W dzisiejszym artykule chcę wrócić do podstaw i porozmawiać o tym modele połączeń systemów otwartych OSI. Ten materiał będzie przydatny dla początkujących administratorów systemu i wszystkich zainteresowanych budowaniem sieci komputerowych.

Wszystkie elementy sieci, zaczynając od nośnika transmisji danych, a kończąc na sprzęcie, działają i współdziałają ze sobą zgodnie z zestawem zasad opisanych w tzw. otwarte modele interakcji systemu.

Model interakcji systemów otwartych OSI  (Open System Interconnection) została opracowana przez międzynarodową organizację dla standardów ISO (Inernational Standarts Organization).

Zgodnie z modelem OSI dane przesyłane ze źródła do miejsca docelowego są przekazywane siedem poziomów . Na każdym poziomie wykonywane jest określone zadanie, które ostatecznie nie tylko gwarantuje dostarczenie danych do ostatecznego miejsca docelowego, ale także uniezależnia ich transfer od zastosowanych do tego środków. W ten sposób osiągnięto zgodność między sieciami o różnych topologiach i wyposażeniu sieci.

Rozdzielenie wszystkich narzędzi sieciowych według poziomów upraszcza ich opracowywanie i stosowanie. Im wyższy poziom, tym trudniejszy problem rozwiązuje. Pierwsze trzy warstwy modelu OSI ( fizyczny, kanał, sieć) są ściśle związane z siecią i używanym sprzętem sieciowym. Ostatnie trzy poziomy ( sesja, zastosowana warstwa prezentacji danych) są wdrażane za pomocą systemu operacyjnego i aplikacji. Poziom transportu  działa jako pośrednik między obiema grupami.

Przed wysłaniem przez sieć dane są dzielone na paczki , tj. części informacji zorganizowane w określony sposób, tak aby były zrozumiałe dla urządzeń odbierających i przesyłających. Podczas wysyłania danych pakiet jest przetwarzany sekwencyjnie na wszystkich poziomach modelu OSI, od aplikacji po fizyczny. Na każdym poziomie kontroluj informacje o danym poziomie (tzw nagłówek pakietu ), co jest niezbędne do pomyślnej transmisji danych w sieci.

W rezultacie ten komunikat sieciowy zaczyna przypominać wielowarstwową kanapkę, która powinna być „jadalna” dla komputera, który ją otrzymał. Aby to zrobić, musisz przestrzegać pewnych zasad wymiany danych między komputerami w sieci. Te zasady są nazywane protokoły .

Po stronie odbiorczej pakiet jest przetwarzany za pomocą wszystkich poziomów modelu OSI w odwrotnej kolejności, od fizycznej do zastosowanej. Na każdym poziomie odpowiednie środki, kierowane protokołem poziomu, odczytują informacje o pakiecie, a następnie usuwają informacje dodane do pakietu na tym samym poziomie przez stronę wysyłającą i przesyłają pakiet za pomocą następnego poziomu. Gdy pakiet osiągnie poziom aplikacji, wszystkie informacje sterujące zostaną usunięte z pakietu, a dane wrócą do pierwotnej postaci.

Teraz bardziej szczegółowo rozważymy pracę na każdym poziomie modelu OSI:

Poziom fizyczny   - najniższy, zaraz za nim, znajduje się kanał komunikacyjny, przez który przesyłane są informacje. Uczestniczy w organizacji komunikacji, biorąc pod uwagę cechy nośnika transmisji danych. Zawiera więc wszystkie informacje o medium transmisji danych: poziom i częstotliwość sygnału, interferencje, poziom tłumienia sygnału, rezystancja kanału itp. Ponadto to on jest odpowiedzialny za przekazywanie przepływu informacji i przekształcanie ich zgodnie z istniejącymi metodami kodowania. Praca warstwy fizycznej jest początkowo przypisana do urządzeń sieciowych.
  Należy zauważyć, że za pomocą warstwy fizycznej określa się sieć przewodową i bezprzewodową. W pierwszym przypadku jako medium fizyczne stosuje się kabel, w drugim dowolny rodzaj komunikacji bezprzewodowej, na przykład fale radiowe lub promieniowanie podczerwone.

Poziom kanału   wykonuje najbardziej złożone zadanie - zapewnia gwarantowany transfer danych przy użyciu algorytmów warstwy fizycznej i sprawdza poprawność otrzymanych danych.

Przed rozpoczęciem transmisji danych określa się dostępność kanału transmisyjnego. Informacje są przesyłane w tzw. Blokach ramki lub ramki . Każda taka ramka jest dostarczana z sekwencją bitów na końcu i początku bloku, a także jest uzupełniona sumą kontrolną. Po otrzymaniu takiego bloku na poziomie kanału odbiorca musi sprawdzić integralność bloku i porównać otrzymaną sumę kontrolną z sumą kontrolną zawartą w jej składzie. Jeśli są zgodne, dane są uważane za prawidłowe, w przeciwnym razie rejestrowany jest błąd i wymagana jest retransmisja. W każdym przypadku sygnał jest wysyłany do nadawcy z wynikiem operacji, i dzieje się tak w przypadku każdej ramki. Zatem drugim ważnym zadaniem warstwy łącza danych jest sprawdzanie poprawności danych.

Warstwę łącza można zaimplementować zarówno sprzętowo (na przykład za pomocą przełączników), jak i przy użyciu oprogramowania (na przykład sterownik karty sieciowej).

Warstwa sieciowa   Jest to konieczne do wykonania transmisji danych ze wstępnym ustaleniem optymalnej ścieżki pakietów. Ponieważ sieć może składać się z segmentów o różnych topologiach, głównym zadaniem na poziomie sieci jest określenie najkrótszej ścieżki, jednocześnie przekształcając logiczne adresy i nazwy urządzeń sieciowych w ich fizyczną reprezentację. Ten proces nazywa się routing , a jego wagę trudno przecenić. Mając schemat routingu, który jest stale aktualizowany ze względu na występowanie różnego rodzaju „przeciążeń” w sieci, przesyłanie danych odbywa się jak najszybciej i z maksymalną prędkością.

Poziom transportu   służy do organizowania niezawodnej transmisji danych, która eliminuje utratę informacji, ich niepoprawność lub powielanie. Jednocześnie kontrolowane jest przestrzeganie prawidłowej sekwencji podczas przesyłania i odbioru danych, ich podział na mniejsze pakiety lub integracja na większe w celu zachowania integralności informacji.

Poziom sesji   odpowiedzialny za tworzenie, utrzymywanie i utrzymywanie sesji komunikacyjnej przez czas niezbędny do zakończenia transferu całego wolumenu danych. Ponadto synchronizuje transmisję pakietów, sprawdzając dostarczanie i integralność pakietów. W procesie przesyłania danych tworzone są specjalne punkty kontrolne. Jeśli awaria wystąpi podczas odbioru, brakujące pakiety są wysyłane ponownie, zaczynając od najbliższego punktu kontrolnego, co pozwala na przesłanie całej ilości danych w możliwie najkrótszym czasie, zapewniając ogólnie dobrą prędkość.

Poziom prezentacji   (lub, jak się to nazywa, poziom wykonawczy ) ma charakter pośredni, jego głównym zadaniem jest konwersja danych z formatu do transmisji przez sieć do formatu zrozumiałego na wyższy poziom i odwrotnie. Ponadto odpowiada za doprowadzenie danych do jednego formatu: gdy informacje są przesyłane między dwiema całkowicie różnymi sieciami o innym formacie danych, przed ich przetwarzaniem konieczne jest doprowadzenie ich do formy zrozumiałej zarówno dla odbiorcy, jak i nadawcy. Na tym poziomie stosowane są algorytmy szyfrowania i kompresji danych.

Poziom aplikacji   - Najnowszy i najwyższy w modelu OSI. Odpowiedzialny za komunikację sieciową z użytkownikami - aplikacje wymagające informacji z usług sieciowych na wszystkich poziomach. Za jego pomocą możesz dowiedzieć się wszystkiego, co wydarzyło się podczas transferu danych, a także informacje o błędach, które wystąpiły podczas transferu. Ponadto ten poziom zapewnia działanie wszystkich procesów zewnętrznych wdrożonych poprzez dostęp do sieci - baz danych, klientów e-mail, menedżerów pobierania plików itp.

W Internecie znalazłem zdjęcie, na którym zaprezentował się nieznany autor model sieci OSI  w postaci burgera. Myślę, że to bardzo niezapomniany obraz. Jeśli nagle w jakiejś sytuacji (na przykład podczas rozmowy kwalifikacyjnej przy ubieganiu się o pracę) musisz wymienić wszystkie siedem poziomów modelu OSI w odpowiedniej kolejności z pamięci - zapamiętaj to zdjęcie, a to ci pomoże. Dla wygody przetłumaczyłem nazwy poziomów z angielskiego na rosyjski: na dziś to wszystko. W następnym artykule będę kontynuować ten temat i mówić o nim.

Do pojedynczej prezentacji danych w sieciach z heterogenicznymi urządzeniami i oprogramowaniem Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opracowała podstawowy model komunikacji systemów otwartych OSI (Open System Interconnection). Ten model opisuje zasady i procedury przesyłania danych w różnych środowiskach sieciowych podczas organizowania sesji komunikacyjnej. Głównymi elementami modelu są poziomy, procesy aplikacji i fizyczne środki połączenia. Na ryc. 1.10 przedstawia strukturę modelu podstawowego.

Każdy poziom modelu OSI wykonuje określone zadanie w procesie przesyłania danych przez sieć. Podstawowy model stanowi podstawę do opracowania protokołów sieciowych. OSI dzieli funkcje komunikacyjne sieci na siedem poziomów, z których każdy obsługuje różne części procesu interakcji systemów otwartych.

Model OSI opisuje tylko ogólnosystemową interoperacyjność bez dotykania aplikacji użytkownika końcowego. Aplikacje wdrażają własne protokoły interakcji, uzyskując dostęp do narzędzi systemowych.

Ryc. 1.10 Model OSI

Jeśli aplikacja może przejąć funkcje niektórych wyższych poziomów modelu OSI, to w przypadku wymiany danych odnosi się bezpośrednio do narzędzi systemowych, które wykonują funkcje pozostałych niższych poziomów modelu OSI.

Interoperacyjność na poziomie modelu OSI

Model OSI można podzielić na dwa różne modele, jak pokazano na ryc. 1.11:

Model poziomy oparty na protokołach, który zapewnia mechanizm interakcji programów i procesów na różnych maszynach;

Model pionowy oparty na usługach świadczonych przez sąsiednie poziomy na tej samej maszynie.

Każdy poziom komputera wysyłającego współdziała z tym samym poziomem komputera odbierającego, tak jakby był podłączony bezpośrednio. Ten związek nazywa się komunikacją logiczną lub wirtualną. W rzeczywistości interakcja zachodzi między sąsiadującymi poziomami jednego komputera.

Tak więc informacje na komputerze wysyłającym muszą przejść przez wszystkie poziomy. Następnie jest przesyłany przez fizyczny nośnik do komputera odbiorcy i ponownie przechodzi przez wszystkie warstwy, aż osiągnie poziom, z którego został wysłany na komputerze wysyłającym.

W modelu poziomym dwa programy wymagają wspólnego protokołu do wymiany danych. W modelu pionowym sąsiednie warstwy komunikują się za pomocą interfejsu programowania aplikacji (API).

Ryc. 1.11 Schemat interakcji komputerów w podstawowym modelu referencyjnym OSI

Przed przesłaniem do sieci dane są dzielone na pakiety. Pakiet to jednostka informacji przesyłana między stacjami w sieci.

Podczas wysyłania danych pakiet przechodzi kolejno przez wszystkie poziomy oprogramowania. Na każdym poziomie informacje kontrolne danego poziomu (nagłówka) są dodawane do pakietu, co jest niezbędne do udanej transmisji danych w sieci, jak pokazano na ryc. 1.12, gdzie Zag jest nagłówkiem pakietu, Kon jest końcem pakietu.

Po stronie odbierającej pakiet przechodzi przez wszystkie poziomy w odwrotnej kolejności. Na każdym poziomie protokół tego poziomu odczytuje informacje o pakiecie, a następnie usuwa informacje dodane do pakietu na tym samym poziomie przez stronę wysyłającą i przekazuje pakiet na następny poziom. Gdy pakiet osiągnie poziom aplikacji, wszystkie informacje kontrolne zostaną usunięte z pakietu, a dane powrócą do pierwotnej postaci.

Ryc. 1.12 Utworzenie pakietu każdego poziomu modelu siedmiopoziomowego

Każdy poziom modelu spełnia swoją funkcję. Im wyższy poziom, tym trudniejszy problem rozwiązuje.

Oddzielne poziomy modelu OSI są dogodnie uważane za grupy programów zaprojektowanych do wykonywania określonych funkcji. Na przykład jeden poziom odpowiada za zapewnienie konwersji danych z ASCII na EBCDIC i zawiera programy niezbędne do wykonania tego zadania.

Każdy poziom zapewnia obsługę wyższego poziomu, żądając z kolei usługi z niższego poziomu. Wyższe warstwy żądają usługi prawie w ten sam sposób: z reguły jest to wymóg kierowania niektórych danych z jednej sieci do drugiej. Praktyczne wdrożenie zasad adresowania danych jest przypisane do niższych poziomów. Na ryc. 1.13 zawiera krótki opis funkcji wszystkich poziomów.

Ryc. 1.13 Funkcje poziomu modelu OSI

Rozważany model określa interakcję otwartych systemów różnych producentów w jednej sieci. Dlatego wykonuje dla nich działania koordynujące:

Interakcja zastosowanych procesów;

Formularze prezentacji danych;

Jednolite przechowywanie danych;

Zarządzanie zasobami sieciowymi;

Bezpieczeństwo danych i ochrona informacji;

Diagnostyka programów i sprzętu.

Warstwa aplikacji

Poziom aplikacji zapewnia procesom aplikacji dostęp do obszaru interakcji, jest górnym (siódmym) poziomem i przylega bezpośrednio do procesów aplikacji.

W rzeczywistości warstwa aplikacji jest zestawem różnych protokołów, za pomocą których użytkownicy sieci uzyskują dostęp do udostępnionych zasobów, takich jak pliki, drukarki lub hipertekstowe strony internetowe, a także organizują współpracę, na przykład za pomocą protokołu e-mail. Specjalne elementy usługi aplikacji zapewniają obsługę określonych programów aplikacji, takich jak programy do przesyłania plików i emulacji terminali. Jeśli na przykład program musi wysyłać pliki, zostanie użyty protokół FTAM (transfer, dostęp i zarządzanie plikami) do przesyłania, uzyskiwania dostępu i zarządzania plikami. W modelu OSI aplikacja, która musi wykonać określone zadanie (na przykład aktualizację bazy danych na komputerze), wysyła określone dane w postaci datagramu do warstwy aplikacji. Jednym z głównych zadań na tym poziomie jest określenie, w jaki sposób należy przetworzyć żądanie aplikacji, innymi słowy, jaki rodzaj żądania powinien zostać przyjęty.

Jednostka danych, na której działa warstwa aplikacji, jest zwykle nazywana komunikatem.

Warstwa aplikacji wykonuje następujące funkcje:

1. Realizacja różnych rodzajów pracy.

Przesyłanie plików;

Zarządzanie zadaniami;

Zarządzanie systemem itp.

2. Identyfikacja użytkowników za pomocą haseł, adresów, podpisów elektronicznych;

3. Definicja funkcjonujących subskrybentów i możliwość dostępu do nowych procesów aplikacyjnych;

4. Określenie adekwatności dostępnych zasobów;

5. Organizacja wniosków o połączenie z innymi procesami aplikacyjnymi;

6. Przeniesienie wniosków na poziom reprezentatywny w zakresie niezbędnych metod opisu informacji;

7. Wybór procedur dla planowanych procesów dialogu;

8. Zarządzanie danymi wymienianymi między procesami aplikacyjnymi i synchronizacja interakcji procesów aplikacyjnych;

9. Określenie jakości usługi (czas dostawy bloków danych, dopuszczalny poziom błędów);

10. Umowa o poprawieniu błędów i ustaleniu wiarygodności danych;

11. Koordynacja ograniczeń nałożonych na składnię (zestawy znaków, struktura danych).

Funkcje te określają rodzaje usług, które warstwa aplikacji zapewnia procesom aplikacji. Ponadto warstwa aplikacji przenosi do aplikacji usługi świadczone przez poziomy fizyczne, kanałowe, sieciowe, transportowe, sesyjne i reprezentatywne.

Na poziomie aplikacji konieczne jest udostępnienie użytkownikom już przetworzonych informacji. Oprogramowanie systemowe i oprogramowanie użytkownika może to obsłużyć.

Warstwa aplikacji odpowiada za dostęp do aplikacji w sieci. Zadania na tym poziomie to przesyłanie plików, wysyłanie wiadomości e-mail i zarządzanie siecią.

Najczęstsze protokoły trzech górnych poziomów obejmują:

Protokół przesyłania plików FTP (File Transfer Protocol);

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) to najprostszy protokół przesyłania plików;

X.400 e-mail

Telnet działa ze zdalnym terminalem;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) to prosty protokół wymiany poczty;

CMIP (Common Management Information Protocol) to ogólny protokół zarządzania informacjami;

SLIP (Serial Line IP) IP dla linii szeregowych. Protokół szeregowej transmisji danych znak po znaku;

SNMP (Simple Network Management Protocol) to prosty protokół zarządzania siecią;

Protokół FTAM (transfer, dostęp i zarządzanie plikami) do przesyłania, uzyskiwania dostępu i zarządzania plikami.

Warstwa prezentacji

Funkcje tego poziomu to prezentacja danych przesyłanych między procesami aplikacyjnymi w niezbędnej formie.

Ta warstwa zapewnia, że \u200b\u200binformacje przesyłane przez warstwę aplikacji są rozumiane przez warstwę aplikacji w innym systemie. Jeśli to konieczne, poziom prezentacji w momencie przesyłania informacji wykonuje konwersję formatów danych do jakiegoś ogólnego formatu prezentacji, a odpowiednio w momencie odbioru dokonuje odwrotnej transformacji. W ten sposób warstwy aplikacji mogą przezwyciężyć na przykład różnice składniowe w prezentacji danych. Taka sytuacja może wystąpić w sieci LAN z heterogenicznymi komputerami (IBM PC i Macintosh), które muszą wymieniać dane. Tak więc w polach baz danych informacje powinny być przedstawiane w postaci liter i cyfr, a często w formie obrazu graficznego. Przetwarzanie tych danych jest konieczne, na przykład jako liczba zmiennoprzecinkowa.

Ogólna prezentacja danych oparta jest na systemie ASN.1, jednolitym dla wszystkich poziomów modelu. Ten system służy do opisu struktury plików, a także pozwala rozwiązać problem szyfrowania danych. Na tym poziomie można wykonać szyfrowanie i deszyfrowanie danych, dzięki czemu tajemnica wymiany danych jest zapewniana natychmiast dla wszystkich usług aplikacji. Przykładem takiego protokołu jest Secure Socket Layer (SSL), który zapewnia tajne przesyłanie komunikatów dla protokołów aplikacji stosu TCP / IP. Ten poziom zapewnia konwersję danych (kodowanie, kompresja itp.) Warstwy aplikacji do strumienia informacji dla warstwy transportowej.

Poziom reprezentatywny wykonuje następujące główne funkcje:

1. Generowanie żądań ustanowienia sesji interakcji aplikacji.

2. Koordynacja prezentacji danych między procesami aplikacyjnymi.

3. Wdrożenie formularzy prezentacji danych.

4. Prezentacja materiału graficznego (rysunki, rysunki, diagramy).

5. Tajne dane.

6. Przekazywanie wniosków o wypowiedzenie.

Protokoły warstw prezentacji są zazwyczaj częścią protokołów trzech górnych warstw modelu.

Warstwa sesji

Poziom sesji to poziom, który określa procedurę przeprowadzania sesji między użytkownikami lub procesami aplikacji.

Warstwa sesji zapewnia zarządzanie dialogami w celu zarejestrowania, która strona jest obecnie aktywna, a także zapewnia narzędzia do synchronizacji. Ten ostatni pozwala wstawiać punkty kontrolne na długich biegach, aby w razie awarii można było wrócić do ostatniego punktu kontrolnego, zamiast zaczynać wszystko od nowa. W praktyce niewiele aplikacji korzysta z warstwy sesji i jest ona rzadko wdrażana.

Warstwa sesji kontroluje przesyłanie informacji między procesami aplikacji, koordynuje odbiór, przesyłanie i wydawanie pojedynczej sesji komunikacyjnej. Ponadto warstwa sesji zawiera dodatkowo funkcje zarządzania hasłami, zarządzania dialogami, synchronizacji i anulowania komunikacji w sesji transmisji po awarii z powodu błędów na niższych poziomach. Funkcje tego poziomu polegają na koordynowaniu komunikacji między dwoma aplikacjami działającymi na różnych stacjach roboczych. Ma to formę dobrze zorganizowanego dialogu. Funkcje te obejmują tworzenie sesji, kontrolowanie transmisji i odbioru pakietów wiadomości podczas sesji oraz zakończenie sesji.

Na poziomie sesji określa się, jaki będzie transfer między dwoma procesami aplikacji:

Half duplex (procesy będą kolejno przesyłać i odbierać dane);

Dupleks (procesy będą transmitować dane i odbierać je w tym samym czasie).

W trybie półdupleksowym warstwa sesji wysyła znacznik danych do procesu rozpoczynającego przesyłanie. Gdy przychodzi czas na odpowiedź drugiego procesu, token danych jest do niego przekazywany. Warstwa sesji zezwala na transmisję tylko do strony, która ma token danych.

Poziom sesji zapewnia następujące funkcje:

1. Ustanowienie i zakończenie na poziomie sesji połączenia między interakcyjnymi systemami.

2. Przeprowadzanie normalnej i pilnej wymiany danych między procesami aplikacyjnymi.

3. Zarządzanie interakcją stosowanych procesów.

4. Synchronizacja połączeń sesji.

5. Powiadomienie o procesach aplikacyjnych w wyjątkowych sytuacjach.

6. Instalacja etykiet w procesie aplikacji, umożliwiająca po awarii lub błędzie przywrócenie jej wykonania z najbliższej etykiety.

7. W razie potrzeby przerwij proces składania wniosku i jego prawidłowe wznowienie.

8. Zakończenie sesji bez utraty danych.

9. Przekazywanie specjalnych wiadomości o postępie sesji.

Warstwa sesji odpowiada za organizację sesji wymiany danych między urządzeniami terminalowymi. Protokoły warstw sesji są zwykle częścią protokołów trzech górnych warstw modelu.

Warstwa transportowa

Warstwa transportowa jest zaprojektowana do przesyłania pakietów przez sieć komunikacyjną. Na poziomie transportu pakiety są dzielone na bloki.

Pakiety mogą zostać zniekształcone lub utracone w drodze od nadawcy do odbiorcy. Chociaż niektóre aplikacje mają własne narzędzia do obsługi błędów, są takie, które wolą od razu poradzić sobie z niezawodnymi połączeniami. Warstwa transportowa polega na zapewnieniu aplikacjom danych lub wyższym poziomom modelu (aplikacji i sesji) wymaganego stopnia niezawodności. Model OSI definiuje pięć klas usług świadczonych przez warstwę transportową. Tego rodzaju usługi wyróżniają się jakością świadczonych usług: pilnością, możliwością przywrócenia przerwanego połączenia, dostępnością środków multipleksowania dla kilku połączeń między różnymi protokołami aplikacji za pośrednictwem wspólnego protokołu transportowego, a co najważniejsze, zdolnością do wykrywania i korygowania błędów transmisji, takich jak zniekształcenie, utrata i duplikacja pakietów.

Warstwa transportowa określa adresowanie urządzeń fizycznych (systemów, ich części) w sieci. Ten poziom gwarantuje dostarczanie bloków informacji do odbiorców i zarządza tą dostawą. Jego głównym zadaniem jest zapewnienie skutecznych, wygodnych i niezawodnych form przesyłania informacji między systemami. Gdy przetwarzany jest więcej niż jeden pakiet, warstwa transportowa kontroluje kolejność, w której pakiety są przekazywane. Jeśli duplikat wcześniej odebranej wiadomości przejdzie, ten poziom rozpozna to i zignoruje wiadomość.

Funkcje warstwy transportowej obejmują:

1. Kontrola transmisji sieci i integralność bloku danych.

2. Wykrywanie błędów, ich częściowe usuwanie i zgłaszanie błędów nieskorygowanych.

3. Odzyskiwanie transmisji po awariach i usterkach.

4. Rozszerzenie lub separacja bloków danych.

5. Zapewnienie priorytetów dla przesyłania bloków (normalnych lub pilnych).

6. Potwierdzenie transmisji.

7. Eliminacja bloków w sytuacjach zakleszczenia w sieci.

Począwszy od warstwy transportowej, wszystkie protokoły są implementowane przez oprogramowanie, zwykle zawarte w sieciowym systemie operacyjnym.

Najpopularniejsze protokoły warstw transportowych obejmują:

TCP (Transmission Control Protocol) protokół kontroli stosu TCP / IP;

UDP (protokół datagramów użytkowników) protokół datagramów stosu TCP / IP;

NCP (NetWare Core Protocol) podstawowy protokół sieci NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) nakazał wymianę pakietów stosu Novell;

TP4 (Transmission Protocol) - Protokół transmisji klasy 4.

Warstwa sieci

Poziom sieci zapewnia układanie kanałów łączących systemy abonenckie i administracyjne za pośrednictwem sieci komunikacyjnej, wybór trasy w sposób najszybszy i najbardziej niezawodny.

Warstwa sieciowa ustanawia komunikację w sieci komputerowej między dwoma systemami i zapewnia układanie kanałów wirtualnych między nimi. Wirtualny lub logiczny kanał to funkcjonowanie komponentów sieciowych, które stwarza iluzję interakcji komponentów układających pożądaną ścieżkę między nimi. Ponadto warstwa sieciowa informuje warstwę transportową o występujących błędach. Wiadomości warstwy sieciowej nazywane są pakietami. Pasują do danych. Warstwa sieci jest odpowiedzialna za ich adresowanie i dostarczanie.

Ułożenie najlepszej ścieżki do transferu danych nazywa się routingiem, a jej rozwiązanie jest głównym zadaniem warstwy sieciowej. Problem ten komplikuje fakt, że najkrótsza ścieżka nie zawsze jest najlepsza. Często kryterium wyboru trasy jest czas transmisji danych wzdłuż tej trasy; zależy to od przepustowości kanałów komunikacyjnych i natężenia ruchu, które mogą się zmieniać z czasem. Niektóre algorytmy routingu próbują dostosować się do zmian obciążenia, podczas gdy inne podejmują decyzje na podstawie średnich wartości przez długi czas. Wyboru trasy można dokonać według innych kryteriów, na przykład niezawodności transmisji.

Protokół łącza danych zapewnia dostarczanie danych między dowolnymi węzłami tylko w sieci o odpowiedniej typowej topologii. Jest to bardzo poważne ograniczenie, które nie pozwala na budowanie sieci o rozwiniętej strukturze, na przykład sieci, które łączą kilka sieci korporacyjnych w jedną sieć, lub wysoce niezawodnych sieci, w których istnieją redundantne połączenia między węzłami.

Zatem w sieci dostarczanie danych jest regulowane przez warstwę łącza danych, podczas gdy dostarczanie danych między sieciami jest obsługiwane przez warstwę sieci. Podczas organizowania dostarczania pakietów na poziomie sieci stosowana jest koncepcja numeru sieci. W takim przypadku adres odbiorcy składa się z numeru sieci i numeru komputera w tej sieci.

Sieci są połączone ze sobą specjalnymi urządzeniami zwanymi routerami. Router to urządzenie, które zbiera informacje o topologii połączeń w intersieci i na jego podstawie wysyła pakiety warstwy sieciowej do sieci docelowej. Aby przesłać wiadomość od nadawcy znajdującego się w jednej sieci do odbiorcy znajdującego się w innej sieci, należy wykonać kilka przeskoków między sieciami, każdorazowo wybierając odpowiednią trasę. Zatem trasa jest sekwencją routerów, wzdłuż której przechodzi pakiet.

Warstwa sieciowa jest odpowiedzialna za dzielenie użytkowników na grupy i kierowanie pakietów na podstawie translacji adresów MAC na adresy sieciowe. Warstwa sieci zapewnia również transparentną transmisję pakietów do warstwy transportowej.

Warstwa sieci pełni następujące funkcje:

1. Tworzenie połączeń sieciowych i identyfikacja ich portów.

2. Wykrywanie i korekta błędów pojawiających się podczas transmisji przez sieć komunikacyjną.

3. Zarządzanie przepływem pakietów.

4. Organizacja (porządkowanie) sekwencji pakietów.

5. Trasowanie i przełączanie.

6. Segmentacja i łączenie pakietów.

Na poziomie sieci zdefiniowane są dwa typy protokołów. Pierwszy typ dotyczy definicji reguł transmisji pakietów z danymi z węzłów końcowych z węzła do routera i między routerami. To są te protokoły, które zwykle mają na myśli mówiąc o protokołach warstwy sieci. Jednak inny typ protokołów, zwany protokołami wymiany informacji o routingu, jest często określany jako warstwa sieci. Korzystając z tych protokołów, routery zbierają informacje o topologii połączeń wzajemnych.

Protokoły warstwy sieciowej są implementowane przez moduły oprogramowania systemu operacyjnego, a także oprogramowanie i sprzęt routerów.

Najczęściej używane protokoły na poziomie sieci to:

IP (Internet Protocol) Internet Protocol, protokół sieciowy stosu TCP / IP, który zapewnia informacje o adresie i routingu;

IPX (Internetwork Packet Exchange) to internetowy protokół wymiany pakietów do adresowania i routingu pakietów w sieciach Novell;

X.25 międzynarodowy standard globalnej komunikacji z komutacją pakietów (protokół ten jest częściowo implementowany na poziomie 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) to protokół sieciowy bez połączeń.

Warstwa łącza (łącze danych)

Jednostką informacji w warstwie łącza danych są ramki. Personel to logicznie zorganizowana struktura, w której można umieszczać dane. Zadaniem warstwy łącza danych jest przesyłanie ramek z warstwy sieciowej do warstwy fizycznej.

Na poziomie fizycznym bity są po prostu wysyłane. Nie bierze pod uwagę, że w niektórych sieciach, w których linie komunikacyjne są używane na przemian przez kilka par współpracujących komputerów, fizyczny nośnik transmisji może być zajęty. Dlatego jednym z zadań warstwy łącza danych jest sprawdzenie dostępności medium transmisyjnego. Kolejnym zadaniem warstwy łącza danych jest wdrożenie mechanizmów wykrywania i korekcji błędów.

Poziom kanału zapewnia poprawną transmisję każdej ramki, umieszczając specjalną sekwencję bitów na początku i na końcu każdej ramki, aby ją oznaczyć, a także oblicza sumę kontrolną, sumując w ten sposób wszystkie bajty ramki i dodając sumę kontrolną do ramki. Gdy ramka dotrze, odbiornik ponownie oblicza sumę kontrolną odebranych danych i porównuje wynik z sumą kontrolną z ramki. Jeśli się zgadzają, ramka jest uważana za prawidłową i akceptowaną. Jeśli sumy kontrolne się nie zgadzają, wówczas zapisywany jest błąd.

Zadaniem warstwy łącza danych jest pobranie pakietów pochodzących z warstwy sieci i przygotowanie ich do transmisji, umieszczając je w ramce o odpowiednim rozmiarze. Poziom ten musi określać, gdzie zaczyna się i gdzie kończy blok, a także wykrywać błędy transmisji.

Na tym samym poziomie określa się zasady korzystania z warstwy fizycznej przez węzły sieciowe. Elektryczna reprezentacja danych w sieci LAN (bity danych, metody kodowania danych i znaczniki) jest rozpoznawana na tym i tylko na tym poziomie. Tutaj błędy są wykrywane i korygowane (za pomocą wymagań dotyczących retransmisji danych).

Warstwa łącza zapewnia tworzenie, przesyłanie i odbiór ramek danych. Ta warstwa obsługuje żądania warstwy sieci i wykorzystuje usługę warstwy fizycznej do odbierania i przesyłania pakietów. Specyfikacje IEEE 802.X dzielą warstwę łącza na dwa podpoziomy:

LLC (Logical Link Control) logiczne sterowanie kanałem zapewnia logiczną kontrolę komunikacji. Podwarstwa LLC zapewnia usługę warstwy sieci i jest powiązana z transmisją i odbiorem wiadomości użytkownika.

Kontrola dostępu do mediów MAC (Media Assessment Control). Podwarstwa MAC kontroluje dostęp do wspólnego fizycznego nośnika (transfer znacznika lub kolizja lub wykrywanie kolizji) i kontroluje dostęp do kanału komunikacyjnego. Podwarstwa LLC znajduje się nad podwarstwą MAC.

Warstwa łącza określa dostęp do mediów i kontrolę transmisji za pośrednictwem procedury przesyłania danych kanału.

Przy dużych rozmiarach przesyłanych bloków danych warstwa łącza danych dzieli je na ramki i przesyła ramki w postaci sekwencji.

Po otrzymaniu ramek formularze poziomu przesyłają z nich bloki danych. Rozmiar bloku danych zależy od metody transmisji, jakości kanału, przez który jest przesyłany.

W sieciach lokalnych protokoły warstwy łącza są używane przez komputery, mosty, przełączniki i routery. W komputerach funkcje na poziomie łącza są realizowane przez połączone wysiłki kart sieciowych i ich sterowników.

Warstwa łącza może wykonywać następujące typy funkcji:

1. Organizacja (ustanowienie, zarządzanie, zakończenie) połączeń kanałowych i identyfikacja ich portów.

2. Organizacja i transfer personelu.

3. Wykrywanie i korekta błędów.

4. Zarządzanie przepływem danych.

5. Zapewnienie przejrzystości kanałów logicznych (przesyłanie danych zakodowanych w jakikolwiek sposób za ich pośrednictwem).

Najczęściej używane protokoły w warstwie łącza to:

HDLC (High Level Data Link Control) to protokół kontroli łącza danych wysokiego poziomu dla połączeń szeregowych;

IEEE 802.2 LLC (Typ I i \u200b\u200bTyp II) zapewnia MAC dla środowisk 802.x;

Technologia sieci Ethernet zgodnie ze standardem IEEE 802.3 dla sieci wykorzystujących topologię magistrali i wielokrotny dostęp z nasłuchiwaniem częstotliwości nośnej i wykrywaniem konfliktów;

Token ring Technologia sieci IEEE 802.5 wykorzystująca topologię pierścienia i metodę dostępu do pierścienia z transferem tokena;

FDDI (Fibre Distributed Data Interface Station) technologia sieciowa IEEE 802.6 wykorzystująca media światłowodowe;

X.25 międzynarodowy standard globalnej komunikacji z komutacją pakietów;

Sieć przekaźników ramek zorganizowana z technologii X25 i ISDN.

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna jest zaprojektowana do współpracy z fizycznymi środkami połączenia. Fizyczne środki połączenia to połączenie środowiska fizycznego, sprzętu i oprogramowania, które zapewnia transmisję sygnałów między systemami.

Środowisko fizyczne jest materialną substancją, przez którą przekazywane są sygnały. Środowisko fizyczne jest podstawą, na której budowane są fizyczne środki połączenia. Eter, metale, szkło optyczne i kwarc są szeroko stosowane jako medium fizyczne.

Warstwa fizyczna składa się z podpoziomu dokowania z medium i podpoziom konwersji konwersji.

Pierwszy z nich zapewnia parowanie strumienia danych z wykorzystywanym fizycznym kanałem komunikacyjnym. Drugi implementuje transformacje związane z odpowiednimi protokołami. Warstwa fizyczna zapewnia fizyczny interfejs z kanałem danych, a także opisuje procedury przesyłania sygnałów do kanału i odbierania ich z kanału. Na tym poziomie określa się parametry elektryczne, mechaniczne, funkcjonalne i proceduralne dla fizycznego połączenia w systemach. Warstwa fizyczna odbiera pakiety danych z leżącej powyżej warstwy kanału i przekształca je w sygnały optyczne lub elektryczne odpowiadające strumieniowi binarnemu 0 i 1. Sygnały te są przesyłane przez medium transmisyjne do węzła odbiorczego. Właściwości mechaniczne i elektryczne / optyczne medium transmisyjnego są określane na poziomie fizycznym i obejmują:

Rodzaj kabli i złączy;

Przypisanie pinów w złączach;

Schemat kodowania sygnału dla wartości 0 i 1.

Warstwa fizyczna wykonuje następujące funkcje:

1. Ustanowienie i rozdzielenie połączeń fizycznych.

2. Transmisja sygnałów w kodzie szeregowym i odbiór.

3. Słuchanie, jeśli to konieczne, kanałów.

4. Identyfikacja kanału.

5. Powiadomienie o usterkach i awariach.

Powiadomienie o wystąpieniu awarii i awarii wynika z faktu, że na poziomie fizycznym wykrywana jest pewna klasa zdarzeń, które zakłócają normalne działanie sieci (kolizja ramek wysyłanych przez kilka systemów jednocześnie, przerwa w obwodzie, przerwa w zasilaniu, utrata kontaktu mechanicznego itp.). Typy usług świadczonych dla warstwy łącza danych są określone przez protokoły warstwy fizycznej. Słuchanie kanału jest konieczne, gdy grupa systemów jest podłączona do jednego kanału, ale tylko jeden z nich może transmitować sygnały. Dlatego słuchanie kanału pozwala ustalić, czy można swobodnie nadawać. W niektórych przypadkach, aby jaśniej określić strukturę, poziom fizyczny jest podzielony na kilka podpoziomów. Na przykład warstwa fizyczna sieci bezprzewodowej jest podzielona na trzy podpoziomy (ryc. 1.14).

Ryc. 1.14 Warstwa fizyczna bezprzewodowej sieci LAN

Funkcje warstwy fizycznej są realizowane we wszystkich urządzeniach podłączonych do sieci. Po stronie komputera funkcje warstwy fizycznej są wykonywane przez kartę sieciową. Przekaźniki są jedynym rodzajem sprzętu, który działa tylko na poziomie fizycznym.

Warstwa fizyczna może zapewniać zarówno transmisję asynchroniczną (szeregową), jak i synchroniczną (równoległą), która jest używana w przypadku niektórych komputerów mainframe i minikomputerów. W warstwie fizycznej należy zdefiniować schemat kodowania reprezentujący wartości binarne w celu przesłania ich kanałem komunikacyjnym. Wiele sieci lokalnych używa kodowania Manchester.

Przykładem protokołu warstwy fizycznej jest specyfikacja technologii Ethernet 10Base-T, która definiuje nieekranowany kabel kategorii 3 skrętki o impedancji fali 100 omów, złącze RJ-45, maksymalną długość segmentu fizycznego 100 metrów, kod Manchester do prezentacji danych i inne cechy. sygnały środowiskowe i elektryczne.

Najczęstsze specyfikacje warstwy fizycznej obejmują:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - właściwości mechaniczne / elektryczne niezrównoważonego interfejsu szeregowego;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - właściwości mechaniczne, elektryczne i optyczne zrównoważonego interfejsu szeregowego;

Ethernet - technologia sieciowa zgodna ze standardem IEEE 802.3 dla sieci wykorzystujących topologię magistrali i wielokrotny dostęp z nasłuchiwaniem nośnej i wykrywaniem konfliktów;

Token ring to technologia sieciowa IEEE 802.5, która wykorzystuje topologię pierścienia i metodę dostępu do tokena.

Model referencyjny OSI to 7-poziomowa hierarchia sieci stworzona przez międzynarodową organizację normalizacyjną (ISO). Prezentowany model na ryc. 1 ma 2 różne modele:

• oparty na protokole model poziomy, który implementuje interakcję procesów i oprogramowania na różnych maszynach
• model pionowy oparty na usługach sprzedawanych przez sąsiednie poziomy na tej samej maszynie

W pionie sąsiednie poziomy są zmieniane przez informacje za pomocą interfejsów API. Model poziomy wymaga wspólnego protokołu do wymiany informacji na tym samym poziomie.

Rysunek - 1

Model OSI opisuje tylko metody interakcji systemu zaimplementowane przez system operacyjny, oprogramowanie itp. Model nie obejmuje metod interakcji użytkownika końcowego. W idealnych warunkach aplikacje powinny odnosić się do wyższego poziomu modelu OSI, ale w praktyce wiele protokołów i programów ma metody dostępu do niższych poziomów.

Poziom fizyczny

Na poziomie fizycznym dane są prezentowane w postaci sygnałów elektrycznych lub optycznych odpowiadających 1 i 0 strumienia binarnego. Parametry medium transmisyjnego są określane na poziomie fizycznym:

• rodzaj złączy i kabli
• przypisanie pinów w złączach
• schemat kodowania sygnałów 0 i 1

Najpopularniejsze typy specyfikacji na tym poziomie to:

•   - niezrównoważone parametry interfejsu szeregowego
•   - zrównoważone parametry interfejsu szeregowego
• IEEE 802.3 -
• IEEE 802.5 -

Na poziomie fizycznym nie można zrozumieć znaczenia danych, ponieważ są one reprezentowane w postaci bitów.

Poziom kanału

Ten kanał realizuje transport i odbiór ramek danych. Warstwa realizuje żądania warstwy sieci i wykorzystuje warstwę fizyczną do odbierania i przesyłania. Specyfikacje IEEE 802.x dzielą tę warstwę na dwie podwarstwy: logiczna kontrola kanału (LLC) i średnia kontrola dostępu (MAC). Najpopularniejsze protokoły na tym poziomie to:

• IEEE 802.2 LLC i MAC
• Ethernet
• Token Ring

Również na tym poziomie wykrywane są i korygowane błędy transmisji. Na warstwie łącza pakiet jest umieszczany w polu danych ramki - enkapsulacja. Wykrywanie błędów jest możliwe przy użyciu różnych metod. Na przykład implementacja ustalonych granic ramki lub sumy kontrolnej.

Warstwa sieciowa

Na tym poziomie użytkownicy sieci dzielą się na grupy. To tutaj realizowane jest routing pakietów oparty na adresach MAC. Warstwa sieciowa implementuje transparentną transmisję pakietów do warstwy transportowej. Na tym poziomie granice sieci różnych technologii są usuwane. pracować na tym poziomie. Przykład działania warstwy sieci pokazano na ryc. 2 Najpopularniejsze protokoły:

Rysunek - 2

Poziom transportu

Na tym poziomie przepływy informacji są dzielone na pakiety do transmisji na poziomie sieci. Najpopularniejsze protokoły na tym poziomie to:

• TCP - protokół kontroli transmisji

Poziom sesji

Na tym poziomie organizacja sesji wymiany informacji między urządzeniami terminalowymi. Na tym poziomie istnieje definicja strony aktywnej i synchronizacji sesji. W praktyce wiele innych protokołów warstw zawiera funkcję warstwy sesji.

Poziom prezentacji

Na tym poziomie dane są wymieniane między oprogramowaniem w różnych systemach operacyjnych. Na tym poziomie realizowana jest konwersja informacji (kompresja itp.) W celu przeniesienia przepływu informacji na poziom transportu. Protokoły warstw są również używane przez wyższe warstwy modelu OSI.

Poziom aplikacji

Warstwa aplikacji implementuje dostęp aplikacji do sieci. Warstwa kontroluje przesyłanie plików i zarządzanie siecią. Zastosowane protokoły:

• FTP / TFTP - protokół przesyłania plików
• X 400 - e-mail
• Telnet
• CMIP - zarządzanie informacjami
• SNMP - zarządzanie siecią
• NFS - sieciowy system plików
• FTAM - metoda dostępu do przesyłania plików

Z faktu, że protokół jest porozumieniem przyjętym przez dwa współdziałające ze sobą obiekty, w tym przypadku dwa komputery pracujące w sieci, wcale nie wynika, że \u200b\u200bjest koniecznie standardem. Ale w praktyce przy wdrażaniu sieci są zwykle używane standardowe protokoły. Może być markowy, krajowy lub standardy międzynarodowe.

Na początku lat 80. wiele międzynarodowych organizacji normalizacyjnych - ISO, ITU-T i niektóre inne - opracowało model, który odegrał znaczącą rolę w rozwoju sieci. Ten model nazywa się modelem ISO / OSI.

Model interakcji systemów otwartych (Otwarte połączenie systemowe, OSI) określa różne poziomy interakcji systemów w sieci z komutacją pakietów, nadaje im standardowe nazwy i wskazuje, jakie funkcje powinien wykonywać każdy poziom.

Model OSI został opracowany w oparciu o rozległe doświadczenie zdobyte w tworzeniu sieci komputerowych, głównie globalnych, w latach 70. Pełny opis tego modelu zajmuje ponad 1000 stron tekstu.

W modelu OSI (ryc. 11.6) sposoby interakcji są podzielone na siedem poziomów: stosowane, przedstawiciel, sesja, transport, sieć, kanał i fizyczne. Każda warstwa dotyczy określonego aspektu interakcji urządzenia sieciowego.

Ryc. 11,6

Model OSI opisuje tylko ogólnosystemową interoperacyjność zaimplementowaną przez system operacyjny, narzędzia systemowe  i sprzęt. Model nie obejmuje środków interakcji między aplikacjami użytkowników końcowych. Natywne protokoły interakcji aplikacji są implementowane poprzez dostęp do narzędzi systemowych. Dlatego konieczne jest rozróżnienie między poziomem interakcji między aplikacjami a poziom aplikacji.

Należy również pamiętać, że aplikacja może przejąć funkcje niektórych wyższych poziomów modelu OSI. Na przykład niektóre DBMS mają wbudowane narzędzia. zdalny dostęp  do plików. W takim przypadku aplikacja, uzyskując dostęp do zasobów zdalnych, nie korzysta z systemowej usługi plików; omija górne poziomy modelu OSI i uzyskuje bezpośredni dostęp do odpowiedzialnych narzędzi systemowych transport  wiadomości w sieci, które znajdują się na niższych poziomach modelu OSI.

Pozwól więc aplikacji zażądać warstwy aplikacji, na przykład usługi plików. Na podstawie tego żądania oprogramowanie na poziomie aplikacji generuje komunikat w standardowym formacie. Zwykła wiadomość składa się z nagłówka i pola danych. Nagłówek zawiera informacje serwisowe, które muszą zostać przesłane przez sieć do warstwy aplikacji na komputerze docelowym, aby powiedzieć mu, jakie prace należy wykonać. W naszym przypadku nagłówek powinien oczywiście zawierać informacje o lokalizacji pliku i typie operacji, którą należy wykonać. Pole danych komunikatu może być puste lub zawierać pewne dane, na przykład te, które należy zapisać w zdalnym pliku. Aby jednak dostarczyć te informacje zgodnie z ich przeznaczeniem, wciąż pozostaje wiele zadań do rozwiązania, za które odpowiadają podstawowe poziomy.

Po utworzeniu wiadomości poziom aplikacji  kieruje go w dół stosu poziom reprezentatywny. Protokół poziom reprezentatywny  Na podstawie informacji otrzymanych z nagłówka na poziomie aplikacji wykonuje wymagane działania i dodaje do wiadomości własne informacje o usłudze - nagłówek poziom reprezentatywnyktóry zawiera wskazówki dotyczące protokołu poziom reprezentatywny  maszyna docelowa. Wynikowa wiadomość jest wysyłana w dół. poziom sesji, który z kolei dodaje własny nagłówek itp. (Niektóre protokoły umieszczają informacje o usługach nie tylko na początku wiadomości jako nagłówek, ale także na końcu, w postaci tzw. „przyczepy”). Wreszcie wiadomość dociera do dołu, poziom fizyczny, który w rzeczywistości przekazuje go za pośrednictwem linii komunikacyjnych do maszyny docelowej. W tym momencie wiadomość jest „zarośnięta” nagłówkami wszystkich poziomów (

Model sieci OSI  (Open Systems Interconnection Basic Reference Model) to abstrakcyjny model sieci służący do komunikacji i opracowywania protokołów sieciowych.

Model składa się z 7 poziomów umieszczonych jeden nad drugim. Poziomy oddziałują ze sobą („pionowo”) poprzez interfejsy i mogą oddziaływać z równoległym poziomem innego systemu („poziomo”) za pomocą protokołów. Każdy poziom może wchodzić w interakcje tylko z sąsiadami i wykonywać funkcje przypisane tylko do niego. Pomimo istnienia innych modeli większość producentów sieci opracowuje dziś swoje produkty w oparciu o tę strukturę.

Poziomy OSI

Każdy poziom modelu OSI odpowiada za część procesu przetwarzania w celu przygotowania danych do transmisji przez sieć.

Zgodnie z modelem OSI, w procesie przesyłania danych dosłownie przechodzi od góry do dołu przez poziomy modelu OSI komputera wysyłającego i w górę przez poziomy modelu OSI komputera odbierającego. Na komputerze odbierającym zachodzi proces odwrotnego enkapsulacji. Bity docierają do fizycznej warstwy modelu OSI komputera-hosta. Gdy przejdziesz na wyższy poziom OSI komputera odbierającego, dane zostaną przeniesione do warstwy aplikacji.

Poziom	Tytuł	Opis 1	Opis 2
7.	Stosowane	Na tym poziomie pracują użytkownicy produktów końcowych. Nie obchodzi ich, w jaki sposób przesyłane są dane, dlaczego i przez które miejsce ... Powiedzieli „CHCĘ!” - a my, programiści, musimy im to zapewnić. Jako przykład możemy wziąć pod uwagę każdą grę sieciową: dla gracza działa ona na tym poziomie.	Gdy użytkownik chce wysłać dane, takie jak e-mail, proces enkapsulacji rozpoczyna się na poziomie aplikacji. Warstwa aplikacji odpowiada za zapewnienie dostępu do sieci aplikacjom. Informacje przechodzą przez trzy górne poziomy i, sprowadzając się do poziomu transportu, są uważane za dane.
6.	Wykonawczy (wprowadzenie do XML, SMB)	Tutaj programista zajmuje się danymi otrzymanymi z niższych poziomów. Zasadniczo jest to konwersja i prezentacja danych w przystępnej formie dla użytkownika.
5.	Sesja (TLS, certyfikaty SSL dla strony, poczta, NetBios)	Ten poziom umożliwia użytkownikom przeprowadzanie „sesji komunikacyjnych”. Oznacza to, że na tym poziomie transmisja pakietów staje się przezroczysta dla programisty i może on, bez myślenia o implementacji, bezpośrednio przesyłać dane jako cały strumień. Tutaj HTTP, FTP, Telnet, SMTP itp. Wchodzą na scenę.
4.	Transport (porty TCP, UDP)	Kontroluje transmisję danych (pakietów sieciowych). Oznacza to, że sprawdza ich integralność podczas transmisji, rozkłada obciążenie itp. Ta warstwa implementuje protokoły takie jak TCP, UDP itp. Najbardziej nas interesuje.	Na poziomie transportu dane są dzielone na łatwiejsze do zarządzania segmenty lub jednostki PDU na poziomie transportu w celu uporządkowanego transportu przez sieć. PDU opisuje dane, które przemieszczają się z jednej warstwy modelu OSI do drugiej. Ponadto PDU warstwy transportowej zawiera informacje, takie jak numery portów, numery sekwencji i numery uzgadniania, które są używane do niezawodnego transportu danych.
3.	Sieć (protokół diagnostyczny przeciążenia sieci IP, ICMP)	Logicznie kontroluje adresowanie sieci, routing itp. Powinien zainteresować twórców nowych protokołów i standardów. Na tym poziomie zaimplementowane są protokoły IP, IPX, IGMP, ICMP, ARP. Jest kontrolowany głównie przez sterowniki i systemy operacyjne. Oczywiście warto się tam dostać, ale tylko wtedy, gdy wiesz, co robisz i jesteś całkowicie pewny siebie.	W warstwie sieci każdy segment przychodzący z warstwy transportowej staje się pakietem. Pakiet zawiera logiczne adresowanie i inne dane sterujące poziomu 3.
2.	Kanał (WIFI, co to jest Ethernet)	Poziom ten kontroluje odbiór sygnałów elektronicznych przez logikę (elementy elektroniczne) urządzeń. To znaczy, wchodząc w interakcję na tym poziomie, sprzęt zamienia strumień bitów w sygnały elektryczne i odwrotnie. Nie interesuje się nami, ponieważ nie rozwijamy sprzętu, chipów itp. Poziom dotyczy kart sieciowych, mostów, przełączników, routerów itp.	W warstwie łącza każdy pakiet przychodzący z warstwy sieci staje się ramką. Ramka zawiera adres fizyczny i dane korekcji błędów.
1.	Sprzęt (fizyczny) (laser, prąd, radio)	Kontroluje transmisję sygnałów fizycznych między urządzeniami sprzętowymi, które są częścią sieci. Oznacza to, że kontroluje przenoszenie elektronów drutem. Nie interesuje się nami, ponieważ wszystko, co jest na tym poziomie, kontrolowane jest sprzętowo (realizacja tego poziomu jest zadaniem producentów koncentratorów, multiplekserów, repeaterów i innego sprzętu). Nie jesteśmy amatorskimi fizykami radiowymi, ale twórcami gier.	Na poziomie fizycznym ramka staje się bitami. W środowisku sieciowym bity są przesyłane pojedynczo.

Widzimy, że im wyższy poziom, tym wyższy stopień abstrakcji od transferu danych do pracy z samymi danymi. Takie jest znaczenie całego modelu OSI: coraz wyżej na stopniach jego drabiny, coraz mniej zależy nam na tym, jak dane są przesyłane, coraz bardziej interesują nas same dane, a nie sposoby ich przesyłania. Jako programiści interesujemy się poziomami 3, 4 i 5. Musimy korzystać z dostarczonych przez nich narzędzi, aby budować poziomy 6 i 7, z którymi użytkownicy końcowi mogą pracować.

Warstwa sieciowa

W warstwie sieciowej OSI zaimplementowane są protokoły IP (IPv4, struktura protokołu IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

Musisz zrozumieć, dlaczego istniała potrzeba zbudowania warstwy sieci, dlaczego sieci zbudowane przy użyciu narzędzi kanału i warstwy fizycznej nie spełniają wymagań użytkowników.

Możliwe jest stworzenie złożonej, ustrukturyzowanej sieci z integracją różnych podstawowych technologii sieciowych z wykorzystaniem warstwy łącza danych: do tego celu można użyć niektórych rodzajów mostów i przełączników. Oczywiście ruch w takiej sieci rozwija się losowo, ale z drugiej strony charakteryzuje się także niektórymi przepisami. Z reguły w takiej sieci niektórzy użytkownicy pracujący nad wspólnym zadaniem (na przykład pracownicy jednego działu) najczęściej wysyłają zapytania do siebie lub do wspólnego serwera, a tylko czasami potrzebują dostępu do zasobów komputerowych innego działu. Dlatego w zależności od ruchu sieciowego komputery w sieci są podzielone na grupy zwane segmentami sieci. Komputery są łączone w grupę, jeśli większość ich wiadomości jest przeznaczona (adresowana) do komputerów tej samej grupy. Segmentacja sieci może być przeprowadzana przez mosty i przełączniki. Chronią lokalny ruch w segmencie bez przesyłania poza nim ramek, z wyjątkiem tych adresowanych do komputerów znajdujących się w innych segmentach. W ten sposób jedna sieć dzieli się na osobne podsieci. Z tych podsieci w przyszłości można budować sieci kompozytowe o wystarczająco dużych rozmiarach.

Idea podsieci jest podstawą do budowy sieci kompozytowych.

Sieć jest nazywana kompozyt  (sieć internetowa lub internet), jeśli można to przedstawić jako połączenie kilku sieci. Sieci wchodzące w skład sieci złożonej nazywane są podsieciami, tworzącymi sieci lub po prostu sieciami, z których każda może działać w oparciu o własną technologię łącza danych (choć nie jest to konieczne).

Ale wdrożenie tego pomysłu za pomocą repeaterów, mostów i przełączników ma bardzo znaczące ograniczenia i wady.

W topologii sieci zbudowanej z repeaterów oraz mostków lub przełączników nie powinno być pętli. Rzeczywiście, mostek lub przełącznik może rozwiązać problem dostarczenia pakietu do adresata tylko wtedy, gdy istnieje tylko jeden sposób między nadawcą a odbiorcą. Chociaż jednocześnie obecność redundantnych łączy tworzących pętle jest często konieczna dla lepszego równoważenia obciążenia, a także dla poprawy niezawodności sieci poprzez tworzenie ścieżek kopii zapasowych.

Logiczne segmenty sieci znajdujące się między mostami lub przełącznikami są słabo odizolowane od siebie. Nie są chronione przed burzami transmisyjnymi. Jeśli jakakolwiek stacja wysyła komunikat rozgłoszeniowy, ten komunikat jest przesyłany do wszystkich stacji we wszystkich logicznych segmentach sieci. Administrator musi ręcznie ograniczyć liczbę pakietów rozgłoszeniowych, które węzeł może wygenerować na jednostkę czasu. Zasadniczo udało nam się w jakiś sposób wyeliminować problem burz rozgłoszeniowych za pomocą mechanizmu sieci wirtualnej (Konfiguracja Debian D-Link VLAN), zaimplementowanego w wielu przełącznikach. Ale w tym przypadku, chociaż możliwe jest tworzenie grup stacji odizolowanych od ruchu, jest wystarczająco elastyczny, aby być całkowicie odizolowany, to znaczy, że węzły jednej sieci wirtualnej nie mogą oddziaływać z węzłami innej sieci wirtualnej.

W sieciach zbudowanych na podstawie mostów i przełączników problem sterowania ruchem jest dość trudny do rozwiązania na podstawie wartości danych zawartych w pakiecie. W takich sieciach jest to możliwe tylko przy pomocy niestandardowych filtrów, dla których administrator ma do czynienia z binarną reprezentacją zawartości pakietów.

Implementacja podsystemu transportowego tylko za pomocą warstw fizycznych i łącza danych, które obejmują mosty i przełączniki, prowadzi do niewystarczająco elastycznego, jednopoziomowego systemu adresowania: adres MAC jest używany jako adres stacji odbiorczej - adres, który jest sztywno podłączony do karty sieciowej.

Wszystkie wady mostów i przełączników związane są tylko z faktem, że działają one zgodnie z protokołami łącza danych. Chodzi o to, że te protokoły nie definiują wprost pojęcia części sieci (lub podsieci lub segmentu), które mogłyby zostać wykorzystane do strukturyzacji dużej sieci. Dlatego twórcy technologii sieciowych postanowili powierzyć zadanie budowy sieci złożonej nowemu poziomowi - sieciowemu.