Tento model bol vyvinutý v roku 1984 Medzinárodnou štandardnou organizáciou (ISO) a v origináli sa nazýva Open Systems Interconnection, OSI.
Model interakcie otvorených systémov (v skutočnosti - model interakcie so sieťou) je štandardom pre návrh sieťovej komunikácie a predpokladá vrstvený prístup k výstavbe sietí.
Každá úroveň modelu slúži rôznym fázam procesu interakcie. Rozdelením do vrstiev sieťový model OSI uľahčuje spoluprácu hardvéru a softvéru. Model OSI rozdeľuje sieťové funkcie do siedmich vrstiev: aplikácia, prezentácia, relácia, transport, sieť, prepojenie a fyzické.

• Fyzická vrstva(Fyzická vrstva) - definuje spôsob fyzického pripojenia počítačov k sieti. Funkciami prostriedkov súvisiacich s touto vrstvou je bit-po-bitová konverzia digitálnych dát na signály prenášané cez fyzické médium (napríklad cez kábel), ako aj skutočný prenos signálov.
• Odkazová vrstva(Vrstva dátového spojenia) - je zodpovedná za organizáciu prenosu údajov medzi predplatiteľmi prostredníctvom fyzickej vrstvy, preto sú na tejto úrovni k dispozícii prostriedky na adresovanie, ktoré umožňujú jednoznačnú identifikáciu odosielateľa a príjemcu v celom súbore predplatiteľov pripojených k spoločnej komunikačnej linke. Medzi funkcie tejto vrstvy patrí aj radenie prenosu na účely paralelného používania jednej komunikačnej linky niekoľkými pármi účastníkov. Zariadenia odkazovej vrstvy navyše poskytujú kontrolu chýb, ku ktorej môže dôjsť pri prenose údajov fyzickou vrstvou.
• Sieťová vrstva(Sieťová vrstva) - poskytuje prenos údajov medzi počítačmi v sieti, čo je spojenie rôznych fyzických sietí. Táto úroveň predpokladá prítomnosť prostriedkov logického adresovania, ktoré umožňujú jednoznačnú identifikáciu počítača v prepojenej sieti. Jednou z hlavných funkcií vykonávaných prostriedkami tejto úrovne je účelový prenos údajov konkrétnemu príjemcovi.
• Transportná vrstva(Transportná vrstva) - implementuje prenos údajov medzi dvoma programami pracujúcimi na rôznych počítačoch, pričom zaisťuje, že nedôjde k strate a duplikácii informácií, ku ktorým môže dôjsť v dôsledku chýb prenosu nižších vrstiev. Ak sú dáta prenášané cez transportnú vrstvu fragmentované, potom prostriedky tejto vrstvy zaručujú, že fragmenty sú zostavené v správnom poradí.
• Úroveň relácie (alebo relácie)(Vrstva relácie) - umožňuje dvom programom udržiavať nepretržitú interakciu v sieti, ktorá sa nazýva relácia (relácia) alebo relácia. Táto vrstva spravuje zriadenie relácie, výmenu informácií a ukončenie relácie. Je tiež zodpovedný za identifikáciu, čím sa umožňuje účasti na relácii iba niektorým predplatiteľom, a poskytuje bezpečnostné služby na zefektívnenie prístupu k informáciám o relácii.
• Prezentačná vrstva(Prezentačná vrstva) - vykonáva prechodnú transformáciu údajov odchádzajúca správa do spoločného formátu, ktorý je zabezpečený pomocou nižších úrovní, ako aj reverznej transformácie prichádzajúcich údajov zo spoločného formátu do formátu, ktorému prijímajúci program rozumie.
• Úroveň aplikácie(Aplikačná vrstva)-Poskytuje sieťové funkcie na vysokej úrovni, ako je prenos súborov, odosielanie e-mailov a podobne.

Model OSI v jednoduchom jazyku

Model OSI je skratkou z anglického Open System Interconnection, teda modelu prepojenia otvorených systémov. Pod otvorenými systémami sa dá rozumieť sieťové zariadenie (počítače so sieťovými kartami, prepínače, smerovače).
Sieťový model OSI je plánom (alebo akčným plánom komunikácie) pre sieťové zariadenia. OSI tiež hrá úlohu pri vytváraní nových sieťových protokolov, pretože slúži ako referencia pre interoperabilitu.
OSI pozostáva zo 7 blokov (vrstiev). Každý blok plní svoju vlastnú jedinečnú úlohu v sieťach rôznych sieťových zariadení.
7 vrstiev modelu OSI: 1 - fyzický, 2 - kanál, 3 - sieť, 4 - transport, 5 - relácia, 6 - zobrazenie, 7 - aplikácie.
Každá úroveň modelu má svoju vlastnú sadu sieťových protokolov (štandardy prenosu údajov), pomocou ktorých si zariadenia v sieti vymieňajú údaje.
Pamätajte si, že čím je sieťové zariadenie komplexnejšie, tým viac príležitostí poskytuje, ale taktiež zaberá viac úrovní, a preto funguje pomalšie.

Sieťové modely. Časť 1. OSI.

Rozhodne je lepšie začať s teóriou a potom plynulo prejsť k praxi. Preto najskôr zvážime sieťový model (teoretický model) a potom otvoríme záves o tom, ako teoretický sieťový model zapadá do sieťovej infraštruktúry (sieťové vybavenie, užívateľské počítače, káble, rádiové vlny atď.).
Takže, sieťový model je modelom interakcie sieťových protokolov. A protokoly sú zasa štandardy, ktoré definujú, ako si budú rôzne programy vymieňať údaje.
Vysvetlím to na príklade: pri otváraní ľubovoľnej stránky na internete server (kde sa nachádza otvorená stránka) odosiela údaje (hypertextový dokument) do vášho prehliadača prostredníctvom protokolu HTTP. Vďaka protokolu HTTP váš prehliadač, ktorý prijíma údaje zo servera, vie, ako ich spracovať a úspešne spracovať, pričom vám zobrazí požadovanú stránku.
Ak ešte neviete, čo je to stránka na internete, v skratke to vysvetlím: akýkoľvek text na webovej stránke je uzavretý v špeciálnych značkách, ktoré prehliadaču hovoria, akú veľkosť textu má použiť, jeho farbu, umiestnenie na stránka (vľavo, vpravo alebo v strede). To platí nielen pre text, ale aj pre obrázky, formuláre, aktívne prvky a vôbec všetok obsah, t.j. čo je na stránke. Prehliadač, ktorý zisťuje značky, postupuje podľa ich pokynov a ukazuje vám spracované údaje, ktoré sú v týchto značkách uzavreté. Sami môžete vidieť značky tejto stránky (a tento text medzi značkami), preto v menu vášho prehliadača zvoľte a zvoľte - zobraziť zdrojový kód.
Nenechajme sa príliš rozptýliť, „sieťový model“ je nevyhnutnou témou pre tých, ktorí sa chcú stať špecialistami. Tento článok sa skladá z 3 častí a pre vás som sa pokúsil napísať nie nudne, zrozumiteľne a stručne. Ak chcete získať ďalšie podrobnosti alebo ďalšie objasnenie, odhláste sa v komentároch v spodnej časti stránky a určite vám pomôžem.
My, rovnako ako v Cisco Networking Academy, zvážime dva sieťové modely: model OSI a model TCP / IP (niekedy nazývaný DOD), a zároveň ich budeme porovnávať.

Referenčný model siete OSI

OSI je skratka pre Open System Interconnection. V ruštine to znie takto: Sieťový model interakcie otvorených systémov (referenčný model). Tento model možno bezpečne nazvať štandardom. Toto je model, ktorým sa výrobcovia sieťových zariadení riadia pri vývoji nových produktov.
Sieťový model OSI pozostáva zo 7 vrstiev a je zvyčajné začať počítať zdola.
Vymenujme ich:
7. Aplikačná vrstva
6. Prezentácia alebo prezentačná vrstva
5. Relačná vrstva
4. Transportná vrstva
3. Sieťová vrstva
2. Vrstva dátového spojenia
1. Fyzická vrstva

Ako bolo uvedené vyššie, sieťový model je modelom interakcie sieťových protokolov (štandardov) a každá vrstva má svoje vlastné protokoly. Vytvorte si zoznam ich nudného postupu (a nedá sa nič robiť), poďme teda všetko lepšie analyzovať na príklade, pretože asimilácia materiálu v príkladoch je oveľa vyššia;)

Úroveň aplikácie

Aplikačná vrstva alebo aplikačná vrstva je najvyššou vrstvou modelu. Spája užívateľské aplikácie so sieťou. Všetci poznáme tieto aplikácie: prehliadanie webu (HTTP), odosielanie a prijímanie pošty (SMTP, POP3), prijímanie a prijímanie súborov (FTP, TFTP), vzdialený prístup (Telnet) atď.

Reprezentatívna úroveň

Prezentačná vrstva alebo prezentačná vrstva - prevádza údaje do príslušného formátu. Na príklade je to jednoduchšie na pochopenie: obrázky (všetky obrázky), ktoré vidíte na obrazovke, sa prenášajú pri prenose súboru vo forme malých častí jednotiek a núl (bitov). Keď teda svojmu priateľovi pošlete fotografiu e -mailom, protokol SMTP Application Layer odošle fotografiu na nižšiu úroveň, t.j. na úroveň prezentácie. Tam, kde je vaša fotografia viac prevedená na praktickú formu údajov nízke úrovne napríklad v bitoch (jednotky a nuly).
Rovnako tak, keď váš priateľ začne dostávať vašu fotografiu, príde k nemu vo forme všetkých rovnakých jedničiek a núl a je to práve úroveň reprezentácie, ktorá prevádza bity na plnohodnotnú fotografiu, napríklad vo formáte JPEG.
Takto táto vrstva funguje s protokolmi (štandardmi) obrázkov (JPEG, GIF, PNG, TIFF), kódovaním (ASCII, EBDIC), hudbou a videom (MPEG) atď.

Úroveň relácie

Vrstva relácie alebo vrstva relácie - ako naznačuje názov, organizuje komunikačnú reláciu medzi počítačmi. Dobrým príkladom by mohli byť audio a video konferencie, na tejto úrovni je stanovené, akým kodekom bude signál kódovaný, a tento kodek musí byť prítomný na oboch počítačoch. Ďalším príkladom je protokol SMPP (Short message peer-to-peer protokol), ktorý sa používa na odosielanie nám dobre známych požiadaviek SMS a USSD. Jeden posledný príklad: PAP (Password Authentication Protocol) je zastaraný protokol na odosielanie používateľského mena a hesla na server bez šifrovania.
Nebudem hovoriť nič viac o úrovni relácie, inak sa ponoríme do nudných funkcií protokolov. A ak vás (funkcie) zaujímajú, napíšte mi listy alebo zanechajte odkaz v komentároch so žiadosťou o podrobnejšie odhalenie témy a nový článok na seba nenechá dlho čakať;)

Transportná vrstva

Transportná vrstva - táto vrstva zaisťuje spoľahlivosť prenosu údajov od odosielateľa k príjemcovi. V skutočnosti je všetko veľmi jednoduché, napríklad pomocou webovej kamery komunikujete so svojim priateľom alebo učiteľom. Existuje potreba spoľahlivého doručenia každého bitu prenášaného obrazu? Samozrejme, že nie, ak stratíte niekoľko bitov zo streamovaného videa, ani si to nevšimnete, dokonca sa nezmení ani obraz (možno sa zmení farba jedného pixelu z 900 000 pixelov, ktorá bude blikať rýchlosťou 24 snímok za sekundu).
A teraz uvedieme príklad: priateľ vás pošle (napríklad poštou) do archívu dôležitá informácia alebo program. Tento archív si stiahnete do počítača. Tu je potrebná 100% spoľahlivosť, tk. ak sa pri sťahovaní archívu stratí niekoľko bitov, nemôžete ho potom rozbaliť, t.j. extrahujte požadované údaje. Alebo si predstavte odoslanie hesla na server a počas cesty sa stratí jeden bit - heslo už stratí svoj vzhľad a hodnota sa zmení.
Keď teda sledujeme videá na internete, niekedy vidíme nejaké artefakty, oneskorenia, hluk atď. A keď čítame text z webovej stránky, strata (alebo zmenšenie) písmen nie je prípustné, a keď sťahujeme programy, všetko tiež prebieha bez chýb.
Na tejto úrovni budem rozlišovať dva protokoly: UDP a TCP. User Datagram Protocol (UDP) prenáša údaje bez nadviazania spojenia, nepotvrdzuje doručenie údajov a nepokúša sa to zopakovať. Protokol TCP (Transmission Control Protocol), ktorý pred prenosom nadviaže spojenie, potvrdí doručenie údajov, v prípade potreby urobí opakovanie, zaručí integritu a správnu postupnosť stiahnutých údajov.
Preto na hudbu, video, videokonferencie a hovory používame UDP (údaje prenášame bez kontroly a bez oneskorení) a na text, programy, heslá, archívy atď. - TCP (prenos údajov s potvrdením prijatia, strávi sa viac času).

Sieťová vrstva

Sieťová vrstva - táto vrstva definuje cestu, cez ktorú sa budú údaje prenášať. A mimochodom, toto je tretia úroveň sieťového modelu OSI a existujú také zariadenia, ktoré sa nazývajú zariadenia tretej úrovne - smerovače.
Všetci sme počuli o IP adrese a to je to, čo robí internetový protokol (IP). IP adresa je logická adresa v sieti.
Na tejto úrovni je veľa protokolov a všetky tieto protokoly budeme podrobnejšie analyzovať neskôr, v samostatných článkoch a s príkladmi. Teraz uvediem len niekoľko obľúbených.
Ako každý počul o adrese IP a o príkaze ping - toto je protokol ICMP.
Rovnaké smerovače (s ktorými budeme pracovať aj v budúcnosti) používajú protokoly tejto vrstvy na smerovanie paketov (RIP, EIGRP, OSPF).
Celá druhá časť kurzu CCNA (Exploration 2) je o smerovaní.

Odkazová vrstva

Vrstva dátového spojenia - potrebujeme ju na interakciu sietí na fyzickej vrstve. Pravdepodobne každý počul o MAC adrese, takže ide o fyzickú adresu. Zariadenia odkazovej vrstvy - prepínače, rozbočovače atď.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definuje spojovaciu vrstvu v dvoch podvrstvách: LLC a MAC.
LLC - Logické ovládanie spojov, navrhnuté tak, aby spolupracovalo s hornou vrstvou.
MAC - Media Access Control, navrhnuté tak, aby spolupracovalo so spodnou vrstvou.
Vysvetlím to na príklade: váš počítač (prenosný počítač, komunikátor) má sieťovú kartu (alebo nejaký iný adaptér), a preto existuje ovládač, ktorý s ňou (s kartou) interaguje. Ovládač je nejaký druh programu - horný pod úrovňou úrovne dátového spojenia, prostredníctvom ktorého je možné komunikovať s nižšími úrovňami, alebo skôr s mikroprocesorom (hardvér) - spodnou úrovňou úrovne dátového spojenia.
Na tejto úrovni je veľa typických predstaviteľov. PPP (Point-to-Point) je protokol na priame prepojenie dvoch počítačov. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) je štandard, ktorý prenáša údaje na vzdialenosť až 200 kilometrov. CDP (Cisco Discovery Protocol) je proprietárny (proprietárny) protokol vlastnený spoločnosťou Cisco Systems, pomocou ktorého môžete objavovať susedné zariadenia a získavať o nich informácie.
Celá tretia časť kurzu CCNA (Exploration 3) je o zariadeniach druhej úrovne.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva je najnižšia vrstva, ktorá priamo prenáša dátový tok. Všetci dobre poznáme protokoly: Bluetooth, IRDA ( Infračervená komunikácia), medené drôty (krútený pár, telefónna linka), Wi-Fi atď.
Ďalšie podrobnosti a špecifikácie nájdete v nasledujúcich článkoch a v kurze CCNA. Celá prvá časť kurzu CCNA (Exploration 1) je venovaná modelu OSI.

Záver

Analyzovali sme teda sieťový model OSI. V ďalšej časti prejdeme k modelu siete TCP / IP, je menší a protokoly sú rovnaké. Na úspešné absolvovanie testov CCNA je potrebné vykonať porovnanie a identifikovať rozdiely, ktoré budú vykonané.

Po nejakom zvažovaní som sa rozhodol dať sem článok zo stránky Problémy so sieťou. Aby bolo všetko na jednom mieste.

A ešte raz ahoj, milí priatelia, dnes zistíme, čo je to sieťový model OSI, prečo je v skutočnosti určený.

Ako ste už pravdepodobne pochopili, moderné siete sú veľmi, veľmi zložité, prebieha v nich mnoho rôznych procesov a vykonávajú sa stovky akcií. Aby sa zjednodušil proces opisu tejto rozmanitosti sieťových funkcií (a čo je ešte dôležitejšie na zjednodušení procesu ďalšieho vývoja týchto funkcií), boli urobené pokusy o ich štruktúrovanie. V dôsledku štruktúrovania sú všetky funkcie vykonávané počítačovou sieťou rozdelené do niekoľkých úrovní, z ktorých každá je zodpovedná iba za určitý, vysoko špecializovaný rozsah úloh. Tu je možné sieťový model porovnať so štruktúrou spoločnosti. Spoločnosť je rozdelená na oddelenia. Každé oddelenie plní svoje vlastné funkcie, ale počas práce sa stýka s inými oddeleniami.

Oddeľovanie funkcií pomocou sieťového modelu

Sieťový model OSI je navrhnutý tak, aby vyššie úrovne sieťového modelu používali nižšie úrovne sieťového modelu na prenos svojich informácií. Pravidlá, podľa ktorých vrstvy modelu komunikujú, sa nazývajú sieťové protokoly. Sieťový protokol na určitej úrovni modelu môže komunikovať buď s protokolmi vlastnej úrovne, alebo s protokolmi susedných úrovní. Tu môžete opäť nakresliť analógiu s prácou spoločnosti. Spoločnosť má vždy jasne stanovenú hierarchiu, aj keď nie takú prísnu ako v sieťovom modeli. Zamestnanci jednej úrovne hierarchie vykonávajú úlohy prijaté od zamestnancov vyššej úrovne hierarchie.

Interakcia medzi vrstvami sieťového modelu OSI

Každé zariadenie pracujúce v sieti môže byť reprezentované ako systém pracujúci v príslušných vrstvách modelu OSI. Toto zariadenie navyše môže vo svojej práci používať všetky úrovne modelu OSI a iba niektoré z jeho nižších úrovní. Obvykle, keď sa hovorí, že zariadenie pracuje na určitej úrovni modelu, rozumie sa, že funguje na danej úrovni sieťového modelu a na všetkých úrovniach pod ním.

Prevádzka na niektorých vrstvách sieťového modelu OSI

Keď dve rôzne sieťové zariadenia komunikujú navzájom, používajú protokoly rovnakých úrovní sieťového modelu, pričom proces interakcie zahŕňa protokoly vrstvy, na ktorej dochádza k interakcii, a potrebné protokoly všetkých nižších vrstiev, pretože sa používajú na prenos údajov prijatých z vyšších úrovní.

Komunikácia dvoch systémov z pohľadu modelu OSI

Pri prenose informácií z vyššej úrovne sieťového modelu do nižšej úrovne sieťového modelu sa k týmto užitočným informáciám, nazývaným hlavička, pridajú niektoré informácie o službe (na 2. úrovni sa pridá nielen hlavička, ale aj upútavka ). Tento proces pridávania informácií o službe sa nazýva zapuzdrenie. Pri príjme (prenos informácií z nižšej úrovne na vyššiu) sa tieto servisné informácie oddelia a prijmú sa počiatočné údaje. Tento proces sa nazýva deenkapsulácia. Tento proces je v jadre veľmi podobný procesu odosielania listov poštou. Predstavte si, že chcete svojmu priateľovi poslať e -mail. Píšete list - je to užitočná informácia. Keď ho pošlete poštou, zabalíte ho do obálky a napíšete na ňu adresu príjemcu, to znamená, že k užitočným informáciám pridáte nejaké záhlavie. Toto je v podstate zapuzdrenie. Keď váš list dostane, váš priateľ ho zapuzdrí - to znamená, že otvorí obálku a vytiahne z nej užitočné informácie - váš list.

Ukážka princípu zapuzdrenia

Model OSI rozdeľuje všetky funkcie vykonávané počas interakcie systémov na 7 vrstiev: fyzickú - 1, dátové prepojenie -2, sieť - 3, transport - 4, reláciu -5, reprezentatívnu (prezentácia) -6 a aplikovanú (aplikácia) - 7 .

Vrstvy modelu interakcie otvorených systémov

Stručne sa zamyslime nad účelom každej z úrovní modelu interakcie s otvorenými systémami.

Aplikačná vrstva je bod, prostredníctvom ktorého aplikácie komunikujú so sieťou (vstupný bod do modelu OSI). Pomocou tejto vrstvy modelu OSI sa vykonávajú nasledujúce úlohy: správa siete, správa obsadenosti systému, správa prenosu súborov, identifikácia používateľov pomocou hesiel. Príklady protokolov tejto úrovne sú: HTTP, SMTP, RDP atď. Protokoly na úrovni aplikácie veľmi často vykonávajú súčasne funkcie protokolov na úrovni prezentácie a relácie.

Táto úroveň je zodpovedná za formát prezentácie údajov. Zhruba povedané, prevádza údaje prijaté z aplikačnej vrstvy do formátu vhodného na prenos cez sieť (dobre, a preto vykonáva inverznú operáciu, ktorá prevádza informácie prijaté zo siete do formátu vhodného na spracovanie aplikáciami).

Na tejto úrovni prebieha vytváranie, údržba a správa komunikačnej relácie medzi dvoma systémami. Práve táto úroveň je zodpovedná za udržiavanie komunikácie medzi systémami po celé časové obdobie, počas ktorého prebieha ich interakcia.

Protokoly tejto vrstvy sieťového modelu OSI sú zodpovedné za prenos údajov z jedného systému do druhého. Na tejto úrovni sú veľké dátové bloky rozdelené na menšie bloky vhodné na spracovanie sieťovou vrstvou (veľmi malé dátové bloky sú kombinované do väčších), tieto bloky sú vhodne označené na ich následné obnovenie na strane príjmu. Tiež pri použití príslušných protokolov je táto vrstva schopná poskytnúť kontrolu nad doručovaním paketov sieťovej vrstvy. Blok údajov, ktorý je prevádzkovaný na danej vrstve, sa zvyčajne nazýva segment. Príklady protokolov tejto vrstvy sú: TCP, UDP, SPX, ATP atď.

Táto vrstva je zodpovedná za smerovanie (určovanie optimálnych trás z jedného systému do druhého) dátových blokov tejto vrstvy. Blok údajov na tejto úrovni sa bežne označuje ako paket. Táto úroveň je tiež zodpovedná za logické adresovanie systémov (rovnaké adresy IP), na základe ktorých dochádza k smerovaniu. Protokoly tejto úrovne zahŕňajú: IP, IPX atď., Zariadenia pracujúce na tejto úrovni sú smerovače.

Táto vrstva je zodpovedná za fyzické adresovanie sieťových zariadení ( MAC adresy), kontrola prístupu do prostredia, ako aj oprava chýb spôsobených fyzickou vrstvou. Dátový blok použitý vo vrstve dátového spojenia sa zvyčajne nazýva rámec. Táto úroveň zahŕňa nasledujúce zariadenia: prepínače (nie všetky), mosty atď. Typickou technológiou využívajúcou túto vrstvu je Ethernet.

Vysiela optické alebo elektrické impulzy cez zvolené prenosové médium. Zariadenia tejto úrovne zahŕňajú všetky druhy zosilňovačov a rozbočovačov.

Samotný model OSI nie je praktickou implementáciou, predpokladá iba určitý súbor pravidiel pre interakciu systémových komponentov. Praktický príklad Implementáciou balíka sieťových protokolov je zásobník protokolov TCP / IP (ako aj ďalšie menej obvyklé protokoly).

Sieťový model OSI(základný referenčný model prepojenia otvorených systémov - základný referenčný model prepojenia otvorených systémov, skr. EMVOS; 1978)-sieťový model zásobníka sieťových protokolov OSI / ISO (GOST R ISO / IEC 7498-1-99).

Všeobecné charakteristiky modelu OSI

Vzhľadom na zdĺhavý vývoj protokolov OSI je v súčasnosti hlavným používaným protokolom TCP / IP, vyvinutý pred prijatím modelu OSI a mimo jeho prepojenia s ním.

Do konca 70. rokov už na svete existovalo veľké množstvo zásobníkov proprietárnych komunikačných protokolov, medzi ktorými možno menovať napríklad také obľúbené zásobníky ako DECnet, TCP / IP a SNA. Táto rozmanitosť prostriedkov vzájomnej spolupráce poukázala na problém nekompatibility medzi zariadeniami používajúcimi rôzne protokoly. Jeden zo spôsobov riešenia tohto problému bol v tej dobe považovaný za všeobecný prechod na jeden protokol protokolov spoločný pre všetky systémy, vytvorený s prihliadnutím na nedostatky existujúcich zásobníkov. Tento akademický prístup k vytváraniu nového balíka začal s vývojom modelu OSI a trval sedem rokov (1977 až 1984). Účelom modelu OSI je poskytnúť zovšeobecnenú reprezentáciu sieťových nástrojov. Bol vyvinutý ako druh univerzálneho jazyka pre sieťových špecialistov, preto sa nazýva referenčný model. V modeli OSI sú komunikačné nástroje rozdelené na sedem vrstiev: aplikácia, prezentácia, relácia, transport, sieť, kanál a fyzické... Každá vrstva sa zaoberá veľmi špecifickým aspektom interakcie sieťových zariadení.

Aplikácie môžu na tento účel implementovať svoje vlastné komunikačné protokoly pomocou viacúrovňovej sady systémových nástrojov. Preto sú programátorom k dispozícii rozhranie API (Application Program Interface). V súlade s ideálnou schémou modelu OSI môže aplikácia klásť požiadavky iba na najvyššiu vrstvu - aplikačnú vrstvu, ale v praxi mnoho zásobníkov komunikačných protokolov umožňuje programátorom priamy prístup k službám alebo službám pod vrstvami. Niektoré DBMS majú napríklad vstavané zariadenia na vzdialený prístup k súborom. V takom prípade aplikácia pri prístupe k vzdialeným prostriedkom nepoužíva systémovú službu súborov; obchádza horné vrstvy modelu OSI a hovorí priamo k systémovým nástrojom zodpovedným za prenos správ po sieti, ktoré sa nachádzajú v dolných vrstvách modelu OSI. Predpokladajme teda, že aplikácia uzla A chce interagovať s aplikáciou uzla B. Na tento účel aplikácia A odošle požiadavku aplikačnej vrstve, napríklad súborovej službe. Na základe tejto požiadavky vygeneruje aplikačný softvér správu v štandardnom formáte. Na to, aby sa tieto informácie dostali na miesto určenia, je však ešte potrebné vyriešiť mnoho úloh, za ktoré zodpovedajú nižšie úrovne. Keď je správa vygenerovaná, aplikačná vrstva ju nasmeruje po zásobníku do prezentačnej vrstvy. Protokol prezentačnej vrstvy, založený na informáciách získaných z hlavičky správy aplikačnej vrstvy, vykoná požadované akcie a do správy pridá vlastné informácie o službe - hlavičku prezentačnej vrstvy, ktorá obsahuje pokyny pre protokol prezentačnej vrstvy cieľového počítača. . Výsledná správa je odoslaná do vrstvy relácie, ktorá naopak pridá vlastnú hlavičku atď. (Niektoré implementácie protokolov uvádzajú informácie o službe nielen na začiatku správy ako hlavičku, ale aj na konci ako (nazýva sa príves.) Nakoniec sa správa dostane do spodnej, fyzickej, vrstvy, ktorá ju v skutočnosti prenáša cez komunikačné linky do cieľového počítača. V tomto mieste je správa „zarastená“ hlavičkami všetkých úrovní.

Fyzická vrstva umiestni správu na fyzické výstupné rozhranie počítača 1 a začne svoju „cestu“ po sieti (až do tohto bodu bola správa prenášaná z jednej vrstvy do druhej v počítači 1). Keď správa príde cez sieť na vstupné rozhranie počítača 2, je prijatá jej fyzickou vrstvou a postupne sa pohybuje z vrstvy do vrstvy. Každá úroveň analyzuje a spracováva hlavičku svojej úrovne, pričom vykonáva príslušné funkcie, a potom túto hlavičku odstráni a odošle správu na vyššiu úroveň. Ako je zrejmé z popisu, protokolové entity na rovnakej úrovni medzi sebou nekomunikujú priamo, do tejto komunikácie sú vždy zapojení mediátori - prostriedky protokolov nižších úrovní. A iba fyzické úrovne rôznych uzlov priamo interagujú.

Vrstvy modelu OSI

Model OSI
Vrstva		)	Funkcie	Príklady
Hostiteľ vrstvy	7. Aplikácia		Prístup k sieťovým službám	HTTP, FTP, SMTP
	6. Zástupca (prezentácia)		Prezentácia údajov a šifrovanie	ASCII, EBCDIC, JPEG
	5. Relácia		Riadenie relácie	RPC, PAP
	4. Doprava	Segmenty / Datagramy	Priame prepojenie medzi koncovými bodmi a spoľahlivosťou	TCP, UDP, SCTP
vrstvy	3. Sieť	Pakety	Určenie trasy a logické adresovanie	IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk
	2. Kanál (dátový odkaz)	Bity (bit) / Rámy	Fyzické adresovanie	PPP, IEEE 802.2, Ethernet, DSL, L2TP, ARP
	1. Fyzický	Bity (bit)	Práca s médiom, signálmi a binárnymi dátami	USB, krútený pár, koaxiálny kábel, optický kábel

V literatúre je najbežnejšie začať opisovať vrstvy modelu OSI na 7. vrstve, nazývanej aplikačná vrstva, v ktorej používateľské aplikácie pristupujú k sieti. Model OSI končí prvou vrstvou - fyzickou, ktorá definuje štandardy požadované nezávislými výrobcami pre médiá na prenos údajov:

• typ prenosového média (medený kábel, optické vlákno, rádio, atď.),
• typ modulácie signálu,
• úrovne signálu logických diskrétnych stavov (nula a jedna).

Každý protokol modelu OSI musí interagovať buď s protokolmi svojej vlastnej vrstvy, alebo s protokolmi, ktoré sú vyššie a / alebo nižšie ako jej vrstva. Interakcie s protokolmi vlastnej úrovne sa nazývajú horizontálne a s úrovňami o jednu vyššiu alebo nižšou - vertikálnymi. Akýkoľvek protokol modelu OSI môže vykonávať iba funkcie svojej vrstvy a nemôže vykonávať funkcie inej vrstvy, ktorá sa v protokoloch alternatívnych modelov nevykonáva.

Každá úroveň, s určitým stupňom konvenčnosti, má svoj vlastný operand - logicky nedeliteľný dátový prvok, ktorý je možné na oddelenej úrovni prevádzkovať v rámci modelu a použitých protokolov: na fyzickej úrovni je najmenšia jednotka trochu , na úrovni dátového spojenia sú informácie kombinované do rámcov, na úrovni siete - do paketov (datagramov), o doprave - do segmentov. Akýkoľvek údaj logicky kombinovaný na prenos - rámec, paket, datagram - sa považuje za správu. Sú to správy vo všeobecnosti, ktoré sú operandami úrovní relácie, prezentácie a aplikácie.

Medzi základné sieťové technológie patrí vrstva fyzického a dátového spojenia.

Úroveň aplikácie

Aplikačná vrstva (aplikačná vrstva) - najvyššia úroveň modelu, ktorá poskytuje interakciu používateľských aplikácií so sieťou:

• Umožňuje aplikáciám využívať sieťové služby:
  • vzdialený prístup k súborom a databázam,
  • preposielanie e -mailov;
• je zodpovedný za prenos servisných informácií;
• poskytuje aplikáciám informácie o chybách;
• generuje požiadavky do prezentačnej vrstvy.

Aplikačné protokoly: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET a ďalšie.

Prezentačná vrstva

Prezentačná vrstva (prezentačná vrstva) poskytuje konverziu protokolu a kódovanie / dekódovanie údajov. Žiadosti aplikácií prijaté z aplikačnej vrstvy sa konvertujú do formátu na prenos v sieti v prezentačnej vrstve a údaje prijaté zo siete sa konvertujú do aplikačného formátu. Na tejto úrovni je možné vykonávať kompresiu / dekompresiu alebo šifrovanie / dešifrovanie, ako aj presmerovanie požiadaviek na iný sieťový zdroj, ak ich nemožno spracovať lokálne.

Prezentačná vrstva je zvyčajne medziľahlý protokol na transformáciu informácií zo susedných vrstiev. To umožňuje výmenu medzi aplikáciami na heterogénnych počítačové systémy spôsobom, ktorý je pre aplikácie transparentný. Prezentačná vrstva poskytuje formátovanie a transformáciu kódu. Formátovanie kódu sa používa na zabezpečenie toho, aby aplikácia dostala informácie o procese, ktorý jej dáva zmysel. V prípade potreby môže táto vrstva prekladať z jedného formátu údajov do druhého.

Prezentačná vrstva sa zaoberá nielen formátmi a prezentáciou údajov, ale aj dátovými štruktúrami, ktoré používajú programy. Vrstva 6 teda zaisťuje, že dáta sú organizované počas prenosu.

Aby ste pochopili, ako to funguje, predstavte si, že existujú dva systémy. Jeden používa na reprezentáciu údajov rozšírený binárny kód EBCDIC, napríklad sálový počítač IBM, a druhý používa kód ASCII American Standard Information Interchange Code (ktorý používa väčšina ostatných výrobcov počítačov). Ak si tieto dva systémy potrebujú vymieňať informácie, potom je potrebná prezentačná vrstva, ktorá vykoná prevod a prekladá medzi dvoma rôznymi formátmi.

Ďalšou funkciou vykonávanou na úrovni prezentácie je šifrovanie údajov, ktoré sa používa vtedy, keď je potrebné chrániť prenášané informácie pred prístupom neoprávnených príjemcov. Aby sa to dosiahlo, procesy a kód na úrovni prezentácie musia transformovať údaje. Na tejto úrovni existujú ďalšie rutiny, ktoré komprimujú texty a prevádzajú grafické obrázky na bitové toky, aby ich bolo možné prenášať po sieti.

Normy na úrovni prezentácie tiež definujú, ako sa grafika prezentuje. Na tieto účely je možné použiť formát PICT - obrazový formát používaný na prenos grafiky QuickDraw medzi programami.

Ďalším formátom reprezentácie je tagovaný formát obrázkového súboru TIFF, ktorý sa bežne používa pre bitmapy s vysokým rozlíšením. Ďalším štandardom prezentačnej úrovne, ktorý je možné použiť pre grafiku, je štandard vyvinutý spoločnou expertnou skupinou pre fotografie; pri každodennom používaní sa tento štandard jednoducho označuje ako JPEG.

Existuje ďalšia skupina štandardov na úrovni prezentácie, ktoré definujú prezentáciu zvuku a filmu. Patrí sem digitálne rozhranie hudobného nástroja (MIDI) na digitálne prezentovanie hudby, štandard MPEG vyvinutý skupinou expertov na kinematografiu, ktorý sa používa na kompresiu a kódovanie videoklipov na diskoch CD, digitalizáciu úložiska a prenos rýchlosťou až 1,5 Mb / s a ​​QuickTime je štandard, ktorý popisuje zvukové a obrazové prvky pre programy spustené na počítačoch Macintosh a PowerPC.

Protokoly prezentačnej vrstvy: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Asser / Disassembler Protocol ...

Úroveň relácie

Vrstva relácie modelu poskytuje údržbu komunikačnej relácie, čo umožňuje aplikáciám vzájomnú interakciu po dlhú dobu. Vrstva riadi vytváranie / ukončovanie relácie, výmenu informácií, synchronizáciu úloh, určovanie práva na prenos údajov a udržiavanie relácie počas období nečinnosti aplikácií.

Protokoly relácie: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS (Služba názvov internetových úložísk), L2F (protokol preposielania vrstvy 2), L2TP (protokol tunelovej vrstvy 2), NetBIOS (sieťový vstupný výstupný systém), PAP (protokol autentifikácie hesla), PPTP (protokol tunelového prepojenia medzi bodmi), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protoco]) ...

Transportná vrstva

Transportná vrstva modelu je navrhnutá tak, aby poskytovala spoľahlivý prenos údajov z odosielateľa na príjemcu. Úroveň spoľahlivosti sa zároveň môže veľmi líšiť. Existuje mnoho tried protokolov transportnej vrstvy, počnúc protokolmi, ktoré poskytujú iba základné prenosové funkcie (napríklad funkcie prenosu údajov bez potvrdenia prijatia), a končiac protokolmi, ktoré zaručujú doručenie viacerých dátových paketov v správnom poradí na miesto určenia. , multiplexuje viacero dátových tokov, poskytuje mechanizmus riadenia toku údajov a zaručuje platnosť prijatých údajov. UDP sa napríklad obmedzuje na monitorovanie integrity údajov v rámci jedného datagramu a nevylučuje možnosť straty celého paketu alebo duplikácie paketov, porušenia poradia prijímania dátových paketov; TCP poskytuje spoľahlivý nepretržitý prenos údajov, bez straty dát alebo mimo poradia alebo duplikácie, môže dáta znova distribuovať, rozdeľovať veľké časti dát na fragmenty a naopak, spájať fragmenty do jedného paketu.

Protokoly transportnej vrstvy: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (cyklické UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel | Fibre Channel Protocol), IL (IL protokol), NBF (protokol rámcov NetBIOS), NCP ( NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Sieťová vrstva

Na definovanie cesty prenosu údajov sa používa sieťová vrstva (lang-en | sieťová vrstva) modelu. Zodpovedný za preklad logických adries a názvov na fyzické, určovanie najkratších trás, prepínanie a smerovanie, sledovanie problémov a „preťaženia“ v sieti.

Protokoly sieťovej vrstvy smerujú údaje zo zdroja do cieľa. Zariadenia (smerovače) pracujúce na tejto úrovni sa bežne nazývajú zariadenia tretej úrovne (podľa počtu úrovní v modeli OSI).

Protokoly sieťovej vrstvy: IP / IPv4 / IPv6 (internetový protokol), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (čiastočne implementované vo vrstve 2), CLNP (sieťový protokol bez pripojenia), IPsec (zabezpečenie internetového protokolu). Smerovacie protokoly - RIP (Routing Information Protocol), OSPF (najskôr otvorte najkratšiu cestu).

Odkazová vrstva

Vrstva dátového spojenia je navrhnutá tak, aby zaisťovala interakciu sietí na fyzickej vrstve a kontrolovala chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť. Dáta prijaté z fyzickej vrstvy, prezentované v bitoch, sa zabalia do rámcov, skontroluje ich integritu a v prípade potreby opraví chyby (vygeneruje opakovanú požiadavku na poškodený rámec) a odošle ich do sieťovej vrstvy. Odkazová vrstva môže interagovať s jednou alebo viacerými fyzickými vrstvami, pričom túto interakciu ovláda a spravuje.

Špecifikácia IEEE 802 rozdeľuje túto vrstvu na dve podvrstvy: MAC (Media Access Control) reguluje prístup k zdieľanému fyzickému médiu, LLC (logické prepojenie) poskytuje služby sieťovej vrstvy.

Prepínače, mosty a ďalšie zariadenia fungujú na tejto úrovni. Tieto zariadenia údajne používajú adresovanie vrstvy 2 (podľa čísla vrstvy v modeli OSI).

Protokoly prepojovacej vrstvy: ARCnet, ATM (asynchrónny prenosový režim), radičová sieť (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), automatické prepínanie ochrany Ethernet (EAPS), dátové rozhranie distribuované po vlákne (FDDI), rámcové relé, vysoká úroveň Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (poskytuje funkcie LLC pre vrstvy IEEE 802 MAC), Procedúry prístupu k prepojeniu, D kanál (LAPD), Bezdrôtová sieť IEEE 802.11, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25]], ARP.

V programovaní táto vrstva predstavuje ovládač sieťovej karty, v operačných systémoch existuje programovacie rozhranie na vzájomnú interakciu dátových spojov a sieťových vrstiev. Nejde o novú úroveň, ale iba o implementáciu modelu konkrétneho operačného systému. Príklady takýchto rozhraní: ODI, NDIS, UDI.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva - spodná vrstva modelu, ktorá definuje spôsob prenosu údajov reprezentovaných v binárnej forme z jedného zariadenia (počítača) do druhého. Na zostavovaní takýchto metód sa podieľajú rôzne organizácie, vrátane: Ústavu elektrických a elektronických inžinierov, Aliancie elektronického priemyslu, Európskeho inštitútu pre telekomunikačné normy a ďalších. Prenášajú elektrické alebo optické signály do káblového alebo rádiového vysielania a podľa toho ich prijímajú a prevádzajú na dátové bity v súlade so spôsobmi kódovania digitálnych signálov.

Rozbočovače]], zosilňovače signálu a prevodníky médií pôsobia tiež na tejto úrovni.

Funkcie fyzickej vrstvy sú implementované na všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Na strane počítača vykonáva funkcie fyzickej vrstvy sieťový adaptér alebo sériový port. Fyzická vrstva obsahuje fyzické, elektrické a mechanické rozhrania medzi dvoma systémami. Fyzická vrstva definuje také typy médií na prenos údajov, ako sú vlákna, krútená dvojlinka, koaxiálny kábel, satelitný kanál na prenos údajov atď. Štandardné typy sieťové rozhrania súvisiace s fyzickou vrstvou sú :)