Teorija: OSI mrežni model. Sloj veze podataka OSI mrežnog modela

Aleksandar Gorjačov, Aleksej Niškovski

Da bi mrežni serveri i klijenti mogli komunicirati, moraju raditi koristeći isti protokol za razmjenu informacija, odnosno moraju „govoriti“ istim jezikom. Protokol definira skup pravila za organiziranje razmjene informacija na svim nivoima interakcije mrežnih objekata.

Postoji referentni model interkonekcije otvorenog sistema, koji se često naziva OSI model. Ovaj model je razvila Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO). OSI model opisuje shemu interakcije mrežnih objekata, definira listu zadataka i pravila za prijenos podataka. Uključuje sedam nivoa: fizički (Fizički - 1), kanal (Data-Link - 2), mreža (Mreža - 3), transport (Transport - 4), sesija (Sesija - 5), prezentacija podataka (Prezentacija - 6) i primijenjen (Prijava - 7). Smatra se da dva računara mogu međusobno komunicirati na određenom sloju OSI modela ako njihov softver koji implementira mrežne funkcije na tom sloju interpretira iste podatke na isti način. U ovom slučaju se uspostavlja direktna komunikacija između dva računara, koja se naziva „tačka-tačka“.

Implementacije OSI modela po protokolima se nazivaju stekovi protokola. Nemoguće je implementirati sve funkcije OSI modela u okviru jednog specifičnog protokola. Obično se zadaci na određenom nivou implementiraju pomoću jednog ili više protokola. Jedan računar mora pokretati protokole iz istog steka. U ovom slučaju, računar može istovremeno koristiti nekoliko stekova protokola.

Razmotrimo zadatke riješene na svakom nivou OSI modela.

Fizički sloj

Na ovom nivou OSI modela definisane su sledeće karakteristike mrežnih komponenti: tipovi veza za medije za prenos podataka, fizičke mrežne topologije, metode prenosa podataka (sa digitalnim ili analognim kodiranjem signala), vrste sinhronizacije prenetih podataka, razdvajanje komunikacionih kanala koji koriste frekvencijsko i vremensko multipleksiranje.

Implementacije OSI protokola fizičkog sloja koordiniraju pravila za prijenos bitova.

Fizički sloj ne uključuje opis medija za prijenos. Međutim, implementacije protokola fizičkog sloja su specifične za određeni prijenosni medij. Fizički sloj je obično povezan sa vezom sljedeće mrežne opreme:

• koncentratori, čvorišta i repetitori koji regeneriraju električne signale;
• Konektori prijenosnih medija koji pružaju mehanički sučelje za povezivanje uređaja s prijenosnim medijem;
• modemi i razni uređaji za pretvaranje koji vrše digitalne i analogne konverzije.

Ovaj sloj modela definira fizičke topologije u mreži poduzeća, koje su izgrađene korištenjem osnovnog skupa standardnih topologija.

Prva u osnovnom skupu je topologija magistrale. U ovom slučaju svi mrežni uređaji i računari su povezani na zajedničku sabirnicu za prijenos podataka, koja se najčešće formira pomoću koaksijalnog kabela. Kabl koji formira zajedničku magistralu naziva se kičma. Sa svakog uređaja spojenog na sabirnicu, signal se prenosi u oba smjera. Za uklanjanje signala iz kabla, na krajevima magistrale moraju se koristiti posebni prekidaci (terminator). Mehanička oštećenja na autoputu utiču na rad svih uređaja koji su na njega povezani.

Topologija prstena uključuje povezivanje svih mrežnih uređaja i računara u fizički prsten. U ovoj topologiji, informacije se uvijek prenose duž prstena u jednom smjeru - od stanice do stanice. Svaki mrežni uređaj mora imati prijemnik informacija na ulaznom kablu i predajnik na izlaznom kablu. Mehanička oštećenja medija za prijenos informacija u jednom prstenu utjecat će na rad svih uređaja, međutim mreže izgrađene pomoću dvostrukog prstena u pravilu imaju marginu tolerancije grešaka i funkcije samoizlječenja. U mrežama izgrađenim na dvostrukom prstenu, iste informacije se prenose duž prstena u oba smjera. Ako je kabl oštećen, prsten će nastaviti da radi kao jedan prsten na dvostrukoj dužini (funkcije samoizlečenja određene su hardverom koji se koristi).

Sljedeća topologija je topologija zvijezda, ili zvijezda. Predviđeno je prisustvo centralnog uređaja na koji su drugi mrežni uređaji i računari povezani putem snopa (zasebnih kablova). Mreže izgrađene na topologiji zvijezde imaju jednu tačku kvara. Ova tačka je centralni uređaj. Ako centralni uređaj pokvari, svi ostali učesnici mreže neće moći međusobno razmjenjivati ​​informacije, jer se sva razmjena odvijala samo preko centralnog uređaja. Ovisno o vrsti centralnog uređaja, signal primljen sa jednog ulaza može se prenijeti (sa ili bez pojačanja) na sve izlaze ili na određeni izlaz na koji je priključen uređaj primatelj informacija.

Potpuno povezana (mrežasta) topologija ima visoku toleranciju grešaka. Kada se grade mreže sa sličnom topologijom, svaki od mrežnih uređaja ili računara je povezan sa svakom drugom komponentom mreže. Ova topologija ima redundantnost, što je čini nepraktičnom. Zaista, u malim mrežama ova topologija se rijetko koristi, ali u velikim poslovnim mrežama može se koristiti potpuno mrežasta topologija za povezivanje najvažnijih čvorova.

Razmatrane topologije se najčešće grade pomoću kablovskih veza.

Postoji još jedna topologija koja koristi bežične veze - celularna. U njemu se mrežni uređaji i računari kombinuju u zone - ćelije (ćelije), u interakciji samo sa primopredajnim uređajem ćelije. Prijenos informacija između ćelija vrši se primopredajnim uređajima.

Sloj veze podataka

Ovaj nivo određuje logičku topologiju mreže, pravila za pristup mediju za prenos podataka, rešava probleme vezane za adresiranje fizičkih uređaja unutar logičke mreže i upravljanje prenosom informacija (sinhronizacija prenosa i usluga povezivanja) između mrežnih uređaja.

Protokoli sloja veze su definisani:

• pravila za organiziranje bitova fizičkog sloja (binarne jedinice i nule) u logičke grupe informacija koje se nazivaju okviri. Okvir je jedinica podataka sloja veze koja se sastoji od neprekinutog niza grupisanih bitova, koji imaju zaglavlje i rep;
• pravila za otkrivanje (i ponekad ispravljanje) grešaka u prijenosu;
• pravila kontrole protoka (za uređaje koji rade na ovom nivou OSI modela, na primjer, mostovi);
• pravila za identifikaciju računara na mreži prema njihovim fizičkim adresama.

Kao i većina drugih slojeva, sloj veze podataka dodaje svoje kontrolne informacije na početak paketa podataka. Ove informacije mogu uključivati ​​izvornu i odredišnu adresu (fizičku ili hardversku), informacije o dužini okvira i indikaciju aktivnih protokola gornjeg sloja.

Sljedeći uređaji za mrežno povezivanje obično su povezani sa slojem podatkovne veze:

• mostovi;
• pametna čvorišta;
• prekidači;
• mrežne interfejs kartice (mrežne interfejs kartice, adapteri, itd.).

Funkcije sloja veze podijeljene su u dva podnivoa (Tabela 1):

• kontrola pristupa medijima (MAC);
• kontrola logičke veze (Logical Link Control, LLC).

MAC podsloj definira takve elemente sloja veze kao što su topologija logičke mreže, način pristupa mediju za prijenos informacija i pravila fizičkog adresiranja između mrežnih objekata.

Skraćenica MAC se također koristi za određivanje fizičke adrese mrežnog uređaja: fizička adresa uređaja (koja se određuje unutar mrežnog uređaja ili mrežne kartice u fazi proizvodnje) često se naziva MAC adresa tog uređaja. Za veliki broj mrežnih uređaja, posebno mrežnih kartica, moguće je programski promijeniti MAC adresu. Mora se imati na umu da sloj podatkovne veze OSI modela nameće ograničenja na korištenje MAC adresa: u jednoj fizičkoj mreži (segmentu veće mreže) ne mogu postojati dva ili više uređaja koji koriste iste MAC adrese. Za određivanje fizičke adrese mrežnog objekta, može se koristiti koncept „adrese čvora“. Adresa hosta se najčešće poklapa sa MAC adresom ili se određuje logički prilikom preraspodjele softverske adrese.

LLC podsloj definira pravila za sinhronizaciju prijenosnih i servisnih veza. Ovaj podsloj sloja veze podataka usko je u interakciji sa mrežnim slojem OSI modela i odgovoran je za pouzdanost fizičkih (koristeći MAC adrese) veza. Logička topologija mreže određuje način i pravila (sekvenca) prenosa podataka između računara u mreži. Mrežni objekti prenose podatke ovisno o logičkoj topologiji mreže. Fizička topologija definira fizičku putanju podataka; međutim, u nekim slučajevima fizička topologija ne odražava način na koji mreža radi. Stvarna putanja podataka određena je logičkom topologijom. Uređaji za mrežno povezivanje i šeme pristupa medijima koriste se za prijenos podataka duž logičke staze, koja se može razlikovati od putanje u fizičkom mediju. Dobar primjer razlika između fizičke i logičke topologije je IBM-ova Token Ring mreža. Lokalne mreže Token Ring često koriste bakreni kabel, koji je položen u krug u obliku zvijezde sa centralnim razdjelnikom (hub). Za razliku od normalne topologije zvijezde, čvorište ne prosljeđuje dolazne signale svim ostalim povezanim uređajima. Unutrašnje kolo čvorišta sekvencijalno šalje svaki dolazni signal sljedećem uređaju u unaprijed definiranom logičkom prstenu, tj. na kružni način. Fizička topologija ove mreže je zvijezda, a logička topologija prsten.

Još jedan primjer razlika između fizičke i logičke topologije je Ethernet mreža. Fizička mreža se može izgraditi pomoću bakrenih kablova i centralnog čvorišta. Formira se fizička mreža, napravljena prema topologiji zvijezde. Međutim, Ethernet tehnologija omogućava prijenos informacija s jednog računala na sve ostale na mreži. Čvorište mora prenijeti signal primljen sa jednog od svojih portova na sve ostale portove. Formirana je logička mreža sa sabirničkom topologijom.

Da biste odredili logičku topologiju mreže, morate razumjeti kako se signali primaju u njoj:

• u topologijama logičke magistrale, svaki signal primaju svi uređaji;
• U topologijama logičkog prstena, svaki uređaj prima samo one signale koji su mu poslani posebno.

Također je važno znati kako mrežni uređaji pristupaju mediju za prijenos informacija.

Pristup medijima

Logičke topologije koriste posebna pravila koja kontroliraju dozvolu za prijenos informacija drugim mrežnim objektima. Kontrolni proces kontrolira pristup komunikacijskom mediju. Razmislite o mreži u kojoj je svim uređajima dozvoljeno da rade bez ikakvih pravila za pristup mediju za prijenos. Svi uređaji u takvoj mreži prenose informacije čim su podaci spremni; ovi prenosi se ponekad mogu vremenski preklapati. Kao rezultat preklapanja, signali su izobličeni i preneseni podaci se gube. Ova situacija se naziva kolizija. Kolizije ne dozvoljavaju organiziranje pouzdanog i efikasnog prijenosa informacija između mrežnih objekata.

Kolizije u mreži proširuju se na segmente fizičke mreže na koje su povezani mrežni objekti. Takve veze čine jedan kolizioni prostor, u kojem se utjecaj sudara proteže na sve. Da biste smanjili veličinu kolizijskih prostora segmentiranjem fizičke mreže, možete koristiti mostove i druge mrežne uređaje koji imaju mogućnosti filtriranja prometa na sloju veze podataka.

Mreža ne može ispravno funkcionirati sve dok svi mrežni entiteti ne budu u stanju da nadgledaju, upravljaju ili ublaže kolizije. U mrežama je potrebna neka metoda za smanjenje broja sudara i interferencije (preklapanja) istovremenih signala.

Postoje standardne metode pristupa medijima koje opisuju pravila po kojima se kontrolira dozvola za prijenos informacija za mrežne uređaje: natjecanje, prosljeđivanje tokena i anketiranje.

Prije nego što odaberete protokol koji implementira jedan od ovih metoda pristupa medijima, obratite posebnu pažnju na sljedeće faktore:

• priroda prenosa - kontinuirana ili impulsna;
• broj prenosa podataka;
• potreba za prenosom podataka u strogo određenim vremenskim intervalima;
• broj aktivnih uređaja na mreži.

Svaki od ovih faktora, u kombinaciji sa svojim prednostima i nedostacima, pomoći će da se odredi koji je način pristupa medijima najprikladniji.

Konkurencija. Sistemi zasnovani na sukobu pretpostavljaju da se pristup mediju za prenos implementira po principu „prvi dođe, prvi uslužen“. Drugim riječima, svaki mrežni uređaj se takmiči za kontrolu prijenosnog medija. Sistemi zasnovani na sadržaju su dizajnirani tako da svi uređaji na mreži mogu prenositi podatke samo prema potrebi. Ova praksa u konačnici rezultira djelomičnim ili potpunim gubitkom podataka jer se kolizije stvarno dešavaju. Kako se svaki novi uređaj dodaje u mrežu, broj sudara se može eksponencijalno povećati. Povećanje broja kolizija smanjuje performanse mreže, au slučaju potpunog zasićenja medija za prijenos informacija smanjuje performanse mreže na nulu.

Kako bi se smanjio broj kolizija, razvijeni su posebni protokoli koji implementiraju funkciju slušanja medija za prijenos informacija prije nego što stanica počne sa prijenosom podataka. Ako stanica za slušanje otkrije prijenos signala (sa druge stanice), ona će se suzdržati od prijenosa informacija i pokušat će ponovo kasnije. Ovi protokoli se zovu Carrier Sense Multiple Access (CSMA) protokoli. CSMA protokoli značajno smanjuju broj kolizija, ali ih ne eliminišu u potpunosti. Međutim, kolizije se dešavaju kada dvije stanice ispitaju kabel, ne pronađu signale, odluče da je medij čist, a zatim istovremeno počnu sa prijenosom podataka.

Primjeri takvih kontradiktornih protokola su:

• Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD);
• Carrier Sense Višestruki pristup/Izbjegavanje sudara (CSMA/CA).

CSMA/CD protokoli. CSMA/CD protokoli ne samo da slušaju kabl prije prijenosa, već i otkrivaju kolizije i pokreću ponovne prijenose. Kada se detektuje kolizija, stanice koje emituju podatke pokreću posebne interne tajmere sa slučajnim vrednostima. Tajmeri počinju da odbrojavaju, a kada se dostigne nula, stanice moraju pokušati da ponovo prenesu podatke. Pošto su tajmeri inicijalizovani slučajnim vrednostima, jedna od stanica će pokušati da ponovi prenos podataka pre druge. U skladu s tim, druga stanica će utvrditi da je medij za prijenos podataka već zauzet i čekaće da se oslobodi.

Primeri CSMA/CD protokola su Ethernet verzija 2 (Ethernet II, razvijen od strane DEC) i IEEE802.3.

CSMA/CA protokoli. CSMA/CA koristi šeme kao što je pristup vremenskim presecima ili slanje zahteva za pristup mediju. Kada se koristi vremensko presecanje, svaka stanica može prenositi informacije samo u striktno definisanim vremenima za ovu stanicu. U ovom slučaju, mehanizam za upravljanje vremenskim isječcima mora biti implementiran u mrežu. Svaka nova stanica povezana na mrežu obavještava o svom pojavljivanju, čime se pokreće proces preraspodjele vremenskih isječaka za prijenos informacija. U slučaju korištenja centralizirane kontrole pristupa prijenosnom mediju, svaka stanica generiše poseban zahtjev za prijenos, koji se upućuje kontrolnoj stanici. Centralna stanica regulira pristup prijenosnom mediju za sve objekte mreže.

Primjer CSMA/CA je Apple Computerov LocalTalk protokol.

Sistemi zasnovani na sadržaju najprikladniji su za upotrebu sa brzim saobraćajem (prenosi velikih datoteka) u mrežama sa relativno malim brojem korisnika.

Sistemi sa prijenosom tokena. U sistemima za prosljeđivanje tokena, mali okvir (token) se prenosi određenim redoslijedom s jednog uređaja na drugi. Token je posebna poruka koja prenosi privremenu kontrolu medija za prijenos na uređaj koji drži token. Prenošenje tokena distribuira kontrolu pristupa među uređajima na mreži.

Svaki uređaj zna s kojeg uređaja prima token i na koji uređaj ga treba proslijediti. Obično su ovi uređaji najbliži susjedi vlasnika tokena. Svaki uređaj povremeno preuzima kontrolu nad tokenom, izvršava svoje radnje (prenosi informacije), a zatim prosljeđuje token sljedećem uređaju za korištenje. Protokoli ograničavaju vrijeme koje svaki uređaj može kontrolirati tokenom.

Postoji nekoliko protokola za prenos tokena. Dva mrežna standarda koja koriste prenošenje tokena su IEEE 802.4 Token Bus i IEEE 802.5 Token Ring. Mreža Token Bus koristi kontrolu pristupa propuštanja tokena i fizičku ili logičku topologiju magistrale, dok Token Ring mreža koristi kontrolu pristupa propuštanja tokena i fizičku ili logičku topologiju prstena.

Mreže za prenos tokena trebale bi se koristiti kada postoji vremenski osjetljiv prioritetni promet, kao što su digitalni audio ili video podaci, ili kada postoji vrlo veliki broj korisnika.

Anketa. Polling je metoda pristupa koja dodjeljuje jedan uređaj (koji se naziva kontrolor, primarni ili "master" uređaj) da djeluje kao arbitar pristupa mediju. Ovaj uređaj anketira sve druge uređaje (sekundarne) nekim unaprijed definiranim redoslijedom da vidi imaju li informacije za prijenos. Za primanje podataka od sekundarnog uređaja, primarni uređaj mu šalje zahtjev, a zatim prima podatke od sekundarnog uređaja i prosljeđuje ih prijemnom uređaju. Primarni uređaj zatim ispituje drugi sekundarni uređaj, prima podatke od njega i tako dalje. Protokol ograničava količinu podataka koju svaki sekundarni uređaj može prenijeti nakon anketiranja. Polling sistemi su idealni za vremensko osjetljive mrežne uređaje, kao što je automatizacija opreme.

Ovaj sloj također pruža usluge povezivanja. Postoje tri vrste usluga povezivanja:

• nepriznata usluga bez veze - šalje i prima okvire bez kontrole toka i bez kontrole grešaka ili sekvenciranja paketa;
• usluga orijentisana na vezu - obezbeđuje kontrolu toka, kontrolu grešaka i sekvenciranje paketa izdavanjem potvrda (potvrda);
• Usluga potvrde bez veze - koristi priznanice za kontrolu toka i kontrolu grešaka tokom prijenosa između dva mrežna čvora.

LLC podsloj sloja veze podataka pruža mogućnost istovremenog korišćenja nekoliko mrežnih protokola (iz različitih stekova protokola) kada se radi preko jednog mrežnog interfejsa. Drugim riječima, ako je u računalo instalirana samo jedna mrežna kartica, ali postoji potreba za radom sa različitim mrežnim servisima različitih proizvođača, tada klijentski mrežni softver na podnivou LLC pruža mogućnost takvog rada.

Mrežni sloj

Mrežni nivo određuje pravila za isporuku podataka između logičkih mreža, formiranje logičkih adresa mrežnih uređaja, definiciju, izbor i održavanje informacija o rutiranju i rad gateway-a.

Glavni cilj mrežnog sloja je rješavanje problema premještanja (isporuke) podataka do određenih tačaka u mreži. Isporuka podataka na mrežnom sloju općenito je slična isporuci podataka na sloju veze podataka OSI modela, gdje se adresiranje fizičkog uređaja koristi za prijenos podataka. Međutim, adresiranje na sloju veze podataka primjenjuje se samo na jednu logičku mrežu i vrijedi samo unutar te mreže. Mrežni sloj opisuje metode i sredstva za prijenos informacija između mnogih nezavisnih (i često heterogenih) logičkih mreža koje, kada su povezane zajedno, čine jednu veliku mrežu. Takva mreža naziva se mrežna mreža, a procesi prijenosa informacija između mreža nazivaju se umrežavanjem.

Koristeći fizičko adresiranje na sloju veze podataka, podaci se isporučuju na sve uređaje na istoj logičkoj mreži. Svaki mrežni uređaj, svaki računar određuje svrhu primljenih podataka. Ako su podaci namijenjeni računaru, on ih obrađuje, a ako nisu, ignorira ih.

Za razliku od sloja veze podataka, mrežni sloj može odabrati određenu rutu u mreži i izbjeći slanje podataka logičkim mrežama kojima podaci nisu adresirani. Mrežni sloj to čini preko prebacivanja, adresiranja mrežnog sloja i algoritama rutiranja. Mrežni sloj je također odgovoran za osiguravanje ispravnih ruta za podatke kroz mrežu koja se sastoji od heterogenih mreža.

Elementi i metode implementacije mrežnog sloja definirani su kako slijedi:

• sve logički odvojene mreže moraju imati jedinstvene mrežne adrese;
• prebacivanje definiše kako se uspostavljaju veze preko mreže;
• mogućnost implementacije rutiranja tako da računari i ruteri određuju najbolji put za prolaz podataka kroz mrežu;
• mreža će obavljati različite nivoe usluge povezivanja u zavisnosti od broja grešaka koje se očekuju unutar međusobno povezane mreže.

Ruteri i neki prekidači rade na ovom sloju OSI modela.

Mrežni sloj određuje pravila za formiranje logičkih mrežnih adresa mrežnih objekata. Unutar velike međusobno povezane mreže, svaki mrežni objekt mora imati jedinstvenu logičku adresu. Dvije komponente su uključene u formiranje logičke adrese: logička mrežna adresa, koja je zajednička svim mrežnim objektima, i logička adresa mrežnog objekta, koja je jedinstvena za ovaj objekt. Prilikom formiranja logičke adrese mrežnog objekta može se koristiti ili fizička adresa objekta ili se može odrediti proizvoljna logička adresa. Upotreba logičkog adresiranja omogućava vam da organizirate prijenos podataka između različitih logičkih mreža.

Svaki mrežni objekt, svaki računar može istovremeno obavljati mnoge mrežne funkcije, osiguravajući rad različitih usluga. Za pristup uslugama koristi se poseban identifikator usluge, nazvan port ili utičnica. Prilikom pristupa usluzi, identifikator usluge slijedi odmah iza logičke adrese računara koji pruža uslugu.

Mnoge mreže rezervišu grupe logičkih adresa i identifikatora usluga u svrhu izvođenja specifičnih, unapred definisanih i dobro poznatih akcija. Na primjer, ako je potrebno poslati podatke svim mrežnim objektima, slanje će se izvršiti na posebnu adresu za emitiranje.

Mrežni sloj definira pravila za prijenos podataka između dva mrežna objekta. Ovaj prijenos se može obaviti korištenjem komutacije ili rutiranja.

Postoje tri načina komutacije za prijenos podataka: komutacija kola, komutacija poruka i komutacija paketa.

Kada se koristi komutacija kola, uspostavlja se kanal za prenos podataka između pošiljaoca i primaoca. Ovaj kanal će biti aktivan tokom cijele komunikacijske sesije. Kada se koristi ova metoda, moguća su duga kašnjenja u dodjeli kanala zbog nedostatka dovoljnog propusnog opsega, opterećenja na komutacijskoj opremi ili zauzetosti primaoca.

Prebacivanje poruka vam omogućava da prenesete cijelu (ne razbijenu na dijelove) poruku koristeći princip “spremi i proslijedi”. Svaki međuuređaj prima poruku, pohranjuje je lokalno, a kada je komunikacijski kanal preko kojeg se poruka šalje slobodan, šalje je. Ova metoda je vrlo pogodna za prijenos e-mail poruka i organiziranje elektronskog upravljanja dokumentima.

Komutacija paketa kombinuje prednosti prethodne dve metode. Svaka velika poruka je podijeljena na male pakete, od kojih se svaki uzastopno šalje primaocu. Kako svaki paket prolazi kroz mrežu, određuje se najbolja putanja u tom trenutku. Ispada da delovi jedne poruke primaocu mogu stići u različito vreme, a tek nakon što se svi delovi sakupe, primalac će moći da radi sa primljenim podacima.

Svaki put kada odredite sljedeću putanju za podatke, morate odabrati najbolju rutu. Zadatak određivanja najboljeg puta naziva se rutiranje. Ovaj zadatak obavljaju ruteri. Zadatak rutera je odrediti moguće puteve prijenosa podataka, održavati informacije o rutiranju i odabrati najbolje rute. Rutiranje se može vršiti statički ili dinamički. Prilikom specificiranja statičkog usmjeravanja, svi odnosi između logičkih mreža moraju biti specificirani i ostati nepromijenjeni. Dinamičko usmjeravanje pretpostavlja da ruter sam može odrediti nove putanje ili modificirati informacije o starim. Dinamičko usmjeravanje koristi posebne algoritme usmjeravanja, od kojih su najčešći vektor udaljenosti i stanje veze. U prvom slučaju, ruter koristi informacije iz druge ruke o strukturi mreže od susjednih rutera. U drugom slučaju, ruter radi s informacijama o vlastitim komunikacijskim kanalima i stupa u interakciju sa posebnim reprezentativnim ruterom kako bi izgradio kompletnu mrežnu mapu.

Na izbor najbolje rute najčešće utječu faktori kao što su broj skokova kroz rutere (broj skokova) i broj tikova (vremenskih jedinica) potrebnih da se stigne do odredišne ​​mreže (tick count).

Usluga povezivanja mrežnog sloja radi kada se ne koristi usluga povezivanja LLC podsloja sloja veze podataka OSI modela.

Kada gradite integriranu mrežu, morate povezati logičke mreže izgrađene korištenjem različitih tehnologija i pružanja raznih usluga. Da bi mreža funkcionirala, logičke mreže moraju biti sposobne ispravno interpretirati podatke i kontrolne informacije. Ovaj zadatak se rješava korištenjem gatewaya, koji je uređaj ili aplikativni program koji prevodi i interpretira pravila jedne logičke mreže u pravila druge. Općenito, gateway se može implementirati na bilo kojem nivou OSI modela, ali najčešće se implementiraju na višim nivoima modela.

Transportni sloj

Transportni sloj vam omogućava da sakrijete fizičku i logičku strukturu mreže od aplikacija na gornjim slojevima OSI modela. Aplikacije rade samo sa uslužnim funkcijama koje su prilično univerzalne i ne zavise od fizičke i logičke mrežne topologije. Karakteristike logičkih i fizičkih mreža implementirane su na prethodnim slojevima, gdje transportni sloj prenosi podatke.

Transportni sloj često nadoknađuje nedostatak pouzdane ili veze orijentisane usluge veze u nižim slojevima. Termin „pouzdan“ ne znači da će svi podaci biti dostavljeni u svim slučajevima. Međutim, pouzdane implementacije protokola transportnog sloja obično mogu potvrditi ili odbiti isporuku podataka. Ako podaci nisu ispravno dostavljeni prijemnom uređaju, transportni sloj može ponovo prenijeti ili obavijestiti gornje slojeve da isporuka nije bila moguća. Gornji nivoi tada mogu poduzeti potrebne korektivne mjere ili omogućiti korisniku izbor.

Mnogi protokoli u kompjuterskim mrežama pružaju korisnicima mogućnost rada sa jednostavnim imenima na prirodnom jeziku umjesto složenih i teško pamtljivih alfanumeričkih adresa. Rezolucija adrese/imena je funkcija identifikacije ili mapiranja imena i alfanumeričkih adresa međusobno. Ovu funkciju može obavljati svaki entitet na mreži ili posebni provajderi usluga koji se nazivaju serveri imenika, serveri imena itd. Sljedeće definicije klasificiraju metode rješavanja adrese/ime:

• pokretanje usluge potrošača;
• pokrenut od strane provajdera servisa.

U prvom slučaju, korisnik mreže pristupa usluzi po njenom logičkom imenu, a da ne zna tačnu lokaciju usluge. Korisnik ne zna da li je ova usluga trenutno dostupna. Prilikom kontaktiranja, logičko ime se poklapa sa fizičkim imenom, a radna stanica korisnika inicira poziv direktno servisu. U drugom slučaju, svaka usluga povremeno obavještava sve klijente mreže o sebi. Svaki klijent u svakom trenutku zna da li je usluga dostupna i zna kako da direktno kontaktira servis.

Metode adresiranja

Servisne adrese identifikuju specifične softverske procese koji se pokreću na mrežnim uređajima. Pored ovih adresa, provajderi servisa prate razne razgovore koje vode sa uređajima koji traže usluge. Dvije različite metode razgovora koriste sljedeće adrese:

• ID veze;
• ID transakcije.

Identifikator veze, koji se naziva i ID veze, port ili utičnica, identifikuje svaki razgovor. Koristeći ID veze, dobavljač veze može komunicirati s više od jednog klijenta. Dobavljač usluge se odnosi na svaki komutacijski entitet po broju i oslanja se na transportni sloj da koordinira druge adrese nižeg sloja. ID veze je povezan sa određenim razgovorom.

ID-ovi transakcija su slični ID-ovima veze, ali djeluju u jedinicama manjim od razgovora. Transakcija se sastoji od zahtjeva i odgovora. Pružatelji usluga i potrošači prate odlazak i dolazak svake transakcije, a ne cijelog razgovora.

Sloj sesije

Sloj sesije olakšava komunikaciju između uređaja koji traže i isporučuju usluge. Komunikacijske sesije se kontrolišu kroz mehanizme koji uspostavljaju, održavaju, sinhronizuju i upravljaju dijalogom između entiteta koji komuniciraju. Ovaj sloj također pomaže gornjim slojevima da identifikuju i povežu se na dostupne mrežne usluge.

Sloj sesije koristi informacije o logičkoj adresi koje dostavljaju niži slojevi za identifikaciju imena i adresa servera potrebnih gornjim slojevima.

Sloj sesije također pokreće razgovore između uređaja pružatelja usluga i potrošačkih uređaja. U izvođenju ove funkcije, sloj sesije često predstavlja ili identifikuje svaki objekat i koordinira prava pristupa njemu.

Sloj sesije implementira upravljanje dijalogom koristeći jednu od tri komunikacijske metode - simpleks, poludupleks i puni dupleks.

Simpleksna komunikacija uključuje samo jednosmjeran prijenos informacija od izvora do primaoca. Ova metoda komunikacije ne daje nikakvu povratnu informaciju (od primaoca do izvora). Poludupleks omogućava korištenje jednog medija za prijenos podataka za dvosmjerni prijenos informacija, međutim, informacije se mogu prenositi samo u jednom smjeru u isto vrijeme. Puni dupleks osigurava istovremeni prijenos informacija u oba smjera preko medija za prijenos podataka.

Administracija komunikacijske sesije između dva mrežna objekta, koja se sastoji od uspostavljanja veze, prijenosa podataka, prekida veze, također se vrši na ovom nivou OSI modela. Nakon uspostavljanja sesije, softver koji implementira funkcije ovog sloja može provjeriti funkcionalnost (održavati) vezu dok se ona ne prekine.

Sloj prezentacije podataka

Glavni zadatak sloja prezentacije podataka je da transformiše podatke u međusobno konzistentne formate (sintaksa razmene) koji su razumljivi svim mrežnim aplikacijama i računarima na kojima aplikacije rade. Na ovom nivou rješavaju se i zadaci kompresije i dekompresije podataka i njihova enkripcija.

Konverzija se odnosi na promjenu reda bitova bajtova, redoslijeda bajtova riječi, kodova znakova i sintakse naziva datoteke.

Potreba za promjenom redoslijeda bitova i bajtova je zbog prisustva velikog broja različitih procesora, računara, kompleksa i sistema. Procesori različitih proizvođača mogu različito tumačiti nulti i sedmi bit u bajtu (ili je nulti bit najznačajniji, ili sedmi bit). Slično, bajtovi koji čine velike jedinice informacija - riječi - tumače se različito.

Kako bi korisnici različitih operativnih sistema dobili informacije u obliku datoteka sa ispravnim nazivima i sadržajem, ovaj sloj osigurava ispravnu konverziju sintakse datoteke. Različiti operativni sistemi različito rade sa svojim sistemima datoteka i implementiraju različite načine formiranja imena datoteka. Informacije u datotekama se također pohranjuju u specifičnom kodiranju znakova. Kada su dva mrežna objekta u interakciji, važno je da svaki od njih može različito tumačiti informacije o datoteci, ali značenje informacija se ne smije mijenjati.

Sloj prezentacije podataka pretvara podatke u međusobno konzistentan format (sintaksa razmjene) koji je razumljiv svim umreženim aplikacijama i računarima na kojima se aplikacije pokreću. Također može komprimirati i proširiti, kao i šifrirati i dešifrirati podatke.

Računari koriste različita pravila za predstavljanje podataka pomoću binarnih jedinica i nula. Iako sva ova pravila pokušavaju da ostvare zajednički cilj predstavljanja podataka čitljivih ljudi, proizvođači računara i organizacije za standarde kreirali su pravila koja su međusobno kontradiktorna. Kada dva računara koji koriste različite skupove pravila pokušavaju međusobno komunicirati, često moraju izvršiti neke transformacije.

Lokalni i mrežni operativni sistemi često šifriraju podatke kako bi ih zaštitili od neovlaštene upotrebe. Šifriranje je opći pojam koji opisuje nekoliko metoda zaštite podataka. Zaštita se često izvodi korištenjem šifriranja podataka, koje koristi jednu ili više od tri metode: permutaciju, zamjenu ili algebarsku metodu.

Svaka od ovih metoda je jednostavno poseban način zaštite podataka na način da ih može razumjeti samo neko ko poznaje algoritam šifriranja. Šifrovanje podataka može se izvršiti bilo hardverski ili softverski. Međutim, end-to-end enkripcija podataka se obično vrši programski i smatra se dijelom funkcionalnosti sloja prezentacije. Za obavještavanje objekata o korištenoj metodi šifriranja obično se koriste 2 metode - tajni ključevi i javni ključevi.

Metode šifriranja tajnog ključa koriste jedan ključ. Mrežni entiteti koji posjeduju ključ mogu šifrirati i dešifrirati svaku poruku. Stoga se ključ mora čuvati u tajnosti. Ključ može biti ugrađen u hardverske čipove ili instaliran od strane administratora mreže. Svaki put kada se ključ promijeni, svi uređaji moraju biti modificirani (preporučljivo je ne koristiti mrežu za prijenos vrijednosti novog ključa).

Mrežni objekti koji koriste metode šifriranja javnog ključa dobivaju tajni ključ i neku poznatu vrijednost. Objekt kreira javni ključ manipulirajući poznatom vrijednošću putem privatnog ključa. Entitet koji inicira komunikaciju šalje svoj javni ključ primaocu. Drugi entitet zatim matematički kombinuje svoj privatni ključ sa javnim ključem koji mu je dat da postavi obostrano prihvatljivu vrednost šifrovanja.

Posjedovanje samo javnog ključa je od male koristi za neovlaštene korisnike. Složenost rezultirajućeg ključa za šifriranje je dovoljno visoka da se može izračunati u razumnom vremenu. Čak ni poznavanje vlastitog privatnog ključa i nečijeg javnog ključa nije od velike pomoći u određivanju drugog tajnog ključa - zbog složenosti logaritamskih proračuna za velike brojeve.

Aplikacioni sloj

Aplikacioni sloj sadrži sve elemente i funkcije specifične za svaku vrstu mrežne usluge. Donjih šest slojeva kombinuje zadatke i tehnologije koje pružaju opštu podršku za mrežnu uslugu, dok sloj aplikacije obezbeđuje protokole potrebne za obavljanje specifičnih funkcija mrežnih usluga.

Serveri pružaju mrežnim klijentima informacije o tome koje vrste usluga pružaju. Glavne mehanizme za identifikaciju ponuđenih usluga obezbjeđuju elementi kao što su adrese usluga. Pored toga, serveri koriste takve metode predstavljanja svoje usluge kao aktivnu i pasivnu prezentaciju usluge.

Prilikom izvođenja aktivnog servisnog oglasa, svaki server periodično šalje poruke (uključujući adrese servisa) u kojima objavljuje svoju dostupnost. Klijenti također mogu anketirati mrežne uređaje za određenu vrstu usluge. Mrežni klijenti prikupljaju reprezentacije napravljene od strane servera i formiraju tabele trenutno dostupnih usluga. Većina mreža koje koriste metod aktivnog predstavljanja također definiraju određeni period valjanosti za predstavljanja usluga. Na primjer, ako mrežni protokol navodi da se reprezentacije usluge moraju slati svakih pet minuta, tada će klijenti isteći vremena za one reprezentacije usluga koje nisu dostavljene u posljednjih pet minuta. Kada istekne vremensko ograničenje, klijent uklanja uslugu iz svojih tabela.

Serveri provode pasivno oglašavanje usluga registracijom svoje usluge i adrese u imeniku. Kada klijenti žele da odrede vrste dostupnih usluga, jednostavno traže u direktorijumu lokaciju željene usluge i njenu adresu.

Prije nego što se mrežna usluga može koristiti, ona mora biti dostupna lokalnom operativnom sistemu računara. Postoji nekoliko metoda za postizanje ovog zadatka, ali svaka takva metoda može biti određena pozicijom ili nivoom na kojem lokalni operativni sistem prepoznaje mrežni operativni sistem. Usluge koje se pružaju mogu se podijeliti u tri kategorije:

• presretanje poziva operativnog sistema;
• daljinski način rada;
• zajednička obrada podataka.

Kada koristite presretanje OC poziva, lokalni operativni sistem potpuno nije svjestan postojanja mrežne usluge. Na primjer, kada DOS aplikacija pokuša pročitati datoteku s mrežnog poslužitelja datoteka, misli da je datoteka na lokalnom uređaju za pohranu. U stvari, poseban komad softvera presreće zahtjev za čitanjem datoteke prije nego što stigne do lokalnog operativnog sistema (DOS) i prosljeđuje zahtjev mrežnom servisu datoteka.

S druge strane, u načinu rada na daljinu, lokalni operativni sistem je svjestan mreže i odgovoran je za prosljeđivanje zahtjeva mrežnoj usluzi. Međutim, server ne zna ništa o klijentu. Za operativni sistem servera, svi zahtjevi za uslugu izgledaju isto, bez obzira na to da li su interni ili se prenose preko mreže.

Konačno, postoje operativni sistemi koji su svjesni postojanja mreže. I korisnik usluge i pružalac usluge prepoznaju postojanje jedni drugih i rade zajedno na koordinaciji korištenja usluge. Ova vrsta korištenja usluge obično je potrebna za peer-to-peer kolaborativnu obradu podataka. Kolaborativna obrada podataka uključuje dijeljenje mogućnosti obrade podataka za obavljanje jednog zadatka. To znači da operativni sistem mora biti svjestan postojanja i mogućnosti drugih i biti u stanju da sarađuje s njima kako bi izvršio željeni zadatak.

ComputerPres 6"1999

Ovaj materijal je posvećen referenci sedmoslojni OSI mrežni model. Ovdje ćete pronaći odgovor na pitanje zašto sistem administratori trebaju razumjeti ovaj mrežni model, razmatraće se svih 7 nivoa modela, a naučićete i osnove TCP/IP modela koji je izgrađen na bazi OSI referentni model.

Kada sam počeo da se bavim raznim IT tehnologijama i počeo da radim u ovoj oblasti, naravno, nisam znao ni za jedan model, nisam ni razmišljao o tome, ali mi je iskusniji specijalista savetovao da studiram, ili radije, jednostavno razumite ovaj model, dodajući da “ ako razumijete sve principe interakcije, bit će mnogo lakše upravljati, konfigurirati mrežu i rješavati sve vrste mrežnih i drugih problema" Ja sam ga, naravno, poslušao i počeo da kopam po knjigama, internetu i drugim izvorima informacija, dok sam istovremeno na postojećoj mreži provjeravao da li je to sve istina u stvarnosti.

U savremenom svetu razvoj mrežne infrastrukture dostigao je tako visok nivo da bez izgradnje čak i male mreže, preduzeće ( uklj. i mali) neće moći jednostavno normalno postojati, pa su sistemski administratori sve traženiji. A za kvalitetnu izgradnju i konfiguraciju bilo koje mreže, administrator sistema mora razumjeti principe OSI referentnog modela, samo da biste naučili razumjeti interakciju mrežnih aplikacija, a zapravo i principe mrežnog prijenosa podataka, pokušat ću predstaviti ovaj materijal na pristupačan način čak i administratorima početnicima.

OSI mrežni model (osnovni referentni model interkonekcije otvorenih sistema) je apstraktni model interakcije računara, aplikacija i drugih uređaja na mreži. Ukratko, suština ovog modela je da ISO organizacija ( Internacionalna Organizacija za Standardizaciju) razvio standard za rad mreže kako bi se svi mogli osloniti na njega, a postojala je kompatibilnost svih mreža i interakcija između njih. Jedan od najpopularnijih mrežnih komunikacijskih protokola, koji se koristi u cijelom svijetu, je TCP/IP, koji je izgrađen na bazi referentnog modela.

Pa, hajde da pređemo direktno na nivoe samog ovog modela i prvo se upoznamo sa opštom slikom ovog modela u kontekstu njegovih nivoa.

Sada razgovarajmo detaljnije o svakom nivou, uobičajeno je da se nivoi referentnog modela opisuju od vrha do dna, na tom putu dolazi do interakcije, na jednom računaru od vrha do dna, i na računaru gde se podaci nalaze primljeno odozdo prema gore, tj. podaci prolaze kroz svaki nivo uzastopno.

Opis nivoa mrežnog modela

Aplikacioni sloj (7) (aplikacioni sloj) je početna i ujedno završna točka podataka koje želite prenijeti preko mreže. Ovaj sloj je odgovoran za interakciju aplikacija preko mreže, tj. Aplikacije komuniciraju na ovom sloju. Ovo je najviši nivo i to morate zapamtiti kada rješavate probleme koji se pojave.

HTTP, POP3, SMTP, FTP, TELNET i drugi. Drugim riječima, aplikacija 1 šalje zahtjev aplikaciji 2 koristeći ove protokole, a da bi se saznalo da je aplikacija 1 poslala zahtjev aplikaciji 2, mora postojati veza između njih, a za to je odgovoran protokol veza.

Prezentacijski sloj (6)– ovaj sloj je odgovoran za kodiranje podataka kako bi se kasnije mogli prenijeti preko mreže i shodno tome ih konvertuje nazad kako bi aplikacija razumjela te podatke. Nakon ovog nivoa podaci za ostale nivoe postaju isti, tj. nije bitno o kakvoj se vrsti podataka radi, da li je riječ o word dokumentu ili e-poruci.

Na ovom nivou funkcionišu sledeći protokoli: RDP, ZJN, NDR i drugi.

Nivo sesije (5)– odgovoran je za održavanje sesije između prijenosa podataka, tj. Trajanje sesije se razlikuje u zavisnosti od podataka koji se prenose, tako da se mora održavati ili prekinuti.

Na ovom nivou funkcionišu sledeći protokoli: ASP, L2TP, PPTP i drugi.

Transportni sloj (4)– odgovoran je za pouzdanost prenosa podataka. Također razbija podatke u segmente i ponovo ih spaja jer podaci dolaze u različitim veličinama. Na ovom nivou postoje dva dobro poznata protokola: TCP i UDP. TCP protokol garantuje da će podaci biti isporučeni u potpunosti, ali UDP protokol to ne garantuje, zbog čega se koriste u različite svrhe.

Mrežni sloj (3)– dizajniran je da odredi put kojim podaci trebaju ići. Ruteri rade na ovom nivou. Također je odgovoran za: prevođenje logičkih adresa i imena u fizičke, određivanje kratke rute, prebacivanje i rutiranje, praćenje mrežnih problema. Na ovom nivou to funkcionira IP protokol i protokoli za rutiranje, npr. RIP, OSPF.

Sloj veze (2)– obezbeđuje interakciju na fizičkom nivou; na ovom nivou, MAC adrese mrežnih uređaja, ovdje se prate i ispravljaju i greške, tj. šalje ponovni zahtjev za oštećeni okvir.

Fizički sloj (1)– ovo je direktna konverzija svih okvira u električne impulse i obrnuto. Drugim riječima, fizički prijenos podataka. Oni rade na ovom nivou čvorišta.

Ovako izgleda cijeli proces prijenosa podataka sa stanovišta ovog modela. On je referentni i standardiziran i stoga se na njemu zasnivaju druge mrežne tehnologije i modeli, posebno TCP/IP model.

TCP IP model

TCP/IP model malo se razlikuje od OSI modela; da budemo precizniji, ovaj model kombinuje neke nivoe OSI modela i postoje samo 4 od njih:

• Primijenjeno;
• Transport;
• Mreža;
• Kanal.

Slika pokazuje razliku između dva modela, a takođe još jednom pokazuje na kojim nivoima rade dobro poznati protokoli.

O OSI mrežnom modelu i konkretno o interakciji računara na mreži možemo dugo pričati i to neće stati u jedan članak, a bit će malo i nejasno, pa sam ovdje pokušao predstaviti osnovu ovog modela i opis svih nivoa. Glavna stvar je shvatiti da je sve ovo zaista istina i datoteka koju ste poslali preko mreže prolazi jednostavno " ogroman“put prije nego što dođe do krajnjeg korisnika, ali to se događa tako brzo da to ne primijetite, uglavnom zahvaljujući razvijenim mrežnim tehnologijama.

Nadam se da će vam sve ovo pomoći da shvatite interakciju mreža.

Počeću tako što ću definisati kako se to prihvata. OSI model je teorijski idealan model za prijenos podataka preko mreže. To znači da u praksi nikada nećete naći potpuno podudaranje sa ovim modelom; to je standard kojeg se pridržavaju programeri mrežnog softvera i proizvođači mrežne opreme kako bi održali kompatibilnost svojih proizvoda. Ovo možete uporediti sa idejama ljudi o idealnoj osobi - nećete je naći nigdje, ali svi znaju čemu treba težiti.

Želio bih odmah da istaknem jednu nijansu - ono što se prenosi putem mreže u okviru OSI modela nazvat ću podacima, što nije sasvim tačno, ali da ne bih zbunio čitatelja početnika s pojmovima, napravio sam kompromis sa svojim savjest.

Ispod je najpoznatiji i najrazumljiviji dijagram OSI modela. U članku će biti više slika, ali predlažem da prvu smatramo glavnom:

Tabela se sastoji od dvije kolone, u početnoj fazi nas zanima samo ona prava. Tabelu ćemo čitati odozdo prema gore (kako drugačije :)). Zapravo, to nije moj hir, ali to radim zbog pogodnosti asimilacije informacija - od jednostavnih do složenih. Idi!

Desna strana gornje tabele prikazuje, odozdo prema gore, putanju podataka koji se prenose preko mreže (na primjer, od vašeg kućnog rutera do vašeg računara). Pojašnjenje - nivoi OSI odozdo prema gore, onda će to biti put podataka na strani primaoca, ako od vrha do dna, onda obrnuto - na strani koja šalje. Nadam se da je za sada jasno. Da biste potpuno odagnali sumnje, evo još jednog dijagrama radi jasnoće:

Da biste pratili putanju podataka i promjene koje se s njima dešavaju preko nivoa, dovoljno je zamisliti kako se kreću duž plave linije na dijagramu, prvo krećući se odozgo prema dolje kroz OSI nivoe od prvog računara, a zatim odozdo od vrha do drugog. Sada pogledajmo svaki od nivoa detaljnije.

1) Fizički(fizički) - ovo uključuje takozvani „medij za prijenos podataka“, tj. žice, optički kabl, radio talas (u slučaju bežičnih veza) i slično. Na primjer, ako je vaš računar povezan na Internet putem kabla, tada kvalitet prenosa podataka na prvom, fizičkom nivou određuju žice, kontakti na kraju žice, kontakti konektora mrežne kartice vašeg računara, kao i unutrašnja električna kola na kompjuterskim pločama. Mrežni inženjeri imaju koncept "fizičkog problema" - to znači da je stručnjak identificirao uređaj fizičkog sloja kao krivca za "neprijenos" podataka, na primjer, mrežni kabel je negdje pokvaren ili slab signal nivo.

2) Kanal(datalink) - ovo je mnogo zanimljivije. Da bismo razumeli sloj veze, prvo ćemo morati da razumemo koncept MAC adrese, pošto će ona biti glavni lik u ovom poglavlju :). MAC adresa se također naziva “fizička adresa” ili “hardverska adresa”. To je skup od 12 znakova heksadecimalni sistem brojeva podeljen sa 6 okteti crtica ili dvotočka, na primjer 08:00:27:b4:88:c1. Potreban je za jedinstvenu identifikaciju mrežnog uređaja na mreži. U teoriji, MAC adresa je globalno jedinstvena, tj. Takva adresa ne može postojati nigdje u svijetu i „ušivena“ je u mrežni uređaj u fazi proizvodnje. Međutim, postoje jednostavni načini da ga promijenite u proizvoljni, a osim toga, neki beskrupulozni i malo poznati proizvođači ne ustručavaju se zakovati, na primjer, seriju od 5000 mrežnih kartica s potpuno istim MAC-om. Shodno tome, ako se barem dva takva „braća akrobata“ pojave na istoj lokalnoj mreži, počet će sukobi i problemi.

Dakle, na nivou data linka podatke obrađuje mrežni uređaj, kojeg zanima samo jedna stvar - naša ozloglašena MAC adresa, tj. zainteresovan je za primaoca isporuke. Uređaji na nivou veze uključuju, na primjer, prekidače (poznate i kao prekidači) - oni pohranjuju u svoju memoriju MAC adrese mrežnih uređaja s kojima imaju direktnu, direktnu vezu i, kada primaju podatke na svom prijemnom portu, provjeravaju MAC adrese u podaci sa MAC adresama dostupnim u memoriji. Ako postoje podudaranja, tada se podaci prenose primaocu, a ostali se jednostavno zanemaruju.

3) Mreža(mreža) je „sveti“ nivo, čije razumevanje principa rada najvećim delom čini mrežnog inženjera takvim. Ovdje "IP adresa" već vlada željeznom rukom, ovdje je to osnova temelja. Zahvaljujući prisutnosti IP adrese, postaje moguć prijenos podataka između računala koji nisu dio iste lokalne mreže. Prijenos podataka između različitih lokalnih mreža naziva se rutiranje, a uređaji koji to omogućavaju nazivaju se ruteri (oni su i ruteri, iako je posljednjih godina koncept rutera jako izobličen).

Dakle, IP adresa – bez ulaženja u detalje, to je određeni skup od 12 cifara u decimalnom („običnom“) brojevnom sistemu, podijeljen u 4 okteta, odvojeni tačkom, koji se dodjeljuje mrežnom uređaju prilikom povezivanja na mreža. Ovdje moramo ići malo dublje: na primjer, mnogi ljudi znaju adresu iz serije 192.168.1.23. Sasvim je očigledno da ovde nema 12 cifara. Međutim, ako adresu napišete u punom formatu, sve dolazi na svoje mjesto - 192.168.001.023. U ovoj fazi nećemo kopati još dublje, pošto je IP adresiranje posebna tema za kazivanje i prikazivanje.

4) Transportni sloj(transport) - kao što naziv govori, potreban je upravo za dostavu i slanje podataka primaocu. Po analogiji sa našom dugotrajnom poštom, IP adresa je stvarna adresa za dostavu ili prijem, a transportni protokol je poštar koji može da pročita i zna kako da dostavi pismo. Protokoli su različiti, za različite namjene, ali imaju isto značenje - isporuku.

Transportni sloj je posljednji, koji uglavnom zanima mrežne inženjere i sistem administratore. Ako su sva 4 niža nivoa radila kako treba, ali podaci nisu stigli na odredište, onda se problem mora tražiti u softveru određenog računala. Protokoli takozvanih gornjih nivoa su od velikog značaja za programere, a ponekad i za sistem administratore (ako je uključen u održavanje servera, na primer). Stoga ću dalje ukratko opisati svrhu ovih nivoa. Osim toga, ako objektivno sagledate situaciju, najčešće u praksi funkcije više gornjih slojeva OSI modela preuzima jedna aplikacija ili servis, te je nemoguće jednoznačno reći gdje bi to trebalo dodijeliti.

5) Sjednica(session) - kontrolira otvaranje i zatvaranje sesije prijenosa podataka, provjerava prava pristupa, kontrolira sinhronizaciju početka i kraja prijenosa. Na primjer, ako preuzmete datoteku sa Interneta, tada vaš pretraživač (ili bilo šta preko koga preuzimate) šalje zahtjev serveru na kojem se datoteka nalazi. U ovom trenutku se uključuju protokoli sesije koji osiguravaju uspješno preuzimanje datoteke, nakon čega se, teoretski, automatski isključuju, iako postoje opcije.

6) Izvršni(prezentacija) - priprema podatke za obradu do finalne aplikacije. Na primjer, ako je ovo tekstualna datoteka, onda morate provjeriti kodiranje (da se ne ispostavi da je "kryakozyabr"), možda ga raspakirajte iz arhive... ali ovdje je jasno vidljivo šta sam pisao ranije - veoma je teško razdvojiti gde je reprezentativni nivo, a gde počinje sledeći:

7) Primijenjeno(Aplikacija) - kao što naziv govori, nivo aplikacija koje koriste primljene podatke i vidimo rezultat rada svih nivoa OSI modela. Na primjer, čitate ovaj tekst jer ste ga otvorili u ispravnom kodiranju, u pravom fontu itd. vaš pretraživač.

A sada kada imamo barem opće razumijevanje tehnologije procesa, smatram potrebnim govoriti o bitovima, okvirima, paketima, blokovima i podacima. Ako se sjećate, na početku članka sam vas zamolio da ne obraćate pažnju na lijevu kolonu u glavnoj tabeli. Dakle, došlo je njeno vrijeme! Sada ćemo ponovo proći kroz sve slojeve OSI modela i vidjeti kako se jednostavni bitovi (nule i jedinice) pretvaraju u podatke. Također ćemo ići odozdo prema gore, kako ne bismo poremetili slijed asimilacije materijala.

On fizički nivo imamo signal. Može biti električni, optički, radio talas itd. Za sada to nisu ni bitovi, već mrežni uređaj analizira primljeni signal i pretvara ga u nule. Ovaj proces se naziva "konverzija hardvera". Nadalje, već unutar mrežnog uređaja, bitovi se kombinuju u (osam bitova u jednom bajtu), obrađuju i prenose sloju veze podataka.

On duct nivo imamo tzv okvir. Grubo rečeno, radi se o paketu bajtova, od 64 do 1518 u jednom paketu, iz kojeg komutator čita zaglavlje koje sadrži MAC adrese primaoca i pošiljaoca, kao i tehničke informacije. Vidite kako se MAC adresa podudara u zaglavlju i u vašem preklopni sto(memorija), prekidač prenosi okvire sa takvim podudaranjima do odredišnog uređaja

On mreže nivou, na svu ovu dobrotu, dodaju se i IP adrese primaoca i pošiljaoca, koje se izdvajaju iz istog zaglavlja i to se zove plasticna kesa.

On transport nivou, paket se adresira na odgovarajući protokol, čiji je kod naznačen u zaglavlju servisne informacije, i daje se za servisiranje protokolima viših nivoa, za koje je ovo već punopravni podatak, tj. informacije u obliku koji je probavljiv i upotrebljiv za aplikacije.

Ovo će se jasnije vidjeti na dijagramu ispod:

OSI mrežni model(osnovni referentni model interkonekcije otvorenih sistema - osnovni referentni model interakcije otvorenih sistema, skr. EMVOS; 1978) - mrežni model steka mrežnih protokola OSI/ISO (GOST R ISO/IEC 7498-1-99).

Opće karakteristike OSI modela

Zbog odugovlačenja razvoja OSI protokola, glavni stek protokola koji se trenutno koristi je TCP/IP, koji je razvijen prije usvajanja OSI modela i bez veze s njim.

Do kraja 70-ih godina u svijetu je već postojao veliki broj vlasničkih stekova komunikacijskih protokola, uključujući, na primjer, popularne stekove kao što su DECnet, TCP/IP i SNA. Ova raznolikost mrežnih alata dovela je do izražaja problem nekompatibilnosti između uređaja koji koriste različite protokole. Jedan od načina za rješavanje ovog problema u to vrijeme viđen je kao opći prijelaz na jedinstveni stek protokola zajednički za sve sisteme, kreiran uzimajući u obzir nedostatke postojećih stekova. Ovaj akademski pristup stvaranju novog steka započeo je razvojem OSI modela i trajao je sedam godina (od 1977. do 1984.). Svrha OSI modela je da pruži generalizovani prikaz mrežnih komunikacionih alata. Razvijen je kao neka vrsta univerzalnog jezika za mrežne stručnjake, zbog čega se naziva referentnim modelom.U OSI modelu sredstva komunikacije se dijele na sedam slojeva: aplikacija, prezentacija, sesija, transport, mreža, veza i fizički. Svaki sloj se bavi vrlo specifičnim aspektom interakcije mrežnih uređaja.

Aplikacije mogu implementirati vlastite komunikacijske protokole koristeći višeslojni skup sistemskih alata za ove svrhe. U tu svrhu je programerima obezbeđen interfejs aplikacijskog programa (API). U skladu sa idealnim dizajnom OSI modela, aplikacija može upućivati ​​zahtjeve samo najvišem sloju – onom aplikativnom, međutim, u praksi, mnogi stekovi komunikacijskih protokola omogućavaju programerima direktan pristup servisima, odnosno servisima koji se nalaze ispod slojeva. Na primjer, neki DBMS-ovi imaju ugrađene alate za daljinski pristup datotekama. U ovom slučaju, aplikacija ne koristi uslugu sistemskih datoteka kada pristupa udaljenim resursima; on zaobilazi gornje slojeve OSI modela i direktno se obraća sistemskim alatima odgovornim za transport poruka preko mreže, koji se nalaze na nižim slojevima OSI modela. Dakle, pretpostavimo da aplikacija na hostu A želi komunicirati sa aplikacijom na hostu B. Da bi to učinila, aplikacija A postavlja zahtjev sloju aplikacije, kao što je servis datoteka. Na osnovu ovog zahtjeva, softver na nivou aplikacije generiše poruku u standardnom formatu. Ali da bi se ove informacije dostavile na odredište, još uvijek treba riješiti mnogo zadataka za koje je odgovornost na nižim nivoima. Nakon što je poruka generirana, sloj aplikacije je prosljeđuje niz stog do sloja prezentacije. Protokol sloja prezentacije, na osnovu informacija primljenih iz zaglavlja poruke sloja aplikacije, obavlja potrebne radnje i dodaje vlastite servisne informacije poruci – zaglavlje sloja prezentacije, koje sadrži upute za protokol sloja prezentacije odredišne ​​mašine. Rezultirajuća poruka se prosljeđuje sloju sesije, koji zauzvrat dodaje svoje zaglavlje itd. (Neke implementacije protokola postavljaju informacije o usluzi ne samo na početak poruke u obliku zaglavlja, već i na kraj u u obliku takozvane prikolice.) Konačno, poruka dostiže niži, fizički nivo, koji je, zapravo, prenosi duž komunikacionih linija do mašine primaoca. U ovom trenutku, poruka je „obrasla“ naslovima svih nivoa.

Fizički sloj postavlja poruku na fizički izlazni interfejs računara 1 i ona počinje svoje „putovanje“ kroz mrežu (do ove tačke, poruka se prenosila sa jednog sloja na drugi unutar računara 1). Kada poruka preko mreže stigne na ulazno sučelje računara 2, prima je njegov fizički sloj i uzastopno se kreće od sloja do sloja. Svaki nivo analizira i obrađuje zaglavlje svog nivoa, obavljajući odgovarajuće funkcije, a zatim uklanja ovo zaglavlje i prosljeđuje poruku na viši nivo. Kao što se vidi iz opisa, entiteti protokola istog nivoa ne komuniciraju međusobno direktno, u tu komunikaciju su uvijek uključeni posrednici - protokolarni alati nižih nivoa. I samo fizički nivoi različitih čvorova su u direktnoj interakciji.

Slojevi modela OSI

U literaturi je najčešće uobičajeno da se opisivanje slojeva OSI modela počinje od sloja 7, koji se naziva sloj aplikacije, na kojem korisničke aplikacije pristupaju mreži. OSI model završava 1. slojem - fizičkim, koji definira standarde koje zahtijevaju nezavisni proizvođači za medije za prijenos podataka:

• vrsta prenosnog medija (bakarni kabl, optičko vlakno, radio-zračni, itd.),
• vrsta modulacije signala,
• nivoi signala logičkih diskretnih stanja (nula i jedan).

Svaki protokol OSI modela mora biti u interakciji ili sa protokolima na svom sloju, ili sa protokolima koji su za jednu jedinicu viši i/ili niži od njegovog sloja. Interakcije sa protokolima jednog nivoa nazivaju se horizontalnim, a sa nivoima jedan viši ili niži - vertikalnim. Bilo koji protokol OSI modela može obavljati samo funkcije svog sloja i ne može obavljati funkcije drugog sloja, što se ne izvodi u protokolima alternativnih modela.

Svaki nivo, sa određenim stepenom konvencije, odgovara svom operandu - logički nedeljivom elementu podataka, kojim se na zasebnom nivou može upravljati u okviru modela i korišćenih protokola: na fizičkom nivou najmanja jedinica je bit, na nivou veze informacije se kombinuju u okvire, na nivou mreže - u pakete (datagrame), na transportu - u segmente. Svaki dio podataka logički kombinovan za prijenos - okvir, paket, datagram - smatra se porukom. Poruke su generalno operandi nivoa sesije, predstavnika i nivoa aplikacije.

Osnovne mrežne tehnologije uključuju fizičke slojeve i slojeve veze podataka.

Aplikacioni sloj

Aplikacioni sloj (aplikacioni sloj) - najviši nivo modela, koji osigurava interakciju korisničkih aplikacija sa mrežom:

• Dozvoljava aplikacijama korištenje mrežnih usluga:
  • daljinski pristup datotekama i bazama podataka,
  • prosljeđivanje e-pošte;
• odgovoran je za prenos servisnih informacija;
• daje aplikacijama informacije o greškama;
• generira upite prema sloju prezentacije.

Protokoli na nivou aplikacije: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET i drugi.

Prezentacijski sloj

Sloj prezentacije omogućava konverziju protokola i kodiranje/dekodiranje podataka. Zahtjevi aplikacije primljeni od sloja aplikacije se konvertuju u format za prijenos preko mreže na sloju prezentacije, a podaci primljeni iz mreže se konvertuju u format aplikacije. Ovaj sloj može izvršiti kompresiju/dekompresiju ili šifriranje/dešifriranje, kao i preusmjeravanje zahtjeva na drugi mrežni resurs ako se ne mogu obraditi lokalno.

Sloj prezentacije je obično međuprotokol za transformaciju informacija iz susjednih slojeva. Ovo omogućava komunikaciju između aplikacija na različitim računarskim sistemima na način koji je transparentan za aplikacije. Sloj prezentacije omogućava formatiranje i transformaciju koda. Formatiranje koda se koristi kako bi se osiguralo da aplikacija prima informacije za obradu koje za nju imaju smisla. Ako je potrebno, ovaj sloj može izvršiti prijevod iz jednog formata podataka u drugi.

Sloj prezentacije ne bavi se samo formatima i prezentacijom podataka, već se bavi i strukturama podataka koje koriste programi. Dakle, sloj 6 pruža organizaciju podataka dok se šalju.

Da bismo razumeli kako ovo funkcioniše, zamislimo da postoje dva sistema. Jedan koristi EBCDIC, kao što je IBM mainframe, za predstavljanje podataka, a drugi koristi ASCII (koristi ga većina drugih proizvođača računara). Ako ova dva sistema trebaju razmjenjivati ​​informacije, onda je potreban sloj prezentacije koji će izvršiti konverziju i prevesti između dva različita formata.

Druga funkcija koja se obavlja na prezentacijskom sloju je enkripcija podataka, koja se koristi u slučajevima kada je potrebno zaštititi prenesene informacije od pristupa neovlaštenih primatelja. Da bi postigli ovaj zadatak, procesi i kod u sloju prezentacije moraju izvršiti transformaciju podataka. Postoje i druge rutine na ovom nivou koje komprimiraju tekstove i pretvaraju grafiku u bitstreamove kako bi se mogli prenositi preko mreže.

Standardi prezentacijskog sloja također definiraju kako se predstavljaju grafičke slike. U ove svrhe može se koristiti PICT format - format slike koji se koristi za prijenos QuickDraw grafike između programa.

Drugi format predstavljanja je označeni format TIFF slikovne datoteke, koji se obično koristi za rasterske slike visoke rezolucije. Sljedeći standard sloja prezentacije koji se može koristiti za grafičke slike je onaj koji je razvio Joint Photographic Expert Group; u svakodnevnoj upotrebi ovaj standard se jednostavno naziva JPEG.

Postoji još jedna grupa standarda na nivou prezentacije koja definiše prezentaciju audio i filmskih fragmenata. Ovo uključuje digitalni interfejs muzičkih instrumenata (MIDI) za digitalno predstavljanje muzike, MPEG standard Motion Picture Experts Group, koji se koristi za komprimovanje i kodiranje CD-ROM video zapisa, njihovo skladištenje u digitalizovanom obliku i prenos brzinama do 1,5 Mbps , a QuickTime je standard koji opisuje audio i video elemente za programe koji se pokreću na Macintosh i PowerPC računarima.

Protokoli sloja prezentacije: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Mrežno predstavljanje podataka, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD/ PacketDisassembler Protocol .

Sloj sesije

Sloj sesije modela osigurava održavanje komunikacijske sesije, omogućavajući aplikacijama da međusobno komuniciraju dugo vremena. Sloj upravlja kreiranjem/završetkom sesije, razmjenom informacija, sinhronizacijom zadataka, određivanjem podobnosti za prijenos podataka i održavanjem sesije tokom perioda neaktivnosti aplikacije.

Protokoli sloja sesije: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Protokol kontrole poziva za multimedijalnu komunikaciju), ISO-SP (OSI Protokol sloja sesije (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Protokol informacija o zonama), SDP (Sockets Direct Protoco]) .

Transportni sloj

Transportni sloj modela je dizajniran da osigura pouzdan prenos podataka od pošiljaoca do primaoca. Međutim, nivo pouzdanosti može uveliko varirati. Postoje mnoge klase protokola transportnog sloja, u rasponu od protokola koji pružaju samo osnovne transportne funkcije (na primjer, funkcije prijenosa podataka bez potvrde), do protokola koji osiguravaju da se više paketa podataka isporučuje na odredište u pravilnom slijedu, multipleksiraju više podataka tokovi, obezbjeđuju mehanizam kontrole toka podataka i garantuju pouzdanost primljenih podataka. Na primjer, UDP je ograničen na praćenje integriteta podataka unutar jednog datagrama i ne isključuje mogućnost gubitka cijelog paketa, ili dupliranja paketa, ili narušavanja redoslijeda primanja paketa podataka; TCP obezbeđuje pouzdan kontinuirani prenos podataka, eliminišući gubitak podataka ili narušavanje redosleda njihovog dolaska ili dupliranja; može da redistribuira podatke, razbijajući velike delove podataka u fragmente i, obrnuto, spajanje fragmenata u jedan paket.

Protokoli transportnog sloja: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Protokol za kontrolu zagušenja Datagrama), FCP (Fiber Channel|Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protokol), 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).

Mrežni sloj

Mrežni sloj (lang-en|mrežni sloj) modela je dizajniran da odredi put prijenosa podataka. Odgovoran je za prevođenje logičkih adresa i imena u fizičke, određivanje najkraćih ruta, prebacivanje i rutiranje, praćenje problema i zagušenja u mreži.

Protokoli mrežnog sloja usmjeravaju podatke od izvora do odredišta. Uređaji (ruteri) koji rade na ovom nivou konvencionalno se nazivaju uređajima trećeg nivoa (na osnovu broja nivoa u OSI modelu).

Protokoli mrežnog sloja: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), X.25 (djelimično implementiran na sloju 2), CLNP (mrežni protokol bez veze), IPsec (Bezbednost Internet protokola). Protokoli rutiranja - RIP (Protokol informacija o rutiranju), OSPF (Prvo otvori najkraći put).

Sloj veze podataka

Sloj veze podataka je dizajniran da osigura interakciju mreža na fizičkom nivou i kontroliše greške koje se mogu pojaviti. Podatke primljene sa fizičkog sloja, predstavljene u bitovima, pakuje u okvire, provjerava njihov integritet i, ako je potrebno, ispravlja greške (formira ponovljeni zahtjev za oštećeni okvir) i šalje ih mrežnom sloju. Sloj veze podataka može komunicirati sa jednim ili više fizičkih slojeva, nadgledajući i upravljajući ovom interakcijom.

IEEE 802 specifikacija dijeli ovaj sloj na dva podsloja: MAC (Media Access Control) reguliše pristup zajedničkom fizičkom mediju, LLC (kontrola logičke veze) pruža uslugu mrežnog sloja.

Prekidači, mostovi i drugi uređaji rade na ovom nivou. Za ove uređaje se kaže da koriste adresiranje sloja 2 (na osnovu broja sloja u OSI modelu).

Protokoli sloja veze: ARCnet, ATM (Asinhroni način prijenosa), Mreža kontrolera (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet automatsko zaštitno prebacivanje (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Kontrola veze podataka (HDLC), IEEE 802.2 (pruža LLC funkcije za IEEE 802 MAC slojeve), procedure pristupa linku, D kanal (LAPD), IEEE 802.11 bežični LAN, LocalTalk, prebacivanje višeprotokolnih oznaka (MPLS), protokol od tačke do tačke (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25]], ARP.

U programiranju ovaj nivo predstavlja drajver mrežne kartice, u operativnim sistemima postoji softverski interfejs za međusobnu interakciju slojeva kanala i mreže. Ovo nije novi nivo, već jednostavno implementacija modela za određeni OS. Primjeri takvih sučelja: ODI, NDIS, UDI.

Fizički sloj

Fizički sloj je najniži nivo modela, koji definiše način prenosa podataka, predstavljenih u binarnom obliku, sa jednog uređaja (računara) na drugi. Različite organizacije su uključene u sastavljanje ovakvih metoda, uključujući: Institut inženjera elektrotehnike i elektronike, Alijansu elektronske industrije, Evropski institut za standarde telekomunikacija i druge. Oni prenose električne ili optičke signale u kablovsku ili radio emisiju i, shodno tome, primaju i pretvaraju ih u bitove podataka u skladu sa metodama kodiranja digitalnih signala.

Hubs]], repetitori signala i medijski pretvarači takođe rade na ovom nivou.

Funkcije fizičkog sloja implementirane su na svim uređajima povezanim na mrežu. Na strani računala, funkcije fizičkog sloja obavljaju mrežni adapter ili serijski port. Fizički sloj se odnosi na fizička, električna i mehanička sučelja između dva sistema. Fizički sloj definiše takve vrste medija za prenos podataka kao što su optičko vlakno, upredena parica, koaksijalni kabl, satelitska veza za prenos podataka, itd. Standardni tipovi mrežnih interfejsa koji se odnose na fizički sloj su:)