Автор: Пользователь скрыл имя, 29 Марта 2013 в 22:00, реферат
Модель OSI була запропонована Міжнародною організацією стандартів ISO (International Standards Organization) в 1984 році. З тих пір її використовують (більш-менш строго) усі виробники мережевих продуктів. Як і будь-яка універсальна модель, OSI достатньо громіздка, надлишкова, і не дуже гнучка. Тому реальні мережеві засоби, пропоновані різними фірмами, не обов'язково дотримуються прийнятого поділу функцій. Однак знайомство з моделлю OSI дозволяє краще зрозуміти, що ж відбувається в мережі.
Еталонна модель OSI
Модель OSI була запропонована Міжнародною організацією стандартів ISO (International Standards Organization) в 1984 році. З тих пір її використовують (більш-менш строго) усі виробники мережевих продуктів. Як і будь-яка універсальна модель, OSI достатньо громіздка, надлишкова, і не дуже гнучка. Тому реальні мережеві засоби, пропоновані різними фірмами, не обов'язково дотримуються прийнятого поділу функцій. Однак знайомство з моделлю OSI дозволяє краще зрозуміти, що ж відбувається в мережі.
Всі мережеві функції в моделі розділені на 7 рівнів (мал. 1.1). При цьому вищі рівні виконують більш складні, глобальні завдання, для чого використовують у своїх цілях нижчі рівні, а також управляють ними. Мета нижчого рівня - надання послуг вищому рівню, причому вищестоящому рівню не важливі деталі виконання цих послуг. Нижчі рівні виконують більш прості і конкретні функції. В ідеалі кожен рівень взаємодіє тільки з тими, які знаходяться поруч з ним (вище і нижче за нього). Верхній рівень відповідає прикладній задачі, що працює в даний момент додатком, нижній - безпосередній передачі сигналів по каналу зв'язку.
Рис. 1.1. Сім рівнів моделі OSI
Модель OSI відноситься не тільки до локальних мереж, але і до будь мереж зв'язку між комп'ютерами або іншими абонентами. Зокрема, функції Інтернету також можна поділити на рівні згідно з моделлю OSI. Принципові відмінності локальних мереж від глобальних, з точки зору моделі OSI, спостерігаються тільки на нижніх рівнях моделі.
Функції, що входять в показані на мал. 1.1 рівні, реалізуються кожним абонентом мережі. При цьому кожен рівень на одному абоненті працює так, як ніби він має прямий зв'язок з відповідним рівнем іншого абонента. Між однойменними рівнями абонентів мережі існує віртуальний (логічний) зв'язок, наприклад, між прикладними рівнями взаємодіючих по мережі абонентів. Реальний ж, фізичний зв'язок (кабель, радіоканал) абоненти однієї мережі мають тільки на самому нижньому, першому, фізичному рівні. У передавальному абоненті інформація проходить всі рівні, починаючи з верхнього і закінчуючи нижнім. У приймаючому абоненті отримана інформація робить зворотний шлях: від нижнього рівня до верхнього (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Шлях інформації від абонента до абонента
Дані, які необхідно передати по мережі, на шляху від верхнього (сьомого) рівня до нижнього (першого) проходять процес інкапсуляції. Кожен нижченаведений рівень не тільки виконує обробку даних, що приходять з більш високого рівня, але й постачає їх своїм заголовком, а також службовою інформацією. Такий процес обростання службовою інформацією продовжується до останнього (фізичного) рівня. На фізичному рівні вся ця багато оболонкова конструкція передається по кабелю приймачу. Там вона проробляє зворотну процедуру декапсуляції, тобто при передачі на вищий рівень забирається одна з оболонок. Верхнього сьомого рівня досягають вже дані, звільнені від усіх оболонок, тобто від всієї службової інформації нижчестоящих рівнів. При цьому кожен рівень приймаючого абонента робить обробку даних, отриманих з нижченаведеного рівня відповідно до прибраної ним службової інформації.
Якщо на шляху між абонентами в мережі включаються якісь проміжні пристрої (наприклад, трансивери, репітери, концентратори, комутатори, маршрутизатори), то і вони теж можуть виконувати функції, що входять в нижні рівні моделі OSI. Чим більша складність проміжного пристрою, тим більше рівнів він захоплює. Але будь-який проміжний пристрій повинен приймати і повертати інформацію на нижньому, фізичному рівні. Всі внутрішні перетворення даних повинні проводитися двічі і в протилежних напрямках (рис. 1.3). Проміжні мережеві пристрої на відміну від повноцінних абонентів (наприклад, комп'ютерів) працюють тільки на нижніх рівнях і до того ж виконують двостороннє перетворення.
Рис. 1.3. Включення проміжних пристроїв між абонентами мережі
Розглянемо докладніше функції різних рівнів.
• Прикладний (7) рівень (Application Layer) або рівень додатків - забезпечує послуги, що безпосередньо підтримують програми користувача, наприклад, програмні засоби передачі файлів, доступ до баз даних, засоби електронної пошти, служба реєстрації на сервері. Цей рівень керує всіма іншими шістьма рівнями. Наприклад, якщо користувач працює з електронними таблицями Excel і вирішує зберегти робочий файл у своїй директорії на мережному файл-сервері, то прикладній рівень забезпечує переміщення файлу з робочого комп'ютера на мережевий диск прозоро для користувача.
• Представницький (6) рівень (Presentation Layer) або рівень представлення даних - визначає і перетворює формати даних і їх синтаксис у форму, зручну для мережі, тобто виконує функцію перекладача. Тут же проводиться шифрування і дешифрування даних, а при необхідності - і їх стиснення. Стандартні формати існують для текстових файлів (ASCII, EBCDIC, HTML), звукових файлів (MIDI, MPEG, WAV), малюнків (JPEG, GIF, TIFF), відео (AVI). Усі перетворення форматів робляться на представницькому рівні. Якщо дані передаються у вигляді двійкового коду, то перетворення формату не потрібно.
• Сеансовий (5) рівень (Session Layer) керує проведенням сеансів зв'язку (тобто встановлює, підтримує і припиняє зв'язок). Цей рівень передбачає три режими установки сеансів: симплексний (передача даних в одному напрямку), напів дуплексний (передача даних по черзі в двох напрямках) і повно дуплексний (передача даних одночасно в двох напрямках). Сеансовий рівень може також вставляти в потік даних спеціальні контрольні точки, які дозволяють контролювати процес передачі при розриві зв'язку. Цей же рівень розпізнає логічні імена абонентів, контролює надані їм права доступу.
• Транспортний (4) рівень (Transport Layer) забезпечує доставку пакетів без помилок і втрат, а також в потрібній послідовності. Тут же проводиться розбивка переданих даних на блоки, що поміщаються в пакети, і відновлення прийнятих даних з пакетів. Доставка пакетів можлива як з встановленням з'єднання (віртуального каналу), так і без. Транспортний рівень є прикордонним і сполучним між верхніми трьома, сильно залежними від додатків, і трьома нижніми рівнями, сильно прив'язаними до конкретної мережі.
• Мережевий (3) рівень (Network Layer) відповідає за адресацію пакетів і переклад логічних імен (логічних адрес, наприклад, IP-адрес або IPX-адрес) в фізичні мережеві MAC-адреси (і назад). На цьому ж рівні вирішується завдання вибору маршруту (шляху), по якому пакет доставляється за призначенням (якщо в мережі є кілька маршрутів). На мережевому рівні діють такі складні проміжні мережеві пристрої, як маршрутизатори.
Найчастіше на мережевому рівні використовуються протоколи:
• Канальний (2) рівень або рівень керування лінією передачі (Data link Layer) відповідає за формування пакетів (кадрів) стандартного для даної мережі (Ethernet, Token-Ring, FDDI) виду, що включають початкові і кінцеві керуючі поля. Тут же здійснюється управління доступом до мережі, виявляються помилки передачі шляхом підрахунку контрольних сум, і проводиться повторна пересилка приймачу помилкових пакетів. Канальний рівень ділиться на два підрівні: верхній LLC і нижній MAC. На канальному рівні працюють такі проміжні мережеві пристрої, як, наприклад, комутатори.
Найбільш часто вживані протоколи на рівні 2 включають:
• Фізичний (1) рівень (Physical Layer) - це найнижчий рівень моделі, який відповідає за кодування переданої інформації на рівні сигналів, прийнятих в використовуваному середовищі передачі, і зворотне декодування. Тут же визначаються вимоги до з'єднувачів, роз'ємів, електричного узгодження, заземлення, захисту від перешкод і т.д. На фізичному рівні працюють такі мережеві пристрої, як трансивери, репітери і репітерні концентратори.
До числа найбільш поширених протоколів фізичного рівня відносяться:
Більшість функцій двох нижніх рівнів моделі (1 і 2) зазвичай реалізуються апаратно (частина функцій рівня 2 - програмним драйвером мережевого адаптера). Саме на цих рівнях визначається швидкість передачі і топологія мережі, метод керування обміном і формат пакета, тобто те, що має безпосереднє відношення до типу мережі, наприклад, Ethernet, Token-Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. Більш високі рівні, як правило, не працюють безпосередньо з конкретною апаратурою, хоча рівні 3, 4 і 5 ще можуть враховувати її особливості. Рівні 6 і 7 ніяк не пов'язані з апаратурою, заміни одного типу апаратури на інший вони не помічають.
Як уже зазначалося, в рівні 2 (канальному) нерідко виділяють два підрівня (sublayers) LLC і MAC (рис. 1.4):
• Верхній підрівень (LLC - Logical Link Control) здійснює управління логічним зв'язком, тобто встановлює віртуальний канал зв'язку. Строго кажучи, ці функції не пов'язані з конкретним типом мережі, але частина з них все ж покладається на апаратуру мережі (мережевий адаптер). Інша частина функцій підрівня LLC виконується програмою драйвера мережного адаптера. Підрівень LLC відповідає за взаємодію з рівнем 3 (мережевим).
• Нижній підрівень (MAC - Media Access Control) забезпечує безпосередній доступ до середовища передачі інформації (каналу зв'язку). Він безпосередньо пов'язаний з апаратурою мережі. Саме на підрівні MAC здійснюється взаємодія з фізичним рівнем. Тут виробляється контроль стану мережі, повторна передача пакетів задане число разів при колізіях, прийом пакетів і перевірка правильності передачі.
Рис. 1.4. Підрівні LLC і MAC канального рівня
Крім моделі OSI існує також модель IEEE Project 802, прийнята в лютому 1980 року (звідси і число 802 у назві), яку можна розглядати як модифікацію, розвиток, уточнення моделі OSI. Стандарти, що визначаються цією моделлю (так звані 802-специфікації) відносяться до нижніх двох рівнів моделі OSI і діляться на дванадцять категорій, кожній з яких привласнений свій номер:
802.1 - об'єднання мереж
за допомогою мостів і
802.2 - управління логічним зв'язком на підрівні LLC.
802.3 - локальна мережа з методом доступу CSMA / CD і топологією шина (Ethernet).
802.4 - локальна мережа з топологією шина і маркерним доступом (Token-Bus).
802.5 - локальна мережа
з топологією кільце і
802.6 - міська мережа (Metropolitan Area Network, MAN) з відстанями між абонентами більше 5 км.
802.7 - широкосмугова технологія передачі даних.
802.8 - оптоволоконна технологія.
802.9 - інтегровані мережі з можливістю передачі мови та даних.
802.10 - безпека мереж, шифрування даних.
802.11 - бездротова мережа по радіоканалу (WLAN - Wireless LAN).
802.12 - локальна мережа з централізованим управлінням доступу за пріоритетами запитів і топологією зірка (100VG-AnyLAN).
Апаратура локальних мереж 1, 2 та 3 рівня моделі OSI
Апаратура локальних мереж забезпечує реальний зв'язок між абонентами. Вибір апаратури має найважливіше значення на етапі проектування мережі, так як вартість апаратури складає найбільш істотну частину від вартості мережі в цілому, а заміна апаратури пов'язана не тільки з додатковими витратами, але часто і з трудомісткими роботами. До апаратури локальних мереж відносяться:
• кабелі для передачі інформації;
• роз'єми для приєднання кабелів;
• термінатори;
• мережеві адаптери;
• репітери;
• трансивери;
• концентратори;
• мости;
• маршрутизатори;
• шлюзи.
Мережеві адаптери (вони ж контролери, карти, плати, інтерфейси, NIC - Network Interface Card) - це основна частина апаратури локальної мережі. Призначення мережевого адаптера - сполучення комп'ютера (або іншого абонента) з мережею, тобто забезпечення обміну інформацією між комп'ютером і каналом зв'язку відповідно до прийнятих правил обміну. Саме вони реалізують функції двох нижніх рівнів моделі OSI. Як правило, мережеві адаптери виконуються у вигляді плати (рис. 1.5), що вставляється в слоти розширення системної магістралі (шини) комп'ютера (найчастіше PCI, ISA або PC-Card). Плата мережевого адаптера зазвичай має також один або декілька зовнішніх роз'ємів для підключення до неї кабелю мережі.
Рис. 1.5. Плата мережевого адаптера
Наприклад, мережеві адаптери Ethernet можуть випускатися з наступними наборами роз'ємів:
AUI
BNC
ST
RJ-45