Зачем нужны сетевые модели
Для того, чтобы объяснять принцип работы сети связи, очень часто используют эталонные сетевые модели. С ними можно столкнуться и в школе, и в институте, и на специализированных курсах от компаний-производителей оборудования (Cisco, Huawei, Nokia и т.д.). Самыми популярными среди них считаются модель взаимодействия открытых систем OSI и стек протоколов TCP/IP . Более подробно мы разберем их в следующих постах, а сейчас поговорим о сетевых моделях в целом.
Когда данные передаются от отправителя до получателя, они проходят через разные транзитные узлы, каналы и даже сети. Этот довольно сложный процесс можно представить в виде набора уровней, каждый из которых отвечает за свою определенную функцию. Эталонные сетевые модели как раз и описывают взаимодействие этих уровней друг с другом.
Рассмотрим пример, объясняющий, как работает простейшая сетевая модель, состоящая из трех уровней. На иллюстрации показан процесс взаимодействия двух компьютеров – отправителя и получателя. Компьютер-отправитель посылает данные Они формируются на верхнем (третьем) уровне (в сетевых моделях он обычно называется «уровнем приложений» ). Из-за большого размера и ряда других причин, данные не могут быть переданы в своем изначальном виде. Поэтому они разбиваются на несколько фрагментов. Это происходит на втором уровне на стороне отправителя. Каждому фрагменту присваиваются заголовок и концевик. Заголовок — это специальная информационная структура, содержащая сведения, необходимые для успешной передачи данных по сети. К ним относятся сетевые адреса отправителя и получателя, информация о содержимом фрагмента, которая нужна, чтобы на соседнем уровне данные были нужным образом обработаны и т.д. Концевик используется, чтобы определить, где заканчивается фрагмент.
Работу рассмотренной сетевой модели можно сравнить с жизненным циклом посуды, сделанной из стекла:
Третий уровень (сторона отправителя). Посуда произведена. Именно в таком виде она должны прийти на третий уровень на стороне получателя (в магазин)
Второй уровень (сторона отправителя). Товар раскладывается по коробкам (фрагменты), на них проставляются адреса получателя и отправителя, а также информация о том, что находится в коробке (заголовок и концевик). Это необходимо, чтобы знать, как обращаться с содержимым (бережно, так как посуда стеклянная) и в какой магазин его отвезти.
Первый уровень (сторона отправителя) . Далее, коробки загружаются в грузовик, который отвозит их на склад магазина. Для грузовика все эти коробки воспринимаются как единый груз, который нужно доставить. Так же как передача потока единиц и нулей без разделения на фрагменты.
Первый уровень (сторона получателя). Товар поступает на склад магазина.
Второй уровень (сторона получателя). Теперь его снова можно воспринимать как отдельные коробки. Информация о содержимом позволяет не разбить посуду при разгрузке, а адрес – доставить до конечного получателя. После того, как посуда распакована, коробки выбрасываются за ненадобностью (как заголовки и концевики фрагментов).
Третий уровень (сторона получателя). Посуду расставили на прилавке магазина. Именно в таком виде, как она была произведена.
И напоследок немного научных терминов. То, что происходит с данными на стороне отправителя, называется инкапсуляцией , а на стороне получателя — декапсуляцией .
#сетевые технологии #связь #телекоммуникации #Инфокоммуникации #сетевые модели #модель OSI #it #it-технологии
7 уровней сетевой модели OSI
Модель OSI позволяет понять принципы, которые используют сетевые устройства при взаимодействии. Раньше разработчики создавали сети, применяя отдельные внутрисистемные протоколы и стандарты, при этом взаимодействие на глобальном уровне было невозможно. Возникла потребность в универсальных протоколах, и изобрели особую модель взаимосвязи открытых систем. Ей дали название OSI — Open Systems Interconnection. Она использует универсальный стандарт обмена машинами информацией друг с другом, что позволяет полностью объединить коммуникационный функционал ИТ-систем.
Для чего нужны уровни модели OSI
Модель OSI составляют несколько уровней:
- физический;
- канальный;
- сетевой;
- транспортный;
- сеансовый;
- уровень представления;
- прикладной.
Каждый уровень отвечает за конкретный участок пути передачи сведений от одного ПК либо мобильного гаджета к другому, автономно выполняя собственные задачи. 1, 2 и 3 уровни относятся к среде, поскольку их работа обеспечена аппаратными средствами. С ними работают сетевые администраторы. Остальные — это уровни хоста, т. к. их функционал зависит от программной составляющей. За них отвечают лица, занимающиеся разработкой.
Физический Physical
Это — самый нижний уровень, который осуществляет передачу физических сигналов от отправителя к получателю проводным либо беспроводным способом, без анализа сведений. Работает с битами информации: происходит преобразование двоичных данных в сигналы, которые можно передать по каналам связи. Последние обладают следующими параметрами:
- Пропускная способность (бит/с) — показывает, какой объем информации возможно передать за определенное время.
- Задержка — сколько секунд нужно для доставки сообщения от точки отправления до точки получения.
- Число ошибок. При большом количестве неполадок протоколы должны постоянно их исправлять. А, если сбои появляются редко, то их возможно скорректировать далее, например, на транспортном уровне.
Элементы физического уровня — характеристики кабелей, сетевой адаптер и плата, повторители сигнала, беспроводные технологии и т. д.
Канальный Data Link
Здесь происходит кодировка данных, чтобы компьютер понимал характер информации, которую он получает. Применяется понятие frame (кадр), которое служит для обозначения сведений с добавленными служебными данными. Кадры составляются из битов и передаются дальше с помощью устройств канального уровня — сетевых адаптеров, коммутаторов и мостов, драйверов. Также здесь выявляются неполадки.
К функциям Data Link относятся:
- Поиск начала и окончания сообщений в битовом потоке.
- Поиск и коррекция неполадок при отправке данных.
- Присвоение MAC-адресов, отвечающих за доставку сведений на нужный ПК в сети.
- Обеспечение согласованного доступа, который подразумевает передачу данных в одну единицу времени только одним компьютером.
При выявлении ошибок на Data Link система проверяет корректность доставки информации и отбрасывает неправильные кадры, которые затем отправляются заново. С исправлением сбоев работает тот же подход, что и на этапе Physical: если ошибки появляются редко, то лучше корректировать их на верхних уровнях, если часто — то сразу же, здесь, на Data link.
Сетевой Network
В зоне ответственности сетевого уровня находится логическая маршрутизация (контакты между узлами с учетом различий сетей). Вместо MAC-адресов здесь используются IP-адреса. Маршрутизаторы:
- объединяют сети, построенные с использованием различных технологий;
- обеспечивают качественное обслуживание;
- прокладывают путь от отправителя к получателю через промежуточные сетевые узлы с помощью различных протоколов.
Network является основой интернета. Пути прохождения информации через маршрутизаторы могут изменяться. Если одно или несколько устройств выйдут из строя, система найдет другой путь для доставки данных получателю.
Транспортный Transport
Здесь происходит перемещение трафика с помощью протоколов TCP и UDP. Первый используют, когда критично потерять даже несколько бит информации. Второй — если небольшая потеря данных не приведет к неблагоприятным последствиям. На транспортном уровне система понимает, какому из сетевых приложений предназначен передаваемый пакет информации.
Transport отвечает за сквозную доставку пакетов, получает подтверждение от получателя о приеме информации, контролирует сам поток и возникающие неполадки. Если сбои обнаружены, то данные передаются повторно. На этом уровне действуют службы — с установкой и без установки подключения. В первом случае путь, который проходит сообщение, состоит из 3 этапов: соединения, передачи и ее подтверждения получателем. После успешной передачи происходит разрыв подключения. Во втором случае получатель не выдает подтверждение получения информации. Это не так надежно и безопасно, но более оперативно, чем действия первой службы.
Главный нюанс Transport — компьютер напрямую взаимодействует с транспортным уровнем на другом ПК, в отличие от иных уровней, где этот процесс идет поочередно по всем звеньям цепи.
Сеансовый Session
На сеансовом уровне сетевые операции взаимодействуют с единственной целью — решить поставленную задачу (например, определить единый кодек для кодирования видеосигнала на онлайн-конференциях). Session сообщает обеим сторонам о принципах взаимодействия, начала и окончания сеанса. Для этого сведения между двумя прикладными процессами передают двумя способами: полудуплексным (поочередный прием/передача) и дуплексным (одновременный прием/передача). Зона ответственности сеансового уровня — безопасность, установление соединения, аутентификация, обслуживание сессии.
Уровень представления (перевода) Presentation
Здесь передаваемые данные предстают перед получателем в удобной форме — как текст, изображения, аудио- и видеофайлы. Информация защищается технологиями SSL и TLS, которые надежно шифруют сведения. Протоколы, их использующие, содержат в конце своего названия букву s: не http, а https. Если в веб-обозревателе видно наименование протокола https и замочек, то это означает, что данные, передаваемые по сети, защищены шифрованием. Уровнем перевода Presentation называют за то, что он меняет кодировку информации («переводит»). Для более ровной передачи используется сжатие, т. е. удаление битов из пакета.
Прикладной Application
Прикладной уровень обеспечивает доступ к сетевым службам и взаимосвязь сетевых приложений (почтовых клиентов, браузеров, игр, плееров и т. д.). Application (с помощью протоколов NFS, DNS, HTTP и др.) делает следующее:
- решает прикладные задачи, отправляет файлы;
- управляет системой;
- определяет юзеров по их логину/паролю, электронному адресу и электронной подписи;
- запрашивает подключение к другим прикладным процессам.
Здесь пользователь непосредственно работает с моделью OSI. На Application функционируют почтовые службы (пересылают и хранят электронные сообщения) и службы каталогов, которые обнаруживают сетевые ресурсы, организовывают их и ими управляют.
Заключение
Модель OSI исчерпывающе описывает работу сетевых устройств. Специалисты «АйТи Спектр» готовы ответить на возникшие у вас вопросы и дать грамотную консультацию по поводу работы оборудования в вашей организации. А также мы предлагаем вам на взаимовыгодных условиях заключить договор ИТ-аутсорсинга.
Насколько публикация полезна?
Нажмите на звезду, чтобы оценить!
Средняя оценка 3 / 5. Количество оценок: 17
Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.