Какой тип адреса обеспечивает доставку кадров в одной сети между двумя компьютерами

Обновлено: 01.07.2024

Модель OSI — это логическая и концептуальная модель, определяющая сетевое взаимодействие, используемое системами, открытыми для взаимодействия и взаимодействия с другими системами. Взаимосвязь открытых систем (модель OSI) также определяет логическую сеть и эффективно описывает передачу компьютерных пакетов с использованием различных уровней протоколов.

Из этого руководства вы узнаете:

Характеристики модели OSI

Вот некоторые важные характеристики модели OSI:

Слой следует создавать только там, где необходимы определенные уровни абстракции.
Функция каждого уровня должна выбираться в соответствии с международными стандартизированными протоколами.
Количество слоев должно быть большим, чтобы отдельные функции не помещались в один и тот же слой. В то же время он должен быть достаточно небольшим, чтобы архитектура не сильно усложнялась.
В модели OSI каждый уровень опирается на следующий более низкий уровень для выполнения примитивных функций. Каждый уровень должен иметь возможность предоставлять услуги следующему более высокому уровню.
Изменения, сделанные в одном слое, не должны требовать изменений в других слоях.

Почему модель OSI?

Помогает понять общение по сети.
Устранение неполадок упрощается за счет разделения функций на разные сетевые уровни.
Помогает понять новые технологии по мере их разработки.
Позволяет сравнивать основные функциональные взаимосвязи на различных сетевых уровнях.

История модели OSI

Вот важные вехи из истории модели OSI:

В конце 1970-х годов ISO провела программу по разработке общих стандартов и методов создания сетей.
В 1973 году экспериментальная система с коммутацией пакетов в Великобритании определила необходимость определения протоколов более высокого уровня.
В 1983 году модель OSI изначально задумывалась как подробная спецификация реальных интерфейсов.
В 1984 году архитектура OSI была официально принята ISO в качестве международного стандарта.

7 уровней модели OSI

Модель OSI – это многоуровневая система серверной архитектуры, в которой каждый уровень определяется в соответствии с конкретной выполняемой функцией. Все эти семь уровней работают совместно для передачи данных с одного уровня на другой.

Верхние уровни: решают проблемы с приложениями и в основном реализуются только в программном обеспечении. Самый высокий уровень находится ближе всего к конечному пользователю системы. На этом уровне общение от одного конечного пользователя к другому начинается с использования взаимодействия между прикладным уровнем. Он будет обрабатываться до конечного пользователя.
Нижние уровни. Эти уровни обрабатывают действия, связанные с передачей данных. Физический уровень и уровни канала передачи данных также реализованы в программном и аппаратном обеспечении.

Верхний и нижний уровни дополнительно делят сетевую архитектуру на семь разных уровней, как показано ниже

Приложение
Презентация
Сеанс
Транспорт
Сеть, передача данных
Физические слои

Давайте подробно рассмотрим каждый слой:

Физический слой

Физический уровень помогает определить электрические и физические характеристики подключения для передачи данных. Этот уровень устанавливает связь между устройством и физической средой передачи. Физический уровень не связан с протоколами или другими подобными элементами более высокого уровня.

Примерами оборудования на физическом уровне являются сетевые адаптеры, Ethernet, повторители, сетевые концентраторы и т. д.

Уровень канала передачи данных:

Уровень канала передачи данных исправляет ошибки, которые могут возникнуть на физическом уровне. Уровень позволяет определить протокол для установления и разрыва соединения между двумя подключенными сетевыми устройствами.

Это уровень понимания IP-адресов, который помогает определить логическую адресацию, чтобы можно было идентифицировать любую конечную точку.

Уровень также помогает реализовать маршрутизацию пакетов по сети. Это поможет вам определить наилучший путь, позволяющий передавать данные от источника к месту назначения.

Уровень канала передачи данных подразделяется на подуровни двух типов:

Уровень управления доступом к среде (MAC). Он отвечает за контроль того, как устройство в сети получает доступ к среде, и разрешает передачу данных.
Уровень управления логической связью. Этот уровень отвечает за идентификацию и инкапсуляцию протоколов сетевого уровня и позволяет найти ошибку.

Важные функции уровня канала передачи данных:

Фрейминг, который делит данные сетевого уровня на кадры.
Позволяет добавить заголовок к фрейму, чтобы определить физический адрес исходного и конечного компьютеров.
Добавляет логические адреса отправителя и получателя
Он также отвечает за процесс доставки всего сообщения в пункт назначения.
Он также предлагает систему контроля ошибок, в которой он обнаруживает повреждения при повторной передаче или потерянные кадры.
Уровень канала передачи данных также предоставляет механизм для передачи данных по независимым сетям, которые связаны друг с другом.

Транспортный уровень:

Транспортный уровень основан на сетевом уровне и обеспечивает передачу данных от процесса на исходном компьютере к процессу на целевом компьютере. Он размещается в одной или нескольких сетях, а также поддерживает функции качества обслуживания.

Определяет, сколько данных должно быть отправлено, куда и с какой скоростью. Этот уровень основан на сообщении, полученном от прикладного уровня. Это помогает гарантировать, что блоки данных доставляются без ошибок и в определенной последовательности.

Транспортный уровень помогает контролировать надежность соединения посредством управления потоком данных, контроля ошибок, а также сегментации или десегментации.

Транспортный уровень также предлагает подтверждение успешной передачи данных и отправляет следующие данные в случае отсутствия ошибок. TCP — самый известный пример транспортного уровня.

Важные функции транспортных уровней:

Он делит сообщение, полученное от сеансового уровня, на сегменты и нумерует их для создания последовательности.
Транспортный уровень обеспечивает доставку сообщения правильному процессу на целевом компьютере.
Это также гарантирует, что все сообщение будет доставлено без ошибок, иначе оно должно быть передано повторно.

Сетевой уровень:

Сетевой уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства передачи последовательностей данных переменной длины от одного узла к другому, подключенному к «разным сетям».

Доставка сообщений на сетевом уровне не гарантирует надежности протокола сетевого уровня.

протоколы маршрутизации
управление многоадресной группой
назначение адреса сетевого уровня.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень управляет диалогами между компьютерами. Это поможет вам установить запуск и завершение соединений между локальным и удаленным приложением.

Этот уровень запрашивает логическое соединение, которое должно быть установлено по требованию конечного пользователя. На этом уровне выполняются все важные операции входа в систему или проверки пароля.

Сеансовый уровень предлагает такие услуги, как дисциплина диалога, которые могут быть дуплексными или полудуплексными. В основном это реализовано в средах приложений, использующих удаленные вызовы процедур.

Важная функция сеансового уровня:

Он устанавливает, поддерживает и завершает сеанс.
Сеансовый уровень позволяет двум системам вступать в диалог
Это также позволяет процессу добавлять контрольную точку к потоку данных.

Слой презентации

Уровень представления позволяет определить форму, в которой данные должны обмениваться между двумя взаимодействующими объектами. Это также поможет вам справиться со сжатием и шифрованием данных.

Этот уровень преобразует данные в форму, приемлемую для приложения. Он также форматирует и шифрует данные, которые должны передаваться по всем сетям. Этот уровень также известен как уровень синтаксиса.

Функция слоев представления:

Перевод кодов символов из ASCII в EBCDIC.
Сжатие данных: позволяет уменьшить количество битов, которые необходимо передать по сети.
Шифрование данных. Помогает шифровать данные в целях безопасности, например для шифрования паролей.
Он предоставляет пользовательский интерфейс и поддержку таких сервисов, как электронная почта и передача файлов.

Прикладной уровень

Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI. Прикладной уровень — это уровень OSI, ближайший к конечному пользователю. Это означает, что прикладной уровень OSI позволяет пользователям взаимодействовать с другим программным приложением.

Прикладной уровень взаимодействует с программными приложениями для реализации коммуникационного компонента. Интерпретация данных прикладной программой всегда выходит за рамки модели OSI.

Примером прикладного уровня является приложение, такое как передача файлов, электронная почта, удаленный вход и т. д.

Прикладной уровень помогает определить партнеров по общению, определить доступность ресурсов и синхронизировать общение.
Он позволяет пользователям входить на удаленный хост
Этот уровень предоставляет различные службы электронной почты.
Это приложение предлагает источники распределенных баз данных и доступ к глобальной информации о различных объектах и службах.

Взаимодействие между уровнями модели OSI

Информация, отправляемая из одного компьютерного приложения в другое, должна проходить через каждый из уровней OSI.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI) представляет собой модульную основу для разработки стандартов, основанных на разделении сетевых операций на семь наборов сетевых услуг.

В свое время большинство поставщиков соглашались поддерживать OSI в той или иной форме, но определение OSI было слишком расплывчатым, а проприетарные стандарты слишком укоренились. За исключением стандартов электронной почты и каталогов X.400 и X.500, совместимых с OSI, которые все еще широко используются, то, что когда-то считалось универсальным стандартом связи, теперь служит моделью обучения для всех других протоколов.

Большая часть функций модели OSI существует во всех системах связи, хотя в одну могут быть включены два или три уровня OSI.

Пример работы уровней OSI с использованием электронного письма, отправленного с компьютера слева.

Данные перемещаются от компьютера-отправителя вниз через все уровни к физическому уровню, где данные помещаются в сетевые кабели, а затем отправляются на физический уровень компьютера-получателя, где процесс идет в обратном порядке, и данные перемещаются вверх по слоев на прикладной уровень принимающего компьютера.

Электронное письмо, отправленное Джоном:

Встретимся у Карла 1:30

Электронное письмо, полученное от Джона:

Встретимся у Карла 1:30

Идентифицированный отправитель и предполагаемый получатель; найдено приложение электронной почты.

сначала открыть кратчайший путь;

Сначала открыл кратчайший путь;

Рассмотрим каждый уровень OSI и его роль.

Уровень представления, обычно являющийся частью операционной системы, преобразует входящие и исходящие данные из одного формата представления в другой. Службы уровня представления включают шифрование данных и сжатие текста.

Этот уровень обеспечивает прозрачную передачу данных между конечными системами или хостами и отвечает за сквозное устранение ошибок и управление потоком. Это обеспечивает полную передачу данных.

Упорядочивает пакеты данных и запрашивает повторную передачу отсутствующих пакетов. Он также переупаковывает сообщения для более эффективной передачи по сети.

Передает кадры данных с компьютера на компьютер в одном сегменте сети. Обеспечивает надежность физического канала, установленного на уровне 1. Стандарты определяют, как распознаются кадры данных, и обеспечивают необходимое управление потоком и обработку ошибок в наборе кадров.

Уровень канала передачи данных разделен на два подуровня: уровень управления доступом к среде (MAC) и уровень управления логическим каналом (LLC). Подуровень MAC управляет тем, как компьютер в сети получает доступ к данным и разрешение на их передачу. Уровень LLC управляет синхронизацией кадров, управлением потоком и проверкой ошибок.

Физический уровень определяет все электрические и физические характеристики устройств. Это включает в себя расположение контактов, напряжения и характеристики кабеля. Концентраторы, повторители и сетевые адаптеры — это устройства физического уровня.

Определяет кабели и соединения. Передает данные через физический носитель.

Некоторые распространенные сетевые устройства и протоколы и где они реализованы в модели OSI.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) описывает семь уровней, которые компьютерные системы используют для связи по сети. Это была первая стандартная модель сетевых коммуникаций, принятая всеми крупными компьютерными и телекоммуникационными компаниями в начале 1980-х годов.

Современный Интернет основан не на OSI, а на более простой модели TCP/IP. Тем не менее, семиуровневая модель OSI по-прежнему широко используется, поскольку она помогает визуализировать и сообщать о том, как работают сети, а также помогает изолировать и устранять сетевые проблемы.

OSI была введена в 1983 году представителями крупнейших компьютерных и телекоммуникационных компаний и принята ISO в качестве международного стандарта в 1984 году.

Объяснение модели OSI: 7 уровней OSI

Мы будем описывать уровни OSI «сверху вниз» от прикладного уровня, который непосредственно обслуживает конечного пользователя, до физического уровня.

<р>7. Прикладной уровень

<р>6. Уровень представления

Уровень представления подготавливает данные для прикладного уровня. Он определяет, как два устройства должны кодировать, шифровать и сжимать данные, чтобы они правильно принимались на другом конце. Уровень представления принимает любые данные, переданные прикладным уровнем, и подготавливает их к передаче через сеансовый уровень.

<р>5. Сеансовый уровень

Сеансовый уровень создает каналы связи, называемые сеансами, между устройствами. Он отвечает за открытие сеансов, за обеспечение их работы во время передачи данных и их закрытие по завершении связи. Сеансовый уровень также может устанавливать контрольные точки во время передачи данных — если сеанс прерывается, устройства могут возобновить передачу данных с последней контрольной точки.

<р>4. Транспортный уровень

Транспортный уровень берет данные, переданные на сеансовом уровне, и разбивает их на «сегменты» на передающей стороне. Он отвечает за повторную сборку сегментов на принимающей стороне, превращая их обратно в данные, которые могут использоваться сеансовым уровнем. Транспортный уровень выполняет управление потоком, отправляя данные со скоростью, соответствующей скорости соединения принимающего устройства, и контроль ошибок, проверяя, были ли данные получены неправильно, и, если нет, запрашивая их снова.

<р>3. Сетевой уровень

Сетевой уровень выполняет две основные функции. Один разбивает сегменты на сетевые пакеты и собирает пакеты на принимающей стороне. Другой — это маршрутизация пакетов путем обнаружения наилучшего пути в физической сети. Сетевой уровень использует сетевые адреса (обычно адреса интернет-протокола) для маршрутизации пакетов к узлу назначения.

<р>2. Канальный уровень

Уровень канала передачи данных устанавливает и разрывает соединение между двумя физически соединенными узлами в сети. Он разбивает пакеты на кадры и отправляет их от источника к месту назначения. Этот уровень состоит из двух частей: управления логическим каналом (LLC), которое идентифицирует сетевые протоколы, выполняет проверку ошибок и синхронизирует кадры, и управления доступом к среде (MAC), которое использует MAC-адреса для подключения устройств и определяет разрешения на передачу и получение данных.

<р>1. Физический уровень

Физический уровень отвечает за физическое кабельное или беспроводное соединение между сетевыми узлами. Он определяет разъем, электрический кабель или беспроводную технологию, соединяющую устройства, и отвечает за передачу необработанных данных, которые представляют собой просто последовательность нулей и единиц, при этом обеспечивая контроль скорости передачи данных.

Преимущества модели OSI

Модель OSI помогает пользователям и операторам компьютерных сетей:

Определить необходимое аппаратное и программное обеспечение для построения сети.
Понимать и сообщать о процессе, за которым следуют компоненты, взаимодействующие по сети.
Выполните устранение неполадок, определив, какой сетевой уровень вызывает проблему, и сосредоточив усилия на этом уровне.

Модель OSI помогает производителям сетевых устройств и поставщикам сетевого программного обеспечения:

OSI расшифровывается как Open Systems Interconnection. Он был разработан ISO — «Международной организацией по стандартизации» в 1984 году. Это 7-уровневая архитектура, каждый уровень которой выполняет определенные функции. Все эти 7 уровней работают совместно для передачи данных от одного человека к другому по всему миру.

< /p>

1. Физический уровень (уровень 1):

Низшим уровнем эталонной модели OSI является физический уровень. Он отвечает за реальное физическое соединение между устройствами. Физический уровень содержит информацию в виде битов. Он отвечает за передачу отдельных битов от одного узла к другому. При получении данных этот уровень будет принимать полученный сигнал, преобразовывать его в 0 и 1 и отправлять их на уровень канала передачи данных, который снова соберет кадр.

Битовая синхронизация: физический уровень обеспечивает синхронизацию битов с помощью часов. Эти часы контролируют отправителя и получателя, обеспечивая синхронизацию на уровне битов.
Управление скоростью передачи данных. Физический уровень также определяет скорость передачи, т. е. количество битов, отправляемых в секунду.
Физические топологии. Физический уровень определяет способ расположения различных устройств/узлов в сети, т. е. шинную, звездообразную или ячеистую топологию.
Режим передачи. Физический уровень также определяет способ передачи данных между двумя подключенными устройствами. Возможны различные режимы передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

* Концентратор, повторитель, модем, кабели являются устройствами физического уровня.
** Сетевой уровень, канальный уровень и физический уровень также известны как нижние уровни или аппаратные уровни.

2. Канальный уровень (DLL) (уровень 2):

Управление логическими связями (LLC)
Контроль доступа к среде (MAC)

Пакет, полученный с сетевого уровня, далее делится на кадры в зависимости от размера кадра NIC (сетевой интерфейсной карты).DLL также инкапсулирует MAC-адреса отправителя и получателя в заголовке.

MAC-адрес получателя получается путем отправки запроса ARP (протокол разрешения адресов) в сеть с вопросом «У кого есть этот IP-адрес?» и хост-получатель ответит своим MAC-адресом.

Кадрирование: кадрирование — это функция уровня канала передачи данных. Он предоставляет отправителю возможность передать набор битов, которые имеют значение для получателя. Этого можно добиться, прикрепив специальные битовые комбинации к началу и концу кадра.
Физическая адресация. После создания кадров канальный уровень добавляет физические адреса (MAC-адреса) отправителя и/или получателя в заголовок каждого кадра.
Контроль ошибок. Уровень канала передачи данных обеспечивает механизм контроля ошибок, в котором он обнаруживает и повторно передает поврежденные или потерянные кадры.
Управление потоком: скорость передачи данных должна быть постоянной на обеих сторонах, иначе данные могут быть повреждены, поэтому управление потоком координирует количество данных, которые могут быть отправлены, до получения подтверждения.
Контроль доступа: когда один канал связи используется несколькими устройствами, подуровень MAC уровня канала передачи данных помогает определить, какое устройство имеет контроль над каналом в данный момент времени.

* Пакет на уровне канала передачи данных называется кадром.
** Уровень канала данных обрабатывается сетевой картой (сетевой интерфейсной картой) и драйверами устройств хост-компьютеров. .
*** Коммутаторы и мосты — это устройства канального уровня.

3. Сетевой уровень (уровень 3):

Маршрутизация. Протоколы сетевого уровня определяют подходящий маршрут от источника к месту назначения. Эта функция сетевого уровня называется маршрутизацией.
Логическая адресация. Чтобы однозначно идентифицировать каждое устройство в объединенной сети, сетевой уровень определяет схему адресации. IP-адреса отправителя и получателя размещаются в заголовке на сетевом уровне. Такой адрес однозначно и универсально отличает каждое устройство.

* Сегмент на сетевом уровне называется пакетом.

** Сетевой уровень реализуется сетевыми устройствами, такими как маршрутизаторы.

4. Транспортный уровень (уровень 4):

Транспортный уровень предоставляет услуги прикладному уровню и получает услуги от сетевого уровня. Данные на транспортном уровне называются сегментами. Он отвечает за сквозную доставку всего сообщения. Транспортный уровень также обеспечивает подтверждение успешной передачи данных и повторную передачу данных в случае обнаружения ошибки.
• На стороне отправителя:
Транспортный уровень получает форматированные данные от верхних уровней, выполняет сегментацию, а также реализует контроль потока и ошибок для обеспечения правильной передачи данных. Он также добавляет номера портов источника и назначения в свой заголовок и пересылает сегментированные данные на сетевой уровень.
Примечание. Отправителю необходимо знать номер порта, связанный с приложением получателя.
Как правило, этот номер порта назначения настраивается либо по умолчанию, либо вручную. Например, когда веб-приложение отправляет запрос веб-серверу, оно обычно использует порт с номером 80, так как это порт по умолчанию, назначенный веб-приложениям. Многим приложениям назначены порты по умолчанию.
• На стороне получателя:
Транспортный уровень считывает номер порта из своего заголовка и пересылает полученные данные соответствующему приложению. Он также выполняет упорядочивание и повторную сборку сегментированных данных.

Сегментация и повторная сборка: этот уровень принимает сообщение от (сеансового) уровня, разбивает сообщение на более мелкие блоки. Каждый из созданных сегментов имеет связанный с ним заголовок. Транспортный уровень на станции назначения повторно собирает сообщение.
Адресация точки обслуживания. Для доставки сообщения нужному процессу заголовок транспортного уровня включает тип адреса, который называется адресом точки обслуживания или адресом порта. Таким образом, указывая этот адрес, транспортный уровень гарантирует, что сообщение будет доставлено правильному процессу.

Услуги, ориентированные на установление соединения. Это трехэтапный процесс, который включает:
– Установление соединения,
– Передачу данных,
– Завершение/разъединение.
При этом типе передачи принимающее устройство отправляет подтверждение обратно к источнику после получения пакета или группы пакетов. Этот тип передачи является надежным и безопасным.
Услуга без установления соединения: это одноэтапный процесс, включающий передачу данных.В этом типе передачи получатель не подтверждает получение пакета. Такой подход обеспечивает гораздо более быструю связь между устройствами. Сервис, ориентированный на подключение, более надежен, чем сервис без подключения.

* Данные на транспортном уровне называются сегментами.
** Транспортный уровень управляется операционной системой. Он является частью ОС и взаимодействует с прикладным уровнем посредством системных вызовов.
Транспортный уровень называется моделью Heart of OSI.

5. Сеансовый уровень (уровень 5):

Установление, обслуживание и завершение сеанса: уровень позволяет двум процессам устанавливать, использовать и завершать соединение.
Синхронизация. Этот уровень позволяет процессу добавлять в данные контрольные точки, которые считаются точками синхронизации. Эти точки синхронизации помогают идентифицировать ошибку, чтобы данные повторно синхронизировались должным образом, а концы сообщений не обрезались преждевременно и чтобы избежать потери данных.
Диалоговый контроллер: сеансовый уровень позволяет двум системам устанавливать связь друг с другом в полудуплексном или дуплексном режиме.

**Все нижеприведенные 3 уровня (включая сеансовый уровень) интегрированы как один уровень в модель TCP/IP как «прикладной уровень».
**Реализация из этих 3 слоев выполняется самим сетевым приложением. Они также известны как верхние уровни или программные уровни.

СЦЕНАРИЙ:
Давайте рассмотрим сценарий, в котором пользователь хочет отправить сообщение через некоторое приложение Messenger, работающее в его браузере. «Мессенджер» здесь действует как прикладной уровень, который предоставляет пользователю интерфейс для создания данных. Это сообщение или так называемые данные сжимаются, шифруются (если есть защищенные данные) и преобразуются в биты (0 и 1), чтобы их можно было передать.

6. Уровень представления (уровень 6):

Перевод: например, ASCII в EBCDIC.
Шифрование/дешифрование: шифрование данных переводит данные в другую форму или код. Зашифрованные данные известны как зашифрованный текст, а расшифрованные данные известны как обычный текст. Значение ключа используется как для шифрования, так и для расшифровки данных.
Сжатие: уменьшает количество битов, которые необходимо передать по сети.

7. Прикладной уровень (уровень 7):

В самом верху стека уровней эталонной модели OSI находится прикладной уровень, реализуемый сетевыми приложениями. Эти приложения производят данные, которые необходимо передавать по сети. Этот уровень также служит окном для доступа прикладных служб к сети и для отображения полученной информации пользователю.
Пример: приложение — браузеры, Skype Messenger и т. д.
**Прикладной уровень также называется уровнем рабочего стола.

Виртуальный сетевой терминал
Доступ к передаче файлов FTAM и управление ими
Почтовые службы
Службы каталогов

Модель OSI выступает в качестве эталонной модели и не используется в Интернете из-за позднего изобретения. В настоящее время используется модель TCP/IP.

Пожалуйста, напишите комментарии, если обнаружите что-то неверное или хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсуждавшейся выше.

Читайте также: