Modelul de referință de bază pentru interacțiunea sistemelor deschise are. Model de referință OSI pentru interconectarea sistemelor deschise

PAGINA 2

La începutul anilor 1980, ISO a recunoscut necesitatea creării unui model de rețea pe care furnizorii de echipamente de telecomunicații să poată construi rețele interoperabile. În 1984, un astfel de standard a fost lansat sub numele "Model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise" (Open System Interconnect - OSI) sau OSI/ISO.

Modelul de referință OSI a devenit modelul arhitectural principal pentru sistemele de mesagerie. Atunci când se iau în considerare sisteme specifice de aplicații de telecomunicații, arhitectura acestora este comparată cu modelul OSI/ISO. Acest model este cel mai bun mod a studia tehnologie modernă comunicatii.

Modelul de referință OSI împarte problema transferului de informații între abonați înȘapte probleme mai mici și, prin urmare, mai ușor de rezolvat. Precizarea fiecărei sarcini a fost efectuată conform principiului autonomiei relative. Evident, problema autonomă este mai ușor de rezolvat.

Fiecare dintre cele șapte zone ale problemei transferului de informații este asociată cu unul dintre nivelurile modelului de referință. Sunt implementate cele mai inferioare două straturi ale modelului de referință OSIhardware și softwarefurnizarea, celelalte cinci niveluri cele mai înalte sunt de obicei implementate software dispoziţie. Modelul de referință OSI descrie modul în care informația trece printr-un mediu de transmisie (cum ar fi firele metalice) de la un proces de aplicare sursă (cum ar fi vocea) la un proces de destinație.

Ca exemplu de comunicare OSI, presupunem că sistemul A din fig. 2.1 are informații de trimis către Sistemul B. Procesul de aplicație Sistemul A comunică cu Sistemul A Stratul 7 (nivel superior), care comunică cu Sistemul A Stratul 6, care la rândul său comunică cu Sistemul A Stratul 5 și așa mai departe până la Sistemul A Stratul 1 A. Sarcina nivelului 1 este de a oferi (ca și de a prelua) informații în mediul fizic. După ce informația trece prin mediul fizic și este primită de Sistemul B, aceasta se ridică prin straturile Sistemului B în ordine inversă (întâi Stratul 1, apoi Stratul 2 etc.) până când ajunge în sfârșit la procesul de aplicare a Sistemului B.

Fiecare nivel comunică cu nivelurile superioare și inferioare ale sistemului. Cu toate acestea, pentru a îndeplini sarcinile inerente unui strat, este necesară comunicarea cu stratul corespunzător al altui sistem, adică sarcina principală a Nivelului 1 al Sistemului A este de a comunica cu Nivelul 1 al Sistemului B; Nivelul 2 al Sistemului A comunică cu Nivelul 2 al Sistemului B etc.

Modelul stratului OSI exclude comunicarea directă între straturile corespunzătoare sisteme diferite. În consecință, fiecare strat al Sistemului A folosește serviciile oferite de straturile adiacente pentru a comunica cu stratul corespunzător al Sistemului B. Stratul inferior se numeștesursa serviciilor, iar cel superior - utilizator de serviciu. Interacțiunea nivelurilor are loc în așa-numitulpunct de prestare a serviciului. Relațiile dintre nivelurile adiacente ale unui sistem separat sunt prezentate în Fig. 2.2.

Orez. 2.2. Interacțiunea între nivelurile unui sistem separat

Schimbul de informații de control între nivelurile corespunzătoare ale diferitelor sisteme se realizează sub forma unui schimb de "speciale" titluri ", adăugat la sarcina utilă. În mod obișnuit, antetul precede informațiile aplicației efective. Fiecare strat subiacent al sistemului de transmisie adaugă propriul antet cu informațiile de control necesare pentru stratul corespunzător al celuilalt sistem la blocul de informații primit de la nivelul superior. (Fig. 2.3).

Orez. 2.3. Formarea blocurilor de informații

Sistemul de recepție analizează aceste informații de control și îndepărtează antetul corespunzător înainte de a transfera blocul de informații la nivelul superior. Astfel, dimensiunea blocului de informații crește la deplasarea de sus în jos prin nivelurile din sistemul de transmisie și scade la deplasarea de jos în sus prin nivelele din sistemul de recepție.

Modelul de referință OSI nu este o implementare de rețea. Acesta definește doar funcțiile de protocol ale fiecărui nivel.

2.2. Descrierea straturilor modelului de referință OSI

Fiecare strat are un set predefinit de funcții pe care trebuie să le îndeplinească pentru a conduce comunicarea.

Stratul de aplicare(stratul 7) este stratul OSI cel mai apropiat de utilizator. Diferă de alte straturi prin faptul că nu oferă servicii niciunuia dintre celelalte straturi OSI. Oferă servicii proceselor de aplicare care sunt în afara domeniului de aplicare al modelului OSI. Exemple de astfel de procese de aplicare includ procese de transmisie vocală, baze de date, procesoare de text etc.

Nivelul de aplicație identifică și stabilește disponibilitatea partenerilor de comunicare vizați, sincronizează procesele de aplicație care cooperează și stabilește și convine asupra procedurilor de gestionare a integrității informațiilor și rezoluției erorilor. Stratul de aplicație determină, de asemenea, dacă sunt disponibile resurse suficiente pentru comunicarea intenționată. La acest nivel, informațiile sunt prezentate sub formă de fișiere, tabele, baze de date etc. obiecte

Nivel reprezentativ(nivelul 6) este responsabil pentru asigurarea faptului că informațiile trimise de la nivelul de aplicație al unui sistem sunt lizibile de către nivelul de aplicație al altui sistem. Dacă este necesar, stratul reprezentativ se traduce între mai multe formate de reprezentare a informațiilor utilizând un format comun de reprezentare a informațiilor.

Stratul de reprezentare este preocupat nu numai de formatul și prezentarea datelor reale ale utilizatorului, ci și de structurile de date pe care programele le folosesc. Prin urmare, pe lângă transformarea formatului real de date (dacă este necesar), stratul reprezentativ negociază sintaxa de transfer de date pentru stratul de aplicație și, dacă este necesar, realizează criptarea și decriptarea datelor.

Stratul de sesiune(nivelul 5) stabilește, gestionează și încheie sesiuni între aplicații. Sesiunile constau într-o conversație între două sau mai multe obiecte de vizualizare. Stratul de sesiune sincronizează dialogul dintre obiectele stratului reprezentativ și gestionează schimbul de informații între acestea.

În plus, stratul de sesiune oferă mijloacele de a trimite informații, clasa de serviciu și notificări de excepție despre probleme la nivelurile de sesiune, prezentare și aplicație. Datele la nivel de sesiune sunt reprezentate în blocuri de o lungime dată.

Stratul de transport(nivelul 4). Granița dintre straturile de sesiune și transport poate fi reprezentată ca frontieră între protocoale de niveluri superioare (aplicații) și protocoale de niveluri inferioare. În timp ce straturile de aplicație, prezentare și sesiune se ocupă de problemele aplicației, cele patru straturi inferioare se ocupă de problemele de transport de date.

Stratul de transport oferă servicii de transport de date, ceea ce scutește straturile superioare de nevoia de a aprofunda detaliile sale. Funcția stratului de transport este de a transporta în mod fiabil datele în rețea. În furnizarea de servicii fiabile, stratul de transport oferă mecanisme pentru stabilirea, menținerea și terminarea ordonată a canalelor, sisteme de detectare și recuperare a erorilor de transport și controlul fluxului de informații (pentru a preveni inundarea unui sistem cu date dintr-un alt sistem). La acest nivel, informaţia este reprezentată sub formă de mesaje schimbate între procese.

Stratul de rețea (stratul 3) este un strat complex care oferă conectivitate și selecția rutei între două sisteme terminale.

Deoarece două sisteme terminale care doresc să comunice pot fi separate printr-o distanță geografică semnificativă și mai multe subrețele, stratul de rețea este domeniul de rutare. Protocoalele de rutare selectează rutele optime printr-o secvență de subrețele interconectate. Protocoalele tradiționale ale nivelului de rețea transmit informații de-a lungul acestor rute. La nivelul rețelei, informațiile sunt reprezentate în pachete care conțin informații de adresare pentru a finaliza conexiunea.

Stratul de legătură de date(nivelul 2) (numit în mod oficial stratul de legătură de date) asigură tranzitul fiabil al datelor printr-un canal fizic. În realizarea acestei sarcini, nivelul de legătură de date se ocupă de probleme de adresare fizică (spre deosebire de adresarea de rețea sau logică), topologia rețelei, disciplina de linie (cum ar trebui sistemul final să folosească legătura de rețea), notificarea erorilor, ordonarea blocurilor de date, și controlul fluxului de informații. La nivelul legăturii de date, informațiile sunt reprezentate în blocuri de biți numite cadre sau pachete de date. Granițele pachetelor sunt marcate de secvențe de biți care nu apar în zona de date. Indicatorul de sfârșit al pachetului 01111110 pentru procedură HDLC prezentată în Figura 2.1 ca zonă umbrită.

Stratul fizic(Nivelul 1) definește caracteristicile electrice, mecanice, procedurale și funcționale ale stabilirii, menținerii și eliberării unui canal fizic între sistemele terminale. Specificațiile stratului fizic definesc caracteristici precum valorile tensiunii, parametrii de sincronizare, viteza de transmitere a informațiilor fizice, distante maxime transmisie de informații, conectori fizici și alte caracteristici similare.

Mediul fizic din diverse sisteme de telecomunicații poate fi o mare varietate de mijloace, de la cea mai simplă pereche de fire până la un sistem complex de transmisie al unei ierarhii digitale sincrone. La acest nivel, informațiile sunt prezentate sub formă de semnale electrice, curent, câmp electromagnetic sau energie luminoasă.

L_02. Întrebări de autotest.

1 Descrieți forma reprezentării datelor la nivelurile modelului de referință.

2 Descrieți funcțiile fiecărui nivel.

Pentru ușurința modernizării, sistemele informatice complexe sunt realizate cât mai deschis posibil, adică adaptate pentru a face modificări în anumite părți a sistemului, păstrând în același timp părțile rămase neschimbate. În ceea ce privește rețelele de calculatoare, implementarea conceptului de deschidere a dus la apariția Modelului de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSIRE), propus de Organizația Internațională de Standardizare (ISO). Acest model descrie principii generale, reguli, acorduri care asigură interacțiunea sistemelor informaționale și numite protocoale.

O rețea de informații în EMVOS este considerată ca un set de funcții (protocoale), care sunt împărțite în grupuri numite niveluri. Este împărțirea în niveluri care permite modificarea mijloacelor de implementare a unui nivel fără a restructura mijloacele altor niveluri, ceea ce simplifică și reduce semnificativ costul de modernizare a mijloacelor pe măsură ce tehnologia se dezvoltă.

Există șapte niveluri de EMVOS.

La nivel fizic, informațiile sunt prezentate sub formă de semnale electrice sau optice, formele semnalului sunt convertite, parametrii mediilor fizice de transmisie a datelor sunt selectați, iar informațiile sunt transmise prin medii fizice.

La nivel de legătură, datele sunt schimbate între nodurile de rețea învecinate, adică noduri conectate direct prin conexiuni fizice fără alte noduri intermediare. Rețineți că pachetele stratului de legătură sunt de obicei numite cadre.

La nivel de rețea, pachetele sunt formate conform regulilor acelor rețele intermediare prin care trece pachetul original, iar pachetele sunt rutate, adică definirea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele. Cu alte cuvinte, rutarea se reduce la formarea de canale logice. Un canal logic este o conexiune virtuală între două sau mai multe obiecte din stratul de rețea în care datele pot fi schimbate între aceste obiecte. Conceptul de canal logic nu corespunde neapărat conexiunii fizice a liniilor de date între punctele conectate. Acest concept este introdus pentru a face abstracție de la implementarea fizică a conexiunii. O altă funcție importantă a stratului de rețea după rutare este de a controla sarcina în rețea pentru a preveni aglomerația care afectează negativ funcționarea rețelei.

Stratul de transport asigură comunicarea între punctele finale (spre deosebire de stratul de rețea anterior, care asigură transferul de date prin componentele rețelei intermediare). Funcțiile stratului de transport includ multiplexarea și demultiplexarea (asamblarea/dezasamblarea mesajelor în pachete la punctele finale), detectarea și eliminarea erorilor în datele transmise și setarea nivelului necesar de servicii (de exemplu, viteza de transmisie ordonată și fiabilitatea).

La nivel de sesiune se determină tipul de comunicare (duplex sau semi-duplex), începutul și sfârșitul sarcinilor, secvența și modul de schimb de cereri și răspunsuri ale partenerilor care interacționează.

La nivel de prezentare sunt implementate functii de prezentare a datelor (codare, formatare, structurare). De exemplu, la acest nivel, datele alocate pentru transmitere sunt convertite de la un cod la altul, în special în scopul criptării.

La nivel de aplicație, datele care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în mesaje.

În cazuri specifice, poate fi necesar să se implementeze doar o parte din funcțiile denumite, apoi, în consecință, rețeaua va conține doar o parte din niveluri. Astfel, în rețelele LAN simple (neramificate) nu este nevoie de facilități de rețea și nivel de transport. În același timp, complexitatea funcțiilor stratului de legătură face recomandabilă împărțirea acestuia în două subniveluri în LAN:

control acces canal (MAC - Medium Access Control);

controlul legăturii logice (LLC - Logical Link Control).

Substratul LJLC, spre deosebire de substratul MAC, include unele dintre funcțiile stratului de legătură care sunt independente de caracteristicile mediului de transmisie.

Transmiterea datelor prin rețele ramificate are loc folosind încapsularea/decapsularea porțiunilor de date. Astfel, un mesaj care ajunge la nivelul de transport este împărțit în segmente, care primesc anteturi și sunt transmise la nivelul de rețea.

Un segment este de obicei numit pachet de nivel de transport. Stratul de rețea organizează transferul de date prin rețele intermediare. Pentru a face acest lucru, segmentul poate fi împărțit în părți (pachete) dacă rețeaua nu acceptă transmiterea de segmente întregi. Pachetul este prevăzut cu propriul antet de rețea (adică, segmentul este încapsulat într-un pachet de nivel de rețea). La transmiterea între nodurile LAN intermediare, pachetele trebuie încapsulate în cadre cu posibilă divizare a pachetelor. Receptorul decapsulează segmentele și reconstruiește mesajul original.

Structura generalizată a oricărui software sau sistem informațional poate fi reprezentată, după cum sa menționat mai sus, prin două părți care interacționează:

parte functionala, care include programe de aplicație care implementează funcțiile zonei de aplicații;
mediu sau parte de sistem, asigurând executarea programelor aplicative.

Două grupuri de probleme de standardizare sunt strâns legate de o astfel de separare și interconectare:

standarde pentru interfețele dintre programele de aplicație și mediul IS, Application Program Interface (API);
standarde pentru interfețele dintre IS-ul însuși și mediul său extern (External Environment Interface - EEI).

Aceste două grupuri de interfețe definesc specificațiile descrierii externe a mediului IS - arhitectura, din punctul de vedere al utilizatorului final, al designerului IS și al programatorului de aplicații care dezvoltă părțile funcționale ale SI.

Specificațiile interfețelor externe ale mediului IS și interfețele de interacțiune dintre componentele mediului însuși sunt descrieri precise ale tuturor funcțiilor, serviciilor și formatelor necesare unei interfețe specifice.

Totalitatea acestor descrieri este Model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSI).. Acest model a fost folosit de mai bine de 30 de ani, a „crescut” din arhitectura de rețea SNA (System Network Architecture) propusă de IBM. Modelul de interconectare a sistemelor deschise este folosit ca bază pentru dezvoltarea multor standarde ISO IT. Publicarea acestui standard rezumă mulți ani de muncă a multor organizații de standardizare bine-cunoscute și producători de telecomunicații.

În 1984, modelul a primit statutul de standard internațional ISO 7498, iar în 1993 a fost lansată o ediție extinsă și actualizată a ISO 7498-1-93. Standardul are un titlu compus „Sisteme informatice și de calcul – Interconectarea (interacțiunea) sistemelor deschise – Model de referință”. Numele scurt este „Open Systems Interconnection / Basic Reference Model - OSI/BRM”.

Modelul se bazează pe împărțirea mediului de calcul în șapte niveluri, a căror interacțiune este descrisă de standardele corespunzătoare și asigură conectarea nivelurilor, indiferent de structura internă a nivelului în fiecare implementare specifică (Fig. 2.6).

Orez. 2.6.

Principalul avantaj al acestui model este o descriere detaliată a conexiunilor din mediu din punct de vedere dispozitive tehniceși interacțiunile de comunicare. Cu toate acestea, nu ține cont de relația ținând cont de mobilitatea aplicației software.

Avantajele organizării „stratificate” a modelului de interacțiune sunt că oferă dezvoltare independentă standarde de nivel, modularitate în dezvoltarea de hardware și software pentru sisteme informatice și de calcul și contribuie astfel la progresul tehnic în acest domeniu.

Standardul ISO 7498 identifică șapte niveluri (straturi) de interacțiune a informațiilor, care sunt separate unele de altele prin interfețe standard:

strat de aplicare (strat de aplicare)
stratul de prezentare
sesional (nivel de sesiune)
transport
reţea
conductă
fizic.

În conformitate cu aceasta, interacțiunea informațională a două sau mai multe sisteme este un set de interacțiuni informaționale ale subsistemelor de nivel și fiecare strat al sistemului informațional local interacționează, de regulă, cu stratul corespunzător al sistemului la distanță. Interacțiunea se realizează folosind protocoale și interfețe de comunicare adecvate. În plus, prin utilizarea tehnicilor de încapsulare, aceleași module software pot fi utilizate la diferite niveluri.

Protocol este un set de algoritmi (reguli) pentru interacțiunea obiectelor de aceleași niveluri ale sistemelor diferite.

Interfață- acesta este un set de reguli în conformitate cu care se realizează interacțiunea cu un obiect de un anumit sau alt nivel. O interfață standard poate fi numită un serviciu în unele specificații.

Încapsulare este procesul de plasare a blocurilor fragmentate de date de la un nivel în blocuri de date de la un alt nivel.

La împărțirea mediului pe niveluri, au fost respectate următoarele principii generale:

nu creați prea multe partiții mici, deoarece acest lucru complică descrierea sistemului de interacțiuni;
formați un nivel din funcții ușor de localizat acest lucru, dacă este necesar, vă permite să reconstruiți rapid nivelul și să schimbați semnificativ protocoalele acestuia pentru a utiliza soluții noi în domeniul arhitecturii, software și hardware, limbaje de programare, structuri de rețea, fără a modifica interacțiunea standard; și interfețe de acces;
plasați funcții similare la același nivel;
să creeze niveluri separate pentru a îndeplini funcții care diferă clar în acțiunile sau soluțiile tehnice care le implementează;
trasează granița dintre niveluri într-un loc în care descrierea serviciilor este cea mai mică, iar numărul de operațiuni de interacțiune peste graniță (trecerea frontierei) este minimizat;
trageți granița dintre straturi într-un loc unde la un moment dat trebuie să existe o interfață standard corespunzătoare.

Fiecare strat are o specificație de protocol, adică un set de reguli care guvernează interacțiunea proceselor peer la același nivel și o listă de servicii care descriu o interfață standard cu un nivel superior. Fiecare strat folosește serviciile stratului de dedesubt, iar fiecare strat de mai jos oferă servicii stratului de deasupra acestuia. Să dăm scurtă descriere fiecare strat, observând că în unele descrieri de modele OSI numerotarea straturilor poate fi în ordine inversă.

Nivelul 1 - strat de aplicare sau strat de aplicare (Application Layer). Acest nivel este asociat cu procesele de aplicare. Protocoalele de nivel sunt concepute pentru a oferi acces la resursele de rețea și la programele de aplicații ale utilizatorului. La acest nivel este definită interfața cu partea de comunicare a aplicațiilor. Un exemplu de protocoale de nivel de aplicație este protocolul Telnet, care oferă acces utilizatorului la o „gazdă” (un dispozitiv de calcul gazdă, unul dintre elementele principale dintr-un sistem multi-mașină sau orice dispozitiv conectat la o rețea care utilizează TCP/IP protocoale) în modul terminal la distanță.

Stratul de aplicație îndeplinește sarcina de a oferi diverse forme de interacțiune între procesele aplicației situate în diverse sisteme de rețea informațională. Pentru a face acest lucru, îndeplinește următoarele funcții:

descrierea formelor și metodelor de interacțiune a proceselor aplicate;
execuţie diverse tipuri lucrări (gestionarea sarcinilor, transferul fișierelor, managementul sistemului etc.);
identificarea utilizatorilor (partenerii de interacțiune) prin parole, adrese, semnături electronice;
identificarea abonaților funcționali;
anunțarea posibilității de acces la noi procese de aplicare;
determinarea suficienței resurselor disponibile;
trimiterea cererilor de conectare către alte procese de aplicație;
depunerea cererilor la nivel reprezentativ pentru metodele necesare de descriere a informațiilor;
selectarea procedurilor pentru dialogul planificat al proceselor;
gestionarea datelor schimbate între procesele de aplicare;
sincronizarea interacțiunii dintre procesele aplicației;
determinarea calității serviciului (timpul de livrare a blocurilor de date, rata de eroare acceptabilă etc.);
acordul de a corecta erorile și de a determina fiabilitatea datelor;
coordonarea restricțiilor impuse sintaxei (seturi de caractere, structura datelor).

Stratul de aplicare este adesea împărțit în două substraturi. Substratul superior include servicii de rețea. Inferioară - conține elemente de serviciu standard care susțin funcționarea serviciilor de rețea.

Nivelul 2 - Stratul de prezentare. La acest nivel, informațiile sunt convertite în forma în care sunt necesare pentru efectuarea proceselor de aplicare. Stratul de prezentare oferă codificarea datelor produse de procesele de aplicare și interpretarea datelor transmise. De exemplu, se efectuează algoritmi pentru a converti formatul de prezentare a datelor pentru imprimare - ASCII sau KOI-8. Sau, dacă se folosește un afișaj pentru vizualizarea datelor, atunci aceste date conform unui algoritm dat se formează sub forma unei pagini care este afișată pe ecran.

Nivelul reprezentativ îndeplinește următoarele funcții principale:

alegerea unei imagini de reprezentare dintre opțiunile posibile;
schimbarea imaginii de reprezentare într-o imagine virtuală dată;
conversia sintaxei datelor (coduri, simboluri) în standard;
definirea formatului de date.

Nivelul 3 - nivel de sesiune sau strat de sesiune (Session Layer). La acest nivel, sesiunile dintre obiectele aplicației reprezentative (procesele aplicației) sunt stabilite, menținute și încheiate. Ca exemplu de protocol de nivel de sesiune, luați în considerare protocolul RPC (Remote Procedure Call). După cum sugerează și numele, acest protocol este conceput pentru a afișa rezultatele unei proceduri pe o gazdă la distanță. În timpul acestei proceduri, se stabilește o conexiune de sesiune între aplicații. Scopul acestei conexiuni este de a deservi cererile care apar, de exemplu, atunci când o aplicație server interacționează cu o aplicație client.

Stratul de sesiune asigură interacțiunea cu stratul de transport, coordonează recepția și transmiterea datelor dintr-o sesiune de comunicare, conține funcții de gestionare a parolelor, calcularea taxelor pentru utilizarea resurselor rețelei etc. Acest nivel oferă următoarele funcții:

stabilirea și încetarea conexiunilor între parteneri la nivel de sesiune;
efectuarea unui schimb de date normal și urgent între procesele de aplicare;
sincronizarea conexiunilor de sesiune;
notificarea proceselor de aplicare cu privire la situații excepționale;
stabilirea unor mărci în procesul de aplicare care să permită, după o eroare sau eroare, restabilirea executării acesteia de la cea mai apropiată notă;
întreruperea procesului de aplicare atunci când este necesar și reluarea corectă a acestuia;
incheierea sesiunii fara pierdere de date;
transmiterea de mesaje speciale despre desfășurarea sesiunii.

Nivelul 4 - Stratul de transport. Stratul de transport este conceput pentru a controla fluxul de mesaje și semnale. Controlul fluxului este o funcție importantă a protocoalelor de transport, deoarece acest mecanism permite transmiterea fiabilă a datelor prin rețele cu o structură eterogenă, în timp ce descrierea rutei include toate componentele sistemului de comunicații care asigură transmiterea datelor de-a lungul întregii căi de la dispozitivele expeditorului la dispozitivele de recepție ale destinatarului. Controlul fluxului necesită ca transmițătorul să aștepte confirmarea primirii unui anumit număr de segmente de către receptor. Numărul de segmente pe care un emițător le poate trimite fără a primi confirmarea de la receptor se numește fereastră.

Există două tipuri de protocoale de nivel de transport - protocoale de segmentare și protocoale de datagramă. Protocoalele de segmentare ale stratului de transport despart mesajul original în blocuri de date din stratul de transport - segmente. Funcția principală a unor astfel de protocoale este de a asigura livrarea acestor segmente la destinație și recuperarea mesajului. Protocoalele de datagramă nu segmentează mesajul, îl trimit într-un singur pachet împreună cu informațiile despre adresă. Un pachet de date, numit Datagramă, este direcționat prin rețele de comutare de adrese sau transmis printr-o rețea locală către un program de aplicație sau utilizator.

Stratul de transport poate, de asemenea, să negocieze straturile de rețea ale diferitelor rețele incompatibile prin gateway-uri speciale. Nivelul luat în considerare determină adresarea sistemelor de abonați și a sistemelor administrative. Sarcina principală a stratului de transport este utilizarea canalelor virtuale așezate între sistemele de abonați care interacționează și sistemele administrative pentru a transmite blocuri de date în pachete. Principalele funcții îndeplinite de stratul de transport sunt:

gestionarea transferului de blocuri de date și asigurarea integrității acestora;
detectarea erorilor, eliminarea parțială a acestora, raportarea erorilor necorectate;
restabilirea transmisiei după defecțiuni și defecțiuni;
consolidarea sau dezagregarea blocurilor de date;
oferirea de priorități la transferul blocurilor;
transmiterea de confirmări despre blocurile de date transmise;
eliminarea blocurilor în cazul unor situații de blocaj în rețea.

În plus, stratul de transport poate recupera blocuri de date pierdute în straturile inferioare.

Nivelul 5 - Stratul de rețea. Sarcina principală a protocoalelor de nivel de rețea este de a determina calea care va fi utilizată pentru a livra pachete de date atunci când se operează protocoale de nivel superior (rutare). Pentru ca un pachet să fie livrat la orice gazdă dată, acestei gazde trebuie să i se atribuie o adresă de rețea cunoscută de transmițător. Grupuri de gazde, unite prin principiu teritorial, formează rețele. Pentru a simplifica sarcina de rutare, adresa de rețea a unei gazde este compusă din două părți: adresa rețelei și adresa gazdei. Astfel, sarcina de rutare este împărțită în două - căutarea unei rețele și căutarea unei gazde în această rețea. Următoarele funcții pot fi efectuate la nivel de rețea:

crearea de conexiuni la rețea și identificarea porturilor acestora;
detectarea și corectarea erorilor care apar în timpul transmiterii printr-o rețea de comunicații;
controlul fluxului de pachete;
organizarea (ordonarea) secvenţelor de pachete;
rutare și comutare;
Segmentarea și îmbinarea pachetelor;
revenirea la starea inițială;
selectarea tipurilor de servicii.

Nivelul 6 - stratul de canal sau stratul de legătură de date (Data Link Layer). Scopul protocoalelor stratului de legătură este de a asigura transmiterea datelor într-un mediu de transmisie pe un mediu fizic. Un semnal de pornire pentru transmiterea datelor este generat în canal, începerea transmisiei este organizată, transmisia în sine este efectuată, corectitudinea procesului este verificată, canalul este oprit în caz de defecțiuni și restabilit după eliminarea defecțiunii. , este generat un semnal pentru a termina transmisia și canalul este comutat în modul de așteptare.

Astfel, stratul de legătură de date poate îndeplini următoarele funcții:

organizarea (stabilirea, managementul, terminarea) conexiunilor de canal și identificarea porturilor acestora;
transmitere de blocuri de date;
detectarea și corectarea erorilor;
managementul fluxului de date;
asigurarea transparenței canalelor logice (transmiterea datelor codificate în orice mod peste acestea).

La nivelul de legătură de date, datele sunt transmise în blocuri numite cadre. Tipul de mediu de transmisie utilizat și topologia acestuia determină în mare măsură tipul de cadru de protocol al stratului de transport care trebuie utilizat. Atunci când se utilizează topologiile „common bus” și „one-to-many” (Point-to-Multipoint), instrumentele de protocol pentru stratul de legătură specifică adresele fizice cu care vor fi schimbate datele în mediul de transmisie și procedura de accesare a acestui mediu. . Exemple de astfel de protocoale sunt Ethernet (unde este cazul) și HDLC. Protocoalele de nivel de transport, care sunt concepute pentru a funcționa într-un mediu unu-la-unu (Point-to-Point), nu definesc adrese fizice și au o procedură de acces simplificată. Un exemplu de acest tip de protocol este protocolul PPP.

Nivelul 7 - Stratul fizic. Protocoalele de nivel fizic oferă acces direct la mediul de transmisie a datelor pentru protocoalele de legătură și straturile ulterioare. Datele sunt transmise folosind protocoale la acest nivel sub formă de secvențe de biți (pentru protocoalele seriale) sau grupuri de biți (pentru protocoalele paralele). La acest nivel se determină setul de semnale pe care sistemele le schimbă, parametrii acestor semnale (temporale și electrice) și succesiunea de generare a semnalului la efectuarea procedurii de transfer de date.

Stratul fizic îndeplinește următoarele funcții:

stabilește și deconectează conexiunile fizice;
transmite o succesiune de semnale;
„ascultă” canalele atunci când este necesar;
realizează identificarea canalului;
anunță despre apariția defecțiunilor și defecțiunilor.

În plus, la acest nivel cerințele pentru electrice, fizice și caracteristici mecanice medii de transmisie, dispozitive de transmisie si conectare.

Niveluri dependente de rețea și independente de rețea. Funcțiile de mai sus la toate nivelurile pot fi clasificate într-una din două grupuri: fie funcții concentrate pe lucrul cu aplicații, indiferent de dispozitivul de rețea, fie funcții care depind de implementarea tehnică specifică a rețelei.

Primele trei straturi - aplicație, prezentare și sesiune - sunt orientate spre aplicație și practic nu depinzi din caracteristici tehnice construirea unei rețele. Protocoalele de la aceste straturi nu sunt afectate de nicio modificare a topologiei rețelei, înlocuirea echipamentelor sau tranziția la o altă tehnologie de rețea.

Orez. 2.9.

Standardizarea interfețelor asigură o transparență completă a interacțiunii, indiferent de modul în care nivelurile sunt aranjate în implementări (servicii) specifice ale modelului.

Model de rețea OSI(engleză) deschide sisteme interconectare de bază referinţă model- modelul de referință de bază pentru interacțiunea sistemelor deschise) - modelul de rețea al stivei de protocol de rețea OSI/ISO.

Datorită dezvoltării prelungite a protocoalelor OSI, principala stivă de protocoale utilizată în prezent este TCP/IP, care a fost dezvoltat înainte de adoptarea modelului OSI și fără legătură cu acesta.

Modelul OSI
Tip de date	Strat	Funcții
	7. Aplicare	Acces la serviciile de rețea
	6. Prezentare	Prezentarea și criptarea datelor
	5. Sesiune	Managementul sesiunii
Segmente/Datagrame	4. Transport	Comunicare directă între punctele finale și fiabilitate
	3. Rețea	Determinarea rutei și adresarea logică
	2. Canal (link de date)	Adresarea fizică
	1. Fizic	Lucrul cu medii de transmisie, semnale și date binare

nivele de model osi

În literatură, cel mai adesea se obișnuiește să se înceapă descrierea straturilor modelului OSI cu stratul 7, numit strat de aplicație, la care aplicațiile utilizatorului accesează rețeaua. Modelul OSI se termină cu primul strat - fizic, care definește standardele cerute de producătorii independenți pentru mediile de transmisie a datelor:

tipul de mediu de transmisie (cablu de cupru, fibră optică, aer radio etc.),

tipul de modulație a semnalului,

nivelurile de semnal ale stărilor logice discrete (zero și unu).

Orice protocol al modelului OSI trebuie să interacționeze fie cu protocoale la nivelul său, fie cu protocoale cu o unitate mai înaltă și/sau mai jos decât nivelul său. Interacțiunile cu protocoale de un nivel se numesc orizontale, iar cu nivelurile unul mai înalt sau mai jos - verticale. Orice protocol al modelului OSI poate îndeplini numai funcțiile stratului său și nu poate îndeplini funcții ale altui strat, ceea ce nu este realizat în protocoalele modelelor alternative.

Fiecare nivel, cu un anumit grad de convenție, corespunde propriului său operand - un element de date indivizibil din punct de vedere logic, care la un nivel separat poate fi operat în cadrul modelului și al protocoalelor utilizate: la nivel fizic, cea mai mică unitate este un bit, la nivel de legătură informațiile sunt combinate în cadre, la nivel de rețea - în pachete (datagrame), la transport - în segmente. Orice bucată de date combinată logic pentru transmisie - cadru, pachet, datagramă - este considerată un mesaj. Mesajele în general sunt operanzii nivelurilor de sesiune, reprezentativ și aplicație.

Tehnologiile de bază ale rețelei includ straturile fizice și de legătură de date.

Stratul de aplicare

Stratul de aplicație (stratul de aplicație) - nivelul superior al modelului, asigurând interacțiunea aplicațiilor utilizatorului cu rețeaua:

Permite aplicațiilor să utilizeze serviciile de rețea:

acces de la distanță la fișiere și baze de date,
redirecționarea e-mailului;

este responsabil pentru transmiterea informațiilor de serviciu;

furnizează aplicațiilor informații despre erori;

generează interogări către stratul de prezentare.

Protocoale la nivel de aplicație: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET și altele.

Nivel executiv

Nivel executiv (nivel de prezentare; engleză) prezentare strat) asigură conversia protocolului și criptarea/decriptarea datelor. Solicitările de aplicație primite de la nivelul de aplicație sunt convertite într-un format pentru transmisie prin rețea la nivelul de prezentare, iar datele primite din rețea sunt convertite într-un format de aplicație. Acest strat poate efectua compresia/decompresia sau codificarea/decodarea datelor, precum și redirecționarea cererilor către o altă resursă de rețea dacă acestea nu pot fi procesate local.

Stratul de prezentare este de obicei un protocol intermediar pentru transformarea informațiilor din straturile învecinate. Acest lucru permite comunicarea între aplicații pe sisteme informatice disparate într-un mod transparent pentru aplicații. Stratul de prezentare oferă formatarea și transformarea codului. Formatarea codului este utilizată pentru a se asigura că aplicația primește informații de prelucrat care au sens pentru ea. Dacă este necesar, acest strat poate efectua traducerea dintr-un format de date în altul.

Stratul de prezentare nu se ocupă doar de formatele și prezentarea datelor, ci se ocupă și de structurile de date care sunt utilizate de programe. Astfel, stratul 6 asigură organizarea datelor pe măsură ce sunt trimise.

Pentru a înțelege cum funcționează, să ne imaginăm că există două sisteme. Unul folosește codul de schimb de informații binar extins EBCDIC pentru a reprezenta date, de exemplu, acesta ar putea fi mainframe-ul IBM, iar celălalt folosește codul de schimb de informații standard american ASCII (cei mai mulți producători de computere îl folosesc). Dacă aceste două sisteme trebuie să facă schimb de informații, atunci este necesar un strat de prezentare care va efectua conversia și traducerea între cele două formate diferite.

O altă funcție îndeplinită la nivelul de prezentare este criptarea datelor, care este utilizată în cazurile în care este necesar să se protejeze informațiile transmise împotriva primirii de către destinatari neautorizați. Pentru a îndeplini această sarcină, procesele și codul din stratul de prezentare trebuie să efectueze transformarea datelor.

Standardele stratului de prezentare definesc, de asemenea, modul în care sunt reprezentate imaginile grafice. În aceste scopuri, poate fi folosit formatul PICT - un format de imagine folosit pentru a transfera grafica QuickDraw între programe. Un alt format de reprezentare este formatul de fișier imagine TIFF etichetat, care este de obicei folosit pentru imagini raster de înaltă rezoluție. Următorul standard al stratului de prezentare care poate fi folosit pentru grafică este standardul JPEG.

Există un alt grup de standarde la nivel de prezentare care definesc prezentarea secvențelor audio și de film. Aceasta include interfața electronică pentru instrumente muzicale (MIDI) pentru reprezentarea digitală a muzicii, dezvoltată de standardul MPEG Motion Picture Experts Group.

Protocoale de nivel de prezentare: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler/Disassembler Protocol .

Stratul de sesiune

Nivel de sesiune sesiune strat) asigură menținerea unei sesiuni de comunicare, permițând aplicațiilor să interacționeze între ele pentru o perioadă lungă de timp. Stratul gestionează crearea/încheierea sesiunii, schimbul de informații, sincronizarea sarcinilor, determinarea eligibilității pentru transferul de date și întreținerea sesiunii în perioadele de inactivitate a aplicației.

Protocoale de nivel de sesiune: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (Protocol de nivel de sesiune OSI (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Protocol de autentificare prin parolă), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Stratul de transport

Stratul de transport transport strat) este conceput pentru a asigura un transfer fiabil de date de la expeditor la destinatar. Cu toate acestea, nivelul de fiabilitate poate varia foarte mult. Există multe clase de protocoale de nivel de transport, de la protocoale care oferă doar funcții de transport de bază (de exemplu, funcții de transfer de date fără confirmare), până la protocoale care asigură că pachetele de date multiple sunt livrate la destinație în secvența corespunzătoare, multiplexarea datelor multiple. fluxuri, oferă un mecanism pentru controlul fluxurilor de date și garantarea fiabilității datelor primite. De exemplu, UDP se limitează la monitorizarea integrității datelor într-o singură datagramă și nu exclude posibilitatea de a pierde un pachet întreg sau de a duplica pachete, perturbând ordinea în care sunt primite pachetele de date TCP asigură o transmisie continuă a datelor, cu excepția datelor; pierderea sau întreruperea ordinii de sosire sau duplicare a acestora, pot redistribui datele prin împărțirea unor porțiuni mari de date în fragmente și, dimpotrivă, fuzionarea fragmentelor într-un singur pachet.

Protocoale de nivel de transport: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Stratul de rețea

Stratul de rețea reţea strat) este conceput pentru a determina calea de transmitere a datelor. Responsabil cu traducerea adreselor și numelor logice în cele fizice, determinarea celor mai scurte rute, comutarea și rutarea, monitorizarea problemelor și congestionarea rețelei.

Protocoalele stratului de rețea direcționează datele de la sursă la destinație. Dispozitivele (routerele) care operează la acest nivel sunt numite în mod convențional dispozitive de nivel al treilea (pe baza numărului de nivel din modelul OSI).

Protocoale de nivel de rețea: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (connectionless network protocol), IPsec (Internet Protocol Security). Protocoale de rutare - RIP, OSPF.

Stratul de legătură de date

Stratul de legătură de date date legătură strat) este conceput pentru a asigura interacțiunea rețelelor la nivel fizic și controlul asupra erorilor care pot apărea. Ambalează datele primite de la nivelul fizic, prezentate în biți, în cadre, le verifică integritatea și, dacă este necesar, corectează erorile (formează o cerere repetată pentru un cadru deteriorat) și le trimite la nivelul de rețea. Stratul de legătură de date poate comunica cu unul sau mai multe straturi fizice, monitorizând și gestionând această interacțiune.

Specificația IEEE 802 împarte acest strat în două substraturi: MAC. mass-media acces controla) reglementează accesul la un mediu fizic partajat, LLC (ing. controlul legăturii logice) oferă serviciu de nivel de rețea.

Întrerupătoarele, punțile și alte dispozitive funcționează la acest nivel. Aceste dispozitive folosesc adresarea layer 2 (după numărul de strat în modelul OSI).

Protocoale de nivel de legătură - ARCnet, ATMEthernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), IEEE 802.2, IEEE 802.11wireless LAN, LocalTalk, (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) ), StarLan, Token Ring, Detectare legături unidirecționale (UDLD), x.25.

Stratul fizic

Nivelul fizic fizic strat) - nivelul cel mai de jos al modelului, care determină metoda de transfer a datelor, prezentate în formă binară, de la un dispozitiv (calculator) la altul. Ei transmit semnale electrice sau optice într-o transmisie prin cablu sau radio și, în consecință, le primesc și le convertesc în biți de date în conformitate cu metodele de codificare a semnalului digital.

La acest nivel funcționează și hub-urile, repetitoarele de semnal și convertoarele media.

Funcțiile stratului fizic sunt implementate pe toate dispozitivele conectate la rețea. Pe partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de adaptorul de rețea sau portul serial. Stratul fizic se referă la interfețele fizice, electrice și mecanice dintre două sisteme. Stratul fizic definește astfel de tipuri de medii de transmisie a datelor ca fibră optică, pereche răsucită, cablu coaxial, legătură de date prin satelit etc. Tipurile standard de interfețe de rețea legate de stratul fizic sunt: V.35, RS-232, RS-485, Conectori RJ-11, RJ-45, AUI și BNC.

Protocoale de nivel fizic: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIARS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, interfață radio GSMUM ,ITU și ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

Familia TCP/IP

Familia TCP/IP are trei protocoale de transport: TCP, care respectă în totalitate OSI, oferind verificarea primirii datelor UDP, care corespunde stratului de transport doar prin prezența unui port, asigurând schimbul de datagrame între aplicații, dar nu; nu garantează primirea datelor; și SCTP, conceput pentru a depăși unele dintre deficiențele TCP și adaugă câteva inovații. (Există alte două sute de protocoale în familia TCP/IP, dintre care cel mai faimos este protocolul de serviciu ICMP, folosit pentru nevoile operaționale interne; restul nu sunt nici protocoale de transport).

Familia IPX/SPX

În familia IPX/SPX, porturile (numite socket-uri sau socket-uri) apar în protocolul de nivel de rețea IPX, permițând schimbul de datagrame între aplicații (sistemul de operare își rezervă unele dintre socket-uri). Protocolul SPX, la rândul său, completează IPX cu toate celelalte capabilități ale stratului de transport, în deplină conformitate cu OSI.

Ca adresă gazdă, IPX folosește un identificator format dintr-un număr de rețea de patru octeți (atribuit de routere) și adresa MAC a adaptorului de rețea.

Model TCP/IP (5 straturi)

Strat de aplicare (5) sau stratul de aplicație oferă servicii care suportă direct aplicațiile utilizatorului, de exemplu, software de transfer de fișiere, acces la baze de date, poștă electronică și servicii de înregistrare a serverului. Acest nivel controlează toate celelalte niveluri. De exemplu, dacă un utilizator lucrează cu foi de calcul Excel și decide să salveze un fișier de lucru în propriul director pe un server de fișiere de rețea, atunci stratul de aplicație asigură că fișierul este mutat de pe computerul de lucru pe o unitate de rețea în mod transparent pentru utilizator. .

Strat de transport (4) (Strat de transport) asigură livrarea pachetelor fără erori și pierderi, precum și în ordinea necesară. Aici, datele transmise sunt împărțite în blocuri, plasate în pachete, iar datele primite sunt restaurate din pachete. Livrarea pachetelor este posibilă atât cu stabilirea unei conexiuni (canal virtual), cât și fără. Stratul de transport este stratul limită și puntea dintre primele trei, care sunt foarte specifice aplicației, și cele trei de jos, care sunt foarte specifice rețelei.

Strat de rețea (3) (Strat de rețea) este responsabil pentru adresarea pachetelor și traducerea numelor logice (adrese logice, cum ar fi adrese IP sau adrese IPX) în adrese MAC de rețea fizică (și invers).

La același nivel, se rezolvă problema alegerii unei rute (cale) pe care pachetul este livrat la destinație (dacă există mai multe rute în rețea). La nivel de rețea, funcționează dispozitive de rețea intermediare complexe, cum ar fi routerele. Stratul de canal (2) sau stratul de control al liniei de transmisie (Strat de legătură de date)

este responsabil pentru generarea de pachete (cadre) de tip standard pentru o anumită rețea (Ethernet, Token-Ring, FDDI), inclusiv câmpurile de control inițiale și finale. Aici, accesul la rețea este controlat, erorile de transmisie sunt detectate prin calcularea sumelor de control, iar pachetele eronate sunt retrimise la receptor. Stratul de legătură de date este împărțit în două substraturi: LLC superior și MAC inferior. Dispozitivele de rețea intermediare, cum ar fi comutatoarele, funcționează la nivelul conexiunii de date.

Pentru ușurința modernizării, sistemele informatice complexe sunt realizate cât mai deschis posibil, adică adaptate pentru a face modificări în anumite părți a sistemului, păstrând în același timp părțile rămase neschimbate. În ceea ce privește rețelele de calculatoare, implementarea conceptului de deschidere a dus la apariția Modelului de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSIRM), propus de Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO – International Standard Organization). Acest model oferă o descriere a principiilor generale, regulilor și acordurilor care asigură interacțiunea sistemelor informaționale și sunt numite protocoale.

Există șapte niveluri de EMVOS

La nivel de legătură, datele sunt schimbate între nodurile rețelei vecine, adică noduri conectate direct prin conexiuni fizice fără alte noduri intermediare. Rețineți că pachetele stratului de legătură sunt de obicei numite cadre.

La nivel de rețea, pachetele sunt formate conform regulilor acelor rețele intermediare prin care trece pachetul original, iar pachetele sunt direcționate, adică. determinarea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele. Cu alte cuvinte, rutarea se reduce la formarea de canale logice. Un canal logic este o conexiune virtuală între două sau mai multe obiecte din stratul de rețea în care datele pot fi schimbate între aceste obiecte. Conceptul de canal logic nu corespunde neapărat conexiunii fizice a liniilor de date între punctele conectate. Acest concept este introdus pentru a face abstracție de la implementarea fizică a conexiunii. O altă funcție importantă a stratului de rețea după rutare este de a controla sarcina în rețea pentru a preveni aglomerația care afectează negativ funcționarea rețelei.

La nivel de aplicație, datele care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în mesaje.

· control acces canal (MAC - Medium Access Control);
· Controlul legăturii logice (LLC - Logical Link Control). Substratul LJLC, spre deosebire de substratul MAC, include unele dintre funcțiile stratului de legătură care sunt independente de caracteristicile mediului de transmisie.

Un segment este de obicei numit pachet de nivel de transport. Stratul de rețea organizează transferul de date prin rețele intermediare. Pentru a face acest lucru, segmentul poate fi împărțit în părți (pachete) dacă rețeaua nu acceptă transmiterea de segmente întregi. Pachetul este furnizat cu propriul antet de rețea (adică segmentul este încapsulat într-un pachet de nivel de rețea). La transmiterea între nodurile LAN intermediare, pachetele trebuie încapsulate în cadre cu posibilă divizare a pachetelor. Receptorul decapsulează segmentele și reconstruiește mesajul original.

Ți-a plăcut articolul? Împărtășește-l

Imprimați acest articol