Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2012 в 11:29, реферат
Главная цель при соединении компьютеров в сеть - это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того чтобы реализовать эту возможность, компьютеры должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети. Задача разделения сетевых ресурсов является сложной, она включает в себя решение множества проблем.
Этот подуровень канального уровня тесно взаимодействует с сетевым уровнем модели OSI и отвечает за надежность физических (с использованием MAC-адресов) соединений. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
Уровень LLC дает более высоким уровням возможность управления качеством услуг, предоставляемых канальным уровнем. Так передача данных на канальном уровне может быть выполнена дейтаграммным способом либо с установлением соединений, с подтверждением правильности приема либо без подтверждения.
Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот.
Функции Канального уровня:
Примеры протоколов: ARCnet, ATM, CAN, CDP, FDDI, PPP, SLIP, Token ring
Сетевой уровень модели
Сетевой уровень предоставляет функциональные средства передачи данных между логическими сетями, обеспечивает фрагментацию этих данных, отвечает за формирование логических адресов узлов сети, выполняет функции маршрутизации и отчета об ошибках доставки.
На этом уровне модели OSI работают маршрутизаторы и некоторые из коммутаторов.
На сетевом уровне работают два вида протоколов, реализованных программными модулями ОС, программными и аппаратными средствами маршрутизаторов:
Сетевой уровень передает данные с одной конечной точки к другой, осуществляя следующие функции:
На сетевом уровне устанавливаются соответствия физических и логических адресов узлов сети, за это отвечает протокол ARP (Address Resolution Protocol - протокол разрешения адресов).
Сетевой уровень определяет правила формирования логических адресов (logical network address) сетевых объектов. Использование логической адресации позволяет организовать передачу данных между разными логическими сетями. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами. При организации доставки пакетов используется понятие «номер сети». Адрес получателя состоит из старшей части - логического адреса сети и младшей части - логического адреса узла сети, который является уникальным для этого объекта. Адрес сетевого уровня является логическим адресом, не зависящим от какого-либо конкретного физического устройства. Пример такой адресации – это Internet Protocol (IP) адресация.
Каждый сетевой объект может выполнять много сетевых функций одновременно, обеспечивая работу различных сервисов. Для обращения к сервисам используется специальный идентификатор сервиса, который называется порт (port), или сокет (socket). При обращении к сервису идентификатор сервиса следует сразу за логическим адресом компьютера, обеспечивающего работу сервиса.
Во многих сетях резервируются группы логических адресов и идентификаторов сервисов с целью выполнения конкретных заранее определенных и общеизвестных действий. Например, в случае необходимости отправить данные всем сетевым объектам отправка будет произведена на специальный broadcast-адрес.
Для передачи данных от точки к точке сетевой уровень должен иметь возможность определения оптимальных путей передачи данных. Эту задачу решают маршрутизаторы, также они поддерживают маршрутную информацию. Маршрутизация может осуществляться статическим либо динамическим способом. При задании статической маршрутизации должны быть заданы все взаимосвязи между логическими сетями, которые остаются неизменными. Динамическая маршрутизация предполагает, что маршрутизатор может сам определять новые пути либо модифицировать информацию о старых. Динамическая маршрутизация использует специальные алгоритмы маршрутизации. На выбор наилучшего маршрута чаще всего влияют такие факторы, как количество переходов через маршрутизаторы (hop count) и количество тиков (единиц времени), необходимых для достижения сети назначения (tick count).
При получении пакета от источника маршрутизатор определяет адрес получателя, это делается путем удаления заголовков, добавленных на канальном уровне, и получением адреса из определенного места пакета(расположение адреса определено используемым стандартом). Далее происходит проверка принадлежности полученного адреса. Если адрес относится к собственной сети маршрутизатора, то пакет отправляется обратно на канальный уровень, на котором будут вновь добавлены заголовки и далее пакет будет отправлен получателю. Если адрес не принадлежит сети маршрутизатора, то будет произведен поиск адреса в таблице маршрутов. При нахождении адреса в таблице, то пакет будет направлен в сеть назначения и на канальный уровень. Если адрес не найден в таблице маршрутизации, пакет будет отправлен для обработки ошибок.
Передача данных между двумя сетевыми объектами может осуществляться с использованием маршрутизации или коммутации.
Различают три метода коммутации при передаче данных: коммутация каналов, коммутация сообщений и коммутация пакетов.
При использовании коммутации каналов устанавливается канал передачи данных между отправителем и получателем. Этот канал будет задействован в течение всего сеанса связи. При использовании этого метода возможны длительные задержки при выделении канала, связанные с отсутствием достаточной полосы пропускания, загруженностью коммутационного оборудования или занятостью получателя.
Коммутация сообщений
При использовании коммутации пакетов соединяются вместе преимущества двух предыдущих методов. Каждое большое сообщение разбивается на небольшие пакеты, каждый из которых последовательно отправляется получателю. При прохождении через объединенную сеть для каждого из пакетов определяется наилучший в этот момент времени путь. Получается, что части одного сообщения могут прийти к получателю в разное время и только после того, как все части будут собраны вместе, получатель сможет работать с полученными данными.
На сетевом уровне также как и на всех других происходит инкапсуляция полученных данных и к пакету добавляется информация, предназначенная соответствующему уровню узла-получателя.
При отправке слишком больших данных на канальный уровень, сетевой уровень производит разбивку данных на более мелкие сегменты, которые будут отправлены по очереди – этот процесс называется фрагментация.
Очень важной функцией сетевого уровня является обработка ошибок. Различные ситуации могут быть источниками ошибок, например недоступность, неизвестность хоста или сети, отсутствие доступа к хосту или сети, превышение времени жизни пакета(TTL – Time To Live). Все ошибки возможные на сетевом уровне соответствуют определенным стандартам, определенным в ICMP(в Internet Control Message Protocol)
Примеры протоколов: IP/IPv4/IPv6, IPX, ICMP, RIP
Транспортный уровень модели
Транспортный уровень обеспечивает механизм сквозной передачи данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. На этом уровне происходит обработка данных и их переформирования в зависимости от применяемого протокола, так длинные разбиваются на несколько, а короткие объединяются в один. Это увеличивает эффективность передачи данных по сети. Сообщения принимаются на транспортном уровне получателя, распаковываются и восстанавливаются.
Для идентификации сетевых сервисов (приложений) протоколы транспортного уровня используют номера портов. Номера портов назначаются в соответствии с их функциональным назначением на основе определенных стандартов. Для каждого протокола существуют стандартные списки соответствия номеров портов и сервисов. Роль адреса отправителя и получателя на транспортном уровне выполняет номер порта.
Анализируя заголовок своего пакета, полученного от сетевого уровня, транспортный уровень определяет по номеру порта получателя, какому из прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные соответствующему прикладному процессу. Номера портов получателя и отправителя записываются в заголовок транспортным уровнем, отправляющим данные; заголовок транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат заголовка зависит от используемого транспортного протокола. Комбинация IP-адреса и номера порта позволяет однозначно идентифицировать программу в сети. Такой комбинированный адрес называется сокетом (socket).
Протоколы транспортного уровня можно разбить на два класса – не требующие установки соединения и протоколы с установкой логического соединения.
Протоколы, не требующие установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы источником. Как правило, при работе с протоколами без установления соединения, взаимодействие между клиентом и сервером происходит следующим образом: клиент посылает одиночный запрос, а сервер на него отвечает. При этом посылаемые клиентом запросы никак не связаны друг с другом с точки зрения протокола. Протоколы без установления соединения можно назвать ненадежными потому, что нет никаких гарантий, что отправленный пакет будет доставлен по месту назначения.
Протоколами, требующие установления логического соединения, сохраняют информацию о состоянии, что позволяет обеспечивать надежную доставку пересылаемых данных. Между отправителем и получателем происходит обмен информацией о ходе выполнения передачи данных. К примеру, отправитель, посылая данные, сохраняет информацию о том, какие данные он послал. После этого в течение определенного времени он ожидает информацию от получателя о доставке этих данных, и, если такая информация не поступает, данные пересылаются повторно.
Модель OSI определяет несколько классов сервисов транспортного уровня. Разделение по классам происходит с учетом качества предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, способностью к обнаружению и исправлению ошибок, таких как искажение, потеря и дублирование пакета. Тип сервиса определяется при установлении транспортного соединения. Выбор класса сервиса транспортного уровня зависит от того, в какой степени приложения и протоколы более высоких уровней решают задачу надежности. Также выбор зависит от надежности системы транспортировки данных на более низких уровнях.
Транспортный уровень может также предоставлять функции мультиплексирования (multiplexing) и демультиплексирования данных – это означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой.
Примеры протоколов: ATP, NBF, NCP, SPX, SST, TCP, UDP
Сеансовый уровень модели
Сеансовый уровень предоставляет функциональность для установки, использования и завершения соединения – сеанса между двумя приложениями на разных узлах сети. Также он обеспечивает распознавание имен и защиту.
Сеансовый уровень производит управление диалогом между двумя взаимодействующими процессами, то есть выполняет регулировку осуществления передачи сторонами (очередность, продолжительность, время передачи). Так, например, потоки данных могут быть разрешены в обоих направлениях одновременно, либо поочередно в одном направлении. Сервис на уровне сессии будет управлять направлением передачи. Сеансовый уровень реализует управление диалогом с использованием одного из трех способов общения — симплекс (simplex), полудуплекс (half duplex), полный дуплекс (full duplex).
Симплексное общение предполагает
только однонаправленную передачу от
источника к приемнику