Модель osi упрощает понимание сетевых функций благодаря следующим чертам
Практическая работа № 3
Изучение задач и функций по уровням модели OSI
Цель работы: изучение задач и функций по уровням модели OSI.
Краткие теоретические сведения:
Описание модели OSI
Эталонная модель OSI — это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Кроме того, она иллюстрирует процесс перемещения информации по сетям. Это концептуальная структура, определяющая сетевые функции, реализуемые на каждом ее уровне. Модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через сетевую среду (например, провода) от одной прикладной программы (например, программы обработки таблиц) к другой прикладной программе, находящейся в другом подключенном к сети компьютере. По мере того, как подлежащая отсылке информация проходит вниз через уровни системы, она становится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно на «единицы» и «нули». Эталонная модель OSI делит задачу перемещения информации между компьютерами через сетевую среду на семь менее крупных и, следовательно, более легко разрешимых подзадач. Каждая из этих семи подзадач выбрана потому, что она относительно автономна и, следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением. Каждый уровень соответствует одной из семи подзадач.
Модель OSI упрощает понимание сетевых функций благодаря следующим чертам:
- Уменьшение сложности: Модель OSI разбивает процесс сетевой передачи данных на меньшие, более простые части.
- Стандартизация интерфейсов: Модель OSI стандартизирует компоненты сети чтобы позволить поставщикам смешанного сетевого оборудования развивать и поддерживать развёрнутые сети.
- Продвижение модульных технологий: Модель OSI позволяет различным типам сетевого аппаратного и программного обеспечения обмениваться данными друг с другом.
- Обеспечение возможности взаимодействия между различными технологиями: Модель OSI предупреждает такие изменения на одном уровне, которые воздействовали бы на другие уровни, что способствует более быстрому развитию сетевых технологий.
- Ускорение развития: Модель OSI предоставляет возможность эффективного обновления и улучшения отдельных компонентов сети без воздействия на другие компоненты и без необходимости переписывать протоколы.
- Упрощение обучения: Модель OSI разбивает процесс передачи данных по сети на меньшие компоненты, тем самым облегчая обучение.
Уровни модели OSI и их функции.
Каждый уровень модели OSI имеет специальные функции, соответствующие программному обеспечению или устройствам.
Уровень 1: Физический уровень
Физический уровень – это самый нижний уровень системы, который отвечает за кодирование передаваемой информации в уровень сигналов, принятый в среде передачи, и обратное декодирование. Здесь же определяются требования к соединениям, разъёмам, электрическому согласованию, заземлению, защите от помех.
Уровень 2: Канальный уровень
Также называется уровень управления линией передачи, отвечает за формирование пакетов стандартного вида, включающих начальное и конечное управляющие поля. Здесь производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки передачи и производится повторная пересылка приёмнику ошибочных пакетов.
Уровень 3: Сетевой уровень
Отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имён в физические сетевые адреса(и обратно), а также за выбор маршрута, по которому пакет доставляется по назначению(если в сети имеется несколько маршрутов).
Уровень 4: Транспортный уровень
Сессионный уровень устанавливает, управляет и разрывает связь между двумя хостами. Этот уровень также синхронизирует диалог между представительскими уровнями 2-х хостов и управляет их обменом данных. Он же распознаёт логические имена абонентов, контролирует предоставленные им права доступа.
Уровень 5: Сеансовый уровень
Основная функция, выполняемая на сеансовом уровне, напоминает работу посредника или судьи — управление диалогом между устройствами, называемыми также узлами. Взаимодействие систем, организуемое на этом уровне, может происходить в трех различных режимах: симплексном (simplex), полудуплексном (half-duplex) и полнодуплексном (full-duplex). Сеансовый уровень обычно занимается отделением данных одного приложения от информации другого приложения.
Ниже приведены некоторые протоколы и интерфейсы сеансового уровня:
NFS (Network File System — сетевая файловая система) Создана компанией Sun Microsystems и используется на рабочих станциях Unix вместе с TCP/IP, чтобы сделать доступ к удаленным ресурсам прозрачным для пользователя.
SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов) На языке SQL, разработанном компанией IBM, пользователь может в несложной форме определить свои требования к информации, доступ к которой производится на локальных или удаленных системах.
RPC (Remote Procedure Call — вызов удаленных процедур) Является простым инструментом переадресации в среде клиент/сервер. Процедуры RPC создаются на компьютере клиента и выполняются на сервере.
X Window , Широко применяется на интеллектуальных терминалах для связи с удаленными компьютерами Unix и позволяет работать с этими компьютерами, как с локальными.
ASP (AppleTalk Session Protocol — сеансовый протокол AppleTalk) Применяется в среде клиент/сервер. Предназначен для установления и поддержки сеанса между машинами клиента и сервера по протоколу ASP.
DNA SCP (Digital Network Architecture Session Control Protocol — протокол сеансового уровня DNA) Является протоколом сеансового уровня в сетях DECnet.
Уровень 6: Представительский уровень
Представительский уровень, или уровень представления данных, определяет пригодны ли данные, посланные прикладным уровнем одной системы для чтения прикладным уровнем другой системы, если нет – определяет и преобразует формат данных в необходимый. Здесь же выполняется шифрование и дешифрование данных, а при необходимости – сжатие.
Уровень 7: Прикладной уровень
Прикладной уровень наиболее близок к пользователю из всех уровней модели OSI. Этот уровень предоставляет сетевые сервисы пользователю, такие как передача файлов, электронная почта и т.д. Уровень приложений отличается от других тем, что он не предоставляет услуги другим уровням, только приложениям вне модели OSI. Он также управляет остальными шестью уровнями.
Инкапсуляция и деинкапсуляция.
Информация, передаваемая по сети, должна быть подвергнута процессу трансформации как на передающей стороне, так и на принимающей. Процессы трансформации называются инкапсуляция и деинкапсуляция.
Инкапсуляция
Информация, передаваемая по сети, обычно называется данными или пакетами данных. Если один компьютер хочет отправить информацию другому компьютеру, данные для начала должны быть упакованы процессом, называемым инкапсуляция. Инкапсуляция добавляет к данным необходимую информацию протоколов перед передачей по сети. Когда данные переходят с одного уровня модели OSI на другой, каждый уровень добавляет к данным заголовок(или прицеп), перед тем, как отправить ниже, на следующий уровень. Заголовки и контейнеры содержат управляющую информацию для сетевых устройств и получателя, которая гарантирует правильную доставку данных и их интерпретацию.
В процессе инкапсуляции данные проходят следующие шаги:
- Шаг 1. Данные пересылаются из приложения пользователя на прикладной уровень модели OSI.
- Шаг 2. Прикладной уровень добавляет свой заголовок к данным и передаёт на представительский уровень.
- Шаг 3. Представительский уровень добавляет заголовок представительского уровня и передаёт данные сессионному уровню.
- Шаг 4. Сессионный уровень добавляет заголовок сессионного уровня и передаёт данные транспортному уровню.
- Шаг 5. Транспортный уровень добавляет свой заголовок к данным и передаёт их сетевому уровню.
- Шаг 6. Сетевой уровень добавляет свой заголовок и передаёт данные канальному уровню.
- Шаг 7. Канальный уровень добавляет заголовок и прицеп к данным. Прицеп второго уровня – последовательность проверки кадра(frame check sequence — FCS), который используется приёмником информации для контроля наличия ошибок, возникших при передаче. Эта информация передаётся физическому уровню.
- Шаг 8. Физический уровень отправляет биты данных в физическую среду сети.
Пример: Отправка пакета через службу E-mail.
Инкапсуляция очень похожа на отправку письма через E-mail. Первым делом информация помешается в письмо. Потом Вы приписываете адрес, на который Вы хотите отправить письмо, к контейнеру, содержащему информацию. Затем вы поместите письмо в очередь отправки службы E-mail и пакет начнёт свой путь к месту назначения.
Деинкапсуляция
Когда удалённое устройство принимает последовательность битов, физический уровень передаёт биты информации канальному уровню для обработки. Канальный уровень выполняет следующие шаги:
- Шаг 1. Канальный уровень проверяет прицеп FCS для контроля наличия ошибок.
- Шаг 2. Если ошибки были найдены, пакет будет отвергнут и канальный уровень может запросить повторной передачи данных.
- Шаг 3. Если ошибки не были найдены, на канальном уровне происходит считывание и интерпретация заголовка канального уровня.
- Шаг 4. Канальный уровень удаляет из пакета заголовок и прицеп и отправляет оставшиеся данные сетевому уровню в соответствии с управляющей информацией из заголовка канального уровня. Этот процесс называется деинкапсуляция. Каждый последующий уровень повторяет эти же действия.
Пример: Получение письма.
Процесс деинкапсуляции схож с чтением адреса на письме, чтобы определить, Вам ли оно предназначено, и затем читаете содержимое, если да.
Подготовьте очет по форме: