Funkce spojové vrstvy modelu osi. Model OSI je snadný! Síťově závislé a na síti nezávislé vrstvy sedmiúrovňového osi modelu

Její vývoj nesouvisel s modelem OSI.

Vrstvy modelu OSI

Model se skládá ze 7 úrovní umístěných nad sebou. Vrstvy spolu interagují (vertikálně) prostřednictvím rozhraní a mohou interagovat s paralelní vrstvou jiného systému (horizontálně) prostřednictvím protokolů. Každá úroveň může komunikovat pouze se svými sousedy a vykonávat funkce, které jsou jí přiřazeny. Více detailů je vidět na obrázku.

Aplikační (Aplikační) úroveň (angl. aplikační vrstva)

Nejvyšší úroveň modelu zajišťuje interakci uživatelských aplikací se sítí. Tato vrstva umožňuje aplikacím využívat síťové služby, jako je vzdálený přístup k souborům a databázím, přeposílání e-mailů. Zodpovídá také za přenos servisních informací, poskytuje aplikacím informace o chybách a generuje požadavky na prezentační vrstva. Příklad: HTTP , POP3 , SMTP , FTP , XMPP , OSCAR , BitTorrent , MODBUS, SIP

Výkonný (prezentační vrstva) prezentační vrstva)

Tato vrstva je zodpovědná za převod protokolu a kódování/dekódování dat. Převádí požadavky aplikací přijaté z aplikační vrstvy do formátu pro přenos po síti a převádí data přijatá ze sítě do formátu srozumitelného aplikacím. Na této úrovni lze provádět kompresi/dekompresi nebo kódování/dekódování dat a také přesměrování požadavků na jiný síťový zdroj, pokud je nelze zpracovat lokálně.

Vrstva 6 (reprezentace) referenčního modelu OSI je obvykle prostředním protokolem pro převod informací ze sousedních vrstev. To umožňuje komunikaci mezi aplikacemi na odlišných počítačových systémech způsobem, který je pro aplikace transparentní. Prezentační vrstva zajišťuje formátování a transformaci kódu. Formátování kódu se používá k zajištění toho, aby aplikace přijímala informace ke zpracování, které jí dávají smysl. V případě potřeby může tato vrstva překládat z jednoho datového formátu do druhého. Prezentační vrstva se zabývá nejen formáty a prezentací dat, ale také datovými strukturami, které programy používají. Vrstva 6 tedy zajišťuje organizaci dat během jejich přenosu.

Abyste pochopili, jak to funguje, představte si, že existují dva systémy. Jeden používá kód EBCDIC Extended Binary Information Interchange Code, jako je sálový počítač IBM, pro reprezentaci dat a druhý používá americký standardní kód pro výměnu informací ASCII (používaný většinou ostatních výrobců počítačů). Pokud si tyto dva systémy potřebují vyměňovat informace, pak je k provedení transformace a překladu mezi dvěma různými formáty zapotřebí prezentační vrstva.

Další funkcí vykonávanou na prezentační úrovni je šifrování dat, které se používá v případech, kdy je nutné chránit přenášené informace před přijetím neoprávněnými příjemci. K provedení tohoto úkolu musí procesy a kód na úrovni pohledu provádět transformace dat. Na této úrovni existují další podprogramy, které komprimují texty a převádějí grafické obrázky na bitové toky, aby je bylo možné přenášet po síti.

Standardy na úrovni prezentace také definují způsob prezentace grafiky. Pro tento účel lze použít formát PICT, obrazový formát používaný k přenosu grafiky QuickDraw mezi programy pro počítače Macintosh a PowerPC. Dalším formátem prezentace je formát obrazového souboru s tagy TIFF, který se běžně používá pro bitmapy s vysokým rozlišením. Další standard prezentační úrovně, který lze použít pro grafiku, je ten, který vyvinula Joint Photographic Expert Group; v každodenním používání je tento standard jednoduše označován jako JPEG.

Existuje další skupina standardů úrovně prezentace, které definují prezentaci zvuku a filmů. To zahrnuje Musical Instrument Digital Interface (MIDI) pro digitální reprezentaci hudby, vyvinutý Cinematography Expert Group, standard MPEG, který se používá pro kompresi a kódování videí na CD, jejich digitální ukládání a přenos rychlostí až 1,5 Mbps. /s a QuickTime, standard, který popisuje zvukové a obrazové prvky pro programy běžící na počítačích Macintosh a PowerPC.

Vrstva relace vrstva relace)

5. úroveň modelu je zodpovědná za udržování komunikační relace, což umožňuje aplikacím vzájemnou interakci po dlouhou dobu. Vrstva spravuje vytváření/ukončování relací, výměnu informací, synchronizaci úloh, určování práva na přenos dat a údržbu relací během období nečinnosti aplikace. Synchronizace přenosu je zajištěna umístěním kontrolních bodů do datového toku, od kterých se proces obnoví, pokud dojde k přerušení interakce.

Transportní vrstva transportní vrstva)

4. úroveň modelu je navržena tak, aby poskytovala data bez chyb, ztrát a duplicit v pořadí, v jakém byla přenášena. Nezáleží přitom na tom, jaká data se přenášejí, odkud a kam, to znamená, že samotný mechanismus přenosu zajišťuje. Datové bloky rozděluje na fragmenty, jejichž velikost závisí na protokolu, krátké spojuje do jednoho a rozděluje dlouhé. Příklad: TCP , UDP .

Existuje mnoho tříd protokolů transportní vrstvy, od protokolů, které poskytují pouze základní transportní funkce (například funkce přenosu dat bez potvrzení), až po protokoly, které zajišťují doručení více datových paketů do cíle ve správném pořadí, multiplexují více dat streamy, poskytují mechanismus řízení toku dat a zaručují platnost přijatých dat.

Některé protokoly síťové vrstvy, nazývané protokoly bez připojení, nezaručují, že data budou doručena na místo určení v pořadí, v jakém byla odeslána zdrojovým zařízením. Některé transportní vrstvy to řeší tak, že shromažďují data ve správném pořadí, než je předají vrstvě relace. Multiplexování (multiplexování) dat znamená, že transportní vrstva je schopna současně zpracovávat více datových toků (toky mohou pocházet z různých aplikací) mezi dvěma systémy. Mechanismus řízení toku je mechanismus, který umožňuje regulovat množství dat přenášených z jednoho systému do druhého. Protokoly transportní vrstvy mají často funkci řízení doručování dat a nutí přijímací systém, aby vysílací straně posílal potvrzení, že data byla přijata.

Fungování protokolů s navázáním spojení můžete popsat na příkladu klasického telefonu. Protokoly této třídy zahajují přenos dat vyvoláním nebo nastavením cesty paketů od zdroje k cíli. Poté se spustí sériový přenos dat a na konci přenosu se spojení rozpojí.

Protokoly bez připojení, které odesílají data obsahující kompletní informace o adrese v každém paketu, fungují podobně jako poštovní systém. Každý dopis nebo balíček obsahuje adresu odesílatele a příjemce. Dále každá zprostředkující pošta nebo síťové zařízení čte informace o adrese a rozhoduje o směrování dat. Dopis nebo datový paket je přenášen z jednoho zprostředkujícího zařízení do druhého, dokud není doručen příjemci. Protokoly bez připojení nezaručují, že informace dorazí k příjemci v pořadí, v jakém byly odeslány. Transportní protokoly jsou zodpovědné za nastavení dat ve správném pořadí při použití síťových protokolů bez připojení.

Síťová vrstva síťová vrstva)

3. vrstva modelu sítě OSI je určena k určení cesty přenosu dat. Zodpovědný za převod logických adres a jmen na fyzické, určování nejkratších cest, přepínání a směrování, sledování problémů a přetížení sítě. Na této úrovni funguje síťové zařízení, jako je router.

Protokoly síťové vrstvy směrují data ze zdroje do cíle.

Linková vrstva datová linková vrstva)

Tato vrstva je navržena tak, aby zajistila interakci sítí na fyzické vrstvě a řídila chyby, které mohou nastat. Data přijatá z fyzické vrstvy sbalí do rámců, zkontroluje integritu, v případě potřeby opraví chyby (odesílá opakovaný požadavek na poškozený rámec) a odešle je síťové vrstvě. Linková vrstva může interagovat s jednou nebo více fyzickými vrstvami a tuto interakci řídit a spravovat. Specifikace IEEE 802 rozděluje tuto úroveň na 2 podúrovně - MAC (Media Access Control) reguluje přístup ke sdílenému fyzickému médiu, LLC (Logical Link Control) poskytuje službu na úrovni sítě.

V programování tato úroveň představuje ovladač síťové karty, v operačních systémech existuje programovací rozhraní pro vzájemnou interakci kanálových a síťových úrovní, nejedná se o novou úroveň, ale pouze o implementaci modelu pro konkrétní OS. . Příklady takových rozhraní: ODI, NDIS

Fyzická vrstva fyzická vrstva)

Nejnižší úroveň modelu je určena přímo pro přenos datového toku. Provádí přenos elektrických nebo optických signálů do kabelu nebo rádiového vzduchu a v souladu s tím jejich příjem a převod na datové bity v souladu se způsoby kódování digitálních signálů. Jinými slovy, poskytuje rozhraní mezi síťovým operátorem a síťovým zařízením.

OSI model a reálné protokoly

Sedmivrstvý model OSI je teoretický a obsahuje řadu nedostatků. Byly pokusy vybudovat sítě přesně podle modelu OSI, ale takto vytvořené sítě byly drahé, nespolehlivé a nepohodlné na používání. Skutečné síťové protokoly používané ve stávajících sítích jsou nuceny se od něj odchýlit a poskytují nezamýšlené schopnosti, takže vazba některých z nich na vrstvy OSI je poněkud svévolná: některé protokoly zabírají několik vrstev modelu OSI, funkce spolehlivosti jsou implementovány na několika vrstvách modelu OSI.

Hlavní vadou OSI je nedomyšlená transportní vrstva. Na něm OSI umožňuje výměnu dat mezi aplikacemi (představuje koncept přístav- identifikátor aplikace), v OSI však není poskytována možnost výměny jednoduchých datagramů (typu UDP) - transportní vrstva musí vytvářet spojení, zajišťovat doručování, řídit tok atd. (typu TCP). Skutečné protokoly tuto možnost implementují.

Rodina TCP/IP

Rodina TCP/IP má tři transportní protokoly: TCP, který je plně kompatibilní s OSI, zajišťuje ověření příjmu dat, UDP, který odpovídá transportní vrstvě pouze přítomností portu, zajišťuje výměnu datagramů mezi aplikacemi, neposkytuje zaručit příjem dat a SCTP, navržený k odstranění některých nedostatků TCP a ve kterém byly přidány některé inovace. (V rodině TCP/IP existuje asi dvě stě dalších protokolů, z nichž nejznámější je servisní protokol ICMP , který se interně používá k zajištění provozu, zbytek také nejsou transportní protokoly.)

Rodina IPX/SPX

V rodině IPX/SPX se v protokolu síťové vrstvy IPX objevují porty (nazývané „sockets“ nebo „sockets“) umožňující výměnu datagramů mezi aplikacemi (některé sokety si operační systém vyhrazuje pro sebe). Protokol SPX zase doplňuje IPX se všemi ostatními možnostmi transportní vrstvy v plném souladu s OSI.

Pro adresu hostitele používá IPX identifikátor tvořený čtyřbajtovým číslem sítě (přiděleným směrovači) a MAC adresou síťového adaptéru.

Model DOD

Zásobník protokolů TCP/IP využívající zjednodušený čtyřvrstvý model OSI.

Adresování v IPv6

Cílové a zdrojové adresy v IPv6 jsou dlouhé 128 bitů nebo 16 bajtů. Verze 6 zobecňuje speciální typy adres verze 4 na následující typy adres:

• Unicast je individuální adresa. Určuje jeden uzel – port počítače nebo routeru. Paket musí být doručen do uzlu nejkratší cestou.
• Cluster je adresa klastru. Označuje skupinu hostitelů, kteří sdílejí společnou předponu adresy (například připojeni ke stejné fyzické síti). Paket musí být směrován do skupiny uzlů po nejkratší cestě a poté musí být doručen pouze jednomu z členů skupiny (například nejbližšímu uzlu).
• Multicast je adresa sady hostitelů, případně v různých fyzických sítích. Kopie paketu by měly být doručeny každému uzlu v sadě pomocí hardwarových multicast nebo broadcast schopností, je-li to možné.

Stejně jako u IPv4 jsou adresy IPv6 rozděleny do tříd na základě hodnoty několika nejvýznamnějších bitů adresy.

Většina tříd je rezervována pro budoucí použití. Pro praktické využití je nejzajímavější třída určená pro poskytovatele internetových služeb, tzv Unicast přidělené poskytovatelem.

Adresa této třídy má následující strukturu:

Každému ISP je přiřazen jedinečný identifikátor, který označuje všechny sítě, které podporuje. Dále poskytovatel přiděluje svým účastníkům jedinečné identifikátory a oba identifikátory používá při přidělování bloku adres účastníků. Účastník sám přiděluje svým podsítím a uzlům těchto sítí jedinečné identifikátory.

Předplatitel může použít techniku ​​podsítě používanou v IPv4 k dalšímu rozdělení pole ID podsítě na menší pole.

Popsané schéma přibližuje schéma adresování IPv6 schématu používaným v teritoriálních sítích, jako jsou telefonní sítě nebo sítě X.25. Hierarchie adresových polí umožní páteřním směrovačům pracovat pouze s vyššími částmi adresy, zpracování méně významných polí ponechá na předplatitelských směrovačích.

V poli Host ID musí být přiděleno minimálně 6 bajtů, aby bylo možné používat MAC adresy LAN přímo v IP adresách.

Kvůli kompatibilitě s verzí IPv4 schématu adresování má IPv6 třídu adres, které mají 0000 0000 v bitech vyššího řádu adresy. Spodní 4 bajty adresy této třídy musí obsahovat adresu IPv4. Směrovače, které podporují obě verze adres, musí poskytovat překlad při předávání paketu ze sítě, která podporuje adresování IPv4, do sítě, která podporuje adresování IPv6, a naopak.

Kritika

Sedmivrstvý model OSI byl některými odborníky kritizován. Zejména v klasické knize UNIX. System Administrator's Guide“ od Evi Nemeth a dalších píší:

... Zatímco se komise ISO dohadovaly o svých standardech, celý koncept sítí se za jejich zády měnil a protokol TCP/IP byl zaváděn po celém světě. …
…
A tak, když byly protokoly ISO konečně implementovány, objevila se řada problémů:
Tyto protokoly byly založeny na konceptech, které v dnešních sítích nedávají smysl.
Jejich specifikace byla v některých případech neúplná.
Z hlediska funkčnosti byly horší než ostatní protokoly.
Přítomnost více vrstev způsobila, že tyto protokoly jsou pomalé a obtížně implementovatelné.
…
… Nyní i ti nejhorlivější zastánci těchto protokolů přiznávají, že OSI postupně směřuje k tomu, aby se stal malou poznámkou pod čarou na stránkách počítačové historie.

Právě jste začali pracovat jako správce sítě? Nechcete být zmateni? Náš článek vám pomůže. Slyšeli jste časem prověřeného správce mluvit o problémech se sítí a zmiňovat některé úrovně? Už jste se někdy v práci zeptali, jaké vrstvy jsou chráněny a fungují, pokud používáte starý firewall? Abyste pochopili základy informační bezpečnosti, musíte pochopit princip hierarchie modelu OSI. Zkusme se podívat na možnosti tohoto modelu.

Sebeúctyhodný správce systému by se měl dobře orientovat v podmínkách sítě

Přeloženo z angličtiny - základní referenční model pro interakci otevřených systémů. Přesněji řečeno, síťový model zásobníku síťových protokolů OSI/ISO. Zaveden v roce 1984 jako koncepční rámec, který rozděloval proces odesílání dat na World Wide Web do sedmi jednoduchých kroků. Není nejoblíbenější, protože vývoj specifikace OSI byl zpožděn. Zásobník protokolů TCP/IP je výhodnější a je považován za hlavní používaný model. S modelem OSI se však máte obrovskou šanci setkat na pozici správce systému nebo v IT oblasti.

Bylo vytvořeno mnoho specifikací a technologií pro síťová zařízení. V takové rozmanitosti je snadné se splést. Je to model interakce otevřených systémů, který pomáhá síťovým zařízením vzájemně si rozumět pomocí různých komunikačních metod. Pamatujte, že OSI je nejužitečnější pro výrobce softwaru a hardwaru, kteří se podílejí na navrhování kompatibilních produktů.

Zeptejte se, k čemu vám to je? Znalost víceúrovňového modelu vám dá možnost volně komunikovat se zaměstnanci IT společností, diskuse o problémech sítě již nebude tísnivou nudou. A když se naučíte chápat, v jaké fázi k poruše došlo, můžete snadno najít příčiny a výrazně snížit rozsah své práce.

úrovně OSI

Model obsahuje sedm zjednodušených kroků:

• Fyzický.
• Kanál.
• Síť.
• Doprava.
• zasedání.
• Výkonný.
• Aplikovaný.

Proč rozkládání na kroky usnadňuje život? Každá z úrovní odpovídá určité fázi odesílání síťové zprávy. Všechny kroky jsou sekvenční, což znamená, že funkce se provádějí nezávisle, není potřeba informací o práci na předchozí úrovni. Jedinou nezbytnou součástí je, jak jsou data přijímána z předchozího kroku a jak jsou informace odesílány do dalšího kroku.

Přejděme k přímému seznámení s úrovněmi.

Fyzická vrstva

Hlavním úkolem první fáze je přenos bitů fyzickými komunikačními kanály. Fyzické komunikační kanály jsou zařízení určená k přenosu a příjmu informačních signálů. Například optickým vláknem, koaxiálním kabelem nebo kroucenou dvojlinkou. Přenos může probíhat i bezdrátově. První stupeň je charakterizován médiem přenosu dat: ochrana proti rušení, šířka pásma, vlnová impedance. Nastavují se také kvality elektrických koncových signálů (typ kódování, napěťové úrovně a rychlost přenosu signálu) a připojují se na standardní typy konektorů, jsou přiřazeny kontakty.

Funkce fyzického stupně se provádějí na absolutně každém zařízení připojeném k síti. Například síťový adaptér implementuje tyto funkce ze strany počítače. Možná jste se již setkali s protokoly prvního kroku: RS-232, DSL a 10Base-T, které definují fyzické vlastnosti komunikačního kanálu.

Linková vrstva

Ve druhé fázi je abstraktní adresa zařízení spojena s fyzickým zařízením a je kontrolována dostupnost přenosového média. Bity jsou formovány do sad - rámů. Hlavním úkolem linkové vrstvy je odhalovat a opravovat chyby. Pro správný přenos jsou před a za rámec vloženy specializované bitové sekvence a je přidán vypočítaný kontrolní součet. Když rámec dosáhne cíle, je znovu vypočítán kontrolní součet již přijatých dat, pokud se shoduje s kontrolním součtem v rámci, je rámec rozpoznán jako správný. V opačném případě dojde k chybě, která je opravena opětovným přenosem informace.

Kanálový stupeň umožňuje přenos informací díky speciální struktuře spojení. Konkrétně sběrnice, mosty a přepínače pracují prostřednictvím protokolů linkové vrstvy. Specifikace druhého kroku zahrnují: Ethernet, Token Ring a PPP. Funkce kanálového stupně v počítači jsou vykonávány síťovými adaptéry a jejich ovladači.

síťová vrstva

Ve standardních situacích nestačí funkce stadia kanálu pro kvalitní přenos informací. Specifikace druhého kroku mohou přenášet data pouze mezi uzly se stejnou topologií, jako je strom. Je potřeba udělat třetí krok. Je třeba vytvořit integrovaný dopravní systém s rozvětvenou strukturou pro několik sítí s libovolnou strukturou a lišících se způsobem přenosu dat.

Jinými slovy, třetí krok se zabývá internetovým protokolem a funguje jako router: nalezení nejlepší cesty pro informace. Router - zařízení, které sbírá data o struktuře propojení a přenáší pakety do cílové sítě (tranzitní přenosy - hopy). Pokud narazíte na chybu v IP adrese, jedná se o problém, který se objevil na úrovni sítě. Protokoly třetího stupně se dělí na síťové, směrovací nebo adresní: ICMP, IPSec, ARP a BGP.

transportní vrstva

Aby se data dostala k aplikacím a horním úrovním zásobníku, je nezbytná čtvrtá fáze. Poskytuje potřebnou míru spolehlivosti přenosu informací. Existuje pět tříd služeb dopravního jeviště. Jejich rozdíl spočívá v naléhavosti, proveditelnosti obnovení přerušeného spojení, schopnosti detekovat a opravovat chyby přenosu. Například ztráta paketů nebo duplikace.

Jak vybrat třídu přepravní nožky? Když je kvalita komunikačních dopravních spojů vysoká, bude vhodnou volbou lehká služba. Pokud komunikační kanály nefungují bezpečně hned na začátku, je vhodné uchýlit se k rozvinuté službě, která poskytne maximum možností pro hledání a řešení problémů (kontrola doručování dat, timeouty doručení). Specifikace fáze 4: TCP a UDP zásobníku TCP/IP, SPX zásobníku Novell.

Kombinace prvních čtyř úrovní se nazývá dopravní subsystém. Plně poskytuje zvolenou úroveň kvality.

vrstva relace

Pátá fáze pomáhá při regulaci dialogů. Je nemožné, aby se účastníci rozhovoru navzájem přerušovali nebo mluvili synchronizovaně. Vrstva relace si pamatuje aktivní stranu v konkrétním okamžiku a synchronizuje informace, vyjednává a udržuje spojení mezi zařízeními. Jeho funkce vám umožní vrátit se během dlouhého přesunu na kontrolní bod a nezačínat znovu. Také v páté fázi můžete ukončit spojení, když je výměna informací dokončena. Specifikace úrovně relace: NetBIOS.

Výkonná úroveň

Šestá fáze se zabývá transformací dat do univerzálního rozpoznatelného formátu beze změny obsahu. Vzhledem k tomu, že různá zařízení používají různé formáty, informace zpracovávané na reprezentativní úrovni umožňují systémům vzájemně si porozumět a překonávat syntaktické rozdíly a rozdíly v kódování. Kromě toho je v šesté fázi možné šifrovat a dešifrovat data, což zajišťuje utajení. Příklady protokolů: ASCII a MIDI, SSL.

Aplikační vrstva

Sedmá fáze na našem seznamu a první, pokud program odesílá data přes síť. Skládá se ze sad specifikací, přes které uživatel, webové stránky. Například při odesílání zpráv poštou je vhodný protokol zvolen na úrovni aplikace. Skladba specifikací sedmé etapy je velmi různorodá. Například SMTP a HTTP, FTP, TFTP nebo SMB.

Možná někde uslyšíte o osmé úrovni modelu ISO. Oficiálně neexistuje, ale mezi IT pracovníky se objevila komická osmá etapa. To vše kvůli skutečnosti, že problémy mohou nastat vinou uživatele, a jak víte, člověk je na vrcholu evoluce, takže se objevila osmá úroveň.

Když jste se podívali na model OSI, byli jste schopni porozumět složité struktuře sítě a nyní porozumět podstatě své práce. Věci se stanou docela jednoduchými, když se proces rozdělí na části!

Model se skládá ze 7 úrovní umístěných nad sebou. Vrstvy spolu interagují (vertikálně) prostřednictvím rozhraní a mohou interagovat s paralelní vrstvou jiného systému (horizontálně) prostřednictvím protokolů. Každá úroveň může komunikovat pouze se svými sousedy a vykonávat funkce, které jsou jí přiřazeny. Více detailů je vidět na obrázku.

Aplikační (Aplikační) úroveň (angl. aplikační vrstva)

Horní (7.) úroveň modelu zajišťuje interakci mezi sítí a uživatelem. Vrstva umožňuje uživatelským aplikacím přístup k síťovým službám, jako je obsluha databázových dotazů, přístup k souborům, přeposílání e-mailů. Zodpovídá také za přenos servisních informací, poskytuje aplikacím informace o chybách a generuje požadavky na prezentační vrstva. Příklad: POP3, FTP.

Výkonný (prezentační vrstva) prezentační vrstva)

Tato vrstva je zodpovědná za převod protokolu a kódování/dekódování dat. Převádí požadavky aplikací přijaté z aplikační vrstvy do formátu pro přenos po síti a převádí data přijatá ze sítě do formátu srozumitelného aplikacím. Na této úrovni lze provádět kompresi/dekompresi nebo kódování/dekódování dat a také přesměrování požadavků na jiný síťový zdroj, pokud je nelze zpracovat lokálně.

Vrstva 6 (reprezentace) referenčního modelu OSI je obvykle prostředním protokolem pro převod informací ze sousedních vrstev. To umožňuje komunikaci mezi aplikacemi na odlišných počítačových systémech způsobem, který je pro aplikace transparentní. Prezentační vrstva zajišťuje formátování a transformaci kódu. Formátování kódu se používá k zajištění toho, aby aplikace přijímala informace ke zpracování, které jí dávají smysl. V případě potřeby může tato vrstva překládat z jednoho datového formátu do druhého. Prezentační vrstva se zabývá nejen formáty a prezentací dat, ale také datovými strukturami, které programy používají. Vrstva 6 tedy zajišťuje organizaci dat během jejich přenosu.

Abyste pochopili, jak to funguje, představte si, že existují dva systémy. Jeden používá rozšířený binární kód pro výměnu informací ASCII (používaný většinou ostatních výrobců počítačů) k reprezentaci dat. Pokud si tyto dva systémy potřebují vyměňovat informace, pak je k provedení transformace a překladu mezi dvěma různými formáty zapotřebí prezentační vrstva.

Další funkcí vykonávanou na prezentační úrovni je šifrování dat, které se používá v případech, kdy je nutné chránit přenášené informace před přijetím neoprávněnými příjemci. K provedení tohoto úkolu musí procesy a kód na úrovni pohledu provádět transformace dat. Na této úrovni existují další podprogramy, které komprimují texty a převádějí grafické obrázky na bitové toky, aby je bylo možné přenášet po síti.

Standardy na úrovni prezentace také definují způsob prezentace grafiky. Pro tento účel lze použít formát PICT, obrazový formát používaný k přenosu grafiky QuickDraw mezi programy pro počítače Macintosh a PowerPC. Dalším formátem reprezentace je formát tagovaného souboru obrázku JPEG.

Existuje další skupina standardů úrovně prezentace, které definují prezentaci zvuku a filmů. Patří mezi ně rozhraní elektronického hudebního nástroje MPEG používané pro kompresi a kódování videí na CD-ROM, jejich digitální ukládání a přenos rychlostí až 1,5 Mbps a vrstva relace)

5. úroveň modelu je zodpovědná za udržování komunikační relace, což umožňuje aplikacím vzájemnou interakci po dlouhou dobu. Vrstva spravuje vytváření/ukončování relací, výměnu informací, synchronizaci úloh, určování práva na přenos dat a údržbu relací během období nečinnosti aplikace. Synchronizace přenosu je zajištěna umístěním kontrolních bodů do datového toku, od kterých se proces obnoví, pokud dojde k přerušení interakce.

Transportní vrstva transportní vrstva)

4. úroveň modelu je navržena tak, aby poskytovala data bez chyb, ztrát a duplicit v pořadí, v jakém byla přenášena. Nezáleží přitom na tom, jaká data se přenášejí, odkud a kam, to znamená, že samotný mechanismus přenosu zajišťuje. Datové bloky rozděluje na fragmenty, jejichž velikost závisí na protokolu, krátké spojuje do jednoho a rozděluje dlouhé. Protokoly této vrstvy jsou navrženy pro interakci point-to-point. Příklad: UDP.

Existuje mnoho tříd protokolů transportní vrstvy, od protokolů, které poskytují pouze základní transportní funkce (například funkce přenosu dat bez potvrzení), až po protokoly, které zajišťují doručení více datových paketů do cíle ve správném pořadí, multiplexují více dat streamy, poskytují mechanismus řízení toku dat a zaručují platnost přijatých dat.

Některé protokoly síťové vrstvy, nazývané protokoly bez připojení, nezaručují, že data budou doručena na místo určení v pořadí, v jakém byla odeslána zdrojovým zařízením. Některé transportní vrstvy to řeší tak, že shromažďují data ve správném pořadí, než je předají vrstvě relace. Multiplexování (multiplexování) dat znamená, že transportní vrstva je schopna současně zpracovávat více datových toků (toky mohou pocházet z různých aplikací) mezi dvěma systémy. Mechanismus řízení toku je mechanismus, který umožňuje regulovat množství dat přenášených z jednoho systému do druhého. Protokoly transportní vrstvy mají často funkci řízení doručování dat a nutí přijímací systém, aby vysílací straně posílal potvrzení, že data byla přijata.

Síťová vrstva síťová vrstva)

3. vrstva modelu sítě OSI je určena k určení cesty přenosu dat. Zodpovědný za převod logických adres a jmen na fyzické, určování nejkratších cest, přepínání a směrování, sledování problémů a přetížení sítě. Na této úrovni funguje síťové zařízení, jako je router.

Protokoly síťové vrstvy směrují data ze zdroje do cíle a lze je rozdělit do dvou tříd: protokoly bez připojení a protokoly bez připojení.

Fungování protokolů s navázáním spojení můžete popsat na příkladu klasického telefonu. Protokoly této třídy zahajují přenos dat vyvoláním nebo nastavením cesty paketů od zdroje k cíli. Poté se spustí sériový přenos dat a na konci přenosu se spojení rozpojí.

Protokoly bez připojení, které odesílají data obsahující kompletní informace o adrese v každém paketu, fungují podobně jako poštovní systém. Každý dopis nebo balíček obsahuje adresu odesílatele a příjemce. Dále každá zprostředkující pošta nebo síťové zařízení čte informace o adrese a rozhoduje o směrování dat. Dopis nebo datový paket je přenášen z jednoho zprostředkujícího zařízení do druhého, dokud není doručen příjemci. Protokoly bez připojení nezaručují, že informace dorazí k příjemci v pořadí, v jakém byly odeslány. Transportní protokoly jsou zodpovědné za nastavení dat ve správném pořadí při použití síťových protokolů bez připojení.

Linková vrstva datová linková vrstva)

Tato vrstva je navržena tak, aby zajistila interakci sítí na fyzické vrstvě a řídila chyby, které mohou nastat. Data přijatá z fyzické vrstvy sbalí do rámců, zkontroluje integritu, v případě potřeby opraví chyby (odesílá opakovaný požadavek na poškozený rámec) a odešle je síťové vrstvě. Linková vrstva může interagovat s jednou nebo více fyzickými vrstvami a tuto interakci řídit a spravovat. Specifikace IEEE 802 rozděluje tuto úroveň na 2 podúrovně - MAC (Media Access Control) reguluje přístup ke sdílenému fyzickému médiu, LLC (Logical Link Control) poskytuje službu na úrovni sítě.

V programování tato úroveň představuje ovladač síťové karty, v operačních systémech existuje programovací rozhraní pro vzájemnou interakci kanálových a síťových úrovní, nejedná se o novou úroveň, ale pouze o implementaci modelu pro konkrétní OS. . Příklady takových rozhraní: ODI,

Fyzická vrstva fyzická vrstva)

Nejnižší úroveň modelu je určena přímo pro přenos datového toku. Provádí přenos elektrických nebo optických signálů do kabelu nebo rádiového vzduchu a v souladu s tím jejich příjem a převod na datové bity v souladu se způsoby kódování digitálních signálů. Jinými slovy, poskytuje rozhraní mezi síťovým operátorem a síťovým zařízením.

Prameny

• Alexander Filimonov Building multiservice Ethernet networks, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
• Unified Networking Technology Guide //systémy cisco, 4. vydání, Williams 2005 ISBN 584590787X

Nadace Wikimedia. 2010

V praxi při implementaci sítí mají tendenci používat standardní protokoly, které mohou být proprietární, národní nebo mezinárodní standardy.

V letech 1977 až 1984 odborníci vyvinuli model síťové architektury nazvaný Referenční model propojení otevřených systémů (OSI). Model OSI definuje různé úrovně interakce systému, dává jim standardní názvy a specifikuje, jaké funkce by každá úroveň měla vykonávat. Model OSI byl vyvinut na základě mnoha zkušeností získaných při tvorbě počítačových sítí, především globálních, v 70. letech. Úplný popis tohoto modelu zaměstnává více než 1000 stran textu.

Termín „doporučený model pro spolupráci otevřených systémů“ se v literatuře často vyskytuje pod názvem „model ISO / OSI“, přičemž si všímá příspěvku ISO k jeho vytvoření. Pro některé profesionální síťové programátory představuje tento model ideální síťovou architekturu.

Model ISO/OSI využívá vrstvení k uspořádání celkové struktury sítě do dobře definovaných, vzájemně propojených modulů. V síti rozdělené na vrstvy slouží každá vrstva k provádění specifické funkce nebo služby sítě ve vztahu k okolním sousedním vrstvám. Každá úroveň jakoby chrání tu sousední před nadbytečnými informacemi, které mohou prosakovat z nižší úrovně nahoru. Dobře navržená úroveň by měla skrýt všechny funkce svého fungování před tou překrývající. Na základě těchto ustanovení je možné vytvořit síť skládající se z funkčních modulů s jasně definovaným rozhraním.

V modelu ISO / OSI (obr. 22) jsou prostředky interakce rozděleny do sedmi úrovní: aplikační, reprezentativní (úroveň prezentace), relace, transport, síť, kanál (úroveň připojení) a fyzická. Každá vrstva se zabývá jedním specifickým aspektem interakce síťových zařízení. Model popisuje systémové prostředky interakce implementované operačním systémem, systémovými nástroji a systémovým hardwarem. Model nezahrnuje specifikace interakce s aplikací koncového uživatele. Aplikace implementují své vlastní interakční protokoly přístupem k systémovým nástrojům. Proto je nutné rozlišovat mezi aplikační interakční vrstvou a aplikační vrstvou.

Obrázek 22 ukazuje jednoduchou síť založenou na modelu ISO/OSI. Síť se skládá ze dvou počítačů, které jsou postupně složeny z vrstev. Šipky spojující úrovně ukazují cestu dat v síti. Pro každou vrstvu existuje odpovídající protokol (transportní protokol, síťový protokol).

Každá úroveň používá k měření množství dat různé jednotky. Aplikační vrstvy (aplikační vrstva), prezentace, relace, transport, - použijte termín « zpráva » jako měrná jednotka. Síťová vrstva interpretuje data jako « balíčky » a úroveň připojení jako « rám » . Fyzická vrstva se zabývá bity – posloupností nul a jedniček

Nechte tedy aplikaci vytvořit požadavek na aplikační vrstvu, jako je například souborová služba. Na základě tohoto požadavku vygeneruje software aplikační vrstvy zprávu ve standardním formátu. Běžná zpráva se skládá z hlavičky a datového pole. záhlaví obsahuje servisní informace, které musí být přeneseny přes síť do aplikační vrstvy cílového stroje, aby bylo možné sdělit, jakou práci je třeba provést. V našem případě by hlavička samozřejmě měla obsahovat informace o umístění souboru a typu operace, kterou je třeba s ním provést. Datové pole zprávy mohou být prázdné nebo mohou obsahovat nějaká data, například ta, která je třeba zapsat do vzdáleného souboru. Aby však bylo možné tyto informace doručit na místo určení, zbývá vyřešit ještě mnoho úkolů, za které zodpovídají nižší úrovně.

Poté, co je zpráva vytvořena, aplikační vrstva ji posune dolů ze zásobníku do reprezentativní vrstvy. Protokol reprezentativní úrovně na základě informací přijatých z hlavičky aplikační úrovně provede požadované akce a doplní přijatou zprávu o servisní informace - hlavičku reprezentativní úrovně, která obsahuje instrukce pro protokol reprezentativní úrovně cílového stroje.

Výsledná zpráva je předána vrstvě relace, která zase přidává svou vlastní hlavičku atd. Obrázek 23 znázorňuje vnořování zpráv na různých úrovních.

Některé implementace protokolů umísťují informace o službě nejen na začátek zprávy, ale také na její konec ve formě tzv. upoutávka ". Nakonec se zpráva dostane na nižší, fyzickou úroveň, která ji ve skutečnosti přenese po sítích do cílového počítače. V tuto chvíli je zpráva „zarostlá“ nadpisy všech úrovní (obr. 22). Když zpráva dosáhne cílového počítače, je přijata jeho fyzickou vrstvou a předána z vrstvy do vrstvy. Každá úroveň analyzuje záhlaví své vlastní úrovně, přičemž provádí funkce odpovídající této úrovni, a poté toto záhlaví odstraní a předá zprávu vyšší úrovni.

Spolu s pojmem zpráva existují další pojmy používané síťovými specialisty k označení jednotek dat při výměně. V normách ISO se k označení datových jednotek, kterými se zabývají protokoly různých úrovní, používá obecný název protokolová datová jednotka (PDU). Pro označení bloků dat určitých úrovní se často používají speciální názvy: paket (paket), datagram (datagram), segment (segment).

Model OSI rozlišuje dva hlavní typy protokolů. V protokolech navázání spojení, před výměnou dat musí odesílatel a příjemce nejprve navázat spojení a případně zvolit některé parametry protokolu, které budou při výměně dat používat. Po dokončení dialogu musí ukončit spojení. Telefon je příkladem komunikace založené na spojení.

Druhá skupina protokolů - protokoly bez předchozího navázání spojení. Odesílatel jednoduše odešle zprávu, když je připravena. Vhození dopisu do schránky je příkladem komunikace bez předchozího navázání spojení. Počítače komunikují pomocí obou typů protokolů.

Podívejme se blíže na funkce jednotlivých úrovní.

Fyzická vrstva sestává z fyzických prvků (hardware), které slouží přímo k přenosu informací po síťových komunikačních kanálech. Komunikační linky – kabely spojující počítače – tedy patří do fyzické vrstvy. Zahrnuje také metody převodu elektrického signálu. Různé síťové technologie, jako je Ethernet, ARCNET nebo token ring, odkazují na fyzickou vrstvu jako na nastavení parametrů pro převod signálu pro přenos po síti. Fyzická vrstva přenáší data bit po bitu.

Fyzická vrstva definuje typ přenosu dat: simplexní, poloduplexní nebo plně duplexní.

Linková vrstva nebo spojovací vrstva.Úkolem spojovací vrstvy je přenášet data z fyzické vrstvy do síťové vrstvy a naopak. Vrstva datového spojení transformuje data ze sekvence bitů na něco, co je pro síťovou vrstvu srozumitelnější, často nazývané „datový rámec“ (datový rámec je obvykle bitový tok ve formátu odkazu přicházející z fyzické vrstvy).

Naopak linková vrstva přijímá rámce ze sítě, aby je převedla na bitový tok, přičemž respektuje správný formát pro fyzickou vrstvu. Primární funkcí spojovací vrstvy je vynutit integritu dat, takže formát rámce obsahuje informace potřebné k tomu.

Linková vrstva zajišťuje správný přenos každého rámce umístěním speciální bitové sekvence na začátek a konec každého rámce pro jeho zvýraznění a také vypočítává kontrolní součet zpracováním všech bajtů. rám určitým způsobem a přidáním kontrolní součet do rámu. Když rám dorazí po síti, přijímač opět vypočítá kontrolní součet přijatých dat a porovná výsledek s kontrolním součtem z rámce. Pokud se shodují, je rámec považován za platný a přijatý. Pokud se kontrolní součty neshodují, dojde k chybě. Linková vrstva dokáže nejen detekovat chyby, ale také je opravit opakovaným přenosem poškozených rámců. Je třeba poznamenat, že funkce opravy chyb není povinná pro linkovou vrstvu, takže není dostupná v některých protokolech této vrstvy, například v Ethernetu a frame relay.

Datový rámec dále obsahuje informace potřebné pro jeho správnou identifikaci a směrování..

V sítích LAN používají protokoly linkové vrstvy počítače, mosty, přepínače a směrovače. V počítačích jsou funkce spojové vrstvy implementovány společným úsilím síťových adaptérů a jejich ovladačů. Síťová karta v počítači je příkladem implementace spojovací vrstvy.

V rozlehlých sítích, které mají jen zřídka pravidelnou topologii, vrstva datového spojení často zajišťuje výměnu zpráv pouze mezi dvěma sousedními počítači spojenými individuální komunikační linkou.

Někdy je v globálních sítích obtížné vyčlenit funkce spojové vrstvy v její čisté podobě, protože jsou kombinovány s funkcemi síťové vrstvy ve stejném protokolu. Příkladem takového přístupu jsou protokoly ATM a technologie frame relay.

Obecně je linková vrstva velmi výkonná a kompletní sada funkcí pro odesílání zpráv mezi uzly sítě. V některých případech se protokoly spojové vrstvy ukazují jako soběstačné prostředky a mohou umožnit protokolům nebo aplikacím aplikační vrstvy pracovat nad nimi přímo, bez zapojení síťové a transportní vrstvy.

Nicméně pro zajištění vysoce kvalitní přenos zpráv v sítích jakékoli topologie a technologie funkcí linkové vrstvy nestačí, proto je v modelu OSI řešení tohoto problému přiřazeno k následujícím dvěma úrovním - síť a doprava .

síťová vrstva jedná se o intranetovou primární doručovací službu a slouží k vytvoření jednotného přepravního systému, propojení několika sítí a tyto sítě mohou používat zcela odlišné principy pro přenos zpráv mezi koncovými uzly a mají libovolnou strukturu spojení. Funkce síťové vrstvy jsou velmi rozmanité. Protože síťová vrstva spravuje informace o směrování v celé síti, je vlastníkem této funkce počítání množství dat . Také se stará provoz , možné kolize a rychlosti přenos přes komunikační kanály.

Na síťová vrstva samotný pojem „síť“ má specifický význam. Síť je v tomto případě chápána jako soubor počítačů propojených v souladu s jednou ze standardních typických topologií a využívajících pro přenos dat jeden z protokolů spojové vrstvy definovaných pro tuto topologii.

Uvnitř sítě je doručování dat zajišťováno odpovídající linkovou vrstvou, ale doručování dat mezi sítěmi je řešeno síťovou vrstvou, která podporuje schopnost správně zvolit cestu přenosu zpráv, i když je struktura spojení mezi jednotlivými sítěmi odlišná od které byly přijaty v protokolech spojové vrstvy.

Sítě jsou propojeny speciálními zařízeními zvanými routery. router - jedná se o zařízení, které sbírá informace o topologii propojení a na jejich základě předává pakety síťové vrstvy do cílové sítě.

Aby bylo možné odeslat zprávu od odesílatele v jedné síti příjemci v jiné síti, musí být proveden určitý počet přeskoků mezi sítěmi při každém výběru vhodné trasy. Trasa je tedy posloupnost směrovačů, kterými paket prochází.

Na Obr. 24 ukazuje čtyři sítě propojené třemi směrovači. Mezi uzly A a B této sítě existují dvě cesty: první přes směrovače 1 a 3 a druhá přes směrovače 1, 2 a 3.

Problém výběru nejlepší cesty se nazývá směrování a jeho řešení je jedním z hlavních úkolů síťové vrstvy. Tento problém je umocněn tím, že nejkratší cesta není vždy ta nejlepší. Často je kritériem pro výběr trasy čas přenosu dat po této trase; závisí na šířce pásma komunikačních kanálů a intenzitě provozu, která se může v čase měnit. Některé směrovací algoritmy se snaží přizpůsobit změnám zatížení, zatímco jiné se rozhodují na základě dlouhodobých průměrů. Výběr trasy může být také založen na jiných kritériích, jako je spolehlivost přenosu.

Obecně jsou funkce síťové vrstvy širší než funkce předávání zpráv po linkách s nestandardní strukturou. Síťová vrstva také řeší problémy s vyjednáváním různých technologií, zjednodušuje adresování ve velkých sítích a vytváří spolehlivé a flexibilní bariéry pro nežádoucí provoz mezi sítěmi.

Zprávy síťové vrstvy se běžně označují jako pakety. Při organizaci doručování paketů na úrovni sítě se používá pojem „číslo sítě“. V tomto případě se adresa příjemce skládá z horní části - čísla sítě a spodní - čísla uzlu v této síti. Všechny uzly ve stejné síti musí mít stejnou horní část adresy, takže výraz „síť“ na úrovni sítě může mít jinou, formálnější definici: síť je soubor uzlů, jejichž síťová adresa obsahuje stejné číslo sítě. .

Síťová vrstva definuje dva druhy protokolů. Prvním typem jsou síťové protokoly (routované protokoly) - implementovat přeposílání paketů přes síť. Právě na tyto protokoly se obvykle odkazuje, když se mluví o protokolech síťové vrstvy. Jako síťová vrstva se však často označuje jiný typ protokolu, který se nazývá protokoly pro výměnu směrovacích informací nebo jednoduše směrovací protokoly. Směrovače používají tyto protokoly ke sběru informací o topologii propojení. Protokoly síťové vrstvy jsou implementovány softwarovými moduly operačního systému a také softwarem a hardwarem routerů.

Jiný typ protokolu funguje na síťové vrstvě a je zodpovědný za mapování adresy hostitele používané na síťové vrstvě na adresu místní sítě. Takové protokoly se často označují jako protokoly pro rozlišení adres. - Address Resolution Protocol, ARP.

transportní vrstva stejně jako síťová vrstva doručuje pakety po síti. Transportní vrstva doručuje (přenáší) data mezi samotnými počítači. Jakmile síťová vrstva doručí data do přijímajícího počítače, vstupuje do hry transportní protokol, který data doručí do aplikačního procesu.

Transportní vrstva poskytuje aplikacím nebo horním vrstvám zásobníku – aplikaci a relaci – přenos dat se stupněm spolehlivosti, který vyžadují. Model OSI definuje pět tříd služeb poskytovaných transportní vrstvou. Tyto typy služeb se liší kvalitou poskytovaných služeb, naléhavostí, schopností obnovit přerušenou komunikaci, dostupností multiplexních zařízení pro více spojení mezi různými aplikačními protokoly prostřednictvím společného transportního protokolu, a co je nejdůležitější, schopností detekovat a korigovat chyby přenosu, jako je zkreslení, ztráta a duplikace paketů.

Výběr třídy služby transportní vrstvy je dán jednak tím, do jaké míry je úkol zajištění spolehlivosti řešen samotnými aplikacemi a protokoly vyšších úrovní, než je transportní, a jednak Tato volba závisí na tom, jak spolehlivý systém pro přenos dat v síti poskytují vrstvy umístěné pod transportem - síťová, kanálová a fyzická. Pokud je tedy například kvalita komunikačních kanálů velmi vysoká a pravděpodobnost chyb, které nejsou detekovány protokoly nižších úrovní, malá, pak je rozumné použít některou ze služeb lehké transportní vrstvy, které nejsou zatíženy s mnoha způsoby zvýšení spolehlivosti. Pokud jsou vozidla nižších vrstev zpočátku velmi nespolehlivá, pak je vhodné obrátit se na nejrozvinutější službu transportní vrstvy, která pracuje s maximálními prostředky pro detekci a odstranění chyb.

Zpravidla všechny protokoly, počínaje transportní vrstvou a výše, jsou implementovány softwarem koncových uzlů sítě - komponentami jejich síťových operačních systémů. Příklady přenosových protokolů zahrnují protokoly TCP a UDP zásobníku TCP/IP a protokol SPX zásobníku Novell.

V síti s přepínáním paketů musí transportní vrstva fragmentovat data přicházející z vrstvy relace na menší pakety, aby je mohla předat síťové vrstvě. Přijímací strana naopak musí sbírat data z menších paketů do větších, aby je mohla přenést do vyšší vrstvy.

Transportní vrstva určuje počet paketů putujících sítí. Jinými slovy, transportní vrstva generuje datový paketový provoz, který musí řídit síťová vrstva.

Transportní vrstva řídí šířku pásma sítě. Šířkou pásma (bandwidth) se rozumí maximální množství dat procházejících v daném časovém intervalu komunikačním kanálem. Pro zvýšení propustnosti (a výkonu) otevře transportní vrstva více síťových připojení pro stejné transportní připojení. K tomu potřebuje transportní vrstva multiplexovat a demultiplexovat přenášená data. Termín "multiplexování" znamená proces, který vkládá několik datových toků do jednoho komunikačního kanálu. Termín "demultiplexování" znamená obrácenou akci. Transportní vrstva vysílajícího počítače multiplexuje (slučuje) mnoho zpráv do jednoho transportního spojení. Přijímací transportní vrstva naopak demultiplexuje jedno spojení do mnoha zpráv.

Protokoly nižších čtyř vrstev se souhrnně nazývají síťový transport nebo transportní subsystém, protože zcela řeší problém přenosu zpráv s danou úrovní kvality v kompozitních sítích s libovolnou topologií a různými technologiemi. Zbývající tři vrchní vrstvy řeší problémy poskytování aplikačních služeb založených na stávajícím transportním subsystému.

vrstva relace jako uživatelské síťové rozhraní zpracovává úkoly spojené s připojením mezi procesy a aplikacemi na různých počítačích, jako je zpracování jmen, hesel a přístupových práv. Vrstva relace převádí formát dat připravených pro přenos po síti do formátu vhodného pro přenos do aplikací. Kromě toho zpracovává požadavky na změnu parametrů připojení, jako je přenosová rychlost a kontrola chyb. Vrstva relace eliminuje možnost ztráty dat aplikací.

Od tohoto okamžiku získává přímá výměna bajtů vnitřní význam. Pouze tato úroveň vám umožňuje provádět funkce, jako je přístup k adresáři serveru.

Vrstva relace také poskytuje kontrolu výměny, určuje, která strana je v tuto chvíli aktivní, a poskytuje prostředky pro synchronizaci. Ty umožňují vkládat kontrolní body do dlouhých přenosů, takže se v případě selhání můžete vrátit k poslednímu kontrolnímu bodu, než abyste začínali znovu. V praxi používá vrstvu relace jen málo aplikací a zřídka je implementována jako samostatné protokoly, ačkoli funkce této vrstvy jsou často kombinovány s funkcemi aplikační vrstvy a implementovány v jediném protokolu.

Prezentační vrstva kombinuje některé běžné funkce, které síť opakovaně používá v síťových připojeních. Prezentační vrstva tvoří síťové rozhraní k počítačovým zařízením, jako jsou tiskárny, monitory a formáty souborů. Prezentační vrstva definuje, jak síť vypadá ze softwarového a hardwarového hlediska síťového počítače. Zprávy přicházející ze spodních vrstev se připravují podle potřeby pro aplikaci.

Díky prezentační vrstvě jsou informace přenášené aplikační vrstvou jednoho systému vždy chápány aplikační vrstvou jiného systému. S pomocí této vrstvy mohou protokoly aplikační vrstvy překonat syntaktické rozdíly v reprezentaci dat nebo rozdíly ve znakových kódech, jako jsou kódy ASCII a EBCDIC. Na této úrovni dochází například ke konverzi dat, pokud přijímající počítač používá jiný formát čísel než odesílající počítač. Na této úrovni lze provádět šifrování a dešifrování dat, díky čemuž je okamžitě zajištěna tajnost výměny dat pro všechny aplikační služby.

Aplikační úroveň. Tato vrstva soustřeďuje funkce související s celosíťovými aplikacemi a prostřednictvím kterých uživatelé sítě přistupují ke sdíleným zdrojům, jako jsou soubory, tiskárny nebo hypertextové webové stránky, a také organizují svou společnou práci, například pomocí e-mailového protokolu. Aplikační programy jako e-mail, prohlížeč nebo distribuovaná databáze jsou příklady použití funkcí na úrovni aplikace.

Jednotka dat, se kterou aplikační vrstva pracuje, se obvykle nazývá zpráva.

Úrovně závislé na síti a nezávislé na síti. Funkce na všech úrovních modelu ISO/OSI lze zařadit do jedné ze dvou skupin. Buď na funkce závislé na konkrétní technické realizaci sítě, nebo na funkce zaměřené na práci s aplikacemi (obr. 25).

Tři nižší vrstvy – fyzická, kanálová a síťová – jsou závislé na síti, to znamená, že protokoly těchto úrovní úzce souvisí s technickou implementací sítě a použitým komunikačním vybavením. Přechod na jiná zařízení znamená kompletní změnu protokolů fyzické a linkové vrstvy ve všech síťových uzlech.

Tři nejvyšší úrovně – aplikační, reprezentativní a relace – jsou orientovány na aplikace a příliš nezávisí na technických vlastnostech budování sítě. Protokoly v těchto vrstvách nejsou ovlivněny změnami topologie sítě, změnami zařízení nebo změnami jiné síťové technologie. Přechod z Ethernetu na vysokorychlostní technologii AnyLAN tedy nebude vyžadovat žádné změny v softwaru, který implementuje funkce aplikací, prezentace a úrovně relace.

Transportní vrstva je mezilehlá, skrývá všechny detaily fungování spodních vrstev před horními. To umožňuje vyvíjet aplikace, které nejsou závislé na technických prostředcích přímého přenosu zpráv.

Testovací otázky:

1. Co je to model ISO\OSI?

2. Kolik a jaké úrovně zahrnuje model ISO\OSI?

3. Popište funkce každé vrstvy modelu ISO\OSI.

4. Z čeho se skládají zprávy na každé úrovni.

5. Vysvětlete pojem „vnořování zpráv různých úrovní“

Model sítě OSI(základní referenční model propojení otevřených systémů - základní referenční model pro interakci otevřených systémů, zkr. EMWOS; 1978) - síťový model zásobníku síťových protokolů OSI / ISO (GOST R ISO / IEC 7498-1-99).

Obecná charakteristika modelu OSI

V důsledku zdlouhavého vývoje protokolů OSI je hlavním zásobníkem protokolů, který se v současnosti používá, TCP/IP, vyvinutý před přijetím modelu OSI a mimo něj.

Koncem 70. let již ve světě existovalo velké množství proprietárních zásobníků komunikačních protokolů, z nichž lze jmenovat například tak oblíbené zásobníky jako DECnet, TCP / IP a SNA. Taková rozmanitost vzájemně spolupracujících nástrojů přinesla do popředí problém nekompatibility mezi zařízeními používajícími různé protokoly. Jeden ze způsobů, jak tento problém v té době vyřešit, byl považován za obecný přechod na jeden společný protokolový zásobník pro všechny systémy, vytvořený s ohledem na nedostatky existujících zásobníků. Tento akademický přístup k vytvoření nového zásobníku začal vývojem modelu OSI a trval sedm let (od roku 1977 do roku 1984). Účelem modelu OSI je poskytnout obecnou reprezentaci prostředků vytváření sítí. Byl vyvinut jako jakýsi univerzální jazyk pro síťové specialisty, proto se mu říká referenční model V modelu OSI se prostředky interakce dělí na sedm vrstev: aplikace, prezentace, relace, transport, síť, datové spojení a fyzická. Každá vrstva se zabývá velmi specifickým aspektem interakce síťových zařízení.

Aplikace mohou implementovat své vlastní interakční protokoly pomocí víceúrovňové sady systémových nástrojů pro tyto účely. Za tímto účelem je programátorům poskytováno rozhraní pro programování aplikací (Application Program Interface, API). V souladu s ideálním schématem modelu OSI může aplikace zadávat požadavky pouze nejvyšší vrstvě - aplikační vrstvě, avšak v praxi mnoho zásobníků komunikačních protokolů umožňuje programátorům přímý přístup ke službám nebo službám umístěným pod vrstvami. Například některé DBMS mají vestavěný vzdálený přístup k souborům. V tomto případě aplikace při přístupu ke vzdáleným zdrojům nepoužívá systémovou souborovou službu; obchází horní vrstvy modelu OSI a přímo se obrací na systémové nástroje odpovědné za přenos zpráv po síti, které jsou umístěny ve spodních vrstvách modelu OSI. Předpokládejme tedy, že hostitelská aplikace A chce interagovat s aplikací hostitele B. K tomu aplikace A odešle požadavek aplikační vrstvě, jako je například souborová služba. Na základě tohoto požadavku vygeneruje software aplikační vrstvy zprávu ve standardním formátu. Aby však bylo možné tyto informace doručit na místo určení, zbývá vyřešit ještě mnoho úkolů, za které zodpovídají nižší úrovně. Poté, co byla zpráva vygenerována, aplikační vrstva ji posune dolů v zásobníku do prezentační vrstvy. Protokol prezentační úrovně na základě informací přijatých z hlavičky zprávy na aplikační úrovni provede požadované akce a do zprávy přidá vlastní servisní informaci – hlavičku prezentační úrovně, která obsahuje instrukce pro protokol prezentační úrovně cílového stroje. Výsledná zpráva je předána relační vrstvě, která zase přidá svou hlavičku atd. (Některé implementace protokolů umísťují informace o službě nejen na začátek zprávy ve formě hlavičky, ale také na konec v ve formě tzv. upoutávky.) Nakonec se zpráva dostane na nižší, fyzickou, úroveň, která ji ve skutečnosti přenese komunikačními linkami do cílového stroje. V tomto okamžiku je zpráva „zarostlá“ nadpisy všech úrovní.

Fyzická vrstva umístí zprávu na fyzické výstupní rozhraní počítače 1 a ten zahájí svou „cestu“ sítí (do této chvíle byla zpráva přenášena z jedné vrstvy do druhé v rámci počítače 1). Když zpráva dorazí do sítě na vstupní rozhraní počítače 2, je přijata jeho fyzickou vrstvou a postupně se pohybuje nahoru z vrstvy do vrstvy. Každá vrstva analyzuje a zpracovává záhlaví své vrstvy, přičemž provádí příslušné funkce, a poté toto záhlaví odstraní a předá zprávu vyšší vrstvě. Jak je z popisu patrné, entity protokolu stejné úrovně spolu nekomunikují přímo, na této komunikaci se vždy podílejí prostředníci - prostředky protokolů nižších úrovní. A pouze fyzické úrovně různých uzlů interagují přímo.

Vrstvy modelu OSI

V literatuře je nejčastější začít popisovat vrstvy modelu OSI od 7. vrstvy, nazývané aplikační vrstva, na které uživatelské aplikace přistupují k síti. Model OSI končí 1. vrstvou – fyzickou, která definuje standardy požadované nezávislými výrobci pro média pro přenos dat:

• typ přenosového média (měděný kabel, optické vlákno, rádio atd.),
• typ modulace signálu,
• úrovně signálu logických diskrétních stavů (nula a jedna).

Jakýkoli protokol modelu OSI musí interagovat buď s protokoly své vrstvy, nebo s protokoly nad a/nebo pod její vrstvou. Interakce s protokoly na jejich úrovni se nazývají horizontální a ty s úrovní o jednu vyšší nebo nižší se nazývají vertikální. Jakýkoli protokol modelu OSI může plnit pouze funkce své vrstvy a nemůže plnit funkce jiné vrstvy, což se v protokolech alternativních modelů neprovádí.

Každá úroveň má s určitou mírou konvenčnosti svůj operand - logicky nedělitelný datový prvek, který lze provozovat na samostatné úrovni v rámci modelu a použitých protokolů: na fyzické úrovni je nejmenší jednotkou bit , na úrovni datového spoje jsou informace kombinovány do rámců, na úrovni sítě - do paketů (datagramů), na transportu - do segmentů. Za zprávu se považuje jakýkoli kus dat logicky spojený pro přenos – rámec, paket, datagram. Jsou to zprávy v obecné formě, které jsou operandy úrovně relace, prezentace a aplikace.

Základní síťové technologie zahrnují fyzickou a linkovou vrstvu.

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva (aplikační vrstva; aplikační vrstva) - nejvyšší úroveň modelu, která zajišťuje interakci uživatelských aplikací se sítí:

• umožňuje aplikacím používat síťové služby:
  • vzdálený přístup k souborům a databázím,
  • přeposílání e-mailů;
• odpovědný za přenos servisních informací;
• poskytuje aplikacím informace o chybách;
• generuje požadavky na prezentační vrstvu.

Protokoly aplikační vrstvy: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET a další.

Prezentační vrstva

Prezentační vrstva (prezentační vrstva) zajišťuje převod protokolu a kódování/dekódování dat. Aplikační požadavky přijaté z aplikační vrstvy jsou převedeny v prezentační vrstvě do formátu pro přenos po síti a data přijatá ze sítě jsou převedena do aplikačního formátu. Na této úrovni lze provádět kompresi/dekompresi nebo šifrování/dešifrování a také přesměrování požadavků na jiný síťový zdroj, pokud je nelze zpracovat lokálně.

Prezentační vrstva je obvykle prostředním protokolem pro transformaci informací ze sousedních vrstev. To umožňuje komunikaci mezi aplikacemi na odlišných počítačových systémech způsobem, který je pro aplikace transparentní. Prezentační vrstva zajišťuje formátování a transformaci kódu. Formátování kódu se používá k zajištění toho, aby aplikace přijímala informace ke zpracování, které jí dávají smysl. V případě potřeby může tato vrstva překládat z jednoho datového formátu do druhého.

Prezentační vrstva se zabývá nejen formáty a prezentací dat, ale také datovými strukturami, které programy používají. Vrstva 6 tedy zajišťuje organizaci dat během jejich přenosu.

Abyste pochopili, jak to funguje, představte si, že existují dva systémy. Jeden používá k reprezentaci dat rozšířený kód pro výměnu binárních informací EBCDIC, jako je například sálový počítač IBM, a druhý používá americký standardní kód pro výměnu informací ASCII (používaný většinou ostatních výrobců počítačů). Pokud si tyto dva systémy potřebují vyměňovat informace, pak je k provedení transformace a překladu mezi dvěma různými formáty zapotřebí prezentační vrstva.

Další funkcí vykonávanou na prezentační vrstvě je šifrování dat, které se využívá v případech, kdy je potřeba chránit přenášené informace před přístupem neoprávněných příjemců. K provedení tohoto úkolu musí procesy a kód na úrovni pohledu provádět transformace dat. Na této úrovni existují další podprogramy, které komprimují texty a převádějí grafické obrázky na bitové toky, aby je bylo možné přenášet po síti.

Standardy na úrovni prezentace také definují způsob prezentace grafiky. Pro tyto účely lze použít formát PICT, obrazový formát používaný k přenosu grafiky QuickDraw mezi programy.

Dalším formátem prezentace je formát obrazového souboru s tagy TIFF, který se běžně používá pro bitmapy s vysokým rozlišením. Další standard prezentační úrovně, který lze použít pro grafiku, je ten, který vyvinula Joint Photographic Expert Group; v každodenním používání je tento standard jednoduše označován jako JPEG.

Existuje další skupina standardů úrovně prezentace, které definují prezentaci zvuku a filmů. To zahrnuje Musical Instrument Digital Interface (MIDI) pro digitální reprezentaci hudby, vyvinutý společností Motion Picture Experts Group, MPEG standard používaný pro kompresi a kódování videí na CD, jejich digitální ukládání a přenos rychlostí až 1,5 Mbps, a QuickTime je standard, který popisuje zvukové a obrazové prvky pro programy běžící na počítačích Macintosh a PowerPC.

Protokoly prezentační vrstvy: 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 .

vrstva relace

Vrstva relace modelu udržuje komunikační relaci, což aplikacím umožňuje vzájemnou interakci po dlouhou dobu. Vrstva spravuje vytváření/ukončování relací, výměnu informací, synchronizaci úloh, určování práva na přenos dat a údržbu relací během období nečinnosti aplikace.

Protokoly relace: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol pro multimediální komunikaci), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS ( Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protoco]) .

transportní vrstva

Transportní vrstva (transportní vrstva) modelu je navržena tak, aby zajistila spolehlivý přenos dat od odesílatele k příjemci. Úroveň spolehlivosti se přitom může v širokém rozsahu lišit. Existuje mnoho tříd protokolů transportní vrstvy, od protokolů, které poskytují pouze základní transportní funkce (například funkce přenosu dat bez potvrzení), až po protokoly, které zajišťují doručení více datových paketů do cíle ve správném pořadí, multiplexují více dat streamy, poskytují mechanismus řízení toku dat a zaručují platnost přijatých dat. UDP je například omezeno na kontrolu integrity dat v rámci jednoho datagramu a nevylučuje možnost ztráty celého paketu nebo duplikaci paketů, což by porušilo pořadí, ve kterém byly datové pakety přijaty; TCP poskytuje spolehlivý nepřetržitý přenos dat s vyloučením ztráty dat nebo porušení pořadí jejich příchodu či duplikace, dokáže redistribuovat data rozdělením velkých částí dat na fragmenty a naopak slepením fragmentů do jednoho paketu.

Protokoly transportní vrstvy: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fibre Channel|Fibre Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protokol), NCP ( NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

síťová vrstva

Síťová vrstva (lang-en|síťová vrstva) modelu je navržena tak, aby určovala cestu přenosu dat. Zodpovědný za převod logických adres a jmen na fyzické, určování nejkratších cest, přepínání a směrování, sledování problémů a "zahlcení" v síti.

Protokoly síťové vrstvy směrují data ze zdroje do cíle. Zařízení (routery) pracující na této úrovni se podmíněně nazývají zařízení třetí úrovně (podle čísla úrovně v modelu OSI).

Protokoly síťové vrstvy: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (částečně implementováno ve vrstvě 2), CLNP (Connectionless Network Protocol), IPsec (zabezpečení internetového protokolu). Směrovací protokoly - RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Linková vrstva

Linková vrstva (datová linková vrstva) je navržena tak, aby zajišťovala interakci sítí na fyzické vrstvě a kontrolovala chyby, které mohou nastat. Data přijatá z fyzické vrstvy, reprezentovaná v bitech, sbalí do rámců, zkontroluje jejich integritu a v případě potřeby opraví chyby (vytvoří opakovaný požadavek na poškozený rámec) a odešle je síťové vrstvě. Linková vrstva může interagovat s jednou nebo více fyzickými vrstvami a tuto interakci řídit a spravovat.

Specifikace IEEE 802 rozděluje tuto úroveň do dvou podúrovní: MAC (Media Access Control) reguluje přístup ke sdílenému fyzickému médiu, LLC (logical link control) poskytuje služby na úrovni sítě.

Na této úrovni fungují přepínače, mosty a další zařízení. O těchto zařízeních se říká, že používají adresování vrstvy 2 (podle čísla vrstvy v modelu OSI).

Protokoly spojové vrstvy: ARCnet, ATM (Asynchronous Transfer Mode), Controller Area Network (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fibre Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (poskytuje funkce LLC vrstvám MAC IEEE 802), Link Access Procedures, D kanál (LAPD), IEEE 802.11 Wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25]], ARP.

V programování tato úroveň představuje ovladač síťové karty, v operačních systémech existuje softwarové rozhraní pro vzájemnou interakci kanálové a síťové úrovně. Nejedná se o novou úroveň, ale pouze o implementaci modelu pro konkrétní OS. Příklady takových rozhraní: ODI, NDIS, UDI.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva (fyzická vrstva) - nižší úroveň modelu, která definuje způsob přenosu dat, prezentovaných v binární podobě, z jednoho zařízení (počítače) do druhého. Na sestavování takových metod se podílejí různé organizace, včetně: Institutu elektrických a elektronických inženýrů, Aliance elektronického průmyslu, Evropského institutu pro telekomunikační standardy a dalších. Přenášejí elektrické nebo optické signály do kabelu nebo rádiového vzduchu a podle toho je přijímají a převádějí na datové bity v souladu se způsoby kódování digitálních signálů.

Na této úrovni fungují také rozbočovače]], opakovače signálu a konvertory médií.

Funkce fyzické vrstvy jsou implementovány na všech zařízeních připojených k síti. Na straně počítače jsou funkce fyzické vrstvy prováděny síťovým adaptérem nebo sériovým portem. Fyzická vrstva označuje fyzické, elektrické a mechanické rozhraní mezi dvěma systémy. Fyzická vrstva definuje takové typy médií pro přenos dat jako optické vlákno, kroucená dvoulinka, koaxiální kabel, satelitní datový spoj atd. Standardní typy síťových rozhraní souvisejících s fyzickou vrstvou jsou:)