Урок 1. Краткое описание модели OSI. Система osi для чайников


Уровни модели osi

Модель osi что же это такое? В интернете можно найти кучу информации, но звучит она достаточно заумно и непонятно. А ведь это основа работы сети. Фактически «законы общения» аппаратуры в сети. Если вы даже не связанны с  IT сферой, понимание данной модели не помешает. Я напишу вам своими словами, чтобы вы представили себе картину в целом.

Уровни модели osi, которых 7, представляют собой 5 типов данных – биты, кадры, пакеты, сегменты и данные. Поймете принцип работы данных, сопоставите их с уровнями и считайте, что почти знаете модель osi. Прочитайте статью, и вам все будет ясно.

Сначала для примера выдумаем, представим некую иерархию, «модель жизни», в который тоже будет 5 уровней – атомы, молекулы, клетки(бактерии), люди , народы(общины). Тут все понятно. Каждый «уровень жизни» выполняет свои функции,  рассматривая под микроскопом мы видим самый низкий уровень, который в принципе может существовать без уровня выше.

Так же само работают и типы данных. Каждому из них соответствует свой уровень модели кроме 5-го, ему соответствуют сразу 3.

В интернете, в различных статьях разбирают по уровням, с последнего, мы будем разбирать по типам и уровням сразу, начиная с 1-го. Без разницы как, главное понять принцип.

1-й. Биты, физический уровень. (bit –кусочек, частичка с англ.) импульсы, частички которые передаются в физической среде. Являет собой среду передачи данных – wifi (радиоимпульсы), электричество в сетевых проводах, оптоволокно(световой импульс) и т.п.

Протоколы:  802.11, Wi-Fi, GSM, IEEE 802.15 (Bluetooth)...

2-й Кадры, канальный уровень. Импульсы, с провода, или радиоэфира попадают в разъем(канал) оборудования. Там они преобразуются в кадры. Проверяется их целостность, возможна отправка дальше. Отправка идет по Mac – адресу. Оборудование, способное выполнять такие простейшие операции – коммутаторы, мосты, свитчи

Протоколы: Ethernet, ARCnet, ATM…

3-й Пакеты, сетевой уровень. Кадры «могут гулять» на небольшие расстояния. От одного интерфейса (mac - адреса) к другому. Для того, чтобы информация дошла до конкретного места, она упаковывается в пакеты и будет гулять по сети, пройдя возможно десятки компьютеров, но доберётся до нужного места. Передача идет уже не по mac-адресу а по ip адресу. Оборудование, которое может выполнять эти функции это роутеры, маршрутизаторы.

Протоколы: IP/IPv4/IPv6, IPsec…

4-й Сегменты, транспортный уровень. Качаем мы фильм, который разбит на миллион пакетов, все перекачались, а один заблудился, и все вместе теперь не склеить. Чтоб такого не сталось, на этом уровне пакеты объединяться в сегменты и так транспортируются, если какой-то теряеться, идет запрос на повтор потери. Если пришло 2 одинаковых, ненужные удаляться. Так работает протокол TCP, UDP работает быстрее, но может терять сегменты. У каждого свое применение, например, говоря в скайпе будет бессмысленно, попросить абонента повторить потерянную букву, а вот попросить сервер переслать потерянный кусок фильма невопрос.

Протоколы: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SST…

5-й Тип – Данные

Уровни: 5-й - сеансовый, 6-й – представительский, 7-й – прикладной

5-й уровень сеансовый. Нам нужны не сегменты, а данные, а поступать они будут, только если начать сеанс с сервером. Выбирая «скачать фильм» с интернета, мы открываем сеанс связи с сервером и закроется он автоматически после закачки. На этом уровне определяется синхронизация, права, обмен.

Протоколы: ADSP,  ASP…

6-й уровень.представительский. Итак, у нас уже есть данные, непонятный файлик, который ничего не делает, нам нужно как-то презентовать его.  Возможно, сжать, или распаковать, найти кодировку для открытия, или возможно шифр, для передачи по сети. Все это происходит на этом уровне.

Протоколы:   LPP, NDR

7-й уровень. Прикладной (application, уровень приложений) Собственно тот уровень, на котором мы и работаем. Нам в принципе и данные не нужны, нам нужно, чтобы работала наша программа, приложение. Это самый верхний уровень, на котором приложение, которое находиться на нашем компьютере будет обращаться в сеть, за необходимыми данными.

Уровни модели osi это правила работы сети, возможно в будущем будет разработана другая модель, но пока что весь интернет работает по данным законам, и в ближайшее время точно ничего не поменяется. 

pc-knowledge.ru

Урок 1. Краткое описание модели OSI

 

Что такое модель OSI

Чтобы понять как работает сама сеть необходимо в первую очередь знать Эталонную Модель Взаимодействия OSI (Open System Interconnected). Модель состоит из 7 уровней. Каждый уровень описывает определенные действия и протоколы, которые необходимы для корректного функционирования сети. Таким образом, мы можем создать различные сетевые устройства, которые будут выполнять работу (следовать сетевому протоколу) конкретного уровня модели OSI, не заботясь о том, что происходит на других уровнях. Иными словами, одно устройство будет кодировать и преобразовывать передаваемые данные в нужный формат, а другое - будет передавать эти же данные по сети.Кроме того, такой “раздельный” подход модели позволяет оборудованию разных производителей взаимодействовать друг с другом.

Чтобы лучше понять такой подход рассмотрим простой пример. У каждого имеется компьютер. Чтобы пользоваться интернетом в первую очередь необходимо иметь сетевую карту (которая по умолчанию уже стоит на всех PC/ноутбуках), а также модем, который по кабелю подключен к провайдеру.Так вот, компьютер выполняет одни действия, например показ изображений, видео, печатание текста.Сетевая карта выполняет другие действия - подключение к модему и передачу данных.А модем выполняет свои действия - взаимодействие с провайдером.

Каждое из этих устройств работает на определенном уровне модели OSI и выполняет только те действия, которые предписаны ей уровнем (сетевым протоколом) и не больше и не меньше.

Почему не создать универсальное устройство, которое будет работать на всех уровнях?

Теоретически это можно сделать, но такое устройство будет очень дорогим и нестабильным в плане функциональности. Чем больше устройство поддерживает функций, тем чаще оно ломается. Кроме того, во многих случаях эффективнее использовать узкоспециализированное устройство.

Однако существуют устройства, которые поддерживают функции нескольких уровней OSI.

Так как же выглядит модель OSI?

 

Структура модели OSI

Вот как выглядит модель

 

Прикладной уровень - описывает пользовательские программы/приложения, которые в большинстве случаев взаимодействуют с пользователем. Например, сетевая игра World Of Tanks, Skype работают на прикладном уровне. Они предоставляют пользователю удобный интерфейс, с помощью которого он общается по сети с другими участниками.

Представительный уровень - все полученные данные преобразуются в определенные формат, код, форму, которые понятны самому компьютеру и остальным уровням. Например, играя в World Of Tanks нам необходимо преобразовать звук, картинки, видео и действия игрока в удобную для компьютера форму, код/сигнал.

Сеансовый уровень - на этом уровне устанавливается и поддерживается диалог с другим компьютером или сервером.

Транспортный уровень - здесь обеспечивается надежное взаимодействие твоего компьютера с другим компьютером. Если по каким-то причинам связь кратковременно оборвется или уменьшится скорость передачи данных, то этот уровень обеспечит нормальное функционирование и восстановление диалога с удаленным узлом. Кроме того, с помощью транспортного уровня обеспечивается многокальная связь с различными удаленными устройствами. Например, играя в тот же World Of Tanks ты сможешь просматривать почту на mail.ru, а также общаться по Skype. Все 3 приложения работают на прикладном уровне и именно транспортный уровень позволяет одновременную работу всех трех приложений.

Сетевой уровень - на этом уровне происходит поиск оптимального маршрута (маршрутизация) к удаленному устройству на основе его сетевого адреса - IP адреса. Зная адрес удаленного узла сетевой уровень найдет получателя среди множества других в бесконечном пространстве сети Internet.

Канальный уровень - на этом уровне обеспечивается взаимодействие 2-х разных сетевых устройств друг с другом. Например, твой компьютер подключен к модему, модем же подключается к сетевому оборудованию провайдера. Компьютер общается с модемом, используя один “язык” (технологию), в то время, как модем общается с провайдером на другом “языке”. Чтобы преобразовать данные в такой язык, понятный противоположному узлу и используется канальный уровень.

Зачем создавать столько разных технологий взаимодействий на канальном уровне? Не проще ли создать одну технологию и подключить компьютер к провайдеру напрямую?

Теоретически можно, но не всегда это возможно. Технологии канального уровня создавались исходя из возможностей устройств и самой сети. К тому же, разные технологии имеют различные возможности, такие как скорость передачи, максимальное расстояние передачи, задержки сигнала и другие. Поэтому и используются различные технологии и канальный уровень.

Физический уровень - это уровень представляет собой среду распространения сигнала. В качестве среды передачи может выступать электрический и оптический кабели, радио и спутниковые антенны. На этом уровне и происходит преобразование сигнала в соответствующую форму для передачи по физической среде.На первый взгляд все выглядит сложно, поэтому рассмотрим работу модели на примере общения 2-х пользователей по Skype

 

Когда Алиса пишет сообщение Кате, то ее данные дробятся на блоки и  передаются от верхнего прикладного уровня вниз на физический уровень. При этом каждый уровень добавляет свою служебную информацию в поступающие блоки данных от вышестоящего уровня. Данный процесс называется инкапсуляцией. На каждом уровне эти блоки данных имеют разные названия, как показано на рисунке

Когда переданные Алисой сообщения достигнут компьютера Катя, то произойдет обратный процесс - данные с нижнего физического уровня будут передаваться на верхний прикладной уровень, чтобы Катя увидела полученные сообщения. На этот раз на каждом уровне ранее добавленная служебная информация будет удаляться и на прикладном уровне все блоки соберутся в единый поток данных. Данный процесс называется декапсуляцией.

 

То же самое происходит, когда Катя передает данные Алисе

Как видишь универсальным устройством, работающим на всех уровнях является в нашем случае компьютер.Однако модель OSI является лишь теоретической моделью, попыткой стандартизировать взаимодействие сетевых устройств с помощью создания своего рода стека протоколов для каждого уровня.

 

easy-network.ru

Модели OSI - пособие для начинающих — asp24.ru

Современный мир ИТ - огромная ветвящаяся сложная для понимания структура. Чтобы упростить понимание и улучшить отладку ещё на этапе проектирования протоколов и систем была использована архитектура модульности. Нам гораздо проще выяснить, что проблема в видеочипе, когда видеокарта идет отдельным от остального оборудования устройством. Или заметить проблему в отдельном участке сети, чем перелопачивать всю сеть целиком.

Отдельно взятый пласт ИТ - сеть - тоже построена модульно. Модель функционирования сети назывется сетевая модель базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Кратко - модель OSI.

Модель OSI состоит из 7 уровней. Каждый уровень абстрагирован от других и ничего не знает о их существовании. Модель OSI можно сравнить с устройством автомобиля: двигатель выполняет свою работу, создавая крутящий момент и отдавая его коробке передач. Двигателю абсолютно без разницы что дальше будет происходить с этим крутящим моментом. Будет он крутить колесо, гусеницу или пропеллер. Точно так же как и колесу нет никакого дела откуда к нему пришел этот крутящий момент - от двигателя или рукоятки, которую крутит механик.

Здесь необходимо добавить понятие полезной нагрузки. Каждый уровень несет в себе какое-то количество информации. Часть этой информации является служебной для этого уровня, например, адрес. IP-адрес сайта не несет для нас никакой полезной информации. Нам важны только котики, которых нам показывает сайт. Так вот эта полезная нагрузка переносится в той части уровня, который называется protocol data unit (PDU).

Уровни Модели OSI

Рассмотрим каждый уровень Модели OSI подробнее.

1 уровень. Физический (physical). Единицей нагрузки (PDU) здесь является бит. Кроме единиц и нулей физический уровень не знает ничего. На этом уровне работают провода, патч панели, сетевые концентраторы (хабы, которые сейчас уже сложно найти в привычных нам сетях), сетевые адаптеры. Именно сетевые адаптеры и ничего более из компьютера. Сам сетевой адаптер принимает последовательность бит и передает её дальше.

2 уровень. Канальный (data link). PDU - кадр (frame). На этом уровне появляется адресация. Адресом является MAC адрес. Канальный уровень ответственен за доставку кадров адресату и их целостность. В привычных нам сетях на канальном уровне работает протокол ARP. Адресация второго уровня работает только в пределах одного сетевого сегмента и ничего не знает о маршрутизации - этим занимается вышестоящий уровень. Соответственно, устройства, работающие на L2 - коммутаторы, мосты и драйвер сетевого адаптера.

3 уровень. Сетевой (network). PDU пакет (packet). Наиболее распространенным протоколом (дальше не буду говорить про “наиболее распространенный” - статья для новичков и с экзотикой они, как правило,  не сталкиваются) тут является IP. Адресация происходит по IP-адресам, которые состоят из 32 битов. Протокол маршрутизируемый, то есть пакет способен попасть в любую часть сети через какое-то количество маршрутизаторов. На L3 работают маршрутизаторы.

4 уровень. Транспортный (transport). PDU сегмент (segment)/датаграмма (datagram). На этом уровне появляются понятия портов. Тут трудятся TCP и UDP. Протоколы этого уровня отвечают за прямую связь между приложениями и за надежность доставки информации. Например, TCP умеет запрашивать повтор передачи данных в случае, если данные приняты неверно или не все. Так же TCP может менять скорость передачи данных, если сторона приема не успевает принять всё (TCP Window Size).

Следующие уровни “правильно” реализованы лишь в RFC. На практике же, протоколы описанные на следующих уровнях работают одновременно на нескольких уровнях модели OSI, поэтому нет четкого разделения на сеансовый и представительский уровни. В связи с этим в настоящее время основным используемым стеком является TCP/IP, о котором поговорим чуть ниже.

5 уровень. Сеансовый (session). PDU данные (data). Управляет сеансом связи, обменом информации, правами. Протоколы - L2TP, PPTP.

6 уровень. Представительский (presentation). PDU данные (data). Преставление и шифрование данных. JPEG, ASCII, MPEG.

7 уровень. Прикладной (application). PDU данные (data). Самый многочисленный и разнообразный уровень. На нем выполняются все высокоуровненвые протоколы. Такие как POP, SMTP, RDP, HTTP и т.д. Протоколы здесь не должны задумываться о маршрутизации или гарантии доставки информации - этим занимаются нижестоящие уровни. На 7 уровне необходима лишь реализации конкретных действий, например получение html-кода или email-сообщения конкретному адресату.

Заключение

Модульность модели OSI позволяет проводить быстрое нахождение проблемных мест. Ведь если нет пинга (3-4 уровни) до сайта, нет смысла копаться в вышележащих слоях (TCP-HTTP), когда не отображается сайт. Абстрагировавшись от других уровней проще найти ошибку в проблемной части. По аналогии с автомобилем - мы ведь не проверяем свечи, когда проткнули колесо.

Модель OSI является эталонной моделью - эдаким сферическим конем в вакууме. Разработка её велась очень долго. Параллельно с ней разрабатывался стек протоколов TCP/IP, акивно применяемый в сетях в настоящее время. Соответственно, можно провести аналогию между TCP/IP и OSI.

Источник: https://lanmarket.ua/stats/modeli-OSI---posobie-dlya-nachinayushchih

asp24.ru

Эталонная сетевая модель OSI, уровни модели OSI.

Определенно начинать лучше с теории, и затем, плавно, переходить к практике. Поэтому сначала рассмотрим сетевую модель (теоретическая модель), а затем приоткроем занавес на то, как теоретическая сетевая модель вписывается в сетевую инфраструктуру (на сетевое оборудование, компьютеры пользователей, кабели, радиоволны и т.д.).

Итак, сетевая модель - это модель взаимодействия сетевых протоколов. А протоколы в свою очередь, это стандарты, которые определяют каким образом, будут обмениваться данными различные программы.

Поясню на примере: открывая любую страничку в интернете, сервер (где находится открываемая страничка) пересылает в Ваш браузер данные (гипертекстовый документ) по протоколу HTTP. Благодаря протоколу HTTP Ваш браузер, получая данные с сервера, знает, как их требуется обработать, и успешно обрабатывает их, показывая Вам запрашиваемую страничку.

Если Вы еще не в курсе что из себя представляет страничка в интернете, то объясню в двух словах: любой текст на веб-страничке заключен в специальные теги, которые указывают браузеру какой размер текста использовать, его цвет, расположение на странице (слева, справа или по центру). Это касается не только текста, но и картинок, форм, активных элементов и вообще всего контента, т.е. того, что есть на страничке. Браузер, обнаруживая теги, действует согласно их предписанию, и показывает Вам обработанные данные, которые заключены в эти теги. Вы и сами можете увидеть теги этой странички (и этот текст между тегами), для этого зайдите в меню вашего браузера и выберите - просмотр исходного кода.

Не будем сильно отвлекаться, "Сетевая модель" нужная тема для тех, кто хочет стать специалистом. Эта статья состоит из 3х частей и для Вас, Я постарался написать не скучно, понятливо и коротко. Для получения подробностей, или получения дополнительного разъяснения отпишитесь в комментариях внизу страницы, и я непременно помогу Вам.

Мы, как и в Сетевой Академии Cisco рассмотрим две сетевые модели: модель OSI и модель TCP/IP (иногда её называют DOD), а заодно и сравним их.

OSI расшифровывается как Open System Interconnection. На русском языке это звучит следующим образом: Сетевая модель взаимодействия открытых систем (эталонная модель). Эту модель можно смело назвать стандартом. Именно этой модели придерживаются производители сетевых устройств, когда разрабатывают новые продукты.

Сетевая модель OSI состоит из 7 уровней, причем принято начинать отсчёт с нижнего.

Перечислим их:
  • 7. Прикладной уровень (application layer)
  • 6. Представительский уровень или уровень представления (presentation layer)
  • 5. Сеансовый уровень (session layer)
  • 4. Транспортный уровень (transport layer)
  • 3. Сетевой уровень (network layer)
  • 2. Канальный уровень (data link layer)
  • 1. Физический уровень (physical layer)

Как говорилось выше, сетевая модель – это модель взаимодействия сетевых протоколов (стандартов), вот на каждом уровне и присутствуют свои протоколы. Перечислять их скучный процесс (да и не к чему), поэтому лучше разберем все на примере, ведь усваиваемость материала на примерах гораздо выше ;)

Прикладной уровень

Прикладной уровень или уровень приложений(application layer) – это самый верхний уровень модели. Он осуществляет связь пользовательских приложений с сетью. Эти приложения нам всем знакомы: просмотр веб-страниц (HTTP), передача и приём почты (SMTP, POP3), приём и получение файлов (FTP, TFTP), удаленный доступ (Telnet) и т.д.

Представительский уровень

Представительский уровень или уровень представления данных (presentation layer) – он преобразует данные в соответствующий формат. На примере понять проще: те картинки (все изображения) которые вы видите на экране, передаются при пересылке файла в виде маленьких порций единиц и ноликов (битов). Так вот, когда Вы отправляете своему другу фотографию по электронной почте, протокол Прикладного уровня SMTP отправляет фотографию на нижний уровень, т.е. на уровень Представления. Где Ваша фотка преобразуется в удобный вид данных для более низких уровней, например в биты (единицы и нолики).

Именно таким же образом, когда Ваш друг начнет получать Ваше фото, ему оно будет поступать в виде все тех же единиц и нулей, и именно уровень Представления преобразует биты в полноценное фото, например JPEG.

Вот так и работает этот уровень с протоколами (стандартами) изображений (JPEG, GIF, PNG, TIFF), кодировок (ASCII, EBDIC), музыки и видео (MPEG) и т.д.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень или уровень сессий(session layer) – как видно из названия, он организует сеанс связи между компьютерами. Хорошим примером будут служить аудио и видеоконференции, на этом уровне устанавливается, каким кодеком будет кодироваться сигнал, причем этот кодек должен присутствовать на обеих машинах. Еще примером может служить протокол SMPP (Short message peer-to-peer protocol), с помощью него отправляются хорошо известные нам СМСки и USSD запросы. И последний пример: PAP (Password Authentication Protocol) – это старенький протокол для отправки имени пользователя и пароля на сервер без шифрования.

Больше про сеансовый уровень ничего не скажу, иначе углубимся в скучные особенности протоколов. А если они (особенности) Вас интересуют, пишите письма мне или оставляйте сообщение в комментариях с просьбой раскрыть тему более подробно, и новая статья не заставит себя долго ждать ;)

Транспортный уровень

Транспортный уровень (transport layer) – этот уровень обеспечивает надёжность передачи данных от отправителя к получателю. На самом деле всё очень просто, например вы общаетесь с помощью веб-камеры со своим другом или преподавателем. Нужна ли здесь надежная доставка каждого бита переданного изображения? Конечно нет, если потеряется несколько битов из потокового видео Вы даже этого не заметите, даже картинка не изменится (м.б. изменится цвет одного пикселя из 900000 пикселей, который промелькнет со скоростью 24 кадра в секунду).

А теперь приведем такой пример: Вам друг пересылает (например, через почту) в архиве важную информацию или программу. Вы скачиваете себе на компьютер этот архив. Вот здесь надёжность нужна 100%, т.к. если пару бит при закачке архива потеряются – Вы не сможете затем его разархивировать, т.е. извлечь необходимые данные. Или представьте себе отправку пароля на сервер, и в пути один бит потерялся – пароль уже потеряет свой вид и значение изменится.

Таким образом, когда мы смотрим видеоролики в интернете, иногда мы видим некоторые артефакты, задержки, шумы и т.п. А когда мы читаем текст с веб-страницы – потеря (или скжение) букв не допустима, и когда скачиваем программы – тоже все проходит без ошибок.

На этом уровне я выделю два протокола: UDP и TCP. UDP протокол (User Datagram Protocol) передает данные без установления соединения, не подтверждает доставку данных и не делает повторы. TCP протокол (Transmission Control Protocol), который перед передачей устанавливает соединение, подтверждает доставку данных, при необходимости делает повтор, гарантирует целостность и правильную последовательность загружаемых данных.

Следовательно, для музыки, видео, видеоконференций и звонков используем UDP (передаем данные без проверки и без задержек), а для текста, программ, паролей, архивов и т.п. – TCP (передача данных с подтверждением о получении, затрачивается больше времени).

Сетевой уровень

Сетевой уровень (network layer) – этот уровень определяет путь, по которому данные будут переданы. И, между прочим, это третий уровень Сетевой модели OSI, а ведь существуют такие устройства, которые как раз и называют устройствами третьего уровня – маршрутизаторы.

Все мы слышали об IP-адресе, вот это и осуществляет протокол IP (Internet Protocol). IP-адрес – это логический адрес в сети.

На этом уровне достаточно много протоколов и все эти протоколы мы разберем более подробно позже, в отдельных статьях и на примерах. Сейчас же только перечислю несколько популярных.

Как об IP-адресе все слышали и о команде ping – это работает протокол ICMP.

Те самые маршрутизаторы (с которыми мы и будет работать в дальнейшем) используют протоколы этого уровня для маршрутизации пакетов (RIP, EIGRP, OSPF).

Вся вторая часть курса CCNA (Exploration 2) о маршрутизации.

Канальный уровень

Канальный уровень (data link layer) – он нам нужен для взаимодействия сетей на физическом уровне. Наверное, все слышали о MAC-адресе, вот он является физическим адресом. Устройства канального уровня – коммутаторы, концентраторы и т.п.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике) определяет канальный уровень двумя подуровнями: LLC и MAC.

LLC – управление логическим каналом (Logical Link Control), создан для взаимодействия с верхним уровнем.

MAC – управление доступом к передающей среде (Media Access Control), создан для взаимодействия с нижним уровнем.

Объясню на примере: в Вашем компьютере (ноутбуке, коммуникаторе) имеется сетевая карта (или какой-то другой адаптер), так вот для взаимодействия с ней (с картой) существует драйвер. Драйвер – это некоторая программа - верхний подуровень канального уровня, через которую как раз и можно связаться с нижними уровнями, а точнее с микропроцессором (железо) – нижний подуровень канального уровня.

Типичных представителей на этом уровне много. PPP (Point-to-Point) – это протокол для связи двух компьютеров напрямую. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – стандарт передаёт данные на расстояние до 200 километров. CDP (Cisco Discovery Protocol) – это проприетарный (собственный) протокол принадлежащий компании Cisco Systems, с помощью него можно обнаружить соседние устройства и получить информацию об этих устройствах.

Вся третья часть курса CCNA (Exploration 3) об устройствах второго уровня.

Физический уровень

Физический уровень (physical layer) – самый нижний уровень, непосредственно осуществляющий передачу потока данных. Протоколы нам всем хорошо известны: Bluetooth, IRDA (Инфракрасная связь), медные провода (витая пара, телефонная линия), Wi-Fi, и т.д.

Подробности и спецификации ждите в следующих статьях и в курсе CCNA. Вся первая часть курса CCNA (Exploration 1) посвящена модели OSI.

Заключение

Вот мы и разобрали сетевую модель OSI. В следующей части приступим к Сетевой модели TCP/IP, она меньше и протоколы те же. Для успешной сдачи тестов CCNA надо провести сравнение и выявить отличия, что и будет сделано.

infocisco.ru

7 уровней модели OSI — физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления, прикладной

Содержание:

Модель OSI

Эталонная модель OSI являет собой 7-уровневую сетевую иерархию созданную международной организацией по стандартам (ISO). Представленная модель на рис.1 имеет 2 различных модели:

  • горизонтальная модель на основе протоколов, реализующую взаимодействие процессов и ПО на разных машинах
  • вертикальную модель на основе услуг, реализуемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В вертикальной — соседние уровни меняются информацией с помощью интерфейсов API. Горизонтальная модель требует общий протокол для обмена информацией на одном уровне.

Рисунок — 1

Модель OSI описывает только системные методы взаимодействия, реализуемые ОС, ПО и тд. Модель не включает методы взаимодействия конечных пользователей. В идеальных условиях приложения должны обращаться к верхнему уровню модели OSI, однако на практике многие протоколы и программы имеют методы обращения к нижним уровням.

Физический уровень

На физическом уровне данные представлены в виде электрических или оптических сигналов, соответствующие 1 и 0 бинарного потока. Параметры среды передачи определяются на физическом уровне:

  • тип разъемов и кабелей
  • разводка контактов в разъемах
  • схема кодирования сигналов 0 и 1

Самые распространенные виды спецификаций на этом уровне:

На физическом уровне нельзя вникнуть в смысл данных, так как она представлена в виде битов.

Канальный уровень

На этом канале реализована транспортировка и прием кадров данных. Уровень реализует запросы сетевого уровня и использует физический уровень для приема и передачи. Спецификации IEEE 802.x делят этот уровень на два подуровня управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). Самые распространенные протоколы на этом уровне:

Также на этом уровне реализуется обнаружение и исправление ошибок при передаче. На канальном уровне пакет помещается в поле данных кадра — инкапсуляция. Обнаружение ошибок возможно с помощью разных методов. К примеру реализация фиксированных границ кадра, или контрольной суммой.

Сетевой уровень

На этом уровне происходит деление пользователей сети на группы. Здесь реализуется маршрутизация пакетов на основе MAC-адресов. Сетевой уровень реализует прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень. На этом уровне стираются границы сетей разных технологий. Маршрутизаторы работают на этом уровне. Пример работы сетевого уровня показан на рис.2 Самые частые протоколы:

Рисунок — 2

Транспортный уровень

На этом уровне потоки информации делятся на пакеты для передачи их на сетевом уровне. Самые распространенные протоколы этого уровня:

  • TCP — протокол управления передачей
  • NCP
  • SPX
  • TP4

Сеансовый уровень

На этом уровне происходит организация сеансов обмена информацией между оконечными машинами. На этом уровне идет определение активной стороны и реализуется синхронизация сеанса. На практике многие протоколы других уровней включают функцию сеансового уровня.

Уровень представления

На этом уровне происходит обмен данными между ПО на разных ОС. На этом уровне реализовано преобразование информации (кодирование, сжатие и тд) для передачи потока информации на транспортный уровень. Протоколы уровня используются и те, что используют высшие уровни модели OSI.

Прикладной уровень

Прикладной уровень реализует доступ приложения в сеть. Уровень управляет переносом файлов и управление сетью. Используемые протоколы:

  • FTP/TFTP — протокол передачи файлов
  • X 400 — электронная почта
  • Telnet
  • smtp
  • CMIP — управление информацией
  • SNMP — управление сетью
  • NFS — сетевая файловая система
  • FTAM — метод доступа для переноса файлов

infoprotect.net

Модель OSI #1 - «Хакер»

Предисловие

Что ж, это руководство было написано по просьбе моего старого приятеля. Мнеэта идея понравилась, так как люди, прочитав его, узнавали что-то новое.Возможно, в будущем я буду писать какие-либо другие руководства, но сейчася сам занимаюсь обучением — чтением руководств и других статей. Итак, у меня не было много времени и знаний, чтобы написать какое-нибудь выдающеесяруководство, но я попытался сделать все возможное… (пожалуйста, не ругайте меня за мой скудный Английский). Это руководство ориентировано преждевсего на начинающих, интересующихся организацией сети/безопасностью и натех, кто мало знает о структуре и основах Интернет и его протоколах. Есливы уже имеете некоторый опыт с рассматриваемой темой, то я полагаю, что вывряд ли узнаете здесь что-либо новое. В этом документе модель OSI рассмотрена наиболее простым путем, более понятным начинающим. Если вы хотите знать о модели OSI — все, то вам следует обратиться к другим руководствам, RFC икнигам, которые могут быть найдены в интернет. 

Удачи… 8)

Модель OSI

Итак, что такое модель OSI? Что ж, давным-давно связь между компьютерами отразных производителей была довольно непростой задачей, так как на них использовались самые разные протоколы и форматы данных. Но Международная Организация по Стандартизации (ISO) разработала коммуникационную архитектуру,известную как модель Взаимосвязи Открытых Систем (OSI), определявшую стандарты связи компьютеров от разных производителей. Модель OSI была подразделена на 7 уровней, причем второй уровень содержал несколько подуровней (выделенных Институтом Электрических и Электронных Инженеров (IEEE), которыене будут рассмотрены в этом руководстве. Бегло ознакомьтесь со следующейтаблицей:

7ой — уровень: Приложение > Сервисы6ой — уровень: Представление > Сервисы5ый — уровень: Сессия > Связь4ый — уровень: Транспортный > Связь3ий — уровень: Сетевой > Связь2ой — уровень: Данные > Физические соединения 1ый — уровень: Физический > Физические соединения 

Уровни определены таким образом, чтобы изменения в одном уровне не требовалиизменений в других уровнях. Верхние уровни (5, 6 и 7) более умные, чем нижние; уровень Приложения может оперировать теми же протоколами и форматамиданных, которые используются другими уровнями. Таким образомсуществует существенное различие между Физическим и уровнем Приложения. Может быть сейчасвам это довольно трудно понять, но после прочтения документа целиком вы (надонадеяться) поймете, о чем я здесь говорю. Запрос, сгенерированный верхушкой(например, уровнем Приложения) проходит вниз через все шесть уровней, то естьдо Физического уровня. Вы, возможно, подумаете: «Зачем нужны другие уровни?».Что ж, ответ очень простой:Каждый уровень занимается выполнением своих конкретных задач, но для начала давайте ознакомимся с Физическим уровнем. 

Физический Уровень (1)

Это самый простой уровень; он имеет дело только с электрическими (и оптическими)соединениями между устройствами. Двоичные данные кодируются в импульсы, пригодные для передачи их через средства сети. Например, провода, кабели, приемо-передатчики и разъемы — все это относится к Физическому Уровню. Устройства подобнорепитерам, хабам и сетевым картам также относятся к этому уровню.

Уровень Данных (2)

Этот уровень немного «умнее» Физического уровня, так как он обеспечивает надежную передачу данных. Так как средства сети взаимодействуют спротоколами и более высокими уровнями, то уровень Данных ответственен за конечное пакетированиедвоичных данных верхнего уровня в дискретные пакеты прежде, чем они поступаютна Физический уровень. Он посылает фреймы (блоки данных) через сеть. Ethernet(802.2 & 802.3), Tokenbus (802.4) и Tokenring (802.5) — протоколы уровня Данных. 

Сетевой Уровень (3)

Основная задача Сетевого уровня — обеспечить функциональное назначение маршрутизации, благодаря которой пакеты могут быть переданы через границы локального сетевого сегмента в смежные сети или на тысячи миль дальше. По большей части, дляразрешения этой задачи используется IP, Протокол Интернет. Другой протокол Сетевого уровня — это, Обмен Пакетами Интернет (IPX). Этот протокол был разработанNovell incorporation, а также некоторыми другими, подобно SPX и NCP. Эти протоколыбыли реализованы на Операционной Системе Netware. Несколько функций, которыевыполняет Сетевой уровень:

— Деление потока двоичных данных в дискретные пакеты определенной длины— Обнаружение ошибок— Коррекция ошибок путем повторной передачи пакетов, оказавшихся плохими— Управление потоком

Транспортный Уровень (4)

Что ж, этот уровень передает данные, используя протоколы подобно UDP, TCP и/илиSPX (SPX также используется NetWare, но он отличается от IPX тем, что он образует прямое соединение). Транспортный уровень — это центр модели OSI. Этот уровеньобеспечивает надежную, прозрачную передачу данных между конечными точками, этотуровень также обеспечивает мультиплексирование, управление потоком и обнаружение/коррекцию ошибок. 

Семейство протоколов TCP/IP и несколько других протоколов

Прежде, чем перейти к рассмотрению пятого уровня модели OSI, я хочурасcказатькое-что о наиболее распространенных на данный момент протоколах: TCP/IP. Если вы уже знакомы с основами TCP/IP, то вы можете пропустить эту часть и читать дальше об уровне Сессии. 

TCP/IP

TCP означает ‘Протокол Управления Передачей’ и почти все компьютеры совместимы с этим протоколом. TCP устанавливает соединение между двумя компьютерами и передает данные между двумя хостами. Пакет состоит из заголовка и датаграммы. Вдатаграмме вы обнаружите передаваемые данные, в заголовке(ах) пакета упомянутую важную информацию:

TCP:— Исходный порт— Порт на конечном узле— Последовательный номер— Подтверждающий номер— Длина Заголовка (Стандартно — 20 Байт)— Флаги (syn, ack, psh, fin, rst, urg)— Размер окна— Контрольная сумма

IP:— IP_v4 или IP_v6— Длина Заголовка— DSF— Суммированная длина— Идентификация— Флаги (Установлен бит Фрагментации или нет)— Смещение Фрагментации— TTL— Протокол (в данном случае TCP)— Контрольная сумма заголовка— Исходный IP— IP места назначения

Если вы хотите знать, как устанавливается соединение, читайте, пожалуйста,дальше… Сначала пакет с SYN-флагом посылается по IP адресу конечного узла маршрута, конечный узел ответит пакетом с ACK(SYN) флагом или пакетом сRST-флагом. Поясняю: SYN — означает SYN-(chronisation), то есть он ‘просит’ конечный узел установить соединение; когда тот компьютер получит этот пакет, он ответит пакетом с ACK(SYN)-флагом. ACK означает ACK-(nowledgement). После получения пакета с ACK(SYN)-флагом, компьютер возвращает ACK, это означает, что соединение установлено. Это то, что мы называем «Тройное Рукопожатие». Если соединение установлено, и один из хостов хочет его прервать, то он посылает пакет с установленным FIN-флагом. (FIN значитFINish).Вот таблица, которая сделает это (надо надеяться) более понятным: 

Компьютер A Компьютер B

SYN —><— ACK(SYN)ACK —>

ДА, здесь соединение установлено!

FIN —><— ACK(FIN)RST —>

Теперь соединение закрывается и передача данных прекращается.

Компьютер A Компьютер B

SYN —><— RSTACK —>

Дерьмо… «Компьютер B» не хочет соединяться с «Компьютером A!»(может быть на «Компьютере B» запущен файрволл)

Есть несколько путей злоупотребления протоколом TCP: SYN-флудинг,teardrop, Smurf-атаки, последовательные атаки, етс. Для полученияболее подробной информации проверьте http://neworder.box.skи http://packetstorm.securify.com.

Хорошо, IP — это аббревиатура Internet Protocol. Взглянем на примервыше: если «Компьютер A» посылает пакет «Компьютеру B», то в заголовке IP-пакета будут содержаться IP-адреса обоих компьютеров, IPместа назначения (компьютера B) и исходный IP (компьютер A). Маршрутизаторы между двумя хостами смотрят заголовок IP-пакета и маскируют пакеты для следующего сегмента. Если во время ‘путешествия’пакета в сети происходит ошибка, например конечный хост недоступен,то используется ICMP (Протокол Управления Интернет Сообщениями)для отправления сообщения об ошибке, так что ошибка должна быть исправлена (и пакет(ы) могли быть переданы повторно). Программы ‘ping’и ‘traceroute’ используют ICMP сообщения дляопределения статусахостов в других сегментах. 

В настоящее время стандартом является IP_v4, но в будущем будет использоватьсяIP_v6, также называемый IP_ng (next generation). IP_v4 базируется на 32-битнойадресации, в то время как IP_v6 поддерживает(!) 128-битную адресацию. Это довольно существенное различие, таким образом при использовании IP_v6 можно будетиспользовать гораздо больше IP-адресов. Заголовок IP_v6 является упрощенным заголовком IP_v4, но, возможно, в ‘апдейтах’ IP_v6 такие характеристики будутулучшены/исправлены.

xakep.ru

Уровни модели OSI

Только начали работать сетевым администратором? Не хотите оказаться сбитым с толку? Наша статья вам пригодится. Слышали, как проверенный временем администратор говорит о сетевых неполадках и упоминает какие-то уровни? Может вас когда-нибудь спрашивали на работе, какие уровни защищены и работают, если вы используете старый брандмауэр? Чтобы разобраться с основами информационной безопасности, нужно понять принцип иерархии модели OSI. Попробуем увидеть возможности данной модели.

Уважающий себя системный администратор должен хорошо разбираться в сетевых терминах

Сетевая модель OSI

В переводе с английского — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Точнее, сетевая модель стека сетевых протоколов OSI/ISO. Введена в 1984 году в качестве концептуальной основы, разделившей процесс отправки данных во всемирной паутине на семь несложных этапов. Она не является самой популярной, так как затянулась разработка спецификации OSI. Стек протоколов TCP/IP выгоднее и считается основной используемой моделью. Впрочем, у вас есть огромный шанс столкнуться с моделью OSI на должности системного администратора или в IT-сфере.

Создано множество спецификаций и технологий для сетевых устройств. В таком разнообразии легко запутаться. Именно модель взаимодействия открытых систем помогает понимать друг друга сетевым устройствам, использующим различные методы общения. Заметим, что наиболее полезна OSI для производителей программного и аппаратного обеспечения, занимающихся проектированием совместимой продукции.

Спросите, какая же в этом польза для вас? Знание многоуровневой модели даст вам возможность свободного общения с сотрудниками IT-компаний, обсуждение сетевых неполадок уже не будет гнетущей скукой. А когда вы научитесь понимать, на каком этапе произошёл сбой, сможете легко находить причины и значительно сокращать диапазон своей работы.

Уровни OSI

Модель содержит в себе семь упрощённых этапов:

  • Физический.
  • Канальный.
  • Сетевой.
  • Транспортный.
  • Сеансовый.
  • Представительский.
  • Прикладной.

Почему разложение на шаги упрощает жизнь? Каждый из уровней соответствует определённому этапу отправки сетевого сообщения. Все шаги последовательны, значит, функции выполняются независимо, нет необходимости в информации о работе на предыдущем уровне. Единственная необходимая составляющая — способ получения данных с предшествующего шага, и каким образом пересылается информация на последующий шаг.

Перейдём к непосредственному знакомству с уровнями.

Физический уровень

Главная задача первого этапа — пересылка битов через физические каналы связи. Физические каналы связи — устройства, созданные для передачи и приёма информационных сигналов. К примеру, оптоволокно, коаксиальный кабель или витая пара. Пересылка может проходить и через беспроводную связь. Первый этап характеризуется средой передачи данных: защитой от помех, полосой пропускания, волновым сопротивлением. Так же задаются качества электрических конечных сигналов (вид кодирования, уровни напряжения и скорость передачи сигнала) и подводятся к стандартным типам разъёмов, назначаются контактные соединения.

Функции физического этапа осуществляются абсолютно на каждом устройстве, подключённом к сети. Например, сетевой адаптер реализовывает эти функции со стороны компьютера. Вы могли уже столкнуться с протоколами первого шага: RS -232, DSL и 10Base-T, определяющими физические характеристики канала связи.

Канальный уровень

На втором этапе связываются абстрактный адрес устройства с физическим устройством, проверяется доступность среды передачи. Биты сформировываются в наборы — кадры. Основная задача канального уровня — выявление и правка ошибок. Для корректной пересылки перед и после кадра вставляются специализированные последовательности битов и добавляется высчитанная контрольная сумма. Когда кадр достигает адресата, вновь высчитывается контрольная сумма, уже прибывших данных, если она совпадает с контрольной суммой в кадре, кадр признаётся правильным. В ином случае появляется ошибка, исправляемая через повторную передачу информации.

Канальный этап делает возможным передачу информации, благодаря специальной структуре связей. В частности, через протоколы канального уровня работают шины, мосты, коммутаторы. В спецификации второго шага входят: Ethernet, Token Ring и PPP. Функции канального этапа в компьютере исполняют сетевые адаптеры и драйверы к ним.

Сетевой уровень

В стандартных ситуациях функций канального этапа не хватает для высококачественной передачи информации. Спецификации второго шага могут передавать данные лишь между узлами с одинаковой топологией, к примеру, дерева. Появляется необходимость в третьем этапе. Нужно образовать объединённую транспортную систему с разветвлённой структурой для нескольких сетей, обладающих произвольной структурой и различающихся методом пересылки данных.

Если объяснить по-другому, то третий шаг обрабатывает интернет-протокол и исполняет функцию маршрутизатора: поиск наилучшего пути для информации. Маршрутизатор — устройство, собирающее данные о структуре межсетевых соединений и передающее пакеты в сеть назначения (транзитные передачи — хопы). Если вы сталкиваетесь с ошибкой в IP-адресе, то это проблема, возникшая на сетевом уровне. Протоколы третьего этапа разбиваются на сетевые, маршрутизации или разрешения адресов: ICMP, IPSec, ARP и BGP.

Транспортный уровень

Чтобы данные дошли до приложений и верхних уровней стека, необходим четвёртый этап. Он предоставляет нужную степень надёжности передачи информации. Значатся пять классов услуг транспортного этапа. Их отличие заключается в срочности, осуществимости восстановления прерванной связи, способности обнаружить и исправить ошибки передачи. К примеру, потеря или дублирование пакетов.

Как выбрать класс услуг транспортного этапа? Когда качество каналов транспортировки связи высокое, адекватным выбором окажется облегчённый сервис. Если каналы связи в самом начале работают небезопасно, целесообразно прибегнуть к развитому сервису, который обеспечит максимальные возможности для поиска и решения проблем (контроль поставки данных, тайм-ауты доставки). Спецификации четвёртого этапа: TCP и UDP стека TCP/IP, SPX стека Novell.

Объединение первых четырёх уровней называется транспортной подсистемой. Она сполна предоставляет выбранный уровень качества.

Сеансовый уровень

Пятый этап помогает в регулировании диалогов. Нельзя, чтобы собеседники прерывали друг друга или говорили синхронно. Сеансовый уровень запоминает активную сторону в конкретный момент и синхронизирует информацию, согласуя и поддерживая соединения между устройствами. Его функции позволяют возвратиться к контрольной точке во время длинной пересылки и не начинать всё заново. Также на пятом этапе можно прекратить соединение, когда завершается обмен информацией. Спецификации сеансового уровня: NetBIOS.

Представительский уровень

Шестой этап участвует в трансформации данных в универсальный распознаваемый формат без изменения содержания. Так как в разных устройствах утилизируются различные форматы, информация, обработанная на представительском уровне, даёт возможность системам понимать друг друга, преодолевая синтаксические и кодовые различия. Кроме того, на шестом этапе появляется возможность шифровки и дешифровки данных, что обеспечивает секретность. Примеры протоколов: ASCII и MIDI, SSL.

Прикладной уровень

Седьмой этап в нашем списке и первый, если программа отправляет данные через сеть. Состоит из наборов спецификаций, через которые юзер приобретает доступ к файлам, Web-страницам. Например, при отправке сообщений по почте именно на прикладном уровне выбирается удобный протокол. Состав спецификаций седьмого этапа очень разнообразен. К примеру, SMTP и HTTP, FTP, TFTP или SMB.

Вы можете услышать где-нибудь о восьмом уровне модели ISO. Официально, его не существует, но среди работников IT-сферы появился шуточный восьмой этап. Всё из-за того, что проблемы могут возникнуть по вине пользователя, а как известно, человек находится у вершины эволюции, вот и появился восьмой уровень.

Рассмотрев модель OSI, вы смогли разобраться со сложной структурой работы сети и теперь понимаете суть вашей работы. Всё становится довольно просто, когда процесс разбивается на части!

nastroyvse.ru