêng, nhưng có những ứng dụng khác lại thích xử lý kết nối đáng tin cậy ngay lập tức. Công việc của lớp vận chuyển là đảm bảo rằng các ứng dụng hoặc các lớp trên của mô hình (ứng dụng và phiên) truyền dữ liệu với mức độ tin cậy mà chúng yêu cầu. Mô hình OSI xác định năm loại dịch vụ được cung cấp bởi lớp vận chuyển. Các loại dịch vụ này được phân biệt bởi chất lượng dịch vụ được cung cấp: tính khẩn cấp, khả năng khôi phục liên lạc bị gián đoạn, tính sẵn có của các phương tiện để ghép nhiều kết nối giữa các giao thức ứng dụng khác nhau thông qua một giao thức truyền tải chung và quan trọng nhất là khả năng phát hiện và sửa các lỗi truyền dẫn như méo, mất và sao chép gói tin.

Lớp vận chuyển xác định địa chỉ của các thiết bị vật lý (hệ thống, bộ phận của chúng) trong mạng. Lớp này đảm bảo việc phân phối các khối thông tin đến người nhận và kiểm soát việc phân phối này. Nhiệm vụ chính của nó là cung cấp các hình thức truyền thông tin hiệu quả, thuận tiện và đáng tin cậy giữa các hệ thống. Khi có nhiều gói được xử lý, lớp vận chuyển sẽ kiểm soát thứ tự các gói được xử lý. Nếu một bản sao của tin nhắn đã nhận trước đó đi qua, lớp này sẽ nhận ra điều này và bỏ qua tin nhắn đó.

Chức năng của lớp vận chuyển bao gồm:

1. Kiểm soát việc truyền tải qua mạng và đảm bảo tính toàn vẹn của các khối dữ liệu.

2. Phát hiện sai sót, loại bỏ một phần sai sót và báo cáo những sai sót chưa được khắc phục.

3. Khôi phục đường truyền sau những hỏng hóc, trục trặc.

4. Mở rộng hoặc chia khối dữ liệu.

5. Cung cấp các ưu tiên khi chuyển khối (bình thường hoặc khẩn cấp).

6. Xác nhận chuyển khoản.

7. Loại bỏ các khối trong trường hợp mạng bị bế tắc.

Bắt đầu từ lớp vận chuyển, tất cả các giao thức cấp cao hơn đều được triển khai trong phần mềm, thường có trong hệ điều hành mạng.

Các giao thức lớp vận chuyển phổ biến nhất bao gồm:

Giao thức điều khiển truyền TCP (Transmission Control Protocol) của ngăn xếp TCP/IP;

Giao thức gói dữ liệu người dùng UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng) của ngăn xếp TCP/IP;

NCP (NetWare Core Protocol) giao thức cơ bản của mạng NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) trao đổi có trật tự các gói ngăn xếp Novell;

TP4 (Giao thức truyền) - giao thức truyền lớp 4.

Lớp mạng

Cấp độ mạng đảm bảo việc bố trí các kênh kết nối hệ thống thuê bao và quản trị thông qua mạng truyền thông, lựa chọn tuyến đường nhanh nhất và đáng tin cậy nhất.

Lớp mạng thiết lập giao tiếp trong mạng máy tính giữa hai hệ thống và đảm bảo việc đặt các kênh ảo giữa chúng. Kênh ảo hoặc logic là chức năng của các thành phần mạng tạo ra ảo giác về các thành phần tương tác đặt đường dẫn cần thiết giữa chúng. Ngoài ra, lớp mạng còn báo cáo lỗi cho lớp vận chuyển. Thông điệp lớp mạng thường được gọi là gói. Chúng chứa các mẩu dữ liệu. Lớp mạng chịu trách nhiệm về địa chỉ và phân phối của chúng.

Tìm đường dẫn tốt nhất để truyền dữ liệu được gọi là định tuyến và giải pháp của nó là nhiệm vụ chính của lớp mạng. Vấn đề này phức tạp bởi thực tế là con đường ngắn nhất không phải lúc nào cũng là con đường tốt nhất. Thông thường tiêu chí để chọn tuyến đường là thời gian truyền dữ liệu dọc theo tuyến đường này; nó phụ thuộc vào dung lượng của các kênh liên lạc và cường độ lưu lượng truy cập, có thể thay đổi theo thời gian. Một số thuật toán định tuyến cố gắng thích ứng với những thay đổi về tải, trong khi những thuật toán khác đưa ra quyết định dựa trên mức trung bình dài hạn. Tuyến đường có thể được lựa chọn dựa trên các tiêu chí khác, ví dụ như độ tin cậy truyền dẫn.

Giao thức lớp liên kết đảm bảo việc phân phối dữ liệu giữa bất kỳ nút nào chỉ trong mạng có cấu trúc liên kết tiêu chuẩn thích hợp. Đây là một hạn chế rất nghiêm ngặt không cho phép xây dựng các mạng có cấu trúc phát triển, chẳng hạn như mạng kết hợp nhiều mạng doanh nghiệp thành một mạng duy nhất hoặc các mạng có độ tin cậy cao trong đó có các kết nối dự phòng giữa các nút.

Do đó, trong mạng, việc phân phối dữ liệu được điều chỉnh bởi lớp liên kết dữ liệu, nhưng việc phân phối dữ liệu giữa các mạng được xử lý bởi lớp mạng. Khi tổ chức phân phối gói ở cấp độ mạng, khái niệm số mạng được sử dụng. Trong trường hợp này, địa chỉ của người nhận bao gồm số mạng và số máy tính trên mạng này.

Các mạng được kết nối với nhau bằng các thiết bị đặc biệt gọi là bộ định tuyến. Bộ định tuyến là một thiết bị thu thập thông tin về cấu trúc liên kết của các kết nối mạng và dựa trên thông tin đó, chuyển tiếp các gói lớp mạng đến mạng đích. Để truyền tin nhắn từ người gửi trên một mạng đến người nhận trên mạng khác, bạn cần thực hiện một số lần chuyển tuyến (bước nhảy) giữa các mạng, mỗi lần chọn tuyến thích hợp. Vì vậy, tuyến đường là một chuỗi các bộ định tuyến mà gói tin đi qua.

Lớp mạng chịu trách nhiệm phân chia người dùng thành các nhóm và định tuyến các gói dựa trên việc dịch địa chỉ MAC sang địa chỉ mạng. Lớp mạng cũng cung cấp khả năng truyền các gói trong suốt đến lớp vận chuyển.

Lớp mạng thực hiện các chức năng sau:

1. Tạo kết nối mạng và xác định cổng của chúng.

2. Phát hiện và sửa lỗi phát sinh trong quá trình truyền qua mạng truyền thông.

3. Kiểm soát luồng gói.

4. Tổ chức (thứ tự) chuỗi các gói tin.

5. Định tuyến và chuyển mạch.

6. Phân đoạn và hợp nhất các gói.

Ở cấp độ mạng, hai loại giao thức được xác định. Loại đầu tiên đề cập đến định nghĩa về các quy tắc truyền gói dữ liệu của nút cuối từ nút đến bộ định tuyến và giữa các bộ định tuyến. Đây là những giao thức thường được nhắc đến khi mọi người nói về các giao thức lớp mạng. Tuy nhiên, một loại giao thức khác, được gọi là giao thức trao đổi thông tin định tuyến, thường được đưa vào lớp mạng. Bằng cách sử dụng các giao thức này, bộ định tuyến sẽ thu thập thông tin về cấu trúc liên kết của các kết nối mạng.

Các giao thức lớp mạng được triển khai bởi các mô-đun phần mềm hệ điều hành, cũng như phần mềm và phần cứng bộ định tuyến.

Các giao thức được sử dụng phổ biến nhất ở cấp độ mạng là:

IP (Giao thức Internet) Giao thức Internet, giao thức mạng của ngăn xếp TCP/IP cung cấp thông tin địa chỉ và định tuyến;

IPX (Trao đổi gói Internetwork) là một giao thức trao đổi gói liên mạng được thiết kế để đánh địa chỉ và định tuyến các gói trên mạng Novell;

X.25 là tiêu chuẩn quốc tế cho truyền thông chuyển mạch gói toàn cầu (được triển khai một phần ở Lớp 2);

CLNP (Giao thức mạng ít kết nối) là giao thức mạng không kết nối.

Lớp liên kết dữ liệu

Đơn vị thông tin ở lớp liên kết là khung. Khung là một cấu trúc được tổ chức hợp lý để có thể đặt dữ liệu vào đó. Công việc của lớp liên kết là truyền các khung từ lớp mạng đến lớp vật lý.

Lớp vật lý chỉ đơn giản là truyền bit. Điều này không tính đến việc trong một số mạng trong đó các đường truyền thông được sử dụng luân phiên bởi một số cặp máy tính tương tác, môi trường truyền dẫn vật lý có thể bị chiếm dụng. Do đó, một trong những nhiệm vụ của lớp liên kết là kiểm tra tính khả dụng của môi trường truyền dẫn. Một nhiệm vụ khác của lớp liên kết là thực hiện các cơ chế phát hiện và sửa lỗi.

Lớp liên kết đảm bảo rằng mỗi khung được truyền chính xác bằng cách đặt một chuỗi bit đặc biệt ở đầu và cuối mỗi khung để đánh dấu nó, đồng thời tính toán tổng kiểm tra bằng cách tính tổng tất cả các byte của khung theo một cách nhất định và thêm tổng kiểm tra vào khung. Khi khung đến, người nhận lại tính toán tổng kiểm tra của dữ liệu nhận được và so sánh kết quả với tổng kiểm tra từ khung. Nếu chúng khớp nhau, khung được coi là chính xác và được chấp nhận. Nếu tổng kiểm tra không khớp, một lỗi sẽ được ghi lại.

Nhiệm vụ của lớp liên kết là lấy các gói đến từ lớp mạng và chuẩn bị cho việc truyền, đặt chúng vào một khung có kích thước phù hợp. Lớp này chịu trách nhiệm xác định nơi khối bắt đầu và kết thúc, cũng như phát hiện lỗi truyền tải.

Ở cùng cấp độ, các quy tắc sử dụng lớp vật lý của các nút mạng được xác định. Biểu diễn điện của dữ liệu trên mạng LAN (bit dữ liệu, phương pháp mã hóa dữ liệu và mã thông báo) được nhận dạng ở cấp độ này và chỉ ở cấp độ này. Đây là nơi phát hiện và sửa lỗi (bằng cách yêu cầu truyền lại dữ liệu).

Lớp liên kết dữ liệu cung cấp việc tạo, truyền và nhận các khung dữ liệu. Lớp này phục vụ các yêu cầu từ lớp mạng và sử dụng dịch vụ lớp vật lý để nhận và truyền gói tin. Các thông số kỹ thuật của IEEE 802.X chia lớp liên kết dữ liệu thành hai lớp con:

Kiểm soát liên kết logic LLC (Kiểm soát liên kết logic) cung cấp khả năng kiểm soát giao tiếp hợp lý. Lớp con LLC cung cấp các dịch vụ lớp mạng và liên quan đến việc truyền và nhận các bản tin của người dùng.

Kiểm soát truy cập phương tiện MAC (Kiểm soát đánh giá phương tiện). Lớp con MAC điều chỉnh quyền truy cập vào phương tiện vật lý dùng chung (chuyển mã thông báo hoặc phát hiện xung đột hoặc xung đột) và kiểm soát quyền truy cập vào kênh liên lạc. Lớp con LLC nằm phía trên lớp con MAC.

Lớp liên kết dữ liệu xác định việc truy cập phương tiện và điều khiển truyền tải thông qua thủ tục truyền dữ liệu qua kênh.

Khi khối dữ liệu được truyền lớn, lớp liên kết sẽ chia chúng thành các khung và truyền các khung đó dưới dạng chuỗi.

Khi nhận khung, lớp sẽ hình thành các khối dữ liệu được truyền từ chúng. Kích thước của khối dữ liệu phụ thuộc vào phương thức truyền và chất lượng của kênh mà nó được truyền.

Trong mạng cục bộ, các giao thức lớp liên kết được sử dụng bởi máy tính, cầu nối, bộ chuyển mạch và bộ định tuyến. Trong máy tính, các chức năng của lớp liên kết được thực hiện thông qua nỗ lực chung của các bộ điều hợp mạng và trình điều khiển của chúng.

Lớp liên kết dữ liệu có thể thực hiện các loại chức năng sau:

1. Tổ chức (thiết lập, quản lý, chấm dứt) kết nối luồng và xác định cảng của mình.

2. Tổ chức và điều động nhân sự.

3. Phát hiện và sửa lỗi.

4. Quản lý luồng dữ liệu.

5. Đảm bảo tính minh bạch của các kênh logic (truyền dữ liệu được mã hóa theo bất kỳ cách nào thông qua chúng).

Các giao thức được sử dụng phổ biến nhất ở lớp liên kết dữ liệu bao gồm:

Giao thức điều khiển liên kết dữ liệu cấp cao HDLC (Điều khiển liên kết dữ liệu cấp cao) cho các kết nối nối tiếp;

IEEE 802.2 LLC (Loại I và Loại II) cung cấp MAC cho môi trường 802.x;

Công nghệ mạng Ethernet theo chuẩn IEEE 802.3 dành cho các mạng sử dụng cấu trúc liên kết bus và đa truy cập với tính năng nghe tần số sóng mang và phát hiện xung đột;

Token ring là công nghệ mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.5, sử dụng cấu trúc liên kết vòng và phương thức truy cập vòng bằng cách truyền mã thông báo;

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) là công nghệ mạng theo chuẩn IEEE 802.6 sử dụng phương tiện truyền thông cáp quang;

X.25 là tiêu chuẩn quốc tế dành cho truyền thông chuyển mạch gói toàn cầu;

Mạng chuyển tiếp khung được tổ chức bằng công nghệ X25 và ISDN.

Lớp vật lý

Lớp vật lý được thiết kế để giao tiếp với các phương tiện truyền thông vật lý. Kết nối vật lý là một tập hợp các phương tiện vật lý, phần cứng và phần mềm cho phép truyền tín hiệu giữa các hệ thống.

Môi trường vật chất là chất liệu mà qua đó tín hiệu được truyền đi. Môi trường vật lý là nền tảng để xây dựng kết nối vật lý. Ether, kim loại, thủy tinh quang học và thạch anh được sử dụng rộng rãi làm môi trường vật lý.

Lớp vật lý bao gồm Lớp con giao diện đa phương tiện và Lớp con chuyển đổi truyền dẫn.

Đầu tiên trong số chúng đảm bảo việc ghép nối luồng dữ liệu với kênh liên lạc vật lý được sử dụng. Cái thứ hai thực hiện các phép biến đổi liên quan đến các giao thức được sử dụng. Lớp vật lý cung cấp giao diện vật lý cho kênh dữ liệu và cũng mô tả các thủ tục truyền tín hiệu đến và nhận tín hiệu từ kênh. Cấp độ này xác định các tham số điện, cơ, chức năng và thủ tục cho giao tiếp vật lý trong hệ thống. Lớp vật lý nhận các gói dữ liệu từ lớp liên kết trên và chuyển đổi chúng thành tín hiệu quang hoặc điện tương ứng với 0 và 1 của luồng nhị phân. Các tín hiệu này được gửi qua phương tiện truyền dẫn đến nút nhận. Các tính chất cơ và điện/quang của môi trường truyền dẫn được xác định ở mức vật lý và bao gồm:

Loại cáp và đầu nối;

Bố trí các tiếp điểm trong đầu nối;

Sơ đồ mã hóa tín hiệu cho các giá trị 0 và 1.

Lớp vật lý thực hiện các chức năng sau:

1. Thiết lập và ngắt kết nối vật lý.

2. Truyền và nhận mã nối tiếp.

3. Nghe các kênh nếu cần thiết.

4. Nhận dạng kênh.

5. Thông báo về sự cố, hỏng hóc.

Thông báo về các lỗi và sự cố là do ở cấp độ vật lý, một loại sự kiện nhất định được phát hiện gây cản trở hoạt động bình thường của mạng (xung đột các khung được gửi bởi nhiều hệ thống cùng một lúc, ngắt kênh, mất điện, mất tiếp xúc cơ học, v.v.). Các loại dịch vụ được cung cấp cho lớp liên kết dữ liệu được xác định bởi các giao thức của lớp vật lý. Việc nghe một kênh là cần thiết trong trường hợp một nhóm hệ thống được kết nối vào một kênh nhưng chỉ một trong số chúng được phép truyền tín hiệu cùng một lúc. Do đó, việc nghe một kênh cho phép bạn xác định xem kênh đó có được truyền miễn phí hay không. Trong một số trường hợp, để xác định rõ hơn cấu trúc, lớp vật lý được chia thành nhiều cấp độ con. Ví dụ: lớp vật lý của mạng không dây được chia thành ba lớp con (Hình 1.14).

Cơm. 1.14. Lớp vật lý mạng LAN không dây

Các chức năng của lớp vật lý được triển khai trong tất cả các thiết bị được kết nối với mạng. Về phía máy tính, các chức năng của lớp vật lý được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng. Bộ lặp là loại thiết bị duy nhất chỉ hoạt động trên lớp vật lý.

Lớp vật lý có thể cung cấp cả truyền dẫn không đồng bộ (nối tiếp) và truyền đồng bộ (song song), được sử dụng cho một số máy tính lớn và máy tính mini. Ở Lớp vật lý, sơ đồ mã hóa phải được xác định để thể hiện các giá trị nhị phân nhằm mục đích truyền chúng qua kênh liên lạc. Nhiều mạng địa phương sử dụng mã hóa Manchester.

Một ví dụ về giao thức lớp vật lý là thông số kỹ thuật công nghệ Ethernet 10Base-T, xác định cáp được sử dụng là cặp xoắn không được che chắn Loại 3 với trở kháng đặc tính 100 Ohms, đầu nối RJ-45, chiều dài đoạn vật lý tối đa là 100 mét, Mã Manchester để biểu diễn dữ liệu và các đặc tính khác của môi trường và tín hiệu điện.

Một số thông số kỹ thuật lớp vật lý phổ biến nhất bao gồm:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 – đặc tính cơ/điện của giao diện nối tiếp không cân bằng;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 – đặc tính cơ, điện và quang của giao diện nối tiếp cân bằng;

Ethernet là công nghệ mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.3 dành cho các mạng sử dụng cấu trúc liên kết bus và đa truy cập với tính năng nghe sóng mang và phát hiện xung đột;

Token ring là công nghệ mạng theo tiêu chuẩn IEEE 802.5, sử dụng cấu trúc liên kết vòng và phương thức truy cập vòng bằng cách truyền mã thông báo.

Tôi sẽ bắt đầu bằng cách xác định cách nó được chấp nhận. Mô hình OSI là mô hình lý tưởng về mặt lý thuyết để truyền dữ liệu qua mạng. Điều này có nghĩa là trong thực tế, bạn sẽ không bao giờ tìm thấy sự phù hợp chính xác với mô hình này; đó là tiêu chuẩn mà các nhà phát triển phần mềm mạng và nhà sản xuất thiết bị mạng tuân thủ để duy trì khả năng tương thích giữa các sản phẩm của họ. Bạn có thể so sánh điều này với ý tưởng của mọi người về một người lý tưởng - bạn sẽ không tìm thấy nó ở đâu cả, nhưng mọi người đều biết mình phải phấn đấu vì điều gì.

Tôi muốn chỉ ra ngay một sắc thái - tôi sẽ gọi những gì được truyền qua mạng trong dữ liệu mô hình OSI, điều này không hoàn toàn chính xác, nhưng để không khiến người đọc mới làm quen với các thuật ngữ này nhầm lẫn, tôi đã thỏa hiệp với lương tâm.

Dưới đây là sơ đồ được biết đến nhiều nhất và dễ hiểu nhất của mô hình OSI. Sẽ có nhiều hình ảnh hơn trong bài viết, nhưng tôi đề nghị coi hình đầu tiên là hình chính:

Bảng bao gồm hai cột, ở giai đoạn đầu, chúng tôi chỉ quan tâm đến cột bên phải. Chúng ta sẽ đọc bảng từ dưới lên trên (làm cách nào khác :)). Trên thực tế, đây không phải là ý thích của tôi mà tôi làm điều đó để thuận tiện cho việc tiếp thu thông tin - từ đơn giản đến phức tạp. Đi!

Phía bên phải của bảng trên hiển thị, từ dưới lên trên, đường dẫn dữ liệu được truyền qua mạng (ví dụ: từ bộ định tuyến ở nhà đến máy tính của bạn). Làm rõ - Cấp OSI từ dưới lên trên thì đây sẽ là đường dẫn dữ liệu ở bên nhận, nếu từ trên xuống dưới thì ngược lại - ở bên gửi. Tôi hy vọng bây giờ mọi chuyện đã rõ ràng. Để xua tan hoàn toàn những nghi ngờ, đây là một sơ đồ khác để làm rõ:

Để theo dõi đường dẫn của dữ liệu và những thay đổi xảy ra với nó qua các cấp độ, chỉ cần tưởng tượng cách nó di chuyển dọc theo đường màu xanh lam trong sơ đồ, trước tiên là di chuyển từ trên xuống dưới thông qua các cấp độ OSI từ máy tính đầu tiên, sau đó từ dưới lên. lên đầu đến thứ hai. Bây giờ chúng ta hãy xem xét từng cấp độ chi tiết hơn.

1) Thể chất(vật lý) - điều này bao gồm cái gọi là “phương tiện truyền dữ liệu”, tức là. dây điện, cáp quang, sóng vô tuyến (trong trường hợp kết nối không dây) và những thứ tương tự. Ví dụ: nếu máy tính của bạn được kết nối với Internet qua cáp thì chất lượng truyền dữ liệu lúc đầu, mức vật lý được xác định bởi các dây dẫn, các điểm tiếp xúc ở cuối dây, các điểm tiếp xúc của đầu nối card mạng của máy tính, cũng như các mạch điện bên trong bo mạch máy tính. Các kỹ sư mạng có khái niệm “vấn đề vật lý” - điều này có nghĩa là chuyên gia đã xác định được một thiết bị lớp vật lý là thủ phạm khiến dữ liệu “không truyền được”, ví dụ như cáp mạng bị đứt ở đâu đó hoặc tín hiệu yếu mức độ.

2) Kênh(datalink) - điều này thú vị hơn nhiều. Để hiểu lớp liên kết, trước tiên chúng ta phải hiểu khái niệm về địa chỉ MAC, vì nó sẽ là nhân vật chính trong chương này :). Địa chỉ MAC còn được gọi là “địa chỉ vật lý” hoặc “địa chỉ phần cứng”. Đó là một bộ gồm 12 ký tự trong thập lục phân hệ thống số chia cho 6 octet dấu gạch ngang hoặc dấu hai chấm, ví dụ 08:00:27:b4:88:c1. Cần phải xác định duy nhất một thiết bị mạng trên mạng. Về lý thuyết, địa chỉ MAC là duy nhất trên toàn cầu, tức là. Một địa chỉ như vậy không thể tồn tại ở bất kỳ đâu trên thế giới và nó được “khâu vào” thiết bị mạng ở giai đoạn sản xuất. Tuy nhiên, có những cách đơn giản để thay đổi nó thành tùy ý, và bên cạnh đó, một số nhà sản xuất vô lương tâm và ít tên tuổi đã không ngần ngại tán tỉnh, chẳng hạn như một lô 5000 card mạng có cùng một MAC. Theo đó, nếu có ít nhất hai “anh em nhào lộn” như vậy xuất hiện trên cùng một mạng cục bộ thì xung đột và vấn đề sẽ bắt đầu.

Vì vậy, ở cấp độ liên kết dữ liệu, dữ liệu được xử lý bởi một thiết bị mạng, thiết bị này chỉ quan tâm đến một thứ - địa chỉ MAC khét tiếng của chúng tôi, tức là. anh ấy quan tâm đến người nhận hàng. Ví dụ: các thiết bị cấp liên kết bao gồm các bộ chuyển mạch (còn gọi là bộ chuyển mạch) - chúng lưu trữ trong bộ nhớ địa chỉ MAC của các thiết bị mạng mà chúng có kết nối trực tiếp, trực tiếp và khi nhận dữ liệu trên cổng nhận, hãy kiểm tra địa chỉ MAC trong dữ liệu với địa chỉ MAC có sẵn trong bộ nhớ. Nếu có kết quả trùng khớp thì dữ liệu sẽ được truyền đến người nhận, phần còn lại sẽ bị bỏ qua.

3) Mạng(mạng) là một cấp độ “thần thánh”, việc hiểu được nguyên lý hoạt động của nó phần lớn khiến một kỹ sư mạng trở nên như vậy. Ở đây “địa chỉ IP” đã được cai trị bằng bàn tay sắt, đây là cơ sở của nền tảng. Nhờ sự hiện diện của địa chỉ IP, có thể truyền dữ liệu giữa các máy tính không thuộc cùng một mạng cục bộ. Việc truyền dữ liệu giữa các mạng cục bộ khác nhau được gọi là định tuyến và các thiết bị cho phép thực hiện việc này được gọi là bộ định tuyến (chúng cũng là bộ định tuyến, mặc dù trong những năm gần đây, khái niệm về bộ định tuyến đã bị bóp méo rất nhiều).

Vì vậy, địa chỉ IP - không đi sâu vào chi tiết, nó là một tập hợp 12 chữ số nhất định trong hệ thống số thập phân ("thông thường"), được chia thành 4 octet, cách nhau bằng dấu chấm, được gán cho thiết bị mạng khi kết nối với mạng lưới. Ở đây chúng ta cần đi sâu hơn một chút: ví dụ: nhiều người biết địa chỉ từ dãy 192.168.1.23. Rõ ràng là không có 12 chữ số ở đây. Tuy nhiên, nếu bạn viết địa chỉ ở định dạng đầy đủ, mọi thứ sẽ ổn - 192.168.001.023. Chúng tôi sẽ không đào sâu hơn nữa ở giai đoạn này vì địa chỉ IP là một chủ đề riêng biệt để kể và hiển thị.

4) Lớp vận chuyển(vận chuyển) - như tên cho thấy, nó đặc biệt cần thiết để phân phối và gửi dữ liệu đến người nhận. Vẽ một sự tương tự với bức thư dài hạn của chúng tôi, địa chỉ IP là địa chỉ gửi hoặc nhận thực tế và giao thức vận chuyển là người đưa thư có thể đọc và biết cách gửi thư. Các giao thức khác nhau, phục vụ các mục đích khác nhau, nhưng chúng có cùng ý nghĩa - phân phối.

Lớp vận chuyển là lớp cuối cùng mà các kỹ sư mạng và quản trị viên hệ thống thường quan tâm. Nếu cả 4 cấp độ thấp hơn đều hoạt động bình thường nhưng dữ liệu không đến đích, thì vấn đề phải được tìm kiếm trong phần mềm của một máy tính cụ thể. Các giao thức của cái gọi là cấp trên là mối quan tâm lớn đối với các lập trình viên và đôi khi đối với các quản trị viên hệ thống (ví dụ: nếu anh ta tham gia vào việc bảo trì máy chủ). Vì vậy, tôi sẽ mô tả ngắn gọn hơn mục đích của các cấp độ này. Ngoài ra, nếu bạn nhìn nhận tình huống một cách khách quan, thì trong thực tế, hầu hết các chức năng của một số lớp trên của mô hình OSI đều do một ứng dụng hoặc dịch vụ đảm nhận và không thể nói rõ ràng nơi nó sẽ được chỉ định.

5) Phiên(phiên) - kiểm soát việc mở và đóng phiên truyền dữ liệu, kiểm tra quyền truy cập, kiểm soát việc đồng bộ hóa lúc bắt đầu và kết thúc quá trình truyền. Ví dụ: nếu bạn tải xuống một tệp từ Internet thì trình duyệt của bạn (hoặc bất kỳ thứ gì bạn đang tải xuống thông qua) sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ chứa tệp. Tại thời điểm này, các giao thức phiên được bật, đảm bảo tải xuống tệp thành công, sau đó, về mặt lý thuyết, chúng sẽ tự động tắt, mặc dù vẫn có các tùy chọn.

6) Điều hành(trình bày) - chuẩn bị dữ liệu để xử lý bởi ứng dụng cuối cùng. Ví dụ: nếu đây là một tệp văn bản, thì bạn cần kiểm tra mã hóa (để nó không trở thành “kryakozyabr”), có thể giải nén nó khỏi kho lưu trữ.... nhưng đây là những gì tôi đã viết trước đó có thể nhìn thấy rõ ràng - rất khó để phân biệt nơi đại diện kết thúc và nơi bắt đầu cấp độ tiếp theo:

7) Áp dụng(Ứng dụng) - đúng như tên gọi, cấp độ ứng dụng sử dụng dữ liệu nhận được và chúng tôi thấy kết quả công việc của tất cả các cấp độ của mô hình OSI. Ví dụ: bạn đang đọc văn bản này vì bạn đã mở nó theo đúng mã hóa, đúng phông chữ, v.v. trình duyệt của bạn.

Và bây giờ chúng ta đã có ít nhất sự hiểu biết chung về công nghệ của quy trình, tôi cho rằng cần phải nói về bit, khung, gói, khối và dữ liệu. Nếu bạn còn nhớ thì ở đầu bài mình đã yêu cầu bạn đừng để ý đến cột bên trái trong bảng chính. Vậy là thời cơ của cô đã đến! Bây giờ chúng ta sẽ xem lại tất cả các lớp của mô hình OSI và xem các bit đơn giản (số 0 và số 1) biến thành dữ liệu như thế nào. Chúng tôi cũng sẽ đi từ dưới lên trên để không làm gián đoạn trình tự đồng hóa vật chất.

TRÊN thuộc vật chất mức độ chúng tôi có một tín hiệu. Nó có thể là điện, quang, sóng vô tuyến, v.v. Cho đến nay, đây không phải là các bit chẵn, nhưng thiết bị mạng sẽ phân tích tín hiệu nhận được và chuyển nó thành số 0. Quá trình này được gọi là "chuyển đổi phần cứng". Hơn nữa, bên trong thiết bị mạng, các bit được kết hợp thành (tám bit trong một byte), được xử lý và truyền đến lớp liên kết dữ liệu.

TRÊN ống dẫn cấp độ chúng ta có cái gọi là khung. Nói một cách đại khái, đây là một gói byte, từ 64 đến 1518 trong một gói, từ đó bộ chuyển mạch đọc tiêu đề chứa địa chỉ MAC của người nhận và người gửi, cũng như thông tin kỹ thuật. Xem địa chỉ MAC khớp trong tiêu đề và trong bàn chuyển mạch(bộ nhớ), bộ chuyển mạch sẽ truyền các khung có kết quả khớp như vậy đến thiết bị đích

TRÊN mạngỞ cấp độ cao hơn, địa chỉ IP của người nhận và người gửi cũng được thêm vào, được trích xuất từ ​​cùng một tiêu đề và điều này được gọi là túi nhựa.

TRÊN chuyên chở cấp độ, gói được gửi đến giao thức tương ứng, mã của giao thức này được chỉ định trong thông tin dịch vụ tiêu đề và được cung cấp để phục vụ các giao thức ở cấp cao hơn, trong đó đây đã là dữ liệu chính thức, tức là. thông tin ở dạng mà các ứng dụng có thể tiêu hóa và sử dụng được.

Điều này sẽ được thấy rõ hơn ở sơ đồ dưới đây:

Mô hình mạng OSI(Mô hình tham chiếu cơ bản về kết nối hệ thống mở) là một mô hình mạng trừu tượng để liên lạc và phát triển các giao thức mạng.

Mô hình bao gồm 7 cấp độ nằm chồng lên nhau. Các lớp tương tác với nhau (theo chiều dọc) thông qua các giao diện và có thể tương tác với lớp song song của hệ thống khác (theo chiều ngang) bằng các giao thức. Mỗi cấp độ chỉ có thể tương tác với các cấp độ lân cận và thực hiện các chức năng chỉ được giao cho nó. Mặc dù có những mô hình khác tồn tại nhưng hầu hết các nhà sản xuất mạng ngày nay đều thiết kế sản phẩm của họ dựa trên cấu trúc này.

Cấp độ OSI

Mỗi lớp của mô hình OSI chịu trách nhiệm cho một phần của quá trình xử lý để chuẩn bị dữ liệu truyền qua mạng.

Theo mô hình OSI, trong quá trình truyền, dữ liệu thực sự truyền từ trên xuống dưới thông qua các cấp độ của mô hình OSI của máy tính gửi và lên qua các cấp độ của mô hình OSI của máy tính nhận. Quá trình đóng gói ngược lại xảy ra trên máy tính nhận. Các bit đến lớp vật lý của mô hình OSI của máy tính nhận. Khi dữ liệu di chuyển qua các lớp OSI của máy tính nhận, nó sẽ đến lớp ứng dụng.

Chúng tôi thấy rằng cấp độ càng cao thì mức độ trừu tượng từ truyền dữ liệu đến làm việc với chính dữ liệu đó càng cao. Đây là toàn bộ quan điểm của mô hình OSI: khi chúng ta ngày càng leo lên bậc thang cao hơn, chúng ta ngày càng ít quan tâm hơn đến cách dữ liệu được truyền đi, chúng ta ngày càng quan tâm đến chính dữ liệu hơn là phương tiện truyền tải nó. . Là lập trình viên, chúng tôi quan tâm đến lớp 3, 4 và 5. Chúng tôi phải sử dụng các công cụ họ cung cấp để xây dựng lớp 6 và 7 mà người dùng cuối có thể làm việc cùng.

Lớp mạng

Lớp mạng OSI thực hiện các giao thức IP (Cấu trúc của giao thức Internet IPv4, IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

Bạn cần hiểu tại sao cần phải xây dựng lớp mạng, tại sao các mạng được xây dựng bằng các công cụ kênh và lớp vật lý không thể đáp ứng được yêu cầu của người dùng.

Có thể tạo một mạng có cấu trúc, phức tạp với sự tích hợp của nhiều công nghệ mạng cơ bản khác nhau bằng cách sử dụng lớp liên kết: để làm được điều này, có thể sử dụng một số loại cầu nối và bộ chuyển mạch nhất định. Đương nhiên, nhìn chung, lưu lượng truy cập trong mạng như vậy phát triển ngẫu nhiên, nhưng mặt khác, nó cũng được đặc trưng bởi một số mẫu nhất định. Thông thường, trong mạng như vậy, một số người dùng làm việc trong một nhiệm vụ chung (ví dụ: nhân viên của một bộ phận) thường đưa ra yêu cầu cho nhau hoặc tới một máy chủ chung và chỉ đôi khi họ mới cần quyền truy cập vào tài nguyên máy tính của người khác. phòng. Do đó, tùy thuộc vào lưu lượng mạng, các máy tính trên mạng được chia thành các nhóm gọi là phân đoạn mạng. Các máy tính được kết hợp thành một nhóm nếu hầu hết các tin nhắn của chúng được gửi đến các máy tính trong cùng một nhóm. Mạng có thể được chia thành các phân đoạn bằng cầu nối và thiết bị chuyển mạch. Chúng sàng lọc lưu lượng truy cập cục bộ trong một phân đoạn, không truyền bất kỳ khung nào bên ngoài phân đoạn đó, ngoại trừ những khung được gửi đến các máy tính nằm trong các phân đoạn khác. Do đó, một mạng được chia thành các mạng con riêng biệt. Từ các mạng con này, các mạng tổng hợp có kích thước khá lớn có thể được xây dựng trong tương lai.

Ý tưởng về mạng con là cơ sở để xây dựng mạng tổng hợp.

Mạng được gọi là hỗn hợp(internetwork hoặc internet), nếu nó có thể được biểu diễn dưới dạng tập hợp của một số mạng. Các mạng tạo nên mạng tổng hợp được gọi là mạng con, mạng thành phần hoặc đơn giản là mạng, mỗi mạng có thể hoạt động trên công nghệ lớp liên kết của riêng nó (mặc dù điều này không bắt buộc).

Tuy nhiên, việc đưa ý tưởng này vào cuộc sống với sự trợ giúp của các bộ lặp, cầu nối và bộ chuyển mạch có những hạn chế và bất lợi rất đáng kể.

Trong cấu trúc liên kết mạng được xây dựng bằng cách sử dụng bộ lặp, cầu nối hoặc bộ chuyển mạch, sẽ không có vòng lặp. Thật vậy, một cầu nối hoặc bộ chuyển mạch có thể giải quyết vấn đề phân phối gói tin đến người nhận chỉ khi có một đường dẫn duy nhất giữa người gửi và người nhận. Mặc dù đồng thời, sự hiện diện của các kết nối dự phòng, tạo thành các vòng lặp, thường cần thiết để cân bằng tải tốt hơn, cũng như tăng độ tin cậy của mạng thông qua việc hình thành các đường dẫn dự phòng.

Các phân đoạn mạng logic nằm giữa các bridge hoặc switch có khả năng cách ly kém với nhau. Họ không tránh khỏi những cơn bão phát sóng. Nếu bất kỳ trạm nào gửi một tin nhắn quảng bá thì tin nhắn này sẽ được truyền đến tất cả các trạm trên tất cả các phân đoạn logic của mạng. Quản trị viên phải giới hạn thủ công số lượng gói quảng bá mà một nút nhất định được phép tạo trên một đơn vị thời gian. Về nguyên tắc, theo một cách nào đó, có thể loại bỏ vấn đề bão phát sóng bằng cơ chế mạng ảo (Cấu hình Vlan Debian D-Link), được triển khai trong nhiều thiết bị chuyển mạch. Nhưng trong trường hợp này, mặc dù có thể tạo các nhóm trạm bị cô lập bởi lưu lượng truy cập khá linh hoạt nhưng chúng hoàn toàn bị cô lập, nghĩa là các nút của một mạng ảo không thể tương tác với các nút của mạng ảo khác.

Trong các mạng được xây dựng trên bridge và switch, việc giải quyết vấn đề quản lý lưu lượng dựa trên giá trị của dữ liệu chứa trong gói là khá khó khăn. Trong các mạng như vậy, điều này chỉ có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các bộ lọc tùy chỉnh, yêu cầu quản trị viên xử lý biểu diễn nhị phân của nội dung gói.

Việc triển khai hệ thống con vận chuyển chỉ bằng các lớp liên kết vật lý và dữ liệu, bao gồm các cầu nối và bộ chuyển mạch, dẫn đến hệ thống đánh địa chỉ một cấp, không đủ linh hoạt: địa chỉ MAC được sử dụng làm địa chỉ của trạm nhận - một địa chỉ được liên kết chặt chẽ với bộ điều hợp mạng.

Tất cả những nhược điểm trên của bridge và switch chỉ liên quan đến thực tế là chúng hoạt động bằng các giao thức cấp liên kết. Vấn đề là các giao thức này không xác định rõ ràng khái niệm về một phần của mạng (hoặc mạng con hoặc phân đoạn), có thể được sử dụng khi cấu trúc một mạng lớn. Vì vậy, các nhà phát triển công nghệ mạng đã quyết định giao phó nhiệm vụ xây dựng mạng tổng hợp lên một tầm cao mới - cấp độ mạng.

Mô hình bao gồm 7 cấp độ nằm chồng lên nhau. Các lớp tương tác với nhau (theo chiều dọc) thông qua các giao diện và có thể tương tác với lớp song song của hệ thống khác (theo chiều ngang) bằng các giao thức. Mỗi cấp độ chỉ có thể tương tác với các cấp độ lân cận và thực hiện các chức năng chỉ được giao cho nó. Thông tin chi tiết có thể được nhìn thấy trong hình.

Cấp độ ứng dụng (Application) Lớp ứng dụng)

Cấp trên (thứ 7) của mô hình đảm bảo sự tương tác giữa mạng và người dùng. Lớp này cho phép các ứng dụng của người dùng truy cập các dịch vụ mạng như xử lý truy vấn cơ sở dữ liệu, truy cập tệp và chuyển tiếp email. Nó cũng chịu trách nhiệm truyền tải thông tin dịch vụ, cung cấp cho ứng dụng thông tin về lỗi và tạo ra các yêu cầu tới mức độ trình bày. Ví dụ: POP3, FTP.

Điều hành (Cấp độ thuyết trình) Lớp trình bày)

Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi giao thức và mã hóa/giải mã dữ liệu. Nó chuyển đổi các yêu cầu ứng dụng nhận được từ lớp ứng dụng thành định dạng để truyền qua mạng và chuyển đổi dữ liệu nhận được từ mạng thành định dạng mà ứng dụng có thể hiểu được. Lớp này có thể thực hiện nén/giải nén hoặc mã hóa/giải mã dữ liệu cũng như chuyển hướng các yêu cầu đến tài nguyên mạng khác nếu chúng không thể được xử lý cục bộ.

Lớp 6 (bản trình bày) của mô hình tham chiếu OSI thường là giao thức trung gian để chuyển đổi thông tin từ các lớp lân cận. Điều này cho phép giao tiếp giữa các ứng dụng trên các hệ thống máy tính khác nhau một cách minh bạch đối với các ứng dụng. Lớp trình bày cung cấp định dạng và chuyển đổi mã. Định dạng mã được sử dụng để đảm bảo rằng ứng dụng nhận được thông tin cần xử lý phù hợp với nó. Nếu cần, lớp này có thể thực hiện dịch từ định dạng dữ liệu này sang định dạng dữ liệu khác. Lớp trình bày không chỉ xử lý các định dạng và cách trình bày dữ liệu mà còn xử lý các cấu trúc dữ liệu được các chương trình sử dụng. Do đó, lớp 6 cung cấp khả năng tổ chức dữ liệu khi nó được gửi.

Để hiểu cách thức hoạt động của nó, hãy tưởng tượng rằng có hai hệ thống. Một người sử dụng Mã trao đổi thông tin nhị phân mở rộng (ASCII) để thể hiện dữ liệu (hầu hết các nhà sản xuất máy tính khác đều sử dụng nó). Nếu hai hệ thống này cần trao đổi thông tin thì cần có lớp trình bày sẽ thực hiện chuyển đổi và dịch giữa hai định dạng khác nhau.

Một chức năng khác được thực hiện ở lớp trình bày là mã hóa dữ liệu, được sử dụng trong trường hợp cần thiết để bảo vệ thông tin được truyền khỏi bị người nhận trái phép nhận. Để hoàn thành nhiệm vụ này, các quy trình và mã trong lớp trình bày phải thực hiện chuyển đổi dữ liệu. Có những quy trình khác ở cấp độ này giúp nén văn bản và chuyển đổi đồ họa thành dòng bit để chúng có thể được truyền qua mạng.

Các tiêu chuẩn của lớp trình bày cũng xác định cách thể hiện hình ảnh đồ họa. Với những mục đích này, có thể sử dụng định dạng PICT, một định dạng hình ảnh được sử dụng để truyền đồ họa QuickDraw giữa các chương trình Macintosh và PowerPC. Một định dạng trình bày khác là định dạng tệp hình ảnh JPEG được gắn thẻ.

Có một nhóm tiêu chuẩn cấp độ trình bày khác xác định cách trình bày các đoạn âm thanh và phim. Chúng bao gồm Giao diện nhạc cụ điện tử MPEG, được sử dụng để nén và mã hóa video CD-ROM, lưu trữ chúng ở dạng số hóa và truyền ở tốc độ lên tới 1,5 Mbit/s và Lớp phiên)

Cấp độ 5 của mô hình chịu trách nhiệm duy trì phiên giao tiếp, cho phép các ứng dụng tương tác với nhau trong thời gian dài. Lớp này quản lý việc tạo/chấm dứt phiên, trao đổi thông tin, đồng bộ hóa tác vụ, xác định tính đủ điều kiện truyền dữ liệu và duy trì phiên trong thời gian ứng dụng không hoạt động. Đồng bộ hóa truyền được đảm bảo bằng cách đặt các điểm kiểm tra trong luồng dữ liệu, từ đó quá trình sẽ được tiếp tục nếu tương tác bị gián đoạn.

Lớp vận chuyển Lớp vận chuyển)

Cấp độ thứ 4 của mô hình được thiết kế để cung cấp dữ liệu không có lỗi, mất mát và trùng lặp theo trình tự chúng được truyền đi. Không quan trọng dữ liệu nào được truyền đi, từ đâu và ở đâu, tức là nó tự cung cấp cơ chế truyền dẫn. Nó chia các khối dữ liệu thành các đoạn, kích thước của nó phụ thuộc vào giao thức, kết hợp các khối ngắn thành một và chia các khối dài. Các giao thức ở cấp độ này được thiết kế để liên lạc điểm-điểm. Ví dụ: UDP.

Có nhiều loại giao thức lớp vận chuyển, từ các giao thức chỉ cung cấp các chức năng vận chuyển cơ bản (ví dụ: chức năng truyền dữ liệu không có xác nhận), đến các giao thức đảm bảo rằng nhiều gói dữ liệu được phân phối đến đích theo trình tự thích hợp, ghép nhiều dữ liệu. luồng, cung cấp cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu nhận được.

Một số giao thức lớp mạng, được gọi là giao thức không kết nối, không đảm bảo rằng dữ liệu được gửi đến đích theo thứ tự được thiết bị nguồn gửi. Một số lớp vận chuyển giải quyết vấn đề này bằng cách thu thập dữ liệu theo đúng trình tự trước khi chuyển nó sang lớp phiên. Ghép kênh dữ liệu có nghĩa là lớp vận chuyển có khả năng xử lý đồng thời nhiều luồng dữ liệu (các luồng có thể đến từ các ứng dụng khác nhau) giữa hai hệ thống. Cơ chế kiểm soát luồng là cơ chế cho phép bạn điều chỉnh lượng dữ liệu được truyền từ hệ thống này sang hệ thống khác. Các giao thức của lớp vận chuyển thường có chức năng kiểm soát việc phân phối dữ liệu, buộc hệ thống nhận phải gửi xác nhận cho bên gửi rằng dữ liệu đã được nhận.

Lớp mạng Lớp mạng)

Lớp 3 của mô hình mạng OSI được thiết kế để xác định đường truyền dữ liệu. Chịu trách nhiệm dịch các địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý, xác định các tuyến đường ngắn nhất, chuyển đổi và định tuyến, giám sát các vấn đề và tắc nghẽn trong mạng. Một thiết bị mạng như bộ định tuyến hoạt động ở cấp độ này.

Các giao thức lớp mạng định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích và có thể được chia thành hai lớp: giao thức hướng kết nối và giao thức không kết nối.

Hoạt động của các giao thức thiết lập kết nối có thể được mô tả bằng ví dụ về hoạt động của điện thoại thông thường. Các giao thức của lớp này bắt đầu truyền dữ liệu bằng cách gọi hoặc thiết lập tuyến đường cho các gói đi từ nguồn đến đích. Sau đó, quá trình truyền dữ liệu nối tiếp bắt đầu và kết nối sẽ chấm dứt sau khi quá trình truyền hoàn tất.

Các giao thức không kết nối gửi dữ liệu chứa thông tin địa chỉ đầy đủ trong mỗi gói, hoạt động tương tự như hệ thống thư. Mỗi lá thư hoặc gói hàng đều chứa địa chỉ của người gửi và người nhận. Tiếp theo, mỗi bưu điện trung gian hoặc thiết bị mạng sẽ đọc thông tin địa chỉ và đưa ra quyết định định tuyến dữ liệu. Một bức thư hoặc gói dữ liệu được truyền từ thiết bị trung gian này sang thiết bị trung gian khác cho đến khi nó được chuyển đến người nhận. Các giao thức không kết nối không đảm bảo rằng thông tin sẽ đến tay người nhận theo đúng thứ tự được gửi. Các giao thức vận chuyển có nhiệm vụ cài đặt dữ liệu theo thứ tự phù hợp khi sử dụng các giao thức mạng không kết nối.

Lớp liên kết dữ liệu Lớp liên kết dữ liệu)

Lớp này được thiết kế để đảm bảo sự tương tác của các mạng ở lớp vật lý và kiểm soát các lỗi có thể xảy ra. Nó đóng gói dữ liệu nhận được từ lớp vật lý vào các khung, kiểm tra tính toàn vẹn, sửa lỗi nếu cần thiết (gửi yêu cầu lặp lại cho khung bị hỏng) và gửi nó đến lớp mạng. Lớp liên kết dữ liệu có thể giao tiếp với một hoặc nhiều lớp vật lý, giám sát và quản lý sự tương tác này. Đặc tả IEEE 802 chia lớp này thành 2 lớp con - MAC (Kiểm soát truy cập phương tiện) điều chỉnh quyền truy cập vào phương tiện vật lý dùng chung, LLC (Kiểm soát liên kết logic) cung cấp dịch vụ lớp mạng.

Trong lập trình, cấp độ này đại diện cho trình điều khiển card mạng; trong hệ điều hành có giao diện phần mềm để tương tác giữa các lớp kênh và mạng với nhau; đây không phải là cấp độ mới mà chỉ đơn giản là triển khai mô hình cho một hệ điều hành cụ thể. . Ví dụ về các giao diện như vậy: ODI,

Trình độ thể chất Lớp vật lý)

Mức thấp nhất của mô hình nhằm truyền trực tiếp luồng dữ liệu. Truyền tín hiệu điện hoặc quang vào chương trình phát sóng cáp hoặc đài phát thanh và theo đó, nhận chúng và chuyển đổi chúng thành các bit dữ liệu theo phương pháp mã hóa tín hiệu số. Nói cách khác, nó cung cấp giao diện giữa phương tiện mạng và thiết bị mạng.

Nguồn

• Alexander Filimonov Xây dựng mạng Ethernet đa dịch vụ, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
• Cẩm nang công nghệ kết nối mạng // hệ thống cisco, ấn bản thứ 4, Williams 2005 ISBN 584590787X

Quỹ Wikimedia. 2010.

Xem “Mô hình OSI” là gì trong các từ điển khác:

Mô hình mạng OSI (Mô hình tham chiếu cơ bản về kết nối hệ thống mở) là một mô hình mạng trừu tượng để phát triển giao thức mạng và truyền thông. Thể hiện một cách tiếp cận theo lớp đối với... ... Wikipedia

Bài viết này thiếu liên kết đến các nguồn thông tin. Thông tin phải được kiểm chứng, nếu không nó có thể bị nghi ngờ và bị xóa. Bạn có thể... Wikipedia

Mô hình tham chiếu cơ bản về kết nối hệ thống mở là một mô hình mạng trừu tượng để phát triển giao thức mạng và truyền thông. Đại diện cho một cách tiếp cận lớp để kết nối mạng. Mỗi cấp độ... ... Từ điển thuật ngữ kinh doanh

- (Mô hình TCP/IP) (Bộ Quốc phòng Anh Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ) mô hình tương tác mạng do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ phát triển, triển khai thực tế là ngăn xếp giao thức TCP/IP. Nội dung 1 Cấp độ ... Wikipedia

Tên ATP: Lớp giao thức Apple Talk (mô hình OSI): Nhóm vận chuyển: TCP/IP Được tạo vào: 2002 Cổng/ID: 33/IP Mục đích của giao thức: Tương tự như UDP với kiểm soát mật độ lưu lượng Thông số kỹ thuật: RFC 4340 Triển khai chính ... Wikipedia

Mô hình mạng OSI(Mô hình tham chiếu cơ bản về kết nối các hệ thống mở - mô hình tham chiếu cơ bản về tương tác của các hệ thống mở, abbr. EMVOS; 1978) - mô hình mạng của ngăn xếp giao thức mạng OSI/ISO (GOST R ISO/IEC 7498-1-99).

Đặc điểm chung của mô hình OSI

Do sự phát triển kéo dài của các giao thức OSI, chồng giao thức chính hiện đang được sử dụng là TCP/IP, được phát triển trước khi áp dụng mô hình OSI và không có kết nối với nó.

Vào cuối những năm 70, một số lượng lớn các giao thức truyền thông độc quyền đã tồn tại trên thế giới, chẳng hạn như các giao thức phổ biến như DECnet, TCP/IP và SNA. Sự đa dạng của các công cụ liên mạng này đã làm nảy sinh vấn đề không tương thích giữa các thiết bị sử dụng các giao thức khác nhau. Một trong những cách để giải quyết vấn đề này vào thời điểm đó được coi là sự chuyển đổi chung sang một ngăn xếp giao thức duy nhất chung cho tất cả các hệ thống, được tạo ra có tính đến những thiếu sót của các ngăn xếp hiện có. Phương pháp học thuật này nhằm tạo ra một ngăn xếp mới bắt đầu bằng việc phát triển mô hình OSI và mất bảy năm (từ 1977 đến 1984). Mục đích của mô hình OSI là cung cấp một cách trình bày tổng quát về các công cụ truyền thông mạng. Nó được phát triển như một loại ngôn ngữ phổ quát dành cho các chuyên gia mạng, đó là lý do tại sao nó được gọi là mô hình tham chiếu. Trong mô hình OSI, các phương tiện tương tác được chia thành bảy lớp: ứng dụng, trình bày, phiên, vận chuyển, mạng, liên kết và vật lý. Mỗi lớp xử lý một khía cạnh rất cụ thể về cách các thiết bị mạng tương tác.

Các ứng dụng có thể triển khai các giao thức truyền thông của riêng mình bằng cách sử dụng bộ công cụ hệ thống đa cấp cho các mục đích này. Vì mục đích này mà giao diện chương trình ứng dụng (API) được cung cấp cho các lập trình viên. Theo thiết kế lý tưởng của mô hình OSI, một ứng dụng chỉ có thể gửi yêu cầu đến lớp trên cùng - lớp ứng dụng, tuy nhiên, trên thực tế, nhiều ngăn xếp giao thức truyền thông cho phép lập trình viên truy cập trực tiếp vào các dịch vụ hoặc dịch vụ nằm bên dưới các lớp. Ví dụ: một số DBMS có các công cụ tích hợp để truy cập tệp từ xa. Trong trường hợp này, ứng dụng không sử dụng dịch vụ tệp hệ thống khi truy cập tài nguyên từ xa; nó bỏ qua các lớp trên của mô hình OSI và trực tiếp xử lý các công cụ hệ thống chịu trách nhiệm vận chuyển tin nhắn qua mạng, được đặt ở các lớp dưới của mô hình OSI. Vì vậy, giả sử một ứng dụng trên Máy chủ A muốn liên lạc với một ứng dụng trên Máy chủ B. Để thực hiện điều này, Ứng dụng A đưa ra yêu cầu tới một lớp ứng dụng, chẳng hạn như dịch vụ tệp. Dựa trên yêu cầu này, phần mềm cấp ứng dụng sẽ tạo ra một thông báo ở định dạng chuẩn. Nhưng để đưa thông tin này đến đích, vẫn còn nhiều nhiệm vụ cần giải quyết, trách nhiệm này thuộc về các cấp thấp hơn. Sau khi thông báo được tạo, lớp ứng dụng sẽ chuyển tiếp nó xuống lớp trình bày. Giao thức lớp trình bày, dựa trên thông tin nhận được từ tiêu đề thông báo của lớp ứng dụng, thực hiện các hành động được yêu cầu và thêm thông tin dịch vụ của riêng nó vào thông báo - tiêu đề của lớp trình bày, chứa các hướng dẫn cho giao thức lớp trình bày của máy đích. Thông báo kết quả được chuyển xuống lớp phiên, sau đó lớp phiên này sẽ thêm tiêu đề của nó, v.v. (Một số triển khai giao thức đặt thông tin dịch vụ không chỉ ở đầu thông báo dưới dạng tiêu đề mà còn ở cuối trong hình thức của cái gọi là đoạn giới thiệu.) Cuối cùng, tin nhắn đạt đến cấp độ vật lý thấp hơn, trên thực tế, truyền nó dọc theo đường liên lạc đến máy nhận. Tại thời điểm này, tin nhắn đã “phát triển quá mức” với các tiêu đề ở mọi cấp độ.

Lớp vật lý đặt thông báo trên giao diện đầu ra vật lý của máy tính 1 và nó bắt đầu “cuộc hành trình” qua mạng (cho đến thời điểm này, thông báo đã được truyền từ lớp này sang lớp khác trong máy tính 1). Khi một tin nhắn qua mạng đến giao diện đầu vào của máy tính 2, nó sẽ được lớp vật lý của nó nhận và tuần tự di chuyển lên từ lớp này sang lớp khác. Mỗi cấp độ sẽ phân tích và xử lý tiêu đề ở cấp độ của nó, thực hiện các chức năng thích hợp, sau đó loại bỏ tiêu đề này và chuyển thông báo lên cấp cao hơn. Như có thể thấy từ mô tả, các thực thể giao thức cùng cấp không giao tiếp trực tiếp với nhau; các bên trung gian luôn tham gia vào quá trình giao tiếp này - các công cụ giao thức ở cấp thấp hơn. Và chỉ có cấp độ vật lý của các nút khác nhau mới tương tác trực tiếp.

Các lớp mô hình OSI

Trong tài liệu, thông thường nhất là bắt đầu mô tả các lớp của mô hình OSI từ lớp 7, được gọi là lớp ứng dụng, tại đó các ứng dụng người dùng truy cập mạng. Mô hình OSI kết thúc với lớp thứ nhất - vật lý, xác định các tiêu chuẩn mà các nhà sản xuất độc lập yêu cầu đối với phương tiện truyền dữ liệu:

• loại phương tiện truyền dẫn (cáp đồng, cáp quang, vô tuyến, v.v.),
• loại điều chế tín hiệu,
• mức tín hiệu của các trạng thái logic rời rạc (không và một).

Bất kỳ giao thức nào của mô hình OSI đều phải tương tác với các giao thức ở lớp của nó hoặc với các giao thức cao hơn và/hoặc thấp hơn một đơn vị so với lớp của nó. Tương tác với các giao thức ở một cấp độ được gọi là ngang và với các cấp độ cao hơn hoặc thấp hơn - dọc. Bất kỳ giao thức nào của mô hình OSI chỉ có thể thực hiện các chức năng của lớp của nó và không thể thực hiện các chức năng của lớp khác, điều này không được thực hiện trong các giao thức của các mô hình thay thế.

Mỗi cấp độ, với một mức độ quy ước nào đó, tương ứng với toán hạng riêng của nó - một phần tử dữ liệu không thể phân chia về mặt logic, ở một cấp độ riêng biệt có thể được vận hành trong khuôn khổ của mô hình và các giao thức được sử dụng: ở cấp độ vật lý, đơn vị nhỏ nhất là một bit, ở cấp độ liên kết, thông tin được kết hợp thành các khung, ở cấp độ mạng - thành các gói ( datagram), khi truyền tải - thành các phân đoạn. Bất kỳ phần dữ liệu nào được kết hợp một cách hợp lý để truyền - khung, gói, datagram - đều được coi là một tin nhắn. Nói chung, các thông báo là toán hạng của các cấp độ phiên, đại diện và ứng dụng.

Các công nghệ mạng cơ bản bao gồm các lớp liên kết vật lý và dữ liệu.

Lớp ứng dụng

Lớp ứng dụng (application layer) - cấp cao nhất của mô hình, đảm bảo sự tương tác của ứng dụng người dùng với mạng:

• Cho phép ứng dụng sử dụng dịch vụ mạng:
  • truy cập từ xa vào các tập tin và cơ sở dữ liệu,
  • chuyển tiếp email;
• chịu trách nhiệm truyền tải thông tin dịch vụ;
• cung cấp cho ứng dụng thông tin lỗi;
• tạo các truy vấn đến lớp trình bày.

Các giao thức cấp ứng dụng: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET và các giao thức khác.

Lớp trình bày

Lớp trình bày cung cấp chuyển đổi giao thức và mã hóa/giải mã dữ liệu. Các yêu cầu ứng dụng nhận được từ lớp ứng dụng sẽ được chuyển đổi thành định dạng để truyền qua mạng ở lớp trình bày và dữ liệu nhận được từ mạng sẽ được chuyển đổi thành định dạng ứng dụng. Lớp này có thể thực hiện nén/giải nén hoặc mã hóa/giải mã, cũng như chuyển hướng các yêu cầu đến tài nguyên mạng khác nếu chúng không thể được xử lý cục bộ.

Lớp trình bày thường là một giao thức trung gian để chuyển đổi thông tin từ các lớp lân cận. Điều này cho phép giao tiếp giữa các ứng dụng trên các hệ thống máy tính khác nhau một cách minh bạch đối với các ứng dụng. Lớp trình bày cung cấp định dạng và chuyển đổi mã. Định dạng mã được sử dụng để đảm bảo rằng ứng dụng nhận được thông tin cần xử lý phù hợp với nó. Nếu cần, lớp này có thể thực hiện dịch từ định dạng dữ liệu này sang định dạng dữ liệu khác.

Lớp trình bày không chỉ xử lý các định dạng và cách trình bày dữ liệu mà còn xử lý các cấu trúc dữ liệu được các chương trình sử dụng. Do đó, lớp 6 cung cấp khả năng tổ chức dữ liệu khi nó được gửi.

Để hiểu cách thức hoạt động của nó, hãy tưởng tượng rằng có hai hệ thống. Một công ty sử dụng EBCDIC, chẳng hạn như máy tính lớn của IBM, để biểu diễn dữ liệu và công ty kia sử dụng ASCII (hầu hết các nhà sản xuất máy tính khác đều sử dụng nó). Nếu hai hệ thống này cần trao đổi thông tin thì cần có lớp trình bày sẽ thực hiện chuyển đổi và dịch giữa hai định dạng khác nhau.

Một chức năng khác được thực hiện ở lớp trình bày là mã hóa dữ liệu, được sử dụng trong trường hợp cần thiết để bảo vệ thông tin được truyền khỏi sự truy cập của người nhận trái phép. Để hoàn thành nhiệm vụ này, các quy trình và mã trong lớp trình bày phải thực hiện chuyển đổi dữ liệu. Có những quy trình khác ở cấp độ này giúp nén văn bản và chuyển đổi đồ họa thành dòng bit để chúng có thể được truyền qua mạng.

Các tiêu chuẩn của lớp trình bày cũng xác định cách thể hiện hình ảnh đồ họa. Vì những mục đích này, định dạng PICT có thể được sử dụng - một định dạng hình ảnh được sử dụng để truyền đồ họa QuickDraw giữa các chương trình.

Một định dạng biểu diễn khác là định dạng tệp hình ảnh TIFF được gắn thẻ, thường được sử dụng cho các hình ảnh raster có độ phân giải cao. Tiêu chuẩn lớp trình bày tiếp theo có thể được sử dụng cho hình ảnh đồ họa được phát triển bởi Nhóm chuyên gia chụp ảnh chung; trong sử dụng hàng ngày, tiêu chuẩn này được gọi đơn giản là JPEG.

Có một nhóm tiêu chuẩn cấp độ trình bày khác xác định cách trình bày các đoạn âm thanh và phim. Điều này bao gồm Giao diện kỹ thuật số nhạc cụ (MIDI) để thể hiện âm nhạc kỹ thuật số, tiêu chuẩn MPEG của Nhóm chuyên gia hình ảnh chuyển động, được sử dụng để nén và mã hóa video CD-ROM, lưu trữ chúng ở dạng số hóa và truyền ở tốc độ bit lên tới 1,5 Mbps và QuickTime là tiêu chuẩn mô tả các thành phần âm thanh và video cho các chương trình chạy trên máy tính Macintosh và PowerPC.

Các giao thức lớp trình bày: AFP - Giao thức lưu trữ của Apple, ICA - Kiến trúc điện toán độc lập, LPP - Giao thức trình bày nhẹ, NCP - Giao thức lõi NetWare, NDR - Trình bày dữ liệu mạng, XDR - Trình bày dữ liệu bên ngoài, X.25 PAD - Giao thức trình biên dịch/trình phân tách gói .

Lớp phiên

Lớp phiên của mô hình đảm bảo duy trì phiên giao tiếp, cho phép các ứng dụng tương tác với nhau trong thời gian dài. Lớp này quản lý việc tạo/chấm dứt phiên, trao đổi thông tin, đồng bộ hóa tác vụ, xác định tính đủ điều kiện truyền dữ liệu và duy trì phiên trong thời gian ứng dụng không hoạt động.

Giao thức phiên: ADSP (Giao thức luồng dữ liệu AppleTalk), ASP (Giao thức phiên AppleTalk), H.245 (Giao thức điều khiển cuộc gọi cho giao tiếp đa phương tiện), ISO-SP (Giao thức lớp phiên OSI (X.225, ISO 8327)), iSNS ( Dịch vụ tên lưu trữ Internet), L2F (Giao thức chuyển tiếp lớp 2), L2TP (Giao thức đường hầm lớp 2), NetBIOS (Hệ thống đầu ra đầu vào cơ bản mạng), PAP (Giao thức xác thực mật khẩu), PPTP (Giao thức đường hầm điểm-điểm), RPC (Giao thức cuộc gọi thủ tục từ xa), RTCP (Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực), SMPP (Giao thức ngang hàng tin nhắn ngắn), SCP (Giao thức điều khiển phiên), ZIP (Giao thức thông tin vùng), SDP (Giao thức trực tiếp ổ cắm]) .

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển của mô hình được thiết kế để đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy từ người gửi đến người nhận. Tuy nhiên, mức độ tin cậy có thể rất khác nhau. Có nhiều loại giao thức lớp vận chuyển, từ các giao thức chỉ cung cấp các chức năng vận chuyển cơ bản (ví dụ: chức năng truyền dữ liệu không có xác nhận), đến các giao thức đảm bảo rằng nhiều gói dữ liệu được phân phối đến đích theo trình tự thích hợp, ghép nhiều dữ liệu. luồng, cung cấp cơ chế kiểm soát luồng dữ liệu và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu nhận được. Ví dụ: UDP bị giới hạn trong việc giám sát tính toàn vẹn của dữ liệu trong một gói dữ liệu và không loại trừ khả năng mất toàn bộ gói hoặc sao chép gói hoặc làm gián đoạn thứ tự nhận gói dữ liệu; TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu liên tục đáng tin cậy, loại bỏ sự mất mát hoặc gián đoạn dữ liệu theo thứ tự đến hoặc sao chép; nó có thể phân phối lại dữ liệu, chia phần lớn dữ liệu thành các đoạn và ngược lại, hợp nhất các đoạn thành một gói.

Các giao thức lớp vận chuyển: ATP (Giao thức giao dịch AppleTalk), CUDP (UDP tuần hoàn), DCCP (Giao thức kiểm soát tắc nghẽn gói dữ liệu), FCP (Kênh sợi quang|Giao thức kênh sợi quang), IL (Giao thức IL), NBF (Giao thức khung NetBIOS), NCP ( NetWare Core Protocol), SCTP (Giao thức truyền điều khiển luồng), SPX (Trao đổi gói tuần tự), SST (Truyền tải luồng có cấu trúc), TCP (Giao thức điều khiển truyền), UDP (Giao thức gói dữ liệu người dùng).

Lớp mạng

Lớp mạng (lang-en|lớp mạng) của mô hình được thiết kế để xác định đường truyền dữ liệu. Chịu trách nhiệm dịch các địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý, xác định các tuyến đường ngắn nhất, chuyển đổi và định tuyến, giám sát các vấn đề và tắc nghẽn trong mạng.

Các giao thức lớp mạng định tuyến dữ liệu từ nguồn tới đích. Các thiết bị (bộ định tuyến) hoạt động ở cấp độ này thường được gọi là thiết bị cấp ba (dựa trên số cấp độ trong mô hình OSI).

Các giao thức lớp mạng: IP/IPv4/IPv6 (Giao thức Internet), IPX (Trao đổi gói Internetwork), X.25 (được triển khai một phần ở lớp 2), CLNP (giao thức mạng không kết nối), IPsec (Bảo mật giao thức Internet). Các giao thức định tuyến - RIP (Giao thức thông tin định tuyến), OSPF (Mở đường dẫn ngắn nhất trước).

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp liên kết dữ liệu được thiết kế để đảm bảo sự tương tác của các mạng ở cấp độ vật lý và kiểm soát các lỗi có thể xảy ra. Nó đóng gói dữ liệu nhận được từ lớp vật lý, được trình bày dưới dạng bit, thành khung, kiểm tra tính toàn vẹn của chúng và nếu cần, sửa lỗi (tạo yêu cầu lặp lại cho khung bị hỏng) và gửi chúng đến lớp mạng. Lớp liên kết dữ liệu có thể giao tiếp với một hoặc nhiều lớp vật lý, giám sát và quản lý sự tương tác này.

Đặc tả IEEE 802 chia lớp này thành hai lớp con: MAC (Kiểm soát truy cập phương tiện) điều chỉnh quyền truy cập vào phương tiện vật lý dùng chung, LLC (điều khiển liên kết logic) cung cấp dịch vụ lớp mạng.

Công tắc, cầu nối và các thiết bị khác hoạt động ở cấp độ này. Các thiết bị này được cho là sử dụng địa chỉ Lớp 2 (dựa trên số lớp trong mô hình OSI).

Các giao thức lớp liên kết: ARCnet, ATM (Chế độ truyền không đồng bộ), Mạng khu vực điều khiển (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Chuyển mạch bảo vệ tự động Ethernet (EAPS), Giao diện dữ liệu phân tán sợi (FDDI), Frame Relay, Cấp cao Kiểm soát liên kết dữ liệu (HDLC), IEEE 802.2 (cung cấp các chức năng LLC cho các lớp MAC IEEE 802), Quy trình truy cập liên kết, kênh D (LAPD), mạng LAN không dây IEEE 802.11, LocalTalk, Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS), Giao thức điểm-điểm (PPP), Giao thức điểm-điểm qua Ethernet (PPPoE), StarLan, Vòng mã thông báo, Phát hiện liên kết một chiều (UDLD), x.25]], ARP.

Trong lập trình, cấp độ này đại diện cho trình điều khiển card mạng, trong hệ điều hành có giao diện phần mềm để tương tác giữa các lớp kênh và mạng với nhau. Đây không phải là một cấp độ mới mà chỉ đơn giản là việc triển khai mô hình cho một hệ điều hành cụ thể. Ví dụ về các giao diện như vậy: ODI, NDIS, UDI.

Lớp vật lý

Lớp vật lý là cấp thấp nhất của mô hình, xác định phương thức truyền dữ liệu, được trình bày dưới dạng nhị phân, từ thiết bị này (máy tính) sang thiết bị khác. Nhiều tổ chức khác nhau tham gia biên soạn các phương pháp như vậy, bao gồm: Viện Kỹ sư Điện và Điện tử, Liên minh Công nghiệp Điện tử, Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu và các tổ chức khác. Chúng truyền tín hiệu điện hoặc quang vào một đài phát thanh cáp hoặc vô tuyến và theo đó, nhận và chuyển đổi chúng thành các bit dữ liệu theo phương pháp mã hóa tín hiệu số.

Hub]], bộ lặp tín hiệu và bộ chuyển đổi phương tiện cũng hoạt động ở cấp độ này.

Các chức năng của lớp vật lý được triển khai trên tất cả các thiết bị được kết nối với mạng. Về phía máy tính, các chức năng của lớp vật lý được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng hoặc cổng nối tiếp. Lớp vật lý đề cập đến các giao diện vật lý, điện và cơ khí giữa hai hệ thống. Lớp vật lý xác định các loại phương tiện truyền dữ liệu như cáp quang, cặp xoắn, cáp đồng trục, liên kết dữ liệu vệ tinh, v.v. Các loại giao diện mạng tiêu chuẩn liên quan đến lớp vật lý là:)