Прикладной уровень. Представительный уровень.

Прикладной - это набор протоколов, с помощью которых пользователи получают доступ к сетевым сервисам.Функции прикладного уровня: обеспечение доступа к разделяемым ресурсам (файлы, принтеры, web-страницы), передача электронных сообщений, управление сетью. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень – сообщение.

 

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных, а также подготовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров для преодоления различия в кодировках (пр. ASCII и EBCDIC). Также может выполняться шифровка и дешифровка данных, что позволяет засекретить данные для всех прикладных служб. Может производиться сжатие данных, для уменьшения количества передаваемых бит. В стеке TCP/IP это протокол для секретного обмена сообщениями прикладного уровня – SSL.

 

Сеансовый уровень. Транспортный уровень.

Сеансовый - обеспечивает управление диалогом: определяет какая из сторон является активной в данный момент. А также предоставляет средства синхронизации. Это позволяет вставлять контрольные точки в длинные передачи. Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи по виртуальной сети (логическое прямое соединение).

Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции: управления паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети,синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

 

Транспортный уровень обеспечивает верхним уровням передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Также гарантируется отсутствие потерь и дублирования пакетов. Гарантируется доставка сообщений в том порядке, в каком они были посланы.

Модель OSI предоставляет 5 классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Они отличаются срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, способностью обнаружения и исправления ошибок передачи (потеря, искажение, дублирование пакетов).

Выбор класса сервиса определяется важностью задачи, надежностью канала передачи, от сервиса нижних уровней.

Так если качество канала высокое, то вероятность возникновения ошибок, необнаруженных протоколами нижних уровней, невелика. Поэтому разумно выбрать протокол, не обремененный проверками.

Если уровень канала и сетевой уровни не являются надежными или поддерживает только дейтаграммный режим работы, то транспортный уровень должен нумеровать пакеты и включать средства подтверждения успешного приема.

Этот уровень может разбивать большие сообщения на более мелкие, чтобы их могли обработать нижние уровни.

Протоколы транспортного уровня реализуются программными средствами конечных узлов – компонентами их сетевых ОС.

Транспортные протоколы – протокол TCP(Transmission Control Protocol – протокол управления передачей данных), UDP (UserDatagramProtocol – протокол передачи данных без установления соединения) стека TCP/IP.

 

Сетевой уровень.

Сетевой уровень обеспечивает доставку данных между любыми двумя узлами в сети с произвольной топологией, при этом он не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных. Сетевой уровень служит для образования единой системы, объединяющей несколько сетей. Причем эти сети могут иметь различные принципы передачи данных и обладать различной структурой связей. Сетевой уровень устанавливает связь в составной вычислительной сети между любыми двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете.

Маршрутизатор – это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Хоп – количество транзитных передач между сетями. Маршрутизация – это выбор наилучшего пути. Критерий выбора маршрута – время передачи по нему данных или надежность. Время зависит от пропускной способности канала, интенсивности трафика. Оно может оцениваться в среднем за период.

Сообщения сетевого уровня называют пакетами. При доставке пакета нужен номер сети. Он содержится в старшей части адреса получателя. Младшая часть содержит номер узла в сети. Можно рассматривать сеть как совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.

Есть два принципиально различных способа работы сетевого уровня.

Первый – это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал связи устанавливается при вызове (в начале сеанса связи), по нему передаётся информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При помещении данных в этот канал не требуется указания адреса пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи.

Второй – метод дейтаграмм. Дейтаграммы – независимые пакеты, они включают всю необходимую для их пересылки информацию.

В то время, как первый метод предоставляет следующему уровню (уровню 4) надёжный канал передачи данных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату.

Виды протоколов сетевого уровня.

1. Сетевые протоколы реализуют продвижение пакетов через сеть. Это прото-кол IP стека TCP/IP и протокол IPX стека Novell.

2. Протоколы маршрутизации отвечают за продвижение пакетов между сетями. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологи-ях межсетевых соединений. Это протоколы реализуются программными модулями ОС и маршрутизаторов.(RIP, OSPF)

3. Протоколы разрешения адресов. Они отвечают за отображение адреса узла сети, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. (ARP)

 

Канальный уровень.

На физическом уровне не учитывается, что линия связи может быть занята. Задача второго уровня: связать 2 смежных компьютера по индивидуальной линии и корректно передать кадр. При этом решаются следующие задачи: проверка доступности среды передачи, реализация механизма обнаружения и коррекции ошибок.

Канальный уровень формирует так называемые «кадры» (последовательности кадров). Протокол канального уровня ориентирован на определенную топологию (это протоколы канального уровня Ethernet, TokenRing, FDDI). Сеть, с точки зрения этого уровня – это множество компьютеров, объединенных одной топологией. Внутри такой сети и работает протокол канального уровня.

Вторая задача протокола – обнаруживать ошибки. Исправлять ошибки они не обязаны. Если в сети искажения и потеря кадров случается редко (Ethernet), то протоколы ошибки не исправляют. Если же искажения происходят часто, то желательно уже на канальном уровне корректировать ошибки, т.к. протоколы верхних уровней восстановят данные с задержкой.

Методы обнаружения ошибок основаны на передаче в кадре служебной избыточной информации – контрольной суммы. Принимающая сторона повторно вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее значение с переданной. Если после получения кадра контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка, которая может быть исправлена за счет повторной передачи кадра.

В компьютерах функции канального уровня реализуются драйверами сетевых адаптеров.

Таким образом, канальный уровень представляет набор функций по пересылке кадров между узлами одной сети.

Этот уровень довольно сложен, поэтому часто он делится на подуровни, напри-мер, в стандартах IEEE канальный уровень подразделяется на два подуровня: MAC (MediaAccess Control) – управление доступом к среде (с передачей маркера в сетях TokenRing или распознаванием конфликтов (столкновений передач) в сетях типа Ethernet), LLC (LogicalLink Control) – управление логической связью (каналом). Именно этот подуровень посылает и получает сообщения с данными.

 

Физический уровень.

Описывает физические аспекты передачи двоичной информации по физическим каналам связи. Этому уровню ставится в обязанность поддержание связи и приём-передача битового потока. Безошибочность желательна, но не требуется.

В качестве среды передачи данных используют: трехжильный медный провод (экранированная витая пара),коаксиальный кабель,оптоволоконный проводник,радиорелейная линия.

Для кодирования данных определяется:какие сигналы будут представлять двоичный 0 и 1 (цифровая или аналоговая передача),как распознается момент прихода битов.

Пример протокола физического уровня – спецификация 10Base-Т технологии Ethernet, которая определяет в качестве кабеля неэкранированную витую пару с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем Rj-45, мах длина сегмента 100 метров, манчестерский код представления данных в кабеле.Функции этого уровня выполняет сетевой адаптер или последовательный порт.