Распределение коммуникационных устройств в соответствии с семиуровневой моделью OSI. Повторители и концентраторы

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет экономики и  управления

 

Кафедра прикладной информатики  в экономике и управлении

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

 

Распределение коммуникационных устройств в соответствии с семиуровневой  моделью OSI. Повторители и концентраторы.

 

ОГУ 080801.65.6011.16 О

 

 

 

 

 

 

Руководитель     

___________ П.Н. Омельченко

"___"____________________2011 г.

Исполнитель

студент  группы 10 ПИ 

___________ М.В. Птуха 

"___"____________________2011 г.

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург 2011

 

Введение.......................................................................................................................3

1 Функциональные особенности  модели OSI...........................................................5

1.1 Основные характеристики модели OSI и взаимодействие ее уровней............5

1.2 Модель OSI и сети с  коммутацией каналов......................................................11

1.3 Стандартизация сетей.........................................................................................12

1.4 Стандартные стеки коммуникационных протоколов......................................13

2 Основные составляющие сетевой модели OSI....................................................17

2.1 Протокол и стек протоколов OSI.......................................................................17

2.2 Маршрутизация OSI............................................................................................19

2.3 Повторители и концентраторы...........................................................................21

3 Практическое применение сетевой модели OSI, и ее недостатки.....................24

3.1 Применение модели OSI в среде Microsoft Windows.......................................24

3.2 Сравнение моделей OSI и TCP/IP......................................................................27

3.3 Критика модели и протоколов OSI....................................................................29

Заключение.................................................................................................................32

Список использованных источников.......................................................................33

Приложение А............................................................................................................35

Приложение Б............................................................................................................39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Архитектура сети подразумевает ее представление в виде системы элементов, каждый из которых выполняет определенную частную функцию, при этом все элементы вместе согласованно решают общую задачу взаимодействия компьютеров. Другими словами, архитектура сети отражает декомпозицию общей задачи взаимодействия компьютеров на отдельные подзадачи, которые должны решаться отдельными элементами сети. Одним из важных элементов архитектуры сети является коммуникационный протокол — формализованный набор правил взаимодействия узлов сети.

Прорывом в стандартизации архитектуры компьютерной сети стала  разработка модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), которая в начале 80-х годов обобщила накопленный к тому времени опыт. Модель OSI является международным стандартом и определяет способ декомпозиции задачи (иерархическое подчинение нижних уровней верхним) взаимодействия «по вертикали», поручая эту задачу коммуникационным протоколам семи уровней. Уровни образуют иерархию, известную как стек протоколов, где каждый вышестоящий уровень использует нижестоящий в качестве удобного инструмента для решения своих задач.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

 Существующие сегодня  (или существовавшие еще недавно)  стеки протоколов в целом отражают  архитектуру модели OSI. Однако в  каждом стеке протоколов имеются  свои особенности и отличия  от архитектуры OSI. Так, наиболее  популярный стек TCP/IP состоит из  четырех уровней. Стандартная  архитектура компьютерной сети  определяет также распределение  протоколов между элементами  сети — конечными узлами (компьютерами) и промежуточными узлами (коммутаторами  и маршрутизаторами). Промежуточные узлы выполняют только транспортные функции стека протоколов, передавая трафик (объём информации, передаваемой по сети за определенный период времени) между конечными узлами. Конечные узлы поддерживают весь стек протоколов, предоставляя информационные услуги, например веб-сервис. Такое распределение функций означает смещение «интеллекта» сети на ее периферию.

Степень изученности.  В 1978 году International Standards Organization (ISO) выпустила набор спецификаций, описывающих архитектуру сети с неоднородными устройствами. Исходный документ относился к открытым системам, чтобы все они могли использовать одинаковые протоколы и стандарты для обмена информацией.

 

 

 

 

 

Каждый профессионал в  области компьютерных сетей должен знать основные организации, разрабатывающие  сетевые стандарты, и их вклад  в развитие сетей. Наибольшее распространение получила в настоящее время так называемая эталонная модель обмена информацией открытой системы OSI  (Open System Interchange).  Под термином  «открытая система»  в данном случае понимается незамкнутая в себе система,  имеющая возможность взаимодействия с какими-то другими системами (в отличие от закрытой системы). 

Модель OSI была предложена Международной  организацией стандартов ISO (International Standards Organization)  в 1984  году.  С тех пор ее используют  (более или менее строго) все производители сетевых продуктов.

Объектом исследования является семиуровневая сетевая модель OSI.

Предметом исследования являются коммуникационные устройства и их распределение в соответствии с 7-уровневой моделью OSI.

Целью исследования является изучение уровней сетевой модели OSI и различных коммуникационных устройств, по которым они распределены.

Задачи, решаемые в ходе работы:

• выяснить, из каких основных элементов состоит модель OSI;
• определить функции, выполняемые каждым уровнем сетевой модели;
• рассмотреть основные протоколы и стеки OSI;
• определить, для чего предназначены повторители и концентраторы, и какие функции они выполняют;
• рассмотреть модель OSI на примере Microsoft Windows;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Функциональные  особенности модели OSI

 

1.1 Основные характеристики  модели OSI и взаимодействие ее  уровней

К концу 70-х годов в мире уже  существовало большое количество фирменных стеков коммуникационных протоколов, среди которых можно назвать, например, такие популярные стеки, как DECnet, TCP/IP и SNA. Такое разнообразие средств межсетевого взаимодействия вывело на первый план проблему несовместимости устройств, использующих разные протоколы. Одним из путей разрешения этой проблемы в то время виделся всеобщий переход на единый, общий для всех систем стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже существующих стеков. Такой академический подход к созданию нового стека начался с разработки модели OSI и занял семь лет (с 1977 по 1984 год). Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Она разрабатывалась в качестве своего рода универсального языка сетевых специалистов, именно поэтому ее называют справочной моделью.

Модель OSI определяет, во-первых, уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, во-вторых, стандартные названия уровней, в-третьих, функции, которые должен выполнять каждый уровень. Данная модель не содержит описаний реализаций конкретного набора протоколов, а описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей.

Приложения могут реализовывать  собственные протоколы взаимодействия, используя для этих целей многоуровневую совокупность системных средств. Именно для этого предоставляется прикладной программный интерфейс (Application Program Interface, API). В соответствии с идеальной схемой модели OSI приложение может обращаться с запросами к самому верхнему уровню — уровню приложений, однако на практике многие стеки коммуникационных протоколов предоставляют возможность программистам напрямую обращаться к сервисам, или службам, расположенным ниже уровней. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается непосредственно к ответственным за транспортировку.

Итак, пусть приложение узла А хочет взаимодействовать с приложением узла В. Для этого приложение А обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни.

После формирования сообщения  прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровня представления. Протокол уровня представления, на основании

 

 

 

 

 

информации, полученной из заголовка сообщения прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т. д. Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который, собственно, и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней, как указано на рисунке А.1.

Физический уровень помещает сообщение на физический выходной интерфейс компьютера 1, и оно начинает свое «путешествие» по сети (до этого момента сообщение передавалось от одного уровня другому в пределах компьютера 1). Когда сообщение по сети поступает на входной интерфейс компьютера 2, оно принимается его физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню. Как видно из описания, протокольные сущности одного уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении всегда участвуют посредники - средства протоколов нижележащих уровней. И только физические уровни различных узлов взаимодействуют непосредственно.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает. Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую.

Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни. Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:

-       взаимодействию  прикладных процессов;

-       формам  представления данных;

-       единообразному  хранению данных;

-       управлению  сетевыми ресурсами;

-       безопасности  данных и защите информации;

-       диагностике  программ и технических средств.

 

На рисунке А.2 приведено краткое описание функций всех уровней.

 

1.1.1 Физический уровень

 

 

 

 

 

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные  и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического  канала между конечными системами.

Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как  уровни напряжений, синхронизацию изменения  напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители  и другие аналогичные характеристики. В качестве среды передачи данных используют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Физический уровень выполняет  следующие функции:

• установление и разъединение физических соединений.
• передача сигналов в последовательном коде и прием.
• прослушивание, в нужных случаях, каналов.
• идентификация каналов.
• оповещение о появлении неисправностей и отказов.

Физический уровень не вникает в смысл информации, которую  он передает. Для  него эта информация представляет однородный поток битов, которые нужно доставить без искажений и в соответствии с заданной тактовой частотой (интервалом между соседними битами).