Многоуровневый подход Декомпозиция по уровням Уровни образуют иерархию Сетевое взаимодействие – взаимодействие двух узлов – взаимодействие двух иерархий. • Протокол – формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне. • Интерфейс - формализованные правила, обеспечивающие «общение» смежных уровней одного узла. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню. • Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI Open Systems Interconnection, OSI Модель OSI является детищем двух регламентирующих организаций: Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) и Национального института стандартизации США (American National Standards Institute, ANSI). • 1983 год, ISO 7498 • 7 уровней Описание – более 1000 страниц текста
Модель OSI • Исходящий трафик проходит сверху вниз через весь стек до сетевой среды передачи, дополняясь служебной информацией, необходимой для осуществления передачи данных. • Принцип инкапсуляции данных – служебная информация на каждом уровне представляет собой заголовки и иногда пост-информацию, которые обрамляют данные, поступающие с вышележащего уровня. • Входящий трафик – снизу вверх. • PDU – protocol data unit (протокольный блок данных). • Каждый уровень имеет собственную структуру PDU.
Модель OSI • Каждый уровень модели OSI взаимодействует с тремя другими: предоставляет услуги соседнему вышележащему уровню, пользуется услугами соседнего нижележащего уровня и обращается к аналогичному уровню (peer layer) другой компьютерной системы. • Говоря более формальным языком, архитектура услуг содержит три базовых элемента: пользователя услуги (Service User), провайдера услуги (Service Provider) и точку доступа к услуге (Service Access Point, SAP). • В этом контексте пользователь услуги является уровнем модели OSI, получающим услуги от соседнего уровня модели OSI. Провайдер услуги — это уровень модели OSI, предоставляющий услуги. Наконец, SAP — элемент модели OSI, через который один уровень OSI может запрашивать услугу у другого уровня модели OSI. Проще говоря, SAP — не что иное, как протокол предоставления услуг.
Модель OSI Терминология Пакет (packet) – блок данных, передаваемый через сетевую среду Кадр (frame) – канальный уровень Дейтаграмма (datagram ) – сетевой уровень Транспортный уровень – сегмент (segment) Прикладной уровень – сообщение (messages) В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ISO/OSI)
• • • Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями. Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Три верхних уровня - прикладной, представительный и сеансовый - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. • Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.
Физический уровень • Физический уровень (Physical Layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи , таким , например , как коаксиальный кабель , витая пара , оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеет отношение характеристики физических сред передачи данных , такие как полоса пропускания , помехозащищенность , волновое сопротивление и д. р. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов , передающих дискретную информацию , например , крутизна фотонов импульсов , тип кодирования , скорость передачи сигналов , уровни напряжения или тока передаваемого сигнала. Кроме этого , здесь стандартизируются типы разъемов и назначения каждого контакта. • Функции физического уровня реализуются во всех устройствах , подключенных к сети • Безошибочность желательна, но не требуется
Канальный уровень • • • Обеспечивает безошибочную передачу блоков данных (называемых на этом уровне кадрами (frame)) через уровень 1, который при передаче может искажать данные. Этот уровень должен определять начало и конец кадра в битовом потоке, формировать из данных, передаваемых физическим уровнем, кадры или последовательности кадров, включать процедуру проверки наличия ошибок и их исправления. Этот уровень (и только он) оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры. Он несёт ответственность за правильную передачу данных (пакетов) на участках между непосредственно связанными элементами сети. Канальный уровень содержит два важных подуровня: более высокий - управление логическим соединением (logical link control, LLC) и более низкий - управления доступом к передающей среде (media access control, MAC). В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов
Сетевой уровень • Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. • В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. • Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. • Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, илихопов (от hop - прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.
Сетевой уровень • На сетевом уровне определяется два вида протоколов. Первый вид относится к определению правил передачи пакетов с данными конечных узлов от узла к маршрутизатору и между маршрутизаторами. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. К сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемыхпротоколами обмена маршрутной информацией. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.
Транспортный уровень • Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому уровню - передачу дискретных данных с той степенью надежности , которая им требуется. Модель. OSI представляет пять классов сервиса , предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством услуг : срочностью , возможностью восстановления прерванной связи , наличием средств мультиплексирования нескольких соединений межу различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение , потеря и дублирование пакетов.
Сеансовый и представительный уровни • Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе. • Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных.
• Прикладной уровень (application layer). Этот уровень непосредственно управляет доступом к приложениям и сетевым службам. Это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Webстраницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).
• • Физический (Уровень 1 ) Реализует физическую среду передачи сигнала (например, кабельную систему). Преобразует данные в передаваемый сигнал, соответствующий физической среде. Посылает сигнал по физической среде. Распознает физическую структуру сети. Обнаруживает ошибки передачи. Определяет уровни напряжения, используемые для передачи цифровых сигналов и синхронизации передаваемых пакетов. Определяет тип сигнала - цифровой или аналоговый Канальный (Уровень 2) Образует фреймы данных соответствующего формата с учетом . типа сети. Генерирует контрольные суммы. Обнаруживает ошибки, проверяя контрольные суммы Повторно посылает данные при наличии ошибок. Инициализирует канал связи и обеспечивает его бесперебойную работу, что гарантирует физическую надежность коммуникаций между узлами. Анализирует адреса устройств. Подтверждает прием фреймов Сетевой (Уровень 3) Определяет сетевой маршрут для передачи пакетов. Позволяет уменьшить вероятность перегруженности сети. Реализует виртуальные каналы (маршруты). Маршрутизирует пакеты в другие сети, при необходимости переупорядочивая передаваемые пакеты. Выполняет преобразования между протоколами Транспортный (Уровень 4)Обеспечивает надежность передачи пакетов между узлами. Обеспечивает правильный порядок передачи и приема пакетов данных. Подтверждает прием пакета. Отслеживает ошибки передачи пакетов и повторно посылает плохие пакеты. Разбивает большие фрагменты данных и собирает их на приемном узле в сетях, использующих разные протоколы Сеансовый (Уровень 5)Инициирует канал связи. Проверяет состояние установленного канала связи. В каждый момент времени определяет очередность работы узлов, (например, какой узел первым начинает передачу данных) Разрывает канал по окончании сеанса связи. Преобразует адреса узлов Представительский(Уровень 6)Преобразует данные в формат, понятный для принимающего узла (например, перекодирует символы EBCDIC в ASCII)Выполняет шифрование данных. Выполняет сжатие данных Прикладной (Уровень 7)Обеспечивает совместный доступ к удаленным дискам Обеспечивает совместный доступ к удаленным принтерам. Обрабатывает сообщения электронной почты. Обеспечивает работу служб передачи файлов. Обеспечивает работу служб управления файлами Обеспечивает работу служб эмуляции терминалов
Скачать презентацию Многоуровневый подход Декомпозиция по уровням Уровни образуют иерархию
Многоуровневый подход.ppt