Опубликован: 29.04.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 11894 / 1950 | Оценка: 4.30 / 3.92 | Длительность: 28:09:00
ISBN: 978-5-9570-0039-6
Лекция 1:

Основы организации сети

Лекция 1: 1234567 || Лекция 2 >

Модель взаимодействия открытых систем

Для того чтобы сетевые устройства могли общаться друг с другом, они должны "говорить" на одном языке. Однако множество компаний разрабатывают свои собственные фирменные устройства и операционные системы, поэтому возникает вопрос - как определить лучшую из них? Кто принимает решение о том, на каком языке эти устройства обмениваются информацией?

На этот вопрос дала ответ Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO), расположенная в Париже. В 1978 г. ISO обнародовала эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель состоит из семи уровней и является стандартом для разработки интерфейсов взаимодействующих устройств, она стала основой для создания популярного межсетевого протокола IP (Internet Protocol).

Семиуровневая модель OSI является базой для осуществления взаимодействия в сетях, т. е. компьютерная система одного разработчика получает возможность обмениваться данными с системой другого разработчика. Трудности обмена информацией между различными системами напоминают разговор представителей двух разных национальностей. Если вы предложите выходцу из Германии поговорить с уроженцем Аргентины, то попытка общения потерпит неудачу при условии, что никто из говорящих не знает языка страны собеседника. С компьютерами все обстоит еще хуже, так как они не могут размахивать руками и говорить на языке жестов. Без модели OSI компьютер Macintosh не сможет получить доступ к PC-серверу и обменяться информацией с Novell-сервером.

Семиуровневый стек

Модель OSI делит сеть на семь функциональных уровней, поэтому ее иногда называют семиуровневым стеком. Каждый уровень соответствует функции или набору функций, которые выполняются во время прохождения данных по сети. Модель OSI является стандартом, поэтому не имеет значения, какие протоколы взаимодействуют друг с другом. Если протоколы работают в рамках семиуровневого стека, то на каждом уровне действуют одни и те же правила, создавая межпротокольную связь.

Каждый уровень имеет свой собственный протокол взаимодействия между устройствами (см. рис. 1.3). Для установки соединения в рамках стандартизированного взаимодействия каждый уровень обращается к другому уровню для управления определенным фрагментом сетевого соединения. Между уровнями всегда имеется фиксированный интерфейс, позволяя установку соединения с помощью различных протоколов.

Каждый уровень модели OSI работает со своим протоколом для установки связи между устройствами

Рис. 1.3. Каждый уровень модели OSI работает со своим протоколом для установки связи между устройствами

Таким образом, наличие абстрактных уровней облегчает кажущуюся невыполнимой задачу по установке соединения. Чем выше мы поднимемся по стеку, начиная с самых основ - электрических сигналов в среде передачи данных, тем ближе подойдем к пользователю - к реальному содержанию пересылаемых данных. Ниже приведено описание уровней модели OSI.

  • 1 уровень - физический. Здесь устанавливается стандарт физической среды передачи для транспортировки данных между двумя устройствами, уточняются электрические и механические характеристики сигнала (витая пара, оптоволоконный кабель, коаксиальный кабель и сетевой адаптер).
  • 2 уровень - канальный. Контролирует доступ в сеть и гарантирует прохождение кадров по каналам сети. Наиболее популярным здесь является протокол CSMA/CD (Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).
  • 3 уровень - сетевой. Здесь осуществляется управление перемещением данных между различными сетями. Протоколы этого уровня отвечают за поиск устройства, которому предназначены данные. Примерами протоколов третьего уровня являются IP, IPX и Apple Talk.
  • 4 уровень - транспортный. Контролирует доставку одного фрагмента данных к пункту назначения и в правильном порядке; здесь работают протоколы TCP и UDP.

Примечание. Мы будем обсуждать протоколы TCP и UDP в гл. 3.

  • 5 уровень - сеансовый. Отвечает за установку и завершение соединений, организует сеансы связи между двумя устройствами. Протоколами этого уровня являются LDAP и RPC.
  • 6 уровень - уровень представлений. Здесь данные форматируются для вывода на дисплей и принтер; используются протоколы LPP и NetBIOS.
  • 7 уровень - уровень приложений. В верхней части стека находятся протоколы, используемые для выполнения задач: SMTP для работы с электронной почтой, HTTP для веб-браузеров и серверов, Telnet для сеансов связи с удаленными терминалами и множество других.

Примечание. Обратите внимание на правильное значение названия "уровень приложений"! Здесь имеются в виду сетевые, а не программные прикладные приложения типа текстовых редакторов или электронных таблиц. Сетевые приложения включают в себя электронную почту, веб-браузеры и протокол пересылки файлов (FTP).

Реализация OSI

Понять, как работает модель OSI, легче, если мы взглянем на нее под другим углом зрения. Модель взаимодействия открытых систем имеет вертикальную структуру, которая называется стеком, а мы расположим ее горизонтально. В предыдущем разделе мы поднимались от уровня 1 и до уровня 7. На этот раз начнем с уровня 7 (ближайшего к пользователю) и пройдем по стеку до физического уровня. Это поможет нам разобраться во взаимодействии различных уровней.

В основе любого сообщения лежит полезная нагрузка. Ее размеры и содержимое зависят от программного приложения. Важно понять, что при пересылке данных вся полезная нагрузка обычно не помещается в одном сообщении. Чаще всего эта нагрузка разбивается на отдельные небольшие порции, к заголовкам которых добавляются протоколы, управляющие сообщением. Величина порции полезной нагрузки зависит от используемого приложения. Например, если вы открыли сессию Telnet с библиотекой, то будет передаваться небольшой объем данных (коды клавиш, которые вы нажимаете, и числа). А вот при загрузке файла с FTP-сайта величина полезной нагрузки будет гораздо больше и составит миллионы байтов в тысячах пакетов.

Помимо полезной нагрузки имеются протоколы, управляющие передачей сообщения. Первые три уровня в этой модели управляют используемым сетевым приложением (уровень приложений), форматом представления данных (уровень представлений) и характеристиками соединения (сеансовый уровень). Например, порт 25 идентифицирует SMTP-приложение электронной почты.

Примечание. Порты не являются физическими объектами, как можно предположить из их названия. Это, скорее, логические зоны компьютера, где ожидается получение информации определенного типа.


При переходе на следующий уровень - транспортный - размер сообщения немного увеличивается. Здесь главная задача состоит в предоставлении принимающему компьютеру сведений о поступающем сообщении, а также в том, чтобы он не был перегружен пакетами. Кроме того, этот уровень дает гарантию того, что все передаваемые пакеты дойдут до получателя.


Следующий уровень, добавляемый к сообщению, - сетевой уровень. Именно на этом этапе сообщение превращается в пакет или дейтаграмму. В заголовок пакета включается логический сетевой адрес, по которому передается сообщение. В числе других сетевые протоколы включают в себя и протокол IP.


За сетевым уровнем следует канальный уровень. Здесь считываются данные, представленные в двоичном виде, и добавляются к формату, который называется кадром. Формат кадра задается протоколом сетевого адаптера (например, Ethernet или ATM). В заголовке каждого кадра содержится MAC-адрес (Media Access Control) - адрес управления доступом к среде для сетевого устройства. У каждого сетевого адаптера есть свой уникальный MAC-идентификатор.


Вот мы и дошли до физического уровня. Вы помните, что на этом уровне сообщение преобразуется в последовательность импульсов, передающих данные в двоичном виде. Это последний уровень стека, и он не зависит от того, в каком виде передается сигнал, - в виде электрических импульсов обычной сети или световых импульсов оптоволоконной линии. Импульсы обрабатываются платами сетевого интерфейса, программное обеспечение сетевой среды в этом процессе не участвует.

Лекция 1: 1234567 || Лекция 2 >
Лиана Дронова
Лиана Дронова

Добрый день! Я записывалась на курс "Системное администрирование" в апреле, цена была 1 рубль. Пройти не смогла по причине декретного отпуска, зашла на обучение, сдала несколько экзаменов и только сейчас увидела стоимость 9900 рублей. Скажите пожалуйста как я буду обучаться и по поводу оплаты. Спасибо! 

Юрий Гребенкин
Юрий Гребенкин