Модель компьютерной сети кратко

Sysadminium

В этой статье вы познакомитесь с сетевыми моделями OSI и TCP/IP. OSI — это 7 уровневая модель. А TCP/IP — 4 уровневая модель.

Модель OSI

OSI (Open System Interconnection) — это эталонная модель сетевых взаимодействий. Эта модель весь процесс передачи данных делит на 7 частей, другими словами на 7 уровней. Каждый уровень отвечает за определённые задачи, но не говорит, как эти задачи решать. Это позволяет разработчикам создавать новые протоколы или технологии, которые работают на определённом уровне (решают определённые задачи) и не задумываться о других задачах. Другие задачи решаются на других уровнях, на которых работают другие протоколы и технологии.

Например, при разработке определённого протокола, нужно подумать о 2 вещах:

• О работе самого протокола (что этот протокол будет делать и какие задачи решать).
• О взаимодействии с более низким и более высоким уровнем. То есть как данные должны переходить с уровня на уровень, вверх или вниз.

Вот так выглядит эта модель:

Данные, переходя с верхнего уровня на нижний, обрабатываются и к ним добавляется служебная информация. Процесс добавления служебной информации более низкого уровня называется — инкапсуляция.

Обратный процесс, когда данные переходят на более высокий уровень, при этом служебные данные более низкого уровня отбрасываются называется — декапсуляция.

Дальше пробежимся по каждому уровню, сверху вниз.

7 уровень — прикладной

Это самый высокий уровень. На нём работают пользовательские приложения, установленные на компьютере, сервере или телефоне. Здесь работают, например: клиент электронной почты и почтовый сервер, программный телефон и сервер ip-телефонии, браузер и web-сервер.

Протоколы этого уровня: DNS, HTTP, POP3, IMAP, SMTP, SIP, FTP, CIFS, NFS, DHCP и подобные.

Передающиеся данные на этом уровне называются сообщениями.

6 уровень — представления

На этом уровне происходит преобразование данных. Например шифрование или сжатие. Данные должны быть представлены в определённом виде, чтобы принимающее их приложение смогло эти данные обработать.

Здесь, теоретически, данные могут преобразовываться в разные форматы, например GIF или MP4. Или данные могут быть зашифрованы и расшифрованы.

На этом уровне работают протоколы: SSL и TLS.

5 уровень — сеансовый

Этот уровень отвечает за создание и уничтожение сеансов связи. Чтобы сеанс установился и поддерживался, на этом же уровне работает согласование кодеков.

4 уровень — транспортный

Этот уровень обеспечивает передачу данных по сети. То есть данные ещё не передаются физически, но уже происходит договорённость, как данные будут передаваться.

Здесь работают два протокола TCP и UDP. Эти протоколы применяются для разного типа трафика. Если трафик чувствителен к потерям, то используют TCP, который гарантирует доставку данных. А если трафику нужна более быстрая передача данных и можно пожертвовать потерями данных, то используют UDP.

На этом уровне сообщение делится на сегменты (если выбран протокол TCP) или на дейтаграммы (если выбран протокол UDP). В качестве служебной информации к каждому сегменту или дейтаграмме добавляется сетевой порт источника и назначения. Такие порты прослушивают процессы на хостах (компьютерах, серверах или телефонах).

3 уровень — сетевой

Этот уровень тоже отвечает за передачу данных. Но в отличии от транспортного уровня, где происходит выбор надёжности или скорости отправки данных. Задача этого уровня — ip-адресация и маршрутизация.

На этом уровне пришедший сверху сегмент или дейтаграмма делится на пакеты. А в качестве служебной информации к каждому пакету добавляется ip-адреса отправителя и получателя.

IP-адрес — это сетевой адрес устройства в Интернете.

Именно на этом уровне происходит маршрутизация пакетов, поэтому здесь расположились протоколы маршрутизации: BGP, OSPF, RIP, EIGRP.

Также на этом уровне работает протокол: ICMP, именно с его помощью работает утилита PING.

Ну и конечно же здесь работает протокол IP, который вводит ip-адреса.

А главное устройство, работающее на этом уровне — Маршрутизатор (Router).

2 уровень — канальный

Этот уровень разбивает пакеты, пришедшие с сетевого уровня на кадры (Frame). В качестве дополнительной информации каждому кадру назначаются физические адреса (mac-адреса) отправителя и получателя.

MAC-адрес — это физический адрес устройства в одном широковещательном домене.

Помимо физической адресации, этот уровень отвечает за обнаружение и исправление ошибок. То есть каждый кадр проверяется на ошибки и происходит попытка исправления ошибок разными способами (а иногда и не происходит).

На этом уровне работают коммутаторы (Switch) и мосты (Bridge). Эти устройства передают кадры определённому получателю а не всем.

На этом уровне работают протоколы: CDP, PPP, MPLS. Также здесь обитает технология Ethernet, которая занимает этот уровень и более низкий уровень.

1 уровень — физический

Это самый нижний уровень модели OSI. На этом уровне происходит разбивка кадров на биты. Затем биты кодируются в сигналы, а сигналы передаются по среде передачи. По проводам можно передавать сигналы с помощью электрического тока или света. Или можно передавать сигналы с помощью радио-волн.

Среди технологий, работающих на этом уровне, можно выделить Ethernet. Он описывает, как сигналы должны кодироваться, передаваться по проводам и так далее. Ещё на этом уровне работают: Bluetooth и Wi-Fi.

Сетевые устройства, которые здесь работают, это: концентраторы (Hub) и повторители (Repeater). Эти устройства работают с сигналами не вникая в логику передачи. Так как здесь нет никаких адресов, то сигнал просто передаётся с одного порта на другой.

Итоговая картинка

В итоге все полученные знания выше можно представить на следующем рисунке:

Модель TCP/IP

Эталонная модель сетевых взаимодействий OSI — это теоретическая модель, которая хорошо описывает, как сетевые устройства должны общаться друг с другом. Но на практике, разрабатывая сетевые протоколы, вместо OSI используют другую модель сетевых взаимодействий — TCP/IP.

Помимо модели сетевых взаимодействий TCP/IP есть стек протоколов TCP/IP. В этот стек входит множество сетевых протоколов, которые хорошо встраиваются в одноименную модель.

Модель TCP/IP делит процесс передачи данных на 4 уровня вместо 7 уровней OSI:

4 уровень — прикладной

Прикладной уровень в модели TCP/IP является самым верхним. Здесь работают приложения, установленные на компьютере, телефоне или сервере. Но в отличии от модели OSI здесь же происходит согласование данных (шифрование, сжатие, выбор формата данных и выбор кодеков) и установка сеансов связи.

Например, здесь работают протоколы SIP, DHCP, HTTP и подобные.

3 уровень — транспортный

Этот уровень не отличается от транспортного уровня в модели OSI. Здесь также работают 2 протокола: TCP и UDP. А в качестве служебной информации выступают сетевые порты.

2 уровень — интернет (межсетевой)

Интернет состоит из множества локальных сетей, объединённых между собой маршрутизаторами.

Этот уровень не отличается от сетевого уровня модели OSI. Здесь реализуется ip-адресация и маршрутизация, за счет введения ip-адресов.

1 уровень — сетевых интерфейсов

Этот уровень вобрал в себя физический и канальный уровни модели OSI. Это аппаратный уровень, на котором работают сетевые карты, коммутаторы, повторители, концентраторы.

Также на этом уровне находятся среды передачи информации, провода, радиоволны. Но не просто среды, а технологии, которые эти среды используют: Ethernet, Wi-Fi, DSL, Bluetooth.

Также на этом уроне можно обнаруживать или исправлять ошибки, возникшие при передаче данных.

В этой статье вы познакомитесь с сетевыми моделями OSI и TCP/IP. OSI — это 7 уровневая модель. А TCP/IP — 4 уровневая модель

Источник

4. Топология компьютерных сетей

Смешанная топология, которая используется в большинстве компьютерных сетей, строится на основе комбинации стандартных, например, несколько «звезд» объединяются «общей шиной».

5. Модель компьютерной сети

Модель сети предназначена для стандартизации подходов к разработке компьютерных сетей и унификации процесса передачи и приема данных. Первая версия модели была разработана в 1977 г. под названием Базовая модель взаимодействия открытых систем или семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection). Доработанная в 1984 г. модель OSI была утверждена на уровне международного стандарта.

Модель OSI основана на уровневых протоколах, что позволяет упростить программу сложной сети путем её деления на простые части (уровни), ввести стандартные интерфейсы на каждом уровне и использовать общий язык для взаимопонимания разработчиков.

Для любого узла сети вводится 7 уровней обработки сообщения: прикладной, представления данных, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический. За каждым уровнем закреплена вполне определенная функция обработки и внесения соответствующих служебных данных. Например, на прикладном уровне определяется протокол передаваемых данных, а на физическом происходит преобразование закодированного сообщения в электрические импульсы. Таким образом, в процессе отправки полезная информация последовательно обрабатывается на всех уровнях и обрастает служебными данными, а при получении – освобождается от служебных данных, проходя уровни в обратном порядке.

Существование модели компьютерной сети упрощает процесс передачи данных между существующими сетями и обеспечивает возможность подключения новых сетей к глобальной системе.

Лекция 16. Глобальная компьютерная сеть Интернет

1. Определение сети Интернет

Интернет относится к глобальным компьютерным сетям. В топологии Интернета основной элементарной единицей является локальная сеть, поэтому Интернет иногда называют сетью сетей или Всемирной паутиной. С понятием Интернет тесно связано английское слово web – сеть, сплетение, паутина, от которого происходит сетевая терминология, например, веб-дизайн, веб-сайт, веб-камера.

Интернет – всемирная компьютерная сеть, состоящая из разнообразных компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена информацией (протоколами) и единой системой адресации.

Топология Интернет аналогична сети транспортных магистралей, схема которых изображается на карте автомобильных или железных дорог. Используя аналогию, транспортные магистрали можно представить как каналы связи между сетями, почтовые адреса как систему адресации глобальной сети, а правила перевозки как протоколы обмена данными.

2. История Всемирной паутины

В истории сети Интернет выделяется 3 основные периода: этап экспериментальных работ, этап становления, этап коммерческого применения и совершенствования

Этап экспериментальных работ (60-70-е годы), выполненный в США с целью проверки основных теоретических предположений, включает:

• создание первой компьютерной сети под названием ARPANET (ARPA – Департамент техники обработки информации Министерства обороны США) в 1969 году;
• разработку и демонстрацию сети с большим количеством компьютеров, в том числе, с подключенными иностранными узлами;
• демонстрацию в 1977 году возможности объединения четырех различных компьютерных сетей.

• первое появление термина «Интернет» (1982 г.);
• перевод в 1982 г. сети ARPANET на протокол межсетевого взаимодействия TCP/IP;
• объединение 5 компьютерных центров США в новую сеть под название NSFNET с увеличением числа компьютеров в этой сети к 1989 году до 100 тыс. шт.

• разработку в 1989 г. технологии публикации гипертекстовых документов; автором разработки был инженер Церна Тим Бернес-Ли, создавший сетевой протокол HTTP, язык разметки сетевых документов HTML, систему адресации URL, которые со временем стали основой Всемирной паутины;
• реализацию в 1991 г. протокола WWW (World Wide Web) и создание первого сайта, который был посвящен описанию устройства сети Интернет;
• создание в 1994 г. Консорциума Всемирной паутины (W3C) для разработки и внедрения технологических стандартов Интернета;
• мощное развитие глобальной сети во второй половине 90-х, включающее появление сетевой операционной системы Windows 95, массовую разработку корпоративных сайтов, появление электронной коммерции и Интернет-магазинов.

Источник