У сьогоднішній статті я хочу повернутися до основ, і розповім про моделі взаємодії відкритих систем OSI. Даний матеріал буде корисний початківцям системним адміністраторам і всім тим, хто цікавиться побудовою комп'ютерних мереж.
Всі складові мережі, починаючи з середи передачі даних і закінчуючи обладнанням, функціонують і взаємодіють один з одним відповідно до зводу правил, які описані в так званій моделі взаємодії відкритих систем.
Модель взаємодії відкритих систем OSI (Open System Interconnection) розроблена міжнародною організацією по стандартам ISO (Inernational Standarts Organization).
Відповідно до моделі OSI, дані, що передаються від джерела до адресата, проходять сім рівнів . На кожному рівні виконується певна задача, що в результаті не тільки гарантує доставку даних в кінцевий пункт, а й робить їх передачу незалежній від застосовуваних для цього коштів. Таким чином, досягається сумісність між мережами з різними топологиями і мережевим обладнанням.
Поділ всіх мережевих засобів за рівнями спрощує їх розробку і застосування. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує. Перші три рівня моделі OSI ( фізичний, канальний, мережевий) Тісно пов'язані з мережею і використовуваним мережним устаткуванням. Останні три рівня ( сеансовий, рівень представлення даних, прикладної) Реалізуються засобами операційної системи і прикладних програм. транспортний рівень виступає в якості посередника між цими двома групами.
Перед пересиланням через мережу, дані розбиваються на пакети , Тобто порції інформації, організовані певним чином, щоб вони були зрозумілі приймаючим і передавальним пристроям. При відправці даних пакет послідовно обробляється засобами всіх рівнів моделі OSI, починаючи з прикладного і закінчуючи фізичним. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (звана заголовком пакету ), Яка необхідна для успішної передачі даних по мережі.
В результаті це мережеве послання починає нагадувати багатошаровий бутерброд, який повинен бути "їстівним" для отримав його комп'ютера. Для цього необхідно дотримуватися певних правил обміну даними між мережевими комп'ютерами. Такі правила отримали назви протоколів .
На приймаючій стороні пакет проходить обробку засобами всіх рівнів моделі OSI в зворотному порядку, починаючи з фізичного і закінчуючи прикладним. На кожному рівні відповідні кошти, керуючись протоколом рівня, читають інформацію пакета, потім видаляють інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передають пакет засобами наступного рівня. Коли пакет дійде до прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.
Тепер розглянемо роботу кожного рівня моделі OSI докладніше:
фізичний рівень
- найнижчий, за ним знаходиться безпосередньо канал зв'язку, через який здійснюється передача інформації. Він бере участь в організації зв'язку, з огляду на особливості середовища передачі даних. Так, він містить всі відомості про середовище передачі даних: рівень і частоту сигналу, наявність перешкод, рівень загасання сигналу, опір каналу і т.д. Крім того, саме він відповідає за передачу потоку інформації і перетворення її у відповідності з існуючими методами кодування. Робота фізичного рівня спочатку покладається на мережеве обладнання.
Варто відзначити, що саме за допомогою фізичного рівня визначається провідна і бездротова мережа. У першому випадку в якості фізичне середовище використовується кабель, у другому - будь-який вид бездротового зв'язку, Наприклад радіохвилі або інфрачервоне випромінювання.
канальний рівень виконує найскладнішу задачу - забезпечує гарантовану передачу даних за допомогою алгоритмів фізичного рівня і перевіряє правильність отриманих даних.
Перш ніж ініціювати передачу даних, визначається доступність каналу їх передачі. Інформація передається блоками, які носять назву кадрів , або фреймів . Кожен такий кадр забезпечується послідовністю біт в кінці і на початку блоку, а також доповнюється контрольною сумою. При прийомі такого блоку на канальний рівень одержувач повинен перевірити цілісність блоку і порівняти прийняту контрольну суму з контрольною сумою, що йде в його складі. Якщо вони збігаються, дані вважаються коректними, інакше фіксується помилка і потрібно повторна передача. У будь-якому випадку відправнику надсилається сигнал з результатом виконання операції, і так відбувається з кожним кадром. Таким чином, друге важливе завдання канального рівня - перевірка коректності даних.
Канальний рівень може реалізовуватися як апаратно (наприклад, за допомогою комутаторів), так і за допомогою програмного забезпечення (наприклад, драйвера мережевого адаптера).
Мережевий рівень необхідний для виконання роботи по передачі даних з попереднім визначенням оптимального шляху руху пакетів. Оскільки мережа може складатися з сегментів з різними топологиями, головне завдання мережевого рівня - визначити найкоротший шлях, попутно перетворюючи логічні адреси та імена мережевих пристроїв в їх фізичне уявлення. Цей процес носить назву маршрутизації , І важливість його важко переоцінити. Володіючи схемою маршрутизації, яка постійно оновлюється в зв'язку з виникненням різного роду "заторів" в мережі, передача даних здійснюється в максимально короткі терміни і з максимальною швидкістю.
транспортний рівень використовується для організації надійної передачі даних, яка виключає втрату інформації, її некоректність або дублювання. При цьому контролюються дотримання правильної послідовності при передачі-отримання даних, розподіл їх на більш дрібні пакети або об'єднання в більш великі для збереження цілісності інформації.
сеансовий рівень відповідає за створення, супровід і підтримку сеансу зв'язку на час, необхідний для завершення передачі всього обсягу даних. Крім того, він виробляє синхронізацію передачі пакетів, здійснюючи перевірку доставки і цілісності пакету. В процесі передачі даних створюються спеціальні контрольні точки. Якщо при передачі-приймання стався збій, відсутні пакети відправляються заново, починаючи з найближчої контрольної точки, що дозволяє передати весь обсяг даних в максимально короткий термін, забезпечуючи в цілому гарну швидкість.
Рівень представлення даних (Або, як його ще називають, представницький рівень ) Є проміжним, його основне завдання - перетворення даних з формату для передачі по мережі в формат, зрозумілий більш високому рівню, і навпаки. Крім того, він відповідає за приведення даних до єдиного формату: коли інформація передається між двома абсолютно різними мережами з різним форматом даних, то перш, ніж їх обробити, необхідно привести їх до такого виду, який буде зрозумілий як одержувачу, так і відправнику. Саме на цьому рівні застосовуються алгоритми шифрування і стиснення даних.
прикладний рівень - останній і самий верхній в моделі OSI. Відповідає за зв'язок мережі з користувачами - додатками, яким потрібна інформація від мережевих служб усіх рівнів. З його допомогою можна дізнатися все, що відбувалося в процесі передачі даних, а також інформацію про помилки, що виникли в процесі їх передачі. Крім того, даний рівень забезпечує роботу всіх зовнішніх процесів, що здійснюються за рахунок доступу до мережі - баз даних, поштових клієнтів, Менеджерів завантаження файлів і т.д.
На просторах мережі інтернет я знайшов картинку, на якій невідомий автор представив мережеву модель OSI у вигляді бургера. Вважаю, це дуже запам'ятовується образ. Якщо раптом в якійсь ситуації (наприклад, на співбесіді при влаштуванні на роботу) вам знадобитися по пам'яті перерахувати всі сім рівнів моделі OSI в правильному порядку - просто згадайте цю картинку, і це вам допоможе. Для зручності я перевів назви рівнів з англійської на російську мову: На сьогодні це все. У наступній статті я продовжу тему і розповім про.
Для єдиного уявлення даних у мережах з неоднорідними пристроями та програмним забезпеченням міжнародна організація по стандартам ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модель описує правила і процедури передачі даних в різних мережевих середовищах з організацією сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси і фізичні засоби з'єднання. На рис. 1.10 представлена \u200b\u200bструктура базової моделі.
Кожен рівень моделі OSI виконує певне завдання в процесі передачі даних по мережі. Базова модель є основою для розробки мережевих протоколів. OSI розділяє комунікаційні функції в мережі на сім рівнів, кожен з яких обслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритих систем.
Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Додатки реалізують свої власні протоколи взаємодії, звертаючись до системних засобів.
Мал. 1.10. модель OSI
Якщо додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, то для обміну даними воно звертається безпосередньо до системних засобів, які виконують функції залишилися нижніх рівнів моделі OSI.
Взаємодія рівнів моделі OSI
Модель OSI можна розділити на дві різних моделі, як показано на рис. 1.11:
Горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм і процесів на різних машинах;
Вертикальну модель на основі послуг, які забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.
Кожен рівень компьютера-відправника взаємодіє з таким же рівнем комп'ютера-одержувача, як ніби він пов'язаний безпосередньо. Такий зв'язок називається логічного чи віртуальної зв'язком. Насправді взаємодія здійснюється між суміжними рівнями одного комп'ютера.
Отже, інформація на комп'ютері-відправника повинна пройти через всі рівні. Потім вона передається по фізичному середовищі до комп'ютера-одержувача і знову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, з якого вона була послана на комп'ютері-відправника.
У горизонтальній моделі двом програмам потрібен загальний протокол для обміну даними. У вертикальної моделі сусідні рівні обмінюються даними з використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application Programming Interface).
Мал. 1.11. Схема взаємодії комп'ютерів в базовій еталонною моделі OSI
Перед подачею в мережу дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) - це одиниця інформації, що передається між станціями мережі.
При відправці даних пакет проходить послідовно через всі рівні програмного забезпечення. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі даних по мережі, як це показано на рис. 1.12, де Заг - заголовок пакета, Кон - кінець пакету.
На приймаючій стороні пакет проходить через всі рівні в зворотному порядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакета, потім видаляє інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передає пакет наступного рівня. Коли пакет сягне Прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.
Мал. 1.12. Формування пакету кожного рівня семиуровневой моделі
Кожен рівень моделі виконує свою функцію. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує.
Окремі рівні моделі OSI зручно розглядати як групи програм, призначених для виконання конкретних функцій. Один рівень, наприклад, відповідає за забезпечення перетворення даних з ASCII в EBCDIC і містить програми, необхідні для виконання цього завдання.
Кожен рівень забезпечує сервіс для вищого рівня, просячи в свою чергу сервіс у нижчестоящого рівня. Верхні рівні запитують сервіс майже однаково: як правило, це вимога маршрутизації якихось даних з однієї мережі в іншу. Практична реалізація принципів адресації даних покладено на нижні рівні. На рис. 1.13 наведено короткий опис функцій всіх рівнів.
Мал. 1.13. Функції рівнів моделі OSI
Вже згадана модель визначає взаємодію відкритих систем різних виробників в одній мережі. Тому вона виконує для них координуючі дії по:
Взаємодії прикладних процесів;
Формам уявлення даних;
Однаковому зберігання даних;
Управлінню мережевими ресурсами;
Безпеки даних і захисту інформації;
Діагностиці програм і технічних засобів.
Прикладний рівень (Application layer)
Прикладний рівень забезпечує прикладним процесам кошти доступу до області взаємодії, є верхнім (сьомим) рівнем і безпосередньо примикає до прикладних процесів.
Насправді прикладної рівень - це набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі отримують доступ до ресурсів, що розділяються, таким як файли, принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організують свою спільну роботу, наприклад за допомогою протоколу електронної пошти. Спеціальні елементи прикладного сервісу забезпечують сервіс для конкретних прикладних програм, таких як програми пересилки файлів і емуляції терміналів. Якщо, наприклад програмі необхідно переслати файли, то обов'язково буде використаний протокол передачі, доступу та управління файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). У моделі OSI прикладна програма, якої потрібно виконати конкретне завдання (наприклад, оновити базу даних на комп'ютері), посилає конкретні дані у вигляді Дейтаграми на прикладний рівень. Одна з основних завдань цього рівня - визначити, як слід обробляти запит прикладної програми, іншими словами, який вигляд повинен прийняти даний запит.
Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням (message).
Прикладний рівень виконує наступні функції:
1. Виконання різних видів робіт.
Передача файлів;
Управління завданнями;
Управління системою і т. Д;
2. Ідентифікація користувачів по їх паролів, адресами, електронних підписів;
3. Визначення функціонуючих абонентів і можливості доступу до нових прикладним процесам;
4. Визначення достатності наявних ресурсів;
5. Організація запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;
6. Передача заявок представницькому рівню на необхідні методи опису інформації;
7. Вибір процедур планованого діалогу процесів;
8. Управління даними, якими обмінюються прикладні процеси і синхронізація взаємодії прикладних процесів;
9. Визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок);
10. Угода про виправлення помилок і визначенні достовірності даних;
11. Узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набори символів, структура даних).
Зазначені функції визначають види сервісу, які прикладної рівень надає прикладним процесам. Крім цього, прикладний рівень передає прикладним процесам сервіс, що надається фізичним, канальним, мережевим, транспортним, сеансовим і представницьким рівнями.
На прикладному рівні необхідно надати в розпорядження користувачів вже перероблену інформацію. З цим може впоратися системне і користувальницьке програмне забезпечення.
Прикладний рівень відповідає за доступ додатків в мережу. Завданнями цього рівня є перенесення файлів, обмін поштовими повідомленнями і управління мережею.
До числа найбільш поширених протоколів верхніх трьох рівнів відносяться:
FTP (File Transfer Protocol) протокол передачі файлів;
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) найпростіший протокол пересилки файлів;
X.400 електронна пошта;
Telnet робота з віддаленим терміналом;
SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol) простий протокол поштового обміну;
CMIP (Common Management Information Protocol) загальний протокол управління інформацією;
SLIP (Serial Line IP) IP для послідовних ліній. Протокол послідовної посимвольной передачі даних;
SNMP (Simple Network Management Protocol) простий протокол мережевого управління;
FTAM (File Transfer, Access, and Management) протокол передачі, доступу та управління файлами.
Рівень представлення даних (Presentation layer)
Функції даного рівня - представлення даних, що передаються між прикладними процесами, у потрібній формі.
Цей рівень забезпечує те, що інформація, передана прикладним рівнем, буде зрозуміла прикладному рівню в іншій системі. У випадках необхідності рівень подання в момент передачі виконує перетворення форматів даних в певний загальний формат уявлення, а в момент прийому, відповідно, виконує зворотне перетворення. Таким чином, прикладні рівні можуть подолати, наприклад, синтаксичні відмінності в представленні даних. Така ситуація може виникнути в ЛВС з неоднотипними комп'ютерами (IBM PC і Macintosh), яким необхідно обмінюватися даними. Так, в полях баз даних інформація повинна бути представлена \u200b\u200bу вигляді букв і цифр, а часто і в вигляді графічного зображення. Обробляти ці дані потрібно, наприклад, як числа з плаваючою комою.
В основу загального представлення даних покладено єдина всім рівнів моделі система ASN.1. Ця система служить для опису структури файлів, а також дозволяє вирішити проблему шифрування даних. На цьому рівні може виконуватися шифрування і дешифрування даних, завдяки яким секретність обміну даними забезпечується відразу для всіх прикладних сервісів. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP / IP. Цей рівень забезпечує перетворення даних (кодування, компресія і т.п.) прикладного рівня в потік інформації для транспортного рівня.
Представницький рівень виконує наступні основні функції:
1. Генерація запитів встановлення сеансів взаємодії прикладних процесів.
2. Узгодження уявлення даних між прикладними процесами.
3. Реалізація форм представлення даних.
4. Подання графічного матеріалу (креслень, малюнків, схем).
5. Засекречування даних.
6. Передача запитів на припинення сеансів.
Протоколи рівня уявлення даних зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.
Сеансовий рівень (Session layer)
Сеансовий рівень - це рівень, що визначає процедуру проведення сеансів між користувачами чи прикладними процесами.
Сеансовий рівень забезпечує управління діалогом для того, щоб фіксувати, яка зі сторін є активною в даний момент, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні точки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, замість того щоб починати все спочатку. На практиці деякі додатки використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується.
Сеансовий рівень управляє передачею інформації між прикладними процесами, координує прийом, передачу і видачу одного сеансу зв'язку. Крім того, сеансовий рівень містить додатково функції управління паролями, управління діалогом, синхронізації і скасування зв'язку в сеансі передачі після збою внаслідок помилок в нижчих рівнях. Функції цього рівня складаються в координації зв'язку між двома прикладними програмами, що працюють на різних робочих станціях. Це відбувається у вигляді добре структурованого діалогу. У число цих функцій входить створення сеансу, управління передачею і прийомом пакетів повідомлень під час сеансу і завершення сеансу.
На сеансовому рівні визначається, яким буде передача між двома прикладними процесами:
Полудуплексной (процеси передаватимуть і приймати дані по черзі);
Дуплексной (процеси передаватимуть дані, і приймати їх одночасно).
У напівдуплексному режимі сеансовий рівень видає тому процесу, який починає передачу, маркер даних. Коли другого процесу приходить час відповідати, маркер даних передається йому. Сеансовий рівень дозволяє передачу лише тому боці, яка має маркером даних.
Сеансовий рівень забезпечує виконання таких функцій:
1. Встановлення і завершення на сеансовому рівні з'єднання між взаємодіючими системами.
2. Виконання нормального і термінового обміну даними між прикладними процесами.
3. Управління взаємодією прикладних процесів.
4. Синхронізація сеансових з'єднань.
5. Оповіщення прикладних процесів про виняткових ситуаціях.
6. Встановлення в прикладному процесі міток, що дозволяють після відмови або помилки відновити його виконання від найближчій мітки.
7. Переривання в потрібних випадках прикладного процесу його коректне поновлення.
8. Припинення сеансу без втрати даних.
9. Передача особливих повідомлень про хід проведення сеансу.
Сеансовий рівень відповідає за організацію сеансів обміну даними між кінцевими машинами. Протоколи сеансового рівня зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.
Транспортний рівень (Transport Layer)
Транспортний рівень призначений для передачі пакетів через комунікаційну мережу. На транспортному рівні пакети розбиваються на блоки.
На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути спотворені або загублені. Хоча деякі додатки мають власні засоби обробки помилок, існують і такі, які вважають за краще відразу мати справу з надійним з'єднанням. Робота транспортного рівня полягає в тому, щоб забезпечити додаткам або верхнім рівням моделі (прикладному і сеансовому) передачу даних з тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, наданих транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю наданих послуг: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне здатність до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів.
Транспортний рівень визначає адресацію фізичних пристроїв (систем, їх частин) в мережі. Цей рівень гарантує доставку блоків інформації адресатам і управляє цієї доставкою. Його головним завданням є забезпечення ефективних, зручних і надійних форм передачі інформації між системами. Коли в процесі обробки є близько одного пакета, транспортний рівень контролює черговість проходження пакетів. Якщо проходить дублікат прийнятого раніше повідомлення, то даний рівень пізнає те й ігнорує повідомлення.
У функції транспортного рівня входять:
1. Управління передачею по мережі і забезпечення цілісності блоків даних.
2. Виявлення помилок, часткова їх ліквідація і повідомлення про невиправлених помилки.
3. Відновлення передачі після відмов і несправностей.
4. Укрупнення або поділ блоків даних.
5. Надання пріоритетів при передачі блоків (нормальна або термінова).
6. Звіт про підтвердження надсилання.
7. Ліквідація блоків при тупикових ситуаціях в мережі.
Починаючи з транспортного рівня, все вище розміщені протоколи реалізуються програмними засобами, зазвичай включаються до складу мережевої операційної системи.
Найбільш поширені протоколи транспортного рівня включають в себе:
TCP (Transmission Control Protocol) протокол управління передачею стека TCP / IP;
UDP (User Datagram Protocol) призначений для користувача протокол дейтаграм стека TCP / IP;
NCP (NetWare Core Protocol) базовий протокол мереж NetWare;
SPX (Sequenced Packet eXchange) упорядкований обмін пакетами стека Novell;
TP4 (Transmission Protocol) - протокол передачі класу 4.
Мережевий рівень (Network Layer)
Мережевий рівень забезпечує прокладку каналів, що з'єднують абонентські і адміністративні системи через комунікаційну мережу, вибір маршруту найбільш швидкого і надійного шляху.
Мережевий рівень встановлює зв'язок в обчислювальної мережі між двома системами і забезпечує прокладку віртуальних каналів між ними. Віртуальний або логічний канал - це таке функціонування компонентів мережі, яка створює взаємодіючим компонентами ілюзію прокладки між ними потрібного тракту. Крім цього, мережевий рівень повідомляє транспортному рівню про з'являються помилках. Повідомлення мережевого рівня прийнято називати пакетами (packet). У них містяться фрагменти даних. Мережевий рівень відповідає за їх адресацію і доставку.
Прокладка найкращого шляхи для передачі даних називається маршрутизацією, і її рішення є головним завданням мережевого рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних по цьому маршруту; воно залежить від пропускної здатності каналів зв'язку і інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з плином часу. Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, в той час як інші приймають рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і за іншими критеріями, наприклад, надійності передачі.
Протокол канального рівня забезпечує доставку даних між будь-якими вузлами тільки в мережі з відповідною типовою топологією. Це дуже жорстке обмеження, яке не дозволяє будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, що об'єднують кілька мереж підприємства в єдину мережу, або високонадійні мережі, в яких існують надлишкові зв'язку між вузлами.
Таким чином, всередині мережі доставка даних регулюється канальним рівнем, а ось доставкою даних між мережами займається мережевий рівень. При організації доставки пакетів на мережевому рівні використовується поняття номер мережі. У цьому випадку адреса одержувача складається з номера мережі і номера комп'ютера в цій мережі.
Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, званими маршрутизаторами. Маршрутизатор - це пристрій, який збирає інформацію про топологію між мережевих з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережевого рівня в мережу призначення. Для того щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно здійснити деяку кількість транзитних передач (hops) між мережами, щоразу, вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрут є послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет.
Мережевий рівень відповідає за розподіл користувачів на групи і маршрутизацію пакетів на основі перетворення MAC-адрес в мережеві адреси. Мережевий рівень забезпечує також прозору передачу пакетів на транспортний рівень.
Мережевий рівень виконує функції:
1. Створення мережевих з'єднань і ідентифікація їх портів.
2. Виявлення та виправлення помилок, що виникають при передачі через комунікаційну мережу.
3. Управління потоками пакетів.
4. Організація (впорядкування) послідовностей пакетів.
5. Маршрутизація і комутація.
6. Сегментування і об'єднання пакетів.
На мережевому рівні визначається два види протоколів. Перший вид відноситься до визначення правил передачі пакетів з даними кінцевих вузлів від вузла до маршрутизатора і між маршрутизаторами. Саме ці протоколи звичайно мають на увазі, коли говорять про протоколи мережевого рівня. Однак часто до мережевого рівня відносять і інший вид протоколів, званих протоколами обміну маршрутною інформацією. За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань.
Протоколи мережевого рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними і апаратними засобами маршрутизаторів.
Найбільш часто на мережевому рівні використовуються протоколи:
IP (Internet Protocol) протокол Internet, мережевий протокол стека TCP / IP, який надає адресну і маршрутну інформацію;
IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол міжмережевого обміну пакетами, призначений для адресації і маршрутизації пакетів в мережах Novell;
X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів (частково цей протокол реалізований на рівні 2);
CLNP (Connection Less Network Protocol) мережевий протокол без організації з'єднань.
Канальний рівень (Data Link)
Одиницею інформації канального рівня є кадри (frame). Кадри - це логічно організована структура, в яку можна поміщати дані. Завдання канального рівня - передавати кадри від мережевого рівня до фізичного рівня.
На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в деяких мережах, в яких лінії зв'язку використовуються поперемінно кількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнята. Тому одним із завдань канального рівня є перевірка доступності середовища передачі. Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення та корекції помилок.
Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, вміщуючи спеціальну послідовність біт, в початок і кінець кожного кадру, щоб відзначити його, а також обчислює контрольну суму, підсумовуючи все байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат з контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.
Завдання канального рівня - брати пакети, вступники зі рівня і готувати їх до передавання, кладучи в кадр відповідного розміру. Цей рівень повинен визначити, де починається і де закінчується блок, а також виявляти помилки передачі.
На цьому ж рівні визначаються правила використання фізичного рівня вузлами мережі. Електричне уявлення даних в ЛВС (біти даних, методи кодування даних і маркери) розпізнаються на цьому і тільки на цьому рівні. Тут виявляються і виправляються (шляхом вимог повторної передачі даних) помилки.
Канальний рівень забезпечує створення, передачу і прийом кадрів даних. Цей рівень обслуговує запити мережевого рівня і використовує сервіс фізичного рівня для прийому і передачі пакетів. Специфікації IEEE 802.х ділять канальний рівень на два підрівні:
LLC (Logical Link Control) управління логічним каналом здійснює логічний контроль зв'язку. Підрівень LLC забезпечує обслуговування мережного рівня життя та пов'язані з передачею і прийомом призначених для користувача повідомлень.
MAC (Media Assess Control) контроль доступу до середовища. Підрівень MAC регулює доступ до поділюваного фізичного середовища (передача маркера або виявлення колізій або зіткнень) і управляє доступом до каналу зв'язку. Підрівень LLC знаходиться вище підрівні МАC.
Канальний рівень визначає доступ до середовища і управління передачею у вигляді процедури передачі даних по каналу.
При великих обсягах переданих блоків даних канальний рівень ділить їх на кадри і передає кадри у вигляді послідовностей.
При отриманні кадрів рівень формує з них передані блоки даних. Розмір блоку даних залежить від способу передачі, якості каналу, по якому він передається.
У локальних мережах протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами, мостами, комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережевих адаптерів і їх драйверів.
Канальний рівень може виконувати такі види функцій:
1. Організація (встановлення, управління, розірвання) канальних з'єднань і ідентифікація їх портів.
2. Організація і передача кадрів.
3. Виявлення та виправлення помилок.
4. Управління потоками даних.
5. Забезпечення прозорості логічних каналів (передачі по ним даних, закодованих будь-яким способом).
Найбільш часто використовувані протоколи канального рівня включають:
HDLC (High Level Data Link Control) протокол управління каналом передачі даних високого рівня, для послідовних з'єднань;
IEEE 802.2 LLC (тип I і тип II) забезпечують MAC для середовищ 802.x;
Ethernet мережна технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої частоти і виявленням конфліктів;
Token ring мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера;
FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) мережева технологія за стандартом IEEE 802.6, яка використовує оптоволоконний носій;
X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів;
Frame relay мережу, організована з технологій Х25 і ISDN.
Фізичний рівень (Physical Layer)
Фізичний рівень призначений для поєднання з обмеженими фізичними засобами з'єднання. Фізичні засоби з'єднання - це сукупність фізичної середовища, апаратних і програмних засобів, Що забезпечує передачу сигналів між системами.
Фізичне середовище - це матеріальна субстанція, через яку здійснюється передача сигналів. Фізичне середовище є основою, на якій будуються фізичні засоби з'єднання. Як фізичне середовище широко використовуються ефір, метали, оптичне скло і кварц.
Фізичний рівень складається з Подуровня стикування з середовищем і Подуровня перетворення передачі.
Перший з них забезпечує сполучення потоку даних з використовуваним фізичним каналом зв'язку. Другий здійснює перетворення, пов'язані з застосовуваними протоколами. Фізичний рівень забезпечує фізичний інтерфейс з каналом передачі даних, а також описує процедури передачі сигналів в канал і отримання їх з каналу. На цьому рівні визначаються електричні, механічні, функціональні і процедурні параметри для фізичної зв'язку в системах. Фізичний рівень отримує пакети даних від вищого канального рівня і перетворює їх в оптичні або електричні сигнали, відповідні 0 і 1 бінарного потоку. Ці сигнали посилаються через середовище передачі на прийомний вузол. Механічні і електричні / оптичні властивості середовища передачі визначаються на фізичному рівні і включають:
Тип кабелів і роз'ємів;
Розводку контактів в роз'ємах;
Схему кодування сигналів для значень 0 і 1.
Фізичний рівень виконує наступні функції:
1. Встановлення і роз'єднання фізичних сполук.
2. Передача сигналів в послідовному коді і прийом.
3. Прослуховування, в потрібних випадках, каналів.
4. Ідентифікація каналів.
5. Оповіщення про появу несправностей і відмов.
Оповіщення про появу несправностей і відмов пов'язано з тим, що на фізичному рівні здійснюється виявлення певного класу подій, що заважають нормальній роботі мережі (зіткнення кадрів, посланих відразу кількома системами, обрив каналу, відключення живлення, втрата механічного контакту і т.д.). Види сервісу, що надається канальному рівню, визначаються протоколами фізичного рівня. Прослуховування каналу необхідно в тих випадках, коли до одного каналу підключається група систем, але одночасно передавати сигнали дозволяється тільки однієї з них. Тому прослуховування каналу дозволяє визначити, чи вільний він для передачі. У ряді випадків для більш чіткого визначення структури фізичний рівень розбивається на кілька підрівнів. Наприклад, фізичний рівень бездротового мережі ділиться на три підрівні (рис. 1.14).
Мал. 1.14. Фізичний рівень бездротової локальної мережі
Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером. Повторювачі є єдиним типом устаткування, яке працює тільки на фізичному рівні.
Фізичний рівень може забезпечувати як асинхронну (послідовну) і синхронну (паралельну) передачу, яка застосовується для деяких мейнфреймів і міні-комп'ютерів. На Фізичному рівні повинна бути визначена схема кодування для представлення двійкових значень з метою їх передачі по каналу зв'язку. У багатьох локальних мережах використовується манчестерське кодування.
Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає в якості використовуваного кабелю неекрановану виту пару категорії 3 з хвилевим опором 100 Ом, роз'єм RJ-45, максимальну довжину фізичного сегмента 100 метрів, манчестерський код для представлення даних і інші характеристики середовища і електричних сигналів.
До числа найбільш поширених специфікацій фізичного рівня відносяться:
EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - механічні / електричні характеристики незбалансованого послідовного інтерфейсу;
EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механічні, електричні та оптичні характеристики збалансованого послідовного інтерфейсу;
Ethernet - мережева технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої і виявленням конфліктів;
Token ring - мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера.
Еталонна модель OSI являє собою 7-рівневу мережеву ієрархію створену міжнародною організацією по стандартам (ISO). Представлена \u200b\u200bмодель на рис.1 має 2 різних моделі:
- горизонтальна модель на основі протоколів, що реалізує взаємодію процесів і ПО на різних машинах
- вертикальну модель на основі послуг, реалізованих сусідніми рівнями один одному на одній машині
У вертикальній - сусідні рівні змінюються інформацією за допомогою інтерфейсів API. Горизонтальна модель вимагає загальний протокол для обміну інформацією на одному рівні.
Малюнок 1
Модель OSI описує тільки системні методи взаємодії, реалізовані ОС, ПО і тд. Модель не включає методи взаємодії кінцевих користувачів. В ідеальних умовах додатки повинні звертатися до верхнього рівня моделі OSI, однак на практиці багато протоколів і програми мають методи звернення до нижніх рівнів.
фізичний рівень
На фізичному рівні дані представлені в вигляді електричних або оптичних сигналів, що відповідають 1 і 0 бінарного потоку. Параметри середовища передачі визначаються на фізичному рівні:
- тип роз'ємів і кабелів
- розводка контактів в роз'ємах
- схема кодування сигналів 0 і 1
Найпоширеніші види специфікацій на цьому рівні:
- - параметри незбалансованого послідовного інтерфейсу
- - параметри збалансованого послідовного інтерфейсу
- IEEE 802.3 -
- IEEE 802.5 -
На фізичному рівні можна вникнути в сенс даних, так як вона представлена \u200b\u200bу вигляді бітів.
канальний рівень
На цьому каналі реалізована транспортування і прийом кадрів даних. Рівень реалізує запити мережевого рівня і використовує фізичний рівень для прийому і передачі. Специфікації IEEE 802.x ділять цей рівень на два підрівні управління логічним каналом (LLC) і управління доступом до середовища (MAC). Найпоширеніші протоколи на цьому рівні:
- IEEE 802.2 LLC і MAC
- Ethernet
- Token Ring
Також на цьому рівні реалізується виявлення та виправлення помилок при передачі. На канальному рівні пакет поміщається в поле даних кадру - інкапсуляція. Виявлення помилок можливо за допомогою різних методів. Наприклад реалізація фіксованих меж кадру, або контрольною сумою.
Мережевий рівень
На цьому рівні відбувається поділ користувачів мережі на групи. Тут реалізується маршрутизація пакетів на основі MAC-адрес. Мережевий рівень реалізує прозору передачу пакетів на транспортний рівень. На цьому рівні стираються кордони мереж різних технологій. працюють на цьому рівні. Приклад роботи мережевого рівня показаний на рис.2 Найчастіші протоколи:
Малюнок - 2
транспортний рівень
На цьому рівні потоки інформації діляться на пакети для передачі їх на мережевому рівні. Найпоширеніші протоколи цього рівня:
- TCP - протокол управління передачею
сеансовий рівень
На цьому рівні відбувається організація сеансів обміну інформацією між кінцевими машинами. На цьому рівні йде визначення активної сторони і реалізується синхронізація сеансу. На практиці багато протоколів інших рівнів включають функцію сеансового рівня.
рівень представлення
На цьому рівні відбувається обмін даними між ПО на різних ОС. На цьому рівні реалізовано перетворення інформації (, стиснення і тд) для передачі потоку інформації на транспортний рівень. Протоколи рівня використовуються і ті, що використовують вищі рівні моделі OSI.
прикладний рівень
Прикладний рівень реалізує доступ додатки в мережу. Рівень управляє перенесенням файлів і управління мережею. Використовувані протоколи:
- FTP / TFTP - протокол передачі файлів
- X 400 - електронна пошта
- Telnet
- CMIP - управління інформацією
- SNMP - управління мережею
- NFS - мережева файлова система
- FTAM - метод доступу для перенесення файлів
З того, що протокол є угодою, прийняте двома взаємодіючими об'єктами, в даному випадку двома працюючими в мережі комп'ютерами, зовсім не випливає, що він обов'язково був стандартним. Але на практиці при реалізації мереж зазвичай використовуються стандартні протоколи. Це можуть бути фірмові, національні або міжнародні стандарти.
На початку 80-х років ряд міжнародних організацій по стандартизації - ISO, ITU -T і деякі інші - розробили модель, яка зіграла значну роль в розвитку мереж. Ця модель називається моделлю ISO / OSI.
Модель взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI) Визначає різні рівні взаємодії систем в мережах з комутацією пакетів, Дає їм стандартні імена і вказує, які функції повинен виконувати кожен рівень.
Модель OSI була розроблена на підставі великого досвіду, отриманого при створенні комп'ютерних мереж, в основному глобальних, в 70-і роки. Повний опис цієї моделі займає більше 1000 сторінок тексту.
У моделі OSI (рис. 11.6) кошти взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, представницький, Сеансовий, транспортний, мережевий, канальний і фізичний. Кожен рівень має справу з певним аспектом взаємодії мережевих пристроїв.
Мал. 11.6.
Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, що реалізовуються операційною системою, системними утилітами і апаратними засобами. Модель не включає засоби взаємодії додатків кінцевих користувачів. Власні протоколи взаємодії додатку реалізовують, звертаючись до системних засобів. Тому необхідно розрізняти рівень взаємодії додатків і прикладний рівень.
Слід також мати на увазі, що додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI. Наприклад, деякі СУБД мають вбудовані засоби віддаленого доступу до файлів. У цьому випадку додаток, виконуючи доступ до віддалених ресурсів, не використовує системну файлову службу; воно обходить верхні рівні моделі OSI і звертається безпосередньо до системних засобів, відповідальних за транспортування повідомлень по мережі, які розташовуються на нижніх рівнях моделі OSI.
Отже, нехай додаток звертається із запитом до прикладного рівня, наприклад до файлової служби. На підставі цього запиту програмне забезпечення прикладного рівня формує повідомлення стандартного формату. Звичайне повідомлення складається з заголовка і поля даних. Тема містить службову інформацію, яку необхідно передати через мережу прикладному рівню машини-адресата, щоб повідомити йому, яку роботу треба виконати. У нашому випадку заголовок, очевидно, повинен містити інформацію про місцезнаходження файлу і про тип операції, яку необхідно виконати. Поле даних повідомлення може бути порожнім або містити будь-які дані, наприклад ті, які необхідно записати в віддалений файл . Але для того щоб доставити цю інформацію за призначенням, належить вирішити ще багато завдань, відповідальність за які несуть нижележащие рівні.
Після формування повідомлення прикладний рівень направляє його вниз по стеку представницькому рівню. протокол представницького рівня на підставі інформації, отриманої із заголовка прикладного рівня, виконує необхідні дії і додає до повідомлення власну службову інформацію - заголовок представницького рівня, В якому містяться вказівки для протоколу представницького рівня машини-адресата. Отримане в результаті повідомлення передається вниз сеансовому рівню, Який в свою чергу додає свій заголовок, і т. Д. (Деякі протоколи поміщають службову інформацію не тільки на початку повідомлення у вигляді заголовка, але і в кінці, у вигляді так званого "концевика".) Нарешті, повідомлення досягає нижнього, фізичного рівня, Який, власне, і передає його по лініях зв'язку машині-адресату. До цього моменту повідомлення "обростає" заголовками всіх рівнів (
мережева модель OSI (Базова еталонна модель взаємодії відкритих систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) - абстрактна мережева модель для комунікацій і розробки мережевих протоколів.
Модель складається з 7-ми рівнів, розташованих один над одним. Рівні взаємодіють один з одним (по «вертикалі») за допомогою інтерфейсів, і можуть взаємодіяти з паралельним рівнем іншої системи (по «горизонталі») за допомогою протоколів. Кожен рівень може взаємодіяти тільки зі своїми сусідами і виконувати відведені тільки йому функції. Незважаючи на існування інших моделей, більшість мережевих виробників сьогодні розробляють свої продукти на основі цієї структури.
рівні OSI
Кожен рівень моделі OSI відповідає за частину процесу обробки з підготовки даних до передачі по мережі.
Відповідно до моделі OSI в процесі передачі дані буквально проходять зверху вниз по рівням моделі OSI відправляє комп'ютера і вгору за рівнями моделі OSI приймає комп'ютера. На приймаючому комп'ютері відбувається процес, зворотний інкапсуляції. Біти прибувають на фізичний рівень моделі OSI приймає комп'ютера. В процесі переміщення вгору за рівнями OSI приймає комп'ютера дані надійдуть на прикладний рівень.
| рівень | Назва | опис 1 | опис 2 |
| 7. | прикладний | Це рівень, з яким працюють користувачі кінцевих продуктів. Їх не хвилює, як передаються дані, навіщо і через яке місце ... Вони сказали "ХОЧУ!" - а ми, програмісти, повинні їм це забезпечити. Як приклад можна взяти на розгляд будь-яку мережеву гру: для гравця вона працює на цьому рівні. | Коли користувач хоче відправити дані, наприклад, електронну пошту, На прикладному рівні починається процес інкапсуляції. Прикладний рівень відповідає за забезпечення мережевого доступу до додатків. Інформація проходить через верхні три рівні і, потрапляючи вниз, на транспортний рівень, вважається даними. |
| 6. | Представницький (Введення в XML, SMB) | Тут програміст має справу з даними, отриманими від нижчих рівнів. В основному, це конвертація і уявлення даних в легкотравному для користувача вигляді. | |
| 5. | Сеансовий (TLS, SSL сертифікати для для сайту, пошти, NetBios) | Цей рівень дозволяє користувачам здійснювати "сеанси зв'язку". Тобто саме на цьому рівні передача пакетів стає для програміста прозорою, і він може, не замислюючись про реалізацію, безпосередньо передавати дані, як цілісний потік. Тут на сцену вступають протоколи HTTP, FTP, Telnet, SMTP і т.д. | |
| 4. | Транспортний (Порти TCP, UDP) | Здійснює контроль над передачею даних ( мережевих пакетів). Тобто, перевіряє їх цілісність при передачі, розподіляє навантаження і т.д. Цей рівень реалізує такі протоколи, як TCP, UDP і т.д. Для нас представляє найбільший інтерес. | На транспортному рівні дані розбиваються на більш легко керовані сегменти, або блоки PDU транспортного рівня, для впорядкованої транспортування по мережі. Блок PDU описує дані так, як вони рухаються з одного рівня моделі OSI на інший. Крім того, блок PDU транспортного рівня містить таку інформацію, як номери портів, порядкові номери та номери квітірованія, які використовуються для надійного транспортування даних. |
| 3. | Мережевий (IP, ICMP протокол діагностики перевантаження мережі) | Логічно контролює адресацію в мережі, маршрутизацію і т.д. Повинен бути цікавий розробникам нових протоколів і стандартів. На цьому рівні реалізовані протоколи IP, IPX, IGMP, ICMP, ARP. В основному, управляється драйверами і операційними системами. Сюди влазити, звичайно, варто, але тільки коли ти знаєш, що робиш, і повністю в собі впевнений. | На мережевому рівні кожен сегмент, що надійшов з транспортного рівня, стає пакетом. Пакет містить логічну адресацію і інші керуючі дані рівня 3. |
| 2. | Канальний (WI-FI, Що таке Ethernet) | Цей рівень контролює сприйняття електронних сигналів логікою (радіоелектронними елементами) апаратних пристроїв. Тобто, взаємодіючи на цьому рівні, апаратні засоби перетворюють потік бітів в електричні сигнали і навпаки. Нас він не цікавить, тому що ми не розробляємо апаратні засоби, чіпи і т.д. рівень стосується мережевих карт, Мостів, свічів, Рутер і т.д. | На канальному рівні кожен пакет, що надійшов з мережевого рівня, стає фреймом. Кадр містить фізичну адресу і дані про виправлення помилок. |
| 1. | Апаратний (Фізичний) (лазер, електрику, радіо) | Контролює передачі фізичних сигналів між апаратними пристроями, що входять в мережу. Тобто управляє передачею електронів по дротах. Нас він не цікавить, тому що все, що знаходиться на цьому рівні, контролюється апаратними засобами (реалізація цього рівня - це завдання виробників хабів, мультиплексорів, повторювачів і іншого устаткування). Ми не фізики-радіоаматори, а геймдевелопери. | На фізичному рівні фрейм стає битами. За мережевому середовищі біти передаються по одному. |
Ми бачимо, що, чим вище рівень - тим вище ступінь абстракції від передачі даних, до роботи з самими даними. Це і є сенс всієї моделі OSI: піднімаючись все вище і вище по сходах її сходи, ми все менше і менше дбаємо про те, як дані передаються, ми все більше і більше стаємо зацікавленими в самих даних, ніж в засобах для їх передачі. Нас, як програмістів, цікавлять рівні 3, 4 і 5. Ми повинні використовувати кошти, які вони надають, для того щоб побудувати 6 і 7 рівні, з якими зможуть працювати кінцеві користувачі.
Мережевий рівень
На мережевому рівні OSI реалізовані протоколи IP (Структура мережевого протоколу IPv4, IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.
Потрібно розуміти чому виникла необхідність побудувати мережевого рівня, чому мережі побудовані за допомогою засобів канального і фізичного рівня не змогли задовольняти вимоги користувачів.
Створити складну, структуровану мережу з інтеграцією різних базових мережевих технологій, Можна і засобами канального рівня: для цього можуть бути використані деякі типи мостів і комутаторів. Природно в цілому трафік в такій мережі складається випадково, але з іншого боку він характеризується і деякими закономірностями. Як правило, в такій мережі деякі користувачі, що працюють над спільним завданням, (наприклад, співробітники одного відділу) найчастіше звертаються із запитами або один до одного, або до загального сервера, І тільки іноді їм необхідний доступ до ресурсів комп'ютерів іншого відділу. Тому в залежності від мережевого трафіку комп'ютери в мережі поділяють на групи, які називають сегменти мережі. Комп'ютери об'єднуються в групу, якщо більша частина їх повідомлень призначена (адресована) комп'ютерам цієї ж групи. Поділ мережі на сегменти, можуть здійснювати мости і комутатори. Вони екранують локальний трафік усередині сегмента, не передаючи за його межі ніяких кадрів, крім тих, які адресовані комп'ютерів, які в інших сегментах. Таким чином, одна мережа розпадається на окремі підмережі. З цих підмереж в подальшому можуть бути побудовані складові мережі досить великих розмірів.
Ідея розбиття на підмережі - це основа побудови складних мереж.
мережа називається складовою (Internetwork або internet), якщо вона може бути представлена \u200b\u200bу вигляді сукупності кількох мереж. Мережі, що входять в складену мережу, називаються підмережами (subnet), складовими мережами або просто мережами, кожна з яких може працювати на основі власної технології канального рівня (хоча це і не обов'язково).
Але, втілення цієї ідеї в життя за допомогою повторювачів, мостів, і комутаторів має дуже суттєві обмеження і недоліки.
У топології мережі побудованої як за допомогою повторювачів, так і мостів або комутаторів, повинні відсутні петлі. Дійсно, міст або комутатор може вирішувати завдання доставки пакета адресату тільки тоді, коли між відправником і отримувачем існує єдиний шлях. Хоча в той же час наявність надлишкових зв'язків, які і утворюють петлі, часто необхідно для кращої балансування навантаження, а також для підвищення надійності мережі за рахунок утворення резервних шляхів.
Логічні сегменти мережі, розташовані між мостами або комутаторами, слабко ізольовані один від одного. Вони не захищені від широкомовних штормів. Якщо яка-небудь станція посилає широковещательное повідомлення, То це повідомлення передається всіх станціях всіх логічних сегментів мережі. Адміністратор повинен вручну обмежувати кількість широкомовних пакетів, яке дозволяється генерувати деякому вузлу в одиницю часу. В принципі деяким чином вдалося ліквідувати проблему широкомовних штормів з використанням механізму віртуальних мереж (Налаштування VLAN Debian D-Link), реалізованого в багатьох комутаторах. Але в цьому випадку, хоча і можливо досить гнучко створювати ізольовані по трафіку групи станцій, але при цьому вони ізольовані повністю, тобто вузли однієї віртуальної мережі не можуть взаємодіяти з вузлами іншої віртуальної мережі.
У мережах, побудованих на основі мостів і комутаторів, досить складно вирішується завдання управління трафіком на основі значення даних, що містяться в пакеті. У таких мережах це можливо тільки за допомогою призначених для користувача фільтрів, для завдання яких адміністратору доводиться мати справу з двійковим поданням вмісту пакетів.
Реалізація транспортної підсистеми тільки засобами фізичного і канального рівнів, до яких відносяться мости і комутатори, призводить до недостатньо гнучкою, однорівневої системи адресації: як адресу станції одержувача використовується MAC-адресу - адресу, який жорстко пов'язаний з мережним адаптером.
Всі наведені недоліки мостів і комутаторів пов'язані тільки з тим, що вони працюють по протоколах канального рівня. Вся справа в тому, що ці протоколи в явному вигляді не визначають поняття частину мережі (або підмережа, або сегмент), яке можна було б використовувати при структуризації великий мережі. Тому розробники мережевих технологій вирішили доручити завдання побудови складовою мережі нового рівня - мережевого.
