Модель osi

Уровень 3 — сетевой уровень

Как и канальный уровень, сетевой отвечает за передачу данных между компьюте­рами. Для этого он использует сформированные данные и параметры двух преды­дущих уровней физического и канального. Главное отличие сетевого уровня от канального заключается в том, что он умеет передавать данные между сетями с равной топологией — комбинированными. Так, очень часто беспроводные и про­водные сети используются в паре. Чаше всего это происходит, если но определен­ным причинам создать единую проводную сеть физически невозможно.

На сетевом уровне, как и на канальном, данные делятся на пакеты, что позволяет дос­тичь качества и определенной скорости их передачи. Однако, в отличие от канально­го, сетевой уровень выбирает для передачи данных конкретный маршрут. Процесс выбора оптимального маршрута передачи данных называется маршрутизирующий.

Как правило, информацию о выборе маршрута предоставляют специальные уст­ройства, установленные в сети, — маршрутизаторы. Специальные таблицы мар­шрутизаторов содержат информацию о скорости передачи данных между отдель­ными сегментами и сетевом трафике, среднем времени передачи и т. д. Основываясь на этой информации, протоколы сетевого уровня могут выбрать оптимальный путь прохождения данных.

Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействия

Поскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP), разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описать возможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

Семейство TCP/IP

Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; и SCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторые новшества. В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых является служебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.

Семейство IPX/SPX

В семействе IPX/SPX порты появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

В качестве адреса хоста ICX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

Модель OSI

Эталонная модель OSI являет собой 7-уровневую сетевую иерархию созданную международной организацией по стандартам (ISO). Представленная модель на рис.1 имеет 2 различных модели:

  • горизонтальная модель на основе протоколов, реализующую взаимодействие процессов и ПО на разных машинах
  • вертикальную модель на основе услуг, реализуемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В вертикальной — соседние уровни меняются информацией с помощью интерфейсов API. Горизонтальная модель требует общий протокол для обмена информацией на одном уровне.

Рисунок — 1

Модель OSI описывает только системные методы взаимодействия, реализуемые ОС, ПО и тд. Модель не включает методы взаимодействия конечных пользователей. В идеальных условиях приложения должны обращаться к верхнему уровню модели OSI, однако на практике многие протоколы и программы имеют методы обращения к нижним уровням.

Физический уровень

На физическом уровне данные представлены в виде электрических или оптических сигналов, соответствующие 1 и 0 бинарного потока. Параметры среды передачи определяются на физическом уровне:

  • тип разъемов и кабелей
  • разводка контактов в разъемах
  • схема кодирования сигналов 0 и 1

Самые распространенные виды спецификаций на этом уровне:

  • EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 — параметры несбалансированного последовательного интерфейса
  • EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — параметры сбалансированного последовательного интерфейса
  • IEEE 802.3 — Ethernet
  • IEEE 802.5 — Token ring

На физическом уровне нельзя вникнуть в смысл данных, так как она представлена в виде битов.

Канальный уровень

На этом канале реализована транспортировка и прием кадров данных. Уровень реализует запросы сетевого уровня и использует физический уровень для приема и передачи. Спецификации IEEE 802.x делят этот уровень на два подуровня управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). Самые распространенные протоколы на этом уровне:

Также на этом уровне реализуется обнаружение и исправление ошибок при передаче. На канальном уровне пакет помещается в поле данных кадра — инкапсуляция. Обнаружение ошибок возможно с помощью разных методов. К примеру реализация фиксированных границ кадра, или контрольной суммой.

Сетевой уровень

На этом уровне происходит деление пользователей сети на группы. Здесь реализуется маршрутизация пакетов на основе MAC-адресов. Сетевой уровень реализует прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень. На этом уровне стираются границы сетей разных технологий. Маршрутизаторы работают на этом уровне. Пример работы сетевого уровня показан на рис.2 Самые частые протоколы:

Рисунок — 2

Транспортный уровень

На этом уровне потоки информации делятся на пакеты для передачи их на сетевом уровне. Самые распространенные протоколы этого уровня:

  • TCP — протокол управления передачей
  • NCP
  • SPX
  • TP4

Сеансовый уровень

На этом уровне происходит организация сеансов обмена информацией между оконечными машинами. На этом уровне идет определение активной стороны и реализуется синхронизация сеанса. На практике многие протоколы других уровней включают функцию сеансового уровня.

Уровень представления

На этом уровне происходит обмен данными между ПО на разных ОС. На этом уровне реализовано преобразование информации (кодирование, сжатие и тд) для передачи потока информации на транспортный уровень. Протоколы уровня используются и те, что используют высшие уровни модели OSI.

Прикладной уровень

Прикладной уровень реализует доступ приложения в сеть. Уровень управляет переносом файлов и управление сетью. Используемые протоколы:

  • FTP/TFTP — протокол передачи файлов
  • X 400 — электронная почта
  • Telnet
  • smtp
  • CMIP — управление информацией
  • SNMP — управление сетью
  • NFS — сетевая файловая система
  • FTAM — метод доступа для переноса файлов
  • Главная
  • Защита сети

Множественный доступ к каналам

Как это лучше делать? Практика показала, что на каналах где ошибки возникают редко, например, если данные передаются по проводам, то на канальном уровне лучше использовать простое обнаружение ошибок. А если ошибки в среде передачи данных происходят часто, например как это происходит в wifi? где используются электромагнитное излучение и много помех, то ошибки эффективнее обнаруживать и исправлять прямо на канальном уровне. Модель взаимодействия открытых систем разрабатывалась, когда на практике использовались только каналы связи “точка-точка” — это были последовательные линии связи, которые объединяли большие компьютеры. 

Затем появились другие технологии канального уровня, на основе разделяемых каналов связи, когда к одной и той же среде передачи данных подключено несколько устройств. В таких каналах появились новые задачи, которые не были учтены в модели взаимодействия открытых систем, поэтому пришлось поменять эту модель и разделить канальный уровень на два подуровня. 

Критика

В конце 1990-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге «UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth) писала:

Несмотря на то, что модель OSI до сих пор используется в качестве эталона для обучения и документации, протоколы OSI, изначально задуманные для этой модели, не получили популярности. Некоторые инженеры утверждают, что эталонная модель OSI все еще актуальна для облачных вычислений. Другие считают, что оригинальная модель OSI не соответствует современным сетевым протоколам, и вместо этого предлагают упрощенный подход.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (network layer) – этот уровень определяет путь, по которому данные будут переданы. И, между прочим, это третий уровень Сетевой модели OSI, а ведь существуют такие устройства, которые как раз и называют устройствами третьего уровня – маршрутизаторы.

Все мы слышали об IP-адресе, вот это и осуществляет протокол IP (Internet Protocol). IP-адрес – это логический адрес в сети.

На этом уровне достаточно много протоколов и все эти протоколы мы разберем более подробно позже, в отдельных статьях и на примерах. Сейчас же только перечислю несколько популярных.

Как об IP-адресе все слышали и о команде ping – это работает протокол ICMP.

Те самые маршрутизаторы (с которыми мы и будет работать в дальнейшем) используют протоколы этого уровня для маршрутизации пакетов (RIP, EIGRP, OSPF).

Вся вторая часть курса CCNA (Exploration 2) о маршрутизации.

Физический уровень

Первый уровень сетевой модели OSI — среда передачи данных. На нем происходит передача данных как таковая. За единицу нагрузки принимается бит. Происходит передача сигнала по кабелю или беспроводным сетям и соответствующее кодирование в информацию, выраженную посредством битов.

Протоколы, которые здесь задействованы: провод (витая пара, оптика, телефонный кабель и другие), среды беспроводной передачи данных (к примеру, Bluetooth или Wi-Fi) и так далее.

Также на этом уровне работают медиаконвертеры, репитеры сигнала, концентраторы, а также все механические и физические интерфейсы, при помощи которых осуществляют взаимодействие системы.

Формат заголовка IP-пакета

Для того чтобы понять, как протокол IP реализует эту задачу, рассмотрим формат заголовка IP пакета.

Номер версии

Первое поле номер версии. Сейчас используется две версии протокола IP 4 и 6. Большая часть компьютеров использует IPv4. Длина  адреса в этой версии 4 байта. Формат адреса IP версии 4 мы рассматривали подробно. Проблема в том, что адресов IPv4, четыре с небольшим миллиарда, что уже сейчас не хватает для всех устройств в сети, а в будущем точно не хватит. Поэтому была предложена новая версия IPv6 в которой длина IP адреса составляет 16 байт. Сейчас эта версия вводится в эксплуатацию, но процесс занимает очень долгое время.

Длина заголовка

Следующее поле длина заголовка. В отличии от Ethernet заголовок IP включает обязательные поля, а также может включать дополнительные поля, которые называются опции. В поле длина заголовка записывается полная длина, как обязательной части, так и опции.

Тип сервиса

Следующее поле тип сервиса. Это поле нужно для обеспечения необходимого качества обслуживания, но сейчас на практике используется очень редко.

Общая длина

Следующее поле общая длина. Общая длина содержит длину всего IP пакета, включая заголовок и данные. Максимальная длина пакета 65 535 байт, но на практике такие большие пакеты не используются, а максимальный размер ограничен размером кадра канального уровня, а для Ethernet это 1 500 байт. В противном случае для передачи одного IP пакета необходимо было бы несколько кадров канального уровня что неудобно.

Время жизни

Дальше идет поле время жизни. Время жизни Time To Live или TTL — это максимальное время в течение которого пакет может перемещаться по сети. Оно введено для того чтобы пакеты не гуляли по сети бесконечно, если в конфигурации сети возникла какая-то ошибка. Например, в результате неправильной настройке маршрутизаторов в сети, может образоваться петля. Раньше, время жизни измерялось в секундах, но сейчас маршрутизаторы обрабатывают пакет значительно быстрее чем за секунду, поэтому время жизни уменьшается на единицу на каждом маршрутизаторе, и оно измеряется в количествах прохождения через маршрутизаторы по-английски (hop) от слова прыжок. Таким образом название время жизни сейчас стало уже некорректным.

Тип протокола

После времени жизни, указывается тип протокола следующего уровня. Это поле необходимо для реализации функции мультиплексирования и демультиплексирования, то есть передачи с помощью протокола IP данных от разных протоколов следующего уровня. В этом поле указывается код протокола следующего уровня, некоторые примеры кодов для TCP код 6, UDP — 17 и ICMP — 1.

Контрольная сумма

Затем идет контрольная сумма, которая используется для проверки правильности доставки пакета, если при проверке контрольные суммы обнаруженные ошибки, то пакет отбрасывается, никакой информации отправителю пакета не отправляется. Контрольная сумма рассчитывается только по заголовку IP пакета и она пересчитывается на каждом маршрутизаторе из-за того что данные в заголовке меняются. Как минимум изменяется время жизни пакета, а также могут измениться некоторые опции.

IP адрес получателя и отправителя

После контрольной суммы идут IP адрес  отправителя, и IP адрес получателя. В IPv4 длина IP адреса четыре байта, 32 бита на этом обязательная часть IP заголовка заканчивается, после этого идут не обязательные поля которые в IP называются опции.

Опции

Некоторые примеры опций. Для диагностики работы сети используется опция — записать маршрут, при которой в IP пакет записывается адрес каждого маршрутизатора через которую он проходит.

И опция — временные метки, при установке которой, каждый маршрутизатор записывает время прохождения пакеты.

Также опции позволяют отказаться от автоматической маршрутизации, и задать маршрут отправитель:

  • Это может быть жесткая маршрутизация, где в пакете явно указывается перечень маршрутизаторов через которые необходимо пройти.
  • И свободные маршрутизации в этом случае указываются только некоторые маршрутизаторы, через которые пакет должен пройти обязательно, также при необходимости он может пройти через другие маршрутизаторы.

Опции в заголовке IP может быть несколько и они могут иметь разный размер. В то же время длина IP заголовка должна быть кратна 32, поэтому при необходимости, в конце IP заголовок заполняются нулями до выравнивание по границе 32 бита. Следует отметить, что сейчас опции в заголовке IP почти не используются.

В статье был рассмотрен протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия. Протокол IP является основой интернета. В OSI находится на сетевом уровне.

мотивация


Коммуникация в модели OSI на примере уровней 3-5

В компьютерной сети различные типы услуг предоставляются различным клиентам другими хостами. Связь, необходимая для этого, оказывается более сложной, чем может показаться вначале, поскольку необходимо решить большое количество задач и удовлетворить требования, касающиеся надежности, безопасности, эффективности и т. Д. Задачи, которые необходимо решить, варьируются от вопросов электронной передачи сигналов через регулируемую последовательность связи до более абстрактных задач, возникающих в рамках взаимодействующих приложений.

Из-за такого большого количества задач была введена модель OSI, в которой коммуникационные процессы разделены на семь уровней (также называемых уровнями). Требования реализуются отдельно на каждом отдельном уровне .

Используемые экземпляры должны работать в соответствии с определенными правилами как на стороне отправителя, так и на стороне получателя, чтобы обеспечить возможность обработки данных. Определение этих правил описано в протоколе и образует логическое горизонтальное соединение между двумя экземплярами одного и того же уровня.

Каждый экземпляр предоставляет службы, которые могут использоваться экземпляром непосредственно над ним. Чтобы предоставить услугу, сам экземпляр использует услуги экземпляра, расположенного непосредственно ниже. Таким образом, реальный поток данных вертикальный . Экземпляры уровня являются взаимозаменяемыми, если ими можно обмениваться как у отправителя, так и у получателя.

Стеки протоколов

Как уже рассматривалось выше, существует большое количество сетевых протоколов, выполняющих самые разнообразные задачи. Как правило, большинство из них работают в связках, выполняя свои функции слаженно, одновременно друг с другом реализуя собственный функционал.

Такие связки называются стеками протоколов.

Опираясь на сетевую модель OSI, стеки протоколов условно делят на три группы:

  • Прикладные (соответствуют данному уровню OSI и отвечают непосредственно за обмен данными между различными уровнями модели).
  • Сетевые (отвечают за обеспечение и поддержку связи между оконечными сетевыми устройствами, гарантируют надежность соединения).
  • Транспортные (их основная задача — построение маршрута передачи информации, проверка возникающих во время маршрутизации ошибок и направление запросов на повторную передачу данных).

Стеки можно настраивать, опираясь на поставленные задачи и необходимый функционал сети, регулировать количество протоколов и прикреплять протоколы к серверным сетевым интерфейсам. Это позволяет выполнять гибкую настройку сети.

Работа с кадрами

Физический уровень предназначен для передачи потока бит по КС. А на канальном уровне необходимо передавать не отдельные биты, а целые сообщения. Задача №1 для канального уровня, выделить сообщения из потока бит, которые приходят по среде передачи данных. 

Формирование кадра

Например, есть два ноутбука Хост 1 и Хост 2. И на картинке ниже есть три уровня, сетевой, канальный и физический. 

Канальный уровень получает информацию от сетевого и добавляет к нему заголовок и концевик. И именно это сообщение, выделенное красным, заголовок канального уровня, пакет с сетевого уровня и концевик  канального уровня и является фреймом. Такое сообщение отправляется через физический уровень по среде передачи данных и поступает на канальный уровень принимающего уровня. 

Принимающее устройство читает заголовок и концевик, извлекает пакет сетевого уровня и передает вышестоящему сетевому уровню для последующей обработки. 

стандартизация

Стандартизированная эталонная модель получила дальнейшее развитие в ISO . Текущее состояние можно найти в стандарте ISO / IEC 7498-1: 1994. Технический комитет «Системы обработки информации» поставил перед собой цель обеспечить совместную работу систем обработки информации от разных производителей. Отсюда и название «Взаимосвязь открытых систем».

Комитет по открытым коммуникационным системам DIN также принял участие в работе в рамках ISO , которая затем приняла стандарт ISO в качестве немецкого промышленного стандарта в исходной английской версии текста. Также ITU-T принял это: в серии стандартов X.200, X.207, … определены отдельные уровни не только эталонной модели, но также сервисов и протоколов.

Другие названия для модели / модель OSI ИСА , Эталонная модель OSI , модель OSI слоя или модель 7-слоя

Документы по стандартизации:

  • ISO 7498-1 с тем же текстом, что и DIN ISO 7498, имеет заголовок Информационные технологии — Взаимодействие открытых систем — Базовая эталонная модель: Базовая модель .
  • ITU-T X.200, X.207, …

Заметки

Есть несколько ослиных мостов / об именах отдельных слоев OSI, которые часто используются для облегчения запоминания. Что ж, иногда одним из самых популярных изречений является « P lease D o N ot T HROW S alami P izza A way» ( физический уровень , уровень передачи данных и т. Немецкая версия — « A lle d eutsche S tudent t Drink v arious S locate B ier» (прикладной уровень, уровень представления, …). Очень броский немецкий Мнемоника для английского названия слоев является « LL Р Ристера с aufen Т equila н ой д он Р redigt» и английская версия « LL P юди S EEM т о Н ПЕД D ата Р rocessing» .

Если вы предпочитаете запоминать уровень сеанса как уровень коммуникации, вы можете вспомнить броское выдуманное слово «андакотраверсиби» (произносите его вслух). Он состоит из начальных слогов названий слоев.

Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействия

Поскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP), разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описать возможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

Семейство TCP/IP

Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; и SCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторые новшества. В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых является служебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.

Семейство IPX/SPX

В семействе IPX/SPX порты появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

В качестве адреса хоста ICX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

История

В начале и середине 1970-х годов сеть в основном либо спонсировалась государством (NPL network в Великобритании, ARPANET в США, CYCLADES во Франции), либо разрабатывалась вендорами с использованием собственных стандартов, таких как IBM Systems Network Architecture и Digital Equipment Corporation DECnet. Общественные сети передачи данных только начинали появляться, и в конце 1970-х годов они использовали стандарт X.25.

в Великобритании примерно в 1973—1975 годах выявила необходимость определения протоколов более высокого уровня. После публикации британского Национального вычислительного центра «Для чего нужны распределенные вычисления», ставщей результатом крупных исследований будущих конфигураций компьютерных систем, Великобритания представила аргументы в пользу создания Международной комиссии по стандартам для охвата этой области на совещании Международной организации по стандартизации (ИСО) в Сиднее в марте 1977 года.

С 1977 года ИСО реализовала программу по разработке общих стандартов и методов сетевого взаимодействия. Аналогичный процесс развивался в Международном консультационном комитете по телеграфии и телефонии (CCITT). Оба органа разработали документы, определяющие схожие сетевые модели. Модель OSI была впервые определена в исходном виде в Вашингтоне в феврале 1978 года французом Хьюбертом Циммерманом, немного доработанный проект стандарта был опубликован ИСО в 1980 году.

Разработчикам модели пришлось столкнуться с конкурирующими приоритетами и интересами. Темпы технологических изменений обусловили необходимость определения стандартов, к которым новые системы могли бы сходиться, а не стандартизировать процедуры постфактум, тогда как традиционный подход к разработке стандартов был противоположным. Хотя это и не был сам стандарт, он представлял собой основу, на базе которой можно было бы определить будущие стандарты.

В 1983 году документы CCITT и ISO были объединены и таким образом была сформирована базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, обычно и называемая эталонной моделью взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems Interconnection, OSI) или просто моделью OSI. Объединённый документ был опубликован в 1984 году и ISO — как стандарт ISO 7498, и переименованным CCITT (ныне сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи или МСЭ-Т) — как стандарт X. 200.

OSI состояла из двух основных компонентов: абстрактной модели сети, называемой базовой эталонной моделью или семислойной моделью, и набора сетевых протоколов. Основываясь на идее согласованной модели уровней протоколов, определяющей взаимодействие между сетевыми устройствами и программным обеспечением, эталонная модель OSI стала крупным достижением в стандартизации концепций сетевого взаимодействия.

Концепция семислойной модели была разработана Чарльзом Бахманом в компании Honeywell Information Systems. Различные аспекты проектирования OSI эволюционировали из опыта работы с сетью NPL, ARPANET, CYCLADES, EIN и международной сетевой рабочей группой (IFIP WG6.1). В этой модели сетевая система была разделена на слои. Внутри каждого слоя один или несколько объектов реализуют его функциональные возможности. Каждая сущность взаимодействовала только со слоем, находящимся непосредственно под ней, и предоставляла средства для использования слоем, находящимся над ней.

Документы по стандартам OSI доступны в МСЭ-т в виде рекомендаций серии X.200. Некоторые спецификации протокола также были доступны в рамках серии ITU-T X. Эквивалентные стандарты ИСО и ИСО/МЭК для модели OSI были доступны в ИСО. Не все из них бесплатны.

OSI была отраслевой инициативой, направленной на то, чтобы заставить участников отрасли согласовать общие сетевые стандарты для обеспечения совместимости с несколькими поставщиками. Для больших сетей было обычным делом поддерживать несколько наборов сетевых протоколов, причем многие устройства не могли взаимодействовать с другими устройствами из-за отсутствия общих протоколов. В конце 1980-х и начале 1990-х годов инженеры, организации и страны разделились во мнении о том, какой стандарт, модель OSI или набор интернет-протоколов, приведет к созданию наилучших и наиболее надежных компьютерных сетей. Однако, в то время как OSI разрабатывала свои сетевые стандарты в конце 1980-х годов, TCP/IP стал широко использоваться в сетях с несколькими поставщиками для работы в интернете.

Модель OSI до сих пор используется в качестве эталона для обучения и документации.

Уровень 2 — канальный уровень

Главная задача канального уровня удостовериться, что канал готов к передаче данных и ничто не станет угрожать надежности этой операции и целостности передаваемых пакетов. В идеале протоколы канального уровня и сетевое оборудование должны проверить, свободен ли канал для передачи данных, не имеется ли коллизий передачи и т. п.

Такую проверку необходимо выполнять каждый раз, так как локальная сеть чаше всего состоит более, чем из двух компьютеров (хотя даже в таком случае канал может быть занят). Обнаружив, что канал свободен, элементы этого уровня де­лят данные, которые необходимо передать другому компьютеру, на более мел­кие части — кадры. Затем каждый кадр снабжается контрольной сумой и отсылается. Приняв этот кадр, получатель проверяет контрольные суммы и. если они совпадают, принимает его и посылает отправителю подтверждение о достав­ке В противном случае получатель игнорирует кадр и фиксирует ошибку, после чего кадр передастся заново. Так. кадр за кадром, передастся необходимая ин­формация.

На канальном уровне, как и па физическом, также существуют различия между проводными и беспроводными сетями. Это связано со спецификой сетевого обо­рудования. Так. доступное на данный момент беспроводное оборудование работает только в полудуплексном режиме: в один момент времени данные могут только приниматься или только передаваться. Этот недостаток резко уменьшает эффек­тивность обнаружения коллизий в сети и, соответственно, понижает скорость пе­редачи данных.

Поскольку модель ISO/OSI  жестко регламентирует действия каждого уровня, то разработчикам пришлось немного модернизировать протоколы канального уровня для работы в беспроводных сетях. В частности, для беспроводной переда­чи данных используются протоколы CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, много станционный доступ к среде передачи с контролем не­сущей и избежанием коллизий) или DCF (Distributed Coordination Function, рас­пространяемая координирующая функция).

Протокол CSMA/CA предназначен для обнаружения конфликтов при передаче данных. Он использует явное подтверждение доставки данных, сообщающее о том. что передаваемый пакет доставлен и не поврежден.

Данный метод работает следующим образом. Когда одни компьютер собирается передать информацию другому, он посылает всем компьютерам сети короткое сооб­щение RTS (ReadyТо Send, готов к передаче), содержащее информацию о получателе и времени, необходимом для передачи данных. Получив такой пакет, все компьютеры прекращают на указанный промежуток времени передачу собственных данных. Компьютер, для которого предназначен пакет, отсылает отправителю сооб­щение CTS (ClearТо Send, свободен для передачи) о готовности к приему данных Получив такое сообщение, компьютер-отправитель пересылает первую порцию дан­ных и ждет подтверждения доставки пакета. После такого подтверждения передача данных продолжается. Если сообщение об успешной доставке не пришло, то компь­ютер-отправитель повторно передает необходимый пакет.

Такой метод передачи гарантирует доставку пакетов данных, однако в го же вре­мя заметно снижает скорость передачи. Именно поэтому беспроводные сети намного медленнее проводных и останутся таковыми надолго, если не навсегда. Что­бы хоть как-то повысить скорость передачи данных но таким сетям, специальный протокол канального уровня фрагментирует пересылаемые пакеты (разбивает их на более мелкие части), что увеличивает шанс их удачной передачи.

Межуровневые функции

Межуровневые функции — это сервисы, которые не привязаны к данному уровню, но могут влиять на более чем один уровень. Некоторые ортогональные аспекты, такие как управление и безопасность , охватывают все уровни (см. Рекомендацию ITU-T X.800). Эти услуги направлены на улучшение триады ЦРУ — конфиденциальность , целостность и доступность — передаваемых данных. На практике межуровневые функции являются нормой, поскольку доступность услуги связи определяется взаимодействием между сетевым дизайном и протоколами управления сетью .

Конкретные примеры межуровневых функций включают следующее:

Служба безопасности (электросвязь), как определено в рекомендации ITU-T X.800.
Функции управления, т. Е. Функции, которые позволяют настраивать, создавать экземпляры, отслеживать, завершать обмен данными между двумя или более объектами: существует специальный протокол уровня приложений, общий протокол информации управления (CMIP) и соответствующая ему служба, служба общей информации управления (CMIS ), они должны взаимодействовать с каждым слоем, чтобы иметь дело со своими экземплярами.

Многопротокольная коммутация по меткам (MPLS), ATM и X.25 — это протоколы 3a. OSI подразделяет сетевой уровень на три подуровня: 3a) доступ к подсети, 3b) зависимая от подсети конвергенция и 3c) независимая от подсети конвергенция. Он был разработан для предоставления унифицированной службы передачи данных как для клиентов с коммутацией каналов, так и для клиентов с коммутацией пакетов, которые обеспечивают модель обслуживания на основе дейтаграмм . Его можно использовать для передачи множества различных видов трафика, включая IP-пакеты, а также собственные кадры ATM, SONET и Ethernet

Иногда можно увидеть ссылку на слой 2.5.
Перекрестное планирование MAC и PHY важно в беспроводных сетях из-за изменяющегося во времени характера беспроводных каналов. Путем планирования передачи пакетов только в благоприятных условиях канала, что требует, чтобы MAC-уровень получал информацию о состоянии канала с PHY-уровня, пропускная способность сети может быть значительно улучшена, и можно избежать потерь энергии.

Функции сеансового уровня

Сейчас сетевое взаимодействие усложнилось, и не состоит из простых запросов и ответов, как было раньше. Если Вы хотите загрузить веб страницу, чтобы показать её в браузере, вам нужно загрузить: 

  • сам текст веб-странички (.html); 
  • стилевой файл, который описывает оформление web страницы (.css) 
  • большая часть современных веб страниц содержит картинки и другие элементы

Чтобы выполнить одну задачу, загрузить веб страницу, нам необходимо реализовать несколько отдельных сетевых операций. Набор таких операций, направленных на выполнение единой задачи, как раз называется сеансом и по логике модели osi должен обрабатываться на сеансовом уровне. 

Однако в tcp ip обработкой сеансов должно заниматься само приложение, поэтому такая возможность была добавлена в протокол http. Если в первой версии протокола HTTP 1.0 для загрузки каждого элемента страницы необходимо было открывать отдельное соединение tcp, то в последующих версия появилась функция HTTP keep-alive, которая позволяет открыть одно соединение tcp и через него загрузить все элементы страниц, что работает быстрее. 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector