Еталонна модель osi
Еталонна модель OSI
Протокол канального (data-link) рівня забезпечує обмін інфор-мацией між апаратною частиною включеного в мережу комп'ютера і мережевим ПЗ. Він готує для відправки в мережу дані, пере-дані йому протоколом мережевого рівня, і передає на мережевий уро-вень дані, отримані системою з мережі. При проектуванні і створенні ЛВС використовуваний протокол ка-нального рівня - найважливіший фактор для вибору обладнання і способу його установки. Для реалізації протоколу канального рівня необхідно наступне апаратне і програмне забезпечення: • адаптери мережевого інтерфейсу (якщо адаптер являє собою окремий пристрій, що підключається до шини, його називають платою мережного інтерфейсу або просто мережевою платою); • драйвери мережного адаптера; • мережеві кабелі (або інша мережеве середовище) і допоміжне з- едінітельний обладнання; • мережеві концентратори (в деяких випадках). Як мережеві адаптери, так і концентратори розробляються для певних протоколів канального рівня. Деякі мережеві кабелі також пристосовані для конкретних протоколів, але є і кабелі, які підходять для різних протоколів. Безумовно, сьогодні (як і завжди) найпопулярніший протокол канального рівня - Ethernet. Далеко відстав від нього Token Ring, за яким ідуть інші протоколи, наприклад, FDDI (Fiber Dist-ributed Data Interface). У специфікацію протоколу канального рівня зазвичай включаються три основних елементи: • формат кадру (т. Е. Заголовок і трейлер, що додаються до даних мережевого рівня перед передачею в мережу); • механізм контролю доступу до мережевому середовищі; • одна або кілька специфікацій фізичного рівня, примі-няемое з даним протоколом.
Примітка Протоколи різних рівнів моделі OSI по-різному називають структури, створювані ними шляхом додавання заголовка до даних, які прийшли від вищого протоколу. Наприклад, те, що протокол канального рівня називає кадром, для мережевого рівня бу-дет дейтаграмою. Більш загальною назвою для структурної одиниці даних на будь-якому рівні є пакет.
Управління доступом до середовища
Комп'ютери в ЛВС зазвичай використовують загальну напівдуплексний се-тевую середу. При цьому цілком можливо, що передавати дані поч-нут одночасно два комп'ютери. У таких випадках відбувається своє-го роду зіткнення пакетів, колізія (collision), при якому дан ні в обох пакетах губляться. Одна з головних функцій протоколу канального рівня - управління доступом до мережевому середовищі (media access control, MAC), т. Е. Контроль за передачею даних кожним з комп'ютерів і зведення до мінімуму випадків зіткнення пакетів. Механізм управління доступом до середовища - одна з найважливіших ха- теристик протоколу канального рівня. У Ethernet для управ-ня доступом до середовища використовується механізм з контролем несучої і виявленням колізій (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA / CD). У деяких інших протоколах, наприклад, в Token Ring, використовується передача маркера (token passing).
Специфікації фізичного рівня
Протоколи канального рівня, що використовуються в ЛВС, часто підтрим-жива більше однієї мережевої середовища, і в стандарт протоколу включе-ни одна або кілька специфікацій фізичного рівня. Каналь-ний і фізичний рівні тісно пов'язані, т. К. Властивості мережевої сере-ди істотно впливають на те, як протокол управляє доступом до середовища. Тому можна сказати, що в локальних мережах протоколи ка-нального рівня здійснюють також функції фізичного рівня. У глобальних мережах використовуються протоколи канального рівня, в які інформація фізичного рівня не включається, наприклад, SLIP (Serial Line Internet Protocol) і РРР (Point-to-Point Protocol).
На перший погляд може здатися, що мережевий (network) рівень дублює деякі функції канального рівня. Але це не так: мережевий рівень «відповідають» за наскрізні (end-to-end) зв'язку, тоді як протоколи канального рівня функціонують тільки в межах ЛВС. Іншими словами, мережевий рівень полнос-ма забезпечують передачу пакета від вихідної до цільової системи. Залежно від типу мережі, відправник і одержувач можуть знахо-диться в одній ЛВС, в різних ЛВС в межах однієї будівлі або в ЛВС, розділених тисячами кілометрів. Наприклад, коли Ви свя-викликають з сервером в Інтернеті, на шляху до нього пакети, створені Вашим комп'ютером, проходять через десятки мереж. Підлаштовуючись під ці мережі, протокол канального рівня неодноразово зміниться, але протокол мережевого рівня на всьому шляху залишиться тим же самим. Наріжним каменем набору протоколів TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) і найбільш часто використовуваних протоколом мережевого рівня є протокол IP (Internet Protocol). У Novell NetWare є власний мережевий протокол IPX (Inter-network Packet Exchange), а в невеликих мережах Microsoft Windows зазвичай використовується протокол NetBEUI (NetBIOS Enhanced User Interface). Більшість функцій, приписуваних мережному рівню, визначаються можливостями протоколу IP. Подібно протоколу канального рівня, протокол мережевого рівня додає заголовок до даних, які він отримав від вишестояще-го рівня (рис. 1.10). Елемент даних, створений протоколом мережевого рівня, складається з даних транспортного рівня і заголовка мережевого рівня і називається дейтаграмою (datagram).
Дейтаграмою мережевого рівня на шляху до місця призначення приходить-ся проходити через безліч мереж, стикаючись при цьому з специ- фическими властивостями і обмеженнями різних протоколів ка-нального рівня. Одне з таких обмежень - максимальний раз-мер пакета, дозволений протоколом. Наприклад, розмір кадру Token Ring може досягати 4500 байт, тоді як розмір кадрів Ethernet не може перевищувати 1500 байтів. Коли велика дейтаграмма, сформи-рова в мережі Token Ring, передається в мережу Ethernet, протокол се-тевого рівня повинен розбити її на кілька фрагментів розміром не більше 1500 байт. Цей процес називається фрагментацією (frag- mentation). В процесі фрагментації протокол мережевого рівня розбиває дейтаграмму на фрагменти, розмір яких відповідає можливо-ня використовуваного протоколу канального рівня. Кожен фрагмент стає самостійним пакетом і продовжує шлях до цільової системі мережевого рівня. Вихідна дейтаграмма формується лише після того, як місця призначення досягнутий всі фрагменти. Іноді на шляху до цільової системі фрагменти, на які розбита Дейта-грами, доводиться фрагментировать повторно.
Маршрутизацією (routing) називається процес вибору в інтермережі найефективнішого маршруту для передачі дейтаграм від систе-ми-відправника до системи-одержувачу. У складних интерсеть, на-приклад, в Інтернеті або великих корпоративних мережах, часто від од-ного комп'ютера до іншого можна дістатися кількома шляхами. Проектувальники мереж спеціально створюють надлишкові зв'язку, що-б трафік знайшов дорогу до місця призначення навіть у разі збою одно- го з маршрутизаторів. За допомогою маршрутизаторів з'єднують окремі ЛВС, входячи-щие в интерсеть. Призначення маршрутизатора - приймати входячи-щий трафік від однієї мережі і передавати його конкретній системі в інший. У интерсеть розрізняють системи двох видів: кінцеві (end systems) і проміжні (intermediate systems). Прикінцеві системи є відправниками та одержувачами пакетів. Маршрутизатор - проміжна система. У прикінцевих системах використовуються всі сім рівнів моделі OSI, тоді як пакети, що надходять в проме-жуточние системи, не піднімаються вище мережевого рівня. Там мар-шрутізатор обробляє пакет і відправляє його вниз по стеку для передачі наступної цільової системі (рис. 1.11).
Ідентифікація протоколу транспортного рівня
Так само, як в заголовку канального рівня вказано протокол мережевого рівня, згенерував і передав дані, в заголовку мережевого рівня міститься інформація про протокол транспортного рівня, від якого ці дані були отримані. Відповідно до цієї інформацією система-одержувач передає вхідні дейтаграми відповідного протоколу транспортного рівня.
Примітка Орієнтовані і не орієнтовані на з'єднання протоколи є не тільки на транспортному рівні. Наприклад, прото-коли мережевого рівня зазвичай не орієнтовані на з'єднання, по- кільки забезпечення надійності зв'язку вони покладають на транспортний рівень.
Протоколи транспортного рівня (як і мережевого і канального рівнів) зазвичай містять інформацію з вищих рівнів. Наприклад, в заголовки TCP і UDP включаються номера портів, іден-тіфіцірующіе додаток, що породило пакет, і додаток, ко-торому він призначений. На сеансовому (session) рівні починається значне розходження між реально застосовуваними протоколами і моделлю OSI. В отли-чие від нижчих рівнів, виділених протоколів сеансового рівня не існує. Функції цього рівня інтегровані в про-протоколі, які виконують також функції представницького і прикладного рівнів. Транспортний, мережевий, канальний і физичес-кий рівні займаються власне передачею даних по мережі. Про-протоколі сеансового і вищих рівнів до процесу зв'язку відно-шення не мають. До сеансовому рівня відносяться 22 служби, багато з яких задають способи обміну інформацією між системами, включеними в мережу. Найбільш важливі служби управління діалогом і поділу діалогу. Обмін інформацією між двома системами в мережі називається діалогом (dialog). Управління діалогом (dialog control) полягає у виборі режиму, в якому системи будуть обмінюватися повідомлення-ми. Таких режимів два: напівдуплексний (two-way alternate, TWA) і двобічний (two-way simultaneous, TWS). У напівдуплексному режимі дві системи разом з даними передають також маркери. Передавати інформацію можна тільки комп'ютера, у якого в даний момент знаходиться маркер. Так вдається уникнути зіткнення повідомлень в дорозі. Дуплексная модель складніше. Маркерів в ній немає; обидві системи можуть передавати дані в будь-який момент, навіть одночасно. Поділ діалогу (dialog separation) полягає у включенні в по-ток даних контрольних точок (checkpoints), що дозволяють синхро-нізірованних роботу двох систем. Ступінь складності поділу діа-логу залежить від того, в якому режимі він здійснюється. У полудуп- Лексне режимі системи виконують малу синхронізацію, заклю-чающие в обміні повідомленнями про контрольні крапки. У дуплекс-ном режимі системи виконують повну синхронізацію за допомогою головного / активного маркера.
На представницькому (presentation) рівні виконується єдність-ва функція: трансляція синтаксису між різними системами. Іноді комп'ютери в мережі застосовують різні синтаксиси. Пред-вітельскій рівень дозволяє їм «домовитися» про загальний синтак-циці для обміну даними. Встановлюючи з'єднання на представи-тельских рівні, системи обмінюються повідомленнями з інформа- цією про те, які синтаксиси в них є, і вибирають той, кото-рий вони будуть використовувати під час сеансу. У обох систем, що беруть участь в з'єднанні, є абстрактнийсінтаксіс (abstract syntax) - їх «рідна» форма зв'язку. Абстрактні синтаксиси різних комп'ютерних платформ можуть відрізнятися. У процесі узгодження системи вибирають загальний синтаксис передачіданних (transfer syntax). Передає система перетворює свій абст-рактний синтаксис в синтаксис передачі даних, а система-получа-тель по завершенню передачі - навпаки. При необхідності сис-тема може вибрати синтаксис передачі даних з додатковими функціями, наприклад, стисненням або шифруванням даних.
Прикладний рівень - це точка входу, через яку програми отримують доступ до моделі OSI і мережевих ресурсів. Більшість протоколі прикладного рівня надає служби доступу до мережі. Наприклад, протоколом SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) біль-шинство програм електронної пошти користується для відправки з-спілкувань. Інші протоколи прикладного рівня, наприклад, FTP (File Transfer Protocol), самі є програмами. У прикладний рівень часто включають функції Сеан-сового і представницького рівня. В результаті типовий стек про-протоколі містить чотири окремих протоколу, які працюють на прикладному, транспортному, мережевому і канальному рівнях.
