Модель OSI: описание уровней модели

Из данной статьи мы узнаем что такое базовая эталонная модель OSI, детально разберем какие задачи выполняются на каждом уровне модели и для чего может пригодиться эта информация.

Изначально оборудование и протоколы разных производителей не могли работать друг с другом из-за несовместимости. Для устранения этой проблемы было решено ввести общие стандарты. В результате чего появились эталонные модели. Они включали в себя несколько уровней и описывали какие задачи должны выполняться на каждом из этих уровней.

Сетевая модель OSI

Наибольшее распространение получили открытые системы, так как они состояли из общедоступных спецификаций. Использование именно открытых систем позволило всем производителям привести свое оборудование к общему стандарту. А также появилась возможность объединения различных сетей и возможность заменить отдельные элементы сети не учитывая вендора (разработчика).

Популярной стала сетевая модель OSI. Она является моделью стека сетевых протоколов OSI/ISO. По описанию данной модели различные сетевые устройства могут контактировать между собой, а также она определяет уровни взаимодействия. У каждого уровня – свои конкретные функции.

Знание модели OSI необходимо сетевому инженеру для диагностики неполадок в локальной сети.

Модель OSI: описание уровней и протоколов

Описывают уровни модели OSI с седьмого – он носит такое название, как прикладной. На нем происходит обращение пользовательских он описывает способы передачи битов через среду передачи данных.

Каждый из протоколов модели OSI обязан контактировать или с протоколами собственного уровня, или с протоколами на уровень выше либо ниже обозначенного уровня.

Чтобы лучше понять взаимодействие уровней модели OSI рассмотрим картинку:

Базовая эталонная модель OSI

Протокол модели ISO должен осуществлять взаимодействие с протоколом своего уровня, либо с протоколом на единицу вышестоящим или нижестоящим. Иными словами взаимодействие между протоколами условно можно разделить на:

  • Горизонтальное — когда протокол взаимодействует с протоколом своего уровня;
  • Вертикальное — когда взаимодействие происходит с вышестоящим или нижестоящим протоколом.

Каждый протокол исследуемой модели выполняют исключительно опции своего уровня. Он может быть:

  • прикладным
  • представлением  
  • сеансовым  
  • транспортным  
  • сетевым  
  • канальным  
  • физическим

Любой из уровней с небольшой условной долей соответствует собственный операнд – логически неделимый элемент данных. На рисунке ниже представлены операнды которые используются в протоколах модели OSI:

Перейдем к подробному описанию уровней изучаемой модели.

Прикладной уровень

Прикладным уровнем называют протокол верхнего (седьмого) уровня исследуемой модели OSI, а также может называться уровнем приложений. Он обеспечивает контакт приложений пользователя с сетью. Благодаря этому уровню приложения пользовательского типа могут обращаться к сетевым службам:

  • предоставляет возможность приложениям пользоваться сетевыми службами;
  • обеспечивает предоставление дистанционного доступа к файлам и базам с информацией;
  • дает пересылать электронные сообщения по почте;
  • передает сведения о службе;
  • выдает программам сведения о неполадках;
  • осуществляет разработку запросов к уровню представления.

Протоколы данного уровня: RDP, HTTP, SMTP, POP3, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET и иные.

Уровень представления

Уровнем представления называют шестой уровень сетевой модели OSI. Его ключевая задача – преобразование протоколов, кодирование либо декодирование информации.

На нем запросы приложений, предоставленные прикладным уровнем (уровнем приложений) переходят в формат для сетевой передачи, а извлеченные из сети сведения переводятся в формат, понятный приложениям. Данный уровень позволяет сжать либо распаковать, кодировать или декодировать данные, а еще – перенаправить запросы иному ресурсу сети – если невозможна локальная обработка.

Если рассматривать уровень представления, то перенаправляемые по сети сведения сути своей не изменяют. Через средства, используемые на этом уровне, протоколы прикладных программ избавляются от синтаксических отличий в предложенных сведениях либо же от различий в кодах символов – допустим, когда согласуется предъявление данных увеличенного двоичного кода обмена сведениями EBCDIC, применяемого мейнфреймом фирмы IBM – это если учитывать одну сторону, и американским общепринятым кодом передачи сведений ASCII – с иной.

Уровень представления способствует реализации таких опций:

  • информационному преобразованию;
  • преображению между разными наборами символов;
  • сжатию сведений – таким образом, увеличится пропускная канальная способность;
  • шифрования и дешифровки.

Сеансовый уровень

Сеансовым уровнем называют пятый уровень исследуемой модели. Он поддерживает сеанс связи, дает возможность приложениям контактировать друг с другом существенный временной период. Благодаря этому уровню контролируются такие моменты:

  • когда создается и прекращается сеанс;
  • как передаются сведения;
  • синхронизируются цели;
  • фиксируются права на передачу сведений и поддерживается сеанс в те моменты, когда неактивны приложения.

Синхронизируется передача следующим образом: поток данных оснащается контрольными точками, с которых при нарушении взаимодействия начинается возобновление процесса.

Протоколы данного уровня: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP, ZIP, SDP и др.

Транспортный уровень

Транспортным уровнем называют четвертый уровень сетевой модели OSI. Его ключевая задача – доставлять данные. И не имеет никакого значения, о каких сведениях идет речь, куда и для чего их следует переправить. Другими словами, это – стандартное предоставление конкретного алгоритма перемещения. Блоки с информацией подразделяются данным уровнем на отдельные фрагменты. На размер каждого влияет протокол: для небольших предусмотрено объединение в один, для крупных – разбивка. Основная цель таких протоколов – взаимодействие по стилю «точка-точка».

Имеются самые разные классы протоколов транспортного уровня – это и протоколы, гарантирующие предоставление исключительно ключевых транспортных функций – к примеру, таких функций, когда для передачи сведений не нужно подтверждать прием. Или же это протоколы, обеспечивающие доставку в контрольный пункт некоторых пакетов данных в четкой последовательности. Еще они гарантируют мультиплекс 2-3 потоков данных, управляют такими потоками и обеспечивают достоверность принятой информации.

Часть рассматриваемых протоколов – протоколов без монтажа соединения, не обеспечивает доставку данных по назначению в обозначенном прибором-источником порядке. Большая часть транспортных уровней не испытывает никаких сложностей – они осуществляют сбор данных в требуемом порядке до перенаправления их на сеансовый уровень. Мультиплексированием (multiplexing) данных называют ситуацию, при которой транспортный уровень может в одно и то же время прорабатывать 2-3 информационных потока (в том числе, и поступающих от разных приложений) между двумя структурами.

Механизмом управления потоком данных называют механизм, благодаря которому можно отслеживать информацию, перенаправляемую одной системой к иной. У протоколов транспортного уровня нередко встречается функция, контролирующая доставку данных. Таким образом, та система, которая их принимает, вынуждена подтверждать передающей стороне прием информации.

Протоколы данного уровня: TCP, UDP, SCTP, DCCP.

Портом (англ. port) называют число, фиксируемое заголовками протоколов транспортного уровня изучаемой модели. Число портов составляет 65 536 (это 216, начало — «0»). Порты подразделяются на следующие диапазоны – то есть, бывают:

  • общеизвестными (системными): 0–1023;
  • зарегистрированными (пользовательскими): 1024–49151;
  • динамическими (частными): 49152–65535.

Порты, имеющие разные протоколы, пересечься никак не могут.

Сетевой уровень

Сетевым уровнем называют третий уровень сетевой модели OSI. Ее ключевое предназначение заключается в том, чтобы зафиксировать путь передачи сведений. Он вычисляет самые краткие маршруты, выявляет неполадки и иные сетевые заторы. На данном уровне функционирует такой сетевой агрегат, как маршрутизатор. Он контактирует с IP-адресами.

Протоколы данного уровня: IP/IPv4/IPv6, IPX, IPsec, RIP, OSPF.

Канальный уровень

Канальным уровнем называют второй уровень изучаемой нами модели. Основная задача – чтобы сети взаимодействовали физически. Также можно отследить проявляющиеся ошибки. Извлеченные с данного уровня сведения, являющиеся битами, распаковываются по кадрам. Далее производится их проверка – точно ли они целы. При необходимости происходит корректировка ошибок – с последующим отправлением на сетевой уровень. Канальному уровню доступно взаимодействие с одним либо двумя-тремя физическими уровнями.

Кадровый заголовок оснащен аппаратными адресами, как отправителя, так и получателя – то есть, можно вычислить, какой гаджет направил кадр, какой прибор его получит и обработает. Аппаратные адреса являются одноуровневыми (чего нельзя сказать про иерархические и маршрутизируемые адреса). Другими словами, ни один адресный фрагмент не продемонстрирует принадлежность к определенной группе (логического либо физического типа).

У большинства протоколов такого уровня не присутствует подтверждение о том, что кадр принят. А у части протоколов вообще отсутствует контрольная сумма, позволяющая исследовать кадровую целостность.

При подобных обстоятельствах протоколы, имеющие более высокий уровень, обязаны контролировать поток данных, отслеживать ошибки, подтверждать доставку и ретранслировать потерянные сведения.

Данный уровень характеризуется работой коммутаторов и мостов.

В состав канального уровня входят следующие подуровни:

  • Подуровень мониторинга логического канала. Его цели таковы: проверять и передавать данные (разрабатывать кадры, прорабатывать ошибки), согласовывать скорости. Является общим для любой возможной технологии.
  • Подуровень управления доступом к среде. Цель – совместно пользоваться разделяемой средой, адресацией. Он не обязателен, возможны различия для некоторых технологий.

MAC адрес

MAC-адрес является универсальным идентификатором. Его получает сетевой интерфейс в сетях Ethernet. Длина — 48 бит. Для записи применяется 12-значное шестнадцатеричное число. Возможно применение таких значений: 0–9 и A–F. Для фиксации можно применять большую и маленькую буквы, дефис либо двоеточие (но можно обойтись и без них).

Каким образом может выглядеть запись:

  • 38-63-BB-CC-FA-55;
  • 38:63:BB:CC:FA:55.

Первые знаки (шесть) являются идентификатором разработчика, оставшиеся шесть – идентификатором прибора.

Зарезервированный MAC-адрес: FF:FF:FF:FF:FF:FF является широковещательным адресом.

Протоколы данного уровня: ARCnet, ATM, Econet, IEEE 802.3, EAPS, Frame Relay.

Физический уровень

Физическим уровнем называют первый уровень сетевой модели OSI. Для функционирования уровня необходимы или физическая, или электрическая среда, передающая данные. Физическим уровнем фиксируются методы, передающие биты (но не пакеты данных) посредством физических сред линий связи, соединяющих устройства сетевого типа. Здесь также отображаются определенные сигнальные характеристики – речь идет об амплитуде, частоте, фазе, применяемой модуляции, манипуляции. Разрешают моменты, касающиеся синхронизации, убирают все неполадки.

Если брать в расчет тот момент, что сеть состоит из техники и ПО – ее мониторинга, то в данной ситуации изучаемый слой можно считать как раз первой частью определения.

Оборудование, функционирующее через физический уровень, может быть: концентратором, медной витой парой, оптическим кабелем.

Протоколы данного уровня: IEEE 802.15, IRDA, EIA RS-232, EIA-422, G.hn/G.9960.

Заключение

В данной статье мы познакомились с эталонной моделью OSI, детально разобрали принципы взаимодействия уровней и задачи протоколов, используемых в данной модели.

Надеюсь, данная статья была вам полезна.

Оцените статью
Smartadm.ru
Добавить комментарий