NETSGUIDES

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Поиск:

 

Уровни модели OSI

Статьи / Локальные сети / Глава 1. Концепция организации сетей и сетевые компоненты / Модель OSI / Уровни модели OSI

Как показано на рис. 1.15, модель OSI предусматривает разделение сетевых функции на семь уровней, причем каждый из них соответствует отдельной физической или логической части сети. Как правило, уровни этой модели изображают в форме стека, но отношения между ними станут понятнее, если представлять уровни концентрическими кругами, как и показано на рис. 1.15. Вообще говоря, каждый уровень поддерживает работу вышележащих уровней (т. е. уровней расположенных ближе к центру). Например, кабель UTP относится к средствам физического уровня, которое обеспечивает физическое соединение двух точек локальной сети (LAN). Сеть Ethernet (гл. 2), является носителем канального уровня, создающим виртуальный канал внутри физического канала путем задания физических адресов источника и получателя передаваемых данных. Протокол сетевого уровня IP (гл. 3), перемещается по виртуальному каналу, создаваемому протоколом канального уровня.
Поддержка отношений между уровнями модели OSI наиболее явно выражена на физическом, канальном и сетевом уровнях, но даже во внутренних кругах они поддерживаются всеми уровнями, что их окружают. Например, протоколы прикладного уровня (application protocols) не могут работать вне сеансов клиент/сервер, которые устанавливаются протоколами передачи данных сеансового уровня (session data protocols).

Физический уровень

Физический уровень описывает физическую среду, составляющую сеть: медные провода, оптоволокно, космические спутники и все остальное. Если сеть состоит из нескольких носителей, определенных на физическом уровне, то необходимо установить оборудование, которое позволяет им ''разговаривать" друг с другом.

На физический уровень данные поступают как последовательность битов, всякой информации о формировании кадра (framing information) и чего-нибудь еще, кроме потока данных. В зависимости от типа соединения, поток может быть последовательным или параллельным, а связь — дуплексной (одновременная передача и прием данных) либо полудуплексной (поочередные прием или передача данных). Если сигнал ослабевает, то на этом уровне он усиливается устройством, называемым повторителем.
Нa физическом уровне не предусмотрено никакой формальной адресации, за исключением виртуальной цепи между отправителем и получателем пакета. Для организации адресации пользователям сети в доступной форме и предназначены высшие уровни.

Канальный уровень

Протоколы, работающие на канальном уровне, должны обеспечивать (по возможности) безошибочную передачу по месту назначения наборов данных (протоколов), передаваемых по физическому носителю. Поскольку носителей, совершенно исключающих ошибки, не существует, в протоколах канального уровня предусмотрен механизм контроля ошибок и повторной передачи искаженных пакетов. Например, в сетях Ethernet (гл. 2), предусмотрен выход из ситуации одновременной отправки двух пакетов (предполагается, что ни один из них не попадет к адресату) и механизм разрешения этого конфликта.
На канальном уровне необработанный битовый поток, проходящий по физическому носителю, перехватывается (trapped) и собирается в кадр (framed) для отправки. Формирование кадра (framing) означает упаковку данных в небольшие сегменты, называемые пакетами или кадрами (фреймами). Помимо данных, в каждом пакете содержится адресная информация и, иногда, запись о количестве данных в пакете. Таким образом, сеть может узнать об утрате части данных. Содержимое и структура фреймов зависит от типа сети.
Поэтому, если в сети используется два протокола канального уровня (например, Ethernet и Token Ring), то для того, чтобы они могли взаимодействовать между собой, следует использовать устройство, называемое мостом.
Поскольку на канальном уровне сети биты передаются в порядке их поступления в канал, этот же уровень отвечает за их поступление в надлежащем порядке по месту назначения. По существу, протоколы канального уровня и предоставляют (организуют) надежные каналы связи между процессами сетевого уровня.

Сетевой уровень

Протоколы сетевого уровня отвечают за определение наилучшего пути маршрутизации данных между компьютерами. На этом уровне определяются логические сетевые адреса, такие как IP-адреса (имеется в виду часть протокола TCP/IP, относящаяся к сетевому уровню), использующиеся протоколами высших уровней. Поскольку маршрутизация выполняется на сетевом уровне, оптимальный путь доставки информации из одного сегмента сети в другой определяют устройства, называемые маршрутизаторами, обеспечивающие работу сети на данном уровне. Протоколы сетевого уровня не отвечают за доставку данных по конечному адресу, а только находят наилучший путь.
На транспортном уровне (который рассматривается ниже) не имеет значения тип физического носителя сети и число протоколов канального уровня, определяющих размер и содержимое пакетов. К нему относится только маршрутизация пакетов между логически заданными адресами. Кстати сказать, на сетевом уровне можно пакетировать данные в собственных устройствах (units). Это облегчает маршрутизацию, поскольку используются адреса низших уровней, неизвестные протоколам. На транспортном уровне эти адреса используются для гарантии доставки данных по логическому адресу, заданному в пакетах сетевого уровня.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня, такие как SPX или TCP, отвечают за доставку данных по логическим адресам, определяемым протоколами сетевого уровня. Эти протоколы анализируют и разделяют (subdivide) пакеты данных, отсылаемые им, упаковывают в пакеты меньшего размера и вновь собирают по достижении места назначения.
Протоколы транспортного уровня работают несколько медленнее протоколов сетевого уровня, поскольку в них содержится больший объем информации, необходимый для коррекции ошибок. Эта информация включается в состав пакетов на тот случай, если что-либо пойдет не так, как надо. Это — последний уровень модели OSI, который поддерживается большинством сетей.

Сеансовый уровень

Основное назначение сеансового уровня — поддержка двух следующих уровней: представления данных и прикладного. На данном уровне, путем передачи сообщений, определяется метод установления связи между двумя удаленными системами, называемый удаленным вызовом процедур (RPC — remote procedure call). Для выполнения этой задачи на сеансовом уровне имеются две функции: управление диалогом (dialogue control) и разделение данных (data separation). Функция управления диалогом предоставляет регламентированные средства начала переговоров, передачи сообщения между удаленными системами, а затем по завершении сеанса прерывания соединения. Процесс разделения данных предусматривает вставку в сообщение указателей, которые позволяют каждой рабочей станции сообщать о начале и конце сообщения. Обе функции для сеанса одинаково важны, поскольку гарантируют получение сообщения обеими машинами, причем в полном объеме, а также отсутствие в нем посторонней информации. Точное содержание сообщения на этом уровне не контролируется. Службы сеансового уровня предоставляет NetBIOS.

Уровень представления данных

Протоколы уровня представления данных выполняют функцию представления информации в виде понятном получателю. На этом уровне выполняется сжатие / восстановление, а также шифрование / дешифрование данных. Слово "представление" относится не к внешнему виду интерфейса данного уровня, а к методу представления данных.

Прикладной уровень

Наконец, прикладной уровень отвечает за передачу информации от интерфейса приложения к любому сетевому ресурсу, которому она необходима Протоколы, работающие на этом уровне, значительно различаются по размеру и сложности. Некоторые передают огромное количество данных между сервером и клиентом, другие — выполняют небольшое число задач. В хорошо спроектированном стеке протоколов прикладной уровень может охватывать до 90 % данных, передаваемых по сети. Поэтому производительность сети в большей или меньшей степени определяется параметрами этого уровня.