Передавання даних з використанням

Семирівневої моделі взаємодії відкритих систем

 

 

Загальний формат повідомлень

 

Разом з терміном повідомлення (message) вживають інші терміни для позначення одиниць даних в процедурах обміну. У стандартах ISO для позначення одиниць даних, з якими мають справу протоколи різних рівнів, використовується загальна назва протокольний блок даних (Protocol Data Unit, PDU).

Для позначення блоків даних певних рівнів часто використовуються спеціальні назви: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment).

У моделі OSI розрізняються два основні типи протоколів:

1. Протоколи зі встановленням з'єднання (connection-oriented);

Протоколи без попереднього встановлення з'єднання (connectionless.

 

 

Джерела стандартів

o Стандарти окремих компаній

l DECnet → DEC (Digital Equipment Corporation)

o Стандарти спеціальних комітетів і об'єднань

l ATM → ATM Forum

o Відомчі стандарти

l TCP/IP → DoD USA

l 802 (локальні мережі) → IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers)

o Національні стандарти

l FDDI → ANSI (American National Standards Institute)

o Міжнародні стандарти

l X.25, Frame Relay, ISDN → ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunications Sector), CCITT (Comité Consultatif Internacional de Télégraphique et Téléphonique)

l OSI → ISO (the International Organization for Standardization)

 

Модель взаємодії відкритих систем

l ISO/IEC 7498-1:1994, Information technology – Open Systems Interconnection – Basic Reference Model: The Basic Model.

l ISO/IEC 7498-2:1989, Information processing systems – Open Systems Interconnection – Basic Reference Model – Part 2: Security Architecture.

l ISO/IEC 9545:1994, Information technology – Open Systems Interconnection – Application Layer Structure.

l ISO/IEC 8822:1994, Information technology – Open Systems Interconnection – Presentation Service Definition.

l ISO/IEC 8326:1996, Information technology – Open Systems Interconnection – Session Service Definition.

l ISO/IEC 8072:1996, Information technology – Open Systems Interconnection – Transport Service Definition.

l ISO/IEC 8348:2002, Information technology – Open Systems Interconnection – Network Service Definition.

l ISO/IEC 8886:1996, Information technology – Open Systems Interconnection – Data Link Service Definition.

l ISO/IEC 10022:1996, Information technology – Open Systems Interconnection – Physical Service Definition.

 

 

Основні функції рівнів моделі OSI

 

Фізичний рівень

Забезпечує передачу бітів фізичними каналами зв'язку (коаксіальний кабель, вита пара, оптоволоконний кабель). Характеристики фізичних середовищ передачі даних – смуга пропускання, перешкодозахисна, хвилевий опір та інші.

· забезпечує фізичний шлях для передачі кодованих сигналів;

· установлює характеристики цих сигналів (амплітуда, частота, тривалість і т.д.);

· визначає спосіб з'єднання АС з кабелем, тип рознімань, спосіб передачі;

· забезпечує підтримку потоку бітів, зміст яких на цьому рівні не має значення;

· відповідає за кодування даних і синхронізацію бітів.

 

Канальний рівень

Завдання канального рівня (Data Link layer) – перевірка доступності середовища передачі, реалізація механізмів виявлення і корекції помилок. Для цього біти групуються в набори – кадри (frames). У ЛОМ х протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами, мостами, комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережних адаптерів і їх драйверів.

· визначає правила спільного використання фізичного рівня вузлами мережі;

· передає інформацію адресованими порціями – кадрами;

· визначає формат кадру і спосіб, відповідно до якого вузол мережі вирішує, коли можна передати чи прийняти кадр. Використовується два основних типи кадрів:

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet.

 

Мережний рівень

Відповідає за буферизацію і маршрутизацію в мережі, утворення єдиної транспортної с–ми.

Маршрутизація – істотна функція при роботі в глобальних мережах (з комутацією пакетів), коли необхідно визначити маршрут передачі пакета, виконати переклад логічних адрес вузлів мережі у фізичні. У ЛОМ між будь-якою парою вузлів є прямий шлях (маршрут), тому основна функція цього рівня зводиться до буферизації пакетів.

Прикладами протоколів канального рівня є протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

 

 

Мережі з'єднуються між собою маршрутизаторами — пристроями, що збирають інформацію про топологію міжмережних з'єднань і на її підставі пересилають пакети мережного рівня в мережу призначення. Для передачі повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно зробити деяку кількість транзитних передач між мережами, або xonів (від hop — стрибок), кожного разу вибираючи відповідний маршрут.

Таким чином, маршрутом є послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет. Прикладами протоколів мережного рівня є протокол міжмережної взаємодії IP стека TCP/IP і протокол міжмережного обміну пакетами IPX стека Novell.

 

 

Транспортний рівень

· з сторони відправника переупаковує інформаційні повідомлення: довгі розбиваються на кілька пакетів, короткі поєднуються в один;

· з приймаючої сторони збирає повідомлення з пакетів.

Мережний рівень забезпечує буферизацію для тих кількох вузлів, які могли б передати свої повідомлення в той самий вузол мережі. Моменти прибуття пакетів можуть чергуватися. Задача цього рівня – правильний збір пакетів кожного повідомлення без зсуву і втрат.

Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, що надаються транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю послуг, що надаються: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне — здатністю до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів.

Всі протоколи, починаючи з транспортного рівня і вище, реалізуються програмними засобами кінцевих вузлів мережі — компонентами їх мережних операційних систем. Як приклад транспортних протоколів можна привести протоколи TCP іUDP стека TCP/IP і протокол SPX стека Novell.

Транспортний рівень є границею, вище якої за одиницю інформації розглядається тільки повідомлення, нижче – керований мережею пакет даних.

 

Сеансовий рівень

Забезпечує управління діалогом: фіксує, яка із сторін є активною в даним момент часу, надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні крапки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної крапки, а не починати все з початку. На практиці небагато застосувань використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів, хоча функції цього рівня часто об'єднують з функціями прикладного рівня і реалізують в одному протоколі.

Дозволяє двом додаткам на різних робочих станціях установлювати, використовувати і завершувати з'єднання, що називається сеансом. Сеанс створюється за запитом процесу користувача.

У запиті визначено:

l призначення сеансу зв'язку (адреса);

l партнер.

Сеанс може початися тільки в тому випадку, якщо прикладний процес партнера активний і згодний зв'язатися. На цьому рівні виконуються такі функції, як розпізнавання імен і захист, необхідні для зв'язку двох додатків у мережі. Любий користувач, ввівши ім'я і пароль, ввійшовши у мережу, створює сеанс.

 

Рівень представлення

Має справу з формою представлення надісланої по мережі інформації, не змінюючи при цьому її зміст. Виконує шифрування і дешифровку даних, завдяки чому секретність обміну даними забезпечується відразу для всіх прикладних службах. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP/IP.

Забезпечує перетворення повідомлень, які використовуються прикладним рівнем, у деякий загальноприйнятий формат обміну даними між мережними комп'ютерами.

Метою перетворення повідомлення є стиснення даних і їх захист. На цьому рівні працює утиліта ОС, яка називається редиректор. Її призначення – переадресувати операції вводу / виводу до ресурсів сервера.

 

 

Прикладний рівень

Представляється як вікно для доступу прикладних процесів до мережних послуг.

Він забезпечує послуги, прямо підтримуючи додатки користувачів, такі як

програмне забезпечення для передачі файлів, доступу до БД і електронної пошти.

Прикладний рівень керує:

l загальним доступом до мережі;

l потоком даних;

l обробкою помилок.

Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, зазвичай називається повідомленням (message). Існує багато різноманітних служб прикладного рівня. Найбільш поширені з реалізації файлових служб: NCP в операційній системі Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP і

TFTP, що входять в стек TCP/IP.