Svakako je bolje početi s teorijom, a onda, glatko, prijeći na praksu. Stoga ćemo prvo razmotriti mrežni model (teorijski model), a zatim otvoriti zavjesu kako se teoretski mrežni model uklapa u mrežnu infrastrukturu (mrežna oprema, korisnička računala, kabeli, radio valovi itd.).

Tako, mrežni model je model za interakciju mrežnih protokola. A protokoli su pak standardi koji određuju kako će različiti programi razmjenjivati ​​podatke.

Da objasnim na primjeru: prilikom otvaranja bilo koje stranice na Internetu, poslužitelj (gdje se nalazi stranica koja se otvara) šalje podatke (hipertekstualni dokument) vašem pregledniku putem HTTP protokola. Zahvaljujući HTTP protokolu, vaš preglednik, primajući podatke od poslužitelja, zna kako ih obraditi i uspješno ih obrađuje, pokazujući vam traženu stranicu.

Ako još niste svjesni što je stranica na Internetu, objasnit ću vam ukratko: svaki tekst na web stranici zatvoren je posebnim oznakama koje pregledniku govore koju veličinu teksta treba koristiti, njegovu boju, lokaciju na stranicu (lijevu, desnu ili središnju). To se ne odnosi samo na tekst, već i na slike, forme, aktivne elemente i sav sadržaj općenito, t.j. što je na stranici. Preglednik, otkrivajući oznake, djeluje prema njihovim uputama i pokazuje vam obrađene podatke koji su zatvoreni u tim oznakama. I sami možete vidjeti oznake ove stranice (i ovaj tekst između oznaka), za to idite na izbornik vašeg preglednika i odaberite - pogledajte izvorni kod.

Nemojmo se previše ometati, "Mrežni model" neophodna je tema za one koji žele postati specijalist. Ovaj članak se sastoji od 3 dijela i za vas sam pokušao napisati ne dosadno, razumljivo i kratko. Za više detalja, ili za dodatna pojašnjenja, odjavite se u komentarima na dnu stranice, a ja ću vam svakako pomoći.

Mi ćemo, kao i u Cisco Networking Academy, razmotriti dva mrežna modela: OSI model i TCP/IP model (ponekad nazvan DOD), a istovremeno ćemo ih usporediti.

OSI je skraćenica za Open System Interconnection. Na ruskom zvuči ovako: Mrežni model interakcije otvorenih sustava (referentni model). Ovaj se model sa sigurnošću može nazvati standardom. Ovo je model koji proizvođači mrežnih uređaja slijede pri razvoju novih proizvoda.

OSI mrežni model sastoji se od 7 slojeva, a uobičajeno je brojati od dna.

Nabrojimo ih:

• 7. Aplikacijski sloj
• 6. Prezentacijski ili prezentacijski sloj
• 5. Sloj sesije
• 4. Transportni sloj
• 3. Mrežni sloj
• 2. Sloj podatkovne veze
• 1. Fizički sloj

Kao što je već spomenuto, mrežni model je model za interakciju mrežnih protokola (standarda), tako da na svakoj razini postoje vlastiti protokoli. Da nabrojimo njihov dosadan proces (a nema se što raditi), pa bolje analizirajmo sve na primjeru, jer je asimilacija gradiva u primjerima puno veća;)

Razina aplikacije

Aplikacijski sloj ili aplikacijski sloj je najviši sloj modela. Povezuje korisničke aplikacije s mrežom. Svi smo upoznati s ovim aplikacijama: pregledavanje weba (HTTP), slanje i primanje pošte (SMTP, POP3), primanje i primanje datoteka (FTP, TFTP), daljinski pristup (Telnet) itd.

Reprezentativna razina

Prezentacijski sloj ili prezentacijski sloj - pretvara podatke u odgovarajući format. Koristeći primjer, lakše je razumjeti: one slike (sve slike) koje vidite na ekranu se prenose prilikom prijenosa datoteke u obliku malih dijelova jedinica i nula (bitova). Dakle, kada prijatelju pošaljete fotografiju e-poštom, SMTP Application Layer protokol šalje fotografiju na niži sloj, tj. do razine prezentacije. Gdje se vaša fotografija pretvara u prikladan oblik podataka za niže razine, na primjer, u bitovima (jedinice i nule).

Na isti način, kada vaš prijatelj počne primati vašu fotografiju, ona će mu doći u obliku svih istih jedinica i nula, a razina predstavljanja je ta koja pretvara bitove u punopravnu fotografiju, na primjer, JPEG.

Ovako ovaj sloj radi s protokolima (standardima) slika (JPEG, GIF, PNG, TIFF), kodiranja (ASCII, EBDIC), glazbe i videa (MPEG) itd.

Razina sesije

Sloj sesije ili sloj sesije - kao što naziv implicira, on organizira komunikacijsku sesiju između računala. Dobar primjer bi bile audio i video konferencije, na ovoj razini se utvrđuje kojim će kodekom signal biti kodiran, a taj kodek mora biti prisutan na oba stroja. Drugi primjer je SMPP (Short message peer-to-peer protocol) protokol koji se koristi za slanje nama dobro poznatih SMS i USSD zahtjeva. Posljednji primjer: PAP (Password Authentication Protocol) je staromodni protokol za slanje korisničkog imena i lozinke na poslužitelj bez enkripcije.

Neću reći ništa više o razini sesije, inače ćemo se udubiti u dosadne značajke protokola. A ako vas one (značajke) zanimaju, pišite mi ili ostavite poruku u komentarima sa zahtjevom da detaljnije otkrijete temu, a novi članak vas neće dugo čekati;)

Transportni sloj

Transportni sloj – ovaj sloj osigurava pouzdanost prijenosa podataka od pošiljatelja do primatelja. Zapravo, sve je vrlo jednostavno, na primjer, komunicirate pomoću web kamere sa svojim prijateljem ili učiteljem. Postoji li potreba za pouzdanom dostavom svakog bita prenesene slike? Naravno da ne, ako se izgubi nekoliko bitova iz streaming videa, to nećete ni primijetiti, čak se ni slika neće promijeniti (možda će se promijeniti boja jednog piksela od 900.000 piksela koji će treptati brzinom od 24 sličice po sekundi).

A sada dajmo primjer: prijatelj vam šalje (na primjer, putem pošte) važne informacije ili program u arhivi. Ovu arhivu preuzimate na svoje računalo. Ovdje je potrebna 100% pouzdanost, jer ako se izgubi par bitova prilikom preuzimanja arhive, ne možete je onda raspakirati, t.j. izdvojiti potrebne podatke. Ili zamislite da pošaljete lozinku na poslužitelj, a usput se izgubi jedan bit - lozinka će već izgubiti izgled i vrijednost će se promijeniti.

Stoga, kada gledamo videozapise na internetu, ponekad vidimo neke artefakte, kašnjenja, buku itd. A kada čitamo tekst s web stranice - gubitak (ili smanjenje) slova nije dopušten, a kada preuzimamo programe - također sve ide bez grešaka.

Na ovoj razini razlikovat ću dva protokola: UDP i TCP. User Datagram Protocol (UDP) prenosi podatke bez uspostavljanja veze, ne potvrđuje isporuku podataka i ne pokušava ponovno. TCP (Transmission Control Protocol), koji uspostavlja vezu prije prijenosa, potvrđuje isporuku podataka, čini ponovni pokušaj ako je potrebno, jamči integritet i ispravan slijed preuzetih podataka.

Stoga za glazbu, video, video konferencije i pozive koristimo UDP (podatke prenosimo bez provjere i bez kašnjenja), a za tekst, programe, lozinke, arhive itd. - TCP (prijenos podataka s potvrdom primitka, troši se više vremena).

Mrežni sloj

Mrežni sloj - ovaj sloj definira put kroz koji će se podaci prenositi. I, usput rečeno, ovo je treća razina OSI mrežnog modela, a postoje uređaji koji se zovu uređaji treće razine - usmjerivači.

Svi smo čuli za IP adresu, a to radi Internet Protocol (IP). IP adresa je logička adresa na mreži.

Protokola na ovoj razini ima puno, a sve ćemo te protokole detaljnije analizirati kasnije, u zasebnim člancima i s primjerima. Sada ću navesti samo nekoliko popularnih.

Kao što su svi čuli za IP adresu i ping naredbu - ovo je ICMP protokol.

Sami usmjerivači (s kojima ćemo raditi u budućnosti) koriste protokole ovog sloja za usmjeravanje paketa (RIP, EIGRP, OSPF).

Sloj veze

Sloj podatkovne veze - potreban nam je za interakciju mreža na fizičkom sloju. Vjerojatno su svi čuli za MAC adresu, dakle radi se o fizičkoj adresi. Uređaji sloja veze - prekidači, čvorišta itd.

IEEE (Institut inženjera elektrotehnike i elektronike) definira sloj veze u dva podsloja: LLC i MAC.

LLC - Kontrola logičke veze, dizajnirana za interakciju s gornjim slojem.

MAC je skraćenica od Media Access Control, dizajnirana za interakciju s nižim slojem.

Dopustite mi da objasnim na primjeru: vaše računalo (laptop, komunikator) ima mrežnu karticu (ili neki drugi adapter), pa postoji drajver za interakciju s njim (s karticom). Vozač je neki program- gornja podrazina razine kanala, preko koje je moguće komunicirati s nižim razinama, odnosno s mikroprocesorom ( željezo) Je donji podsloj sloja veze.

Mnogo je tipičnih predstavnika na ovoj razini. PPP (Point-to-Point) je protokol za izravno povezivanje dvaju računala. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - standard prenosi podatke na udaljenosti od 200 kilometara. CDP (Cisco Discovery Protocol) je vlasnički (proprietary) protokol u vlasništvu Cisco Systemsa, pomoću kojeg možete otkriti susjedne uređaje i dobiti informacije o tim uređajima.

Fizički sloj

Fizički sloj je najniži sloj koji izravno prenosi tok podataka. Svi dobro poznajemo protokole: Bluetooth, IRDA (Infracrvena komunikacija), bakrene žice (upletena parica, telefonska linija), Wi-Fi itd.

Zaključak

Stoga smo analizirali OSI mrežni model. U sljedećem dijelu ćemo prijeći na TCP/IP Networking model, manji je i protokoli su isti. Za uspješno polaganje CCNA testova potrebno je napraviti usporedbu i identificirati razlike, što će se i učiniti.

Kako bi se uskladio rad mrežnih uređaja različitih proizvođača, kako bi se osigurala interakcija mreža koje koriste različite medije za širenje signala, kreiran je referentni model interakcije otvorenih sustava (OSI). Referentni model je hijerarhijski. Svaki sloj pruža uslugu višem sloju i koristi usluge nižeg sloja.

Obrada podataka počinje na aplikacijskom sloju. Nakon toga podaci prolaze kroz sve slojeve referentnog modela, te se kroz fizički sloj šalju u komunikacijski kanal. Na recepciji se odvija obrnuta obrada podataka.

OSI referentni model uvodi dva koncepta: protokol i sučelje.

Protokol je skup pravila na temelju kojih slojevi različitih otvorenih sustava međusobno djeluju.

Sučelje je skup sredstava i metoda interakcije između elemenata otvorenog sustava.

Protokol definira pravila za interakciju između modula iste razine u različitim čvorovima, a sučelje definira pravila za module susjednih razina u jednom čvoru.

Ukupno postoji sedam slojeva referentnog modela OSI. Vrijedi napomenuti da se manje razina koristi u stvarnim stogovima. Na primjer, popularni TCP/IP koristi samo četiri sloja. Zašto je to? Objasnit ćemo malo kasnije. Pogledajmo sada svaku od sedam razina zasebno.

Slojevi OSI modela:

• Fizički sloj. Određuje vrstu medija za prijenos podataka, fizičke i električne karakteristike sučelja, vrstu signala. Ovaj sloj se bavi bitovima informacija. Primjeri protokola fizičkog sloja: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
• Sloj veze. Odgovoran za pristup prijenosnom mediju, ispravljanje pogrešaka, pouzdan prijenos podataka. Na recepciji podaci primljeni s fizičkog sloja pakiraju se u okvire, nakon čega se provjerava njihov integritet. Ako nema pogrešaka, tada se podaci prenose na mrežni sloj. Ako postoje greške, okvir se odbacuje i generira se zahtjev za ponovni prijenos. Sloj veze podijeljen je na dva podsloja: MAC (Kontrola pristupa medijima) i LLC (Lokalna kontrola veze). MAC regulira pristup zajedničkim fizičkim medijima. LLC pruža uslugu mrežnog sloja. Prekidači rade na razini veze. Primjeri protokola: Ethernet, PPP.
• Mrežni sloj. Njegovi glavni zadaci su usmjeravanje - određivanje optimalnog puta prijenosa podataka, logičko adresiranje čvorova. Osim toga, ovoj razini može se dodijeliti zadatak rješavanja problema na mreži (ICMP protokol). Mrežni sloj radi s paketima. Primjeri protokola: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
• Transportni sloj. Dizajniran za isporuku podataka bez pogrešaka, gubitka i dupliciranja u slijedu kako su se prenosili. Obavlja end-to-end kontrolu prijenosa podataka od pošiljatelja do primatelja. Primjeri protokola: TCP, UDP.
• Razina sesije. Upravlja stvaranjem / održavanjem / prekidom komunikacijske sesije. Primjeri protokola: L2TP, RTCP.
• Reprezentativna razina. Obavlja transformaciju podataka u željeni oblik, šifriranje/kodiranje, kompresiju.
• Razina aplikacije. Obavlja interakciju između korisnika i mreže. Interagira s aplikacijama na strani klijenta. Primjeri protokola: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

Nakon što smo se upoznali s referentnim modelom, pogledajmo stog TCP / IP protokola.

TCP/IP model definira četiri sloja. Kao što možete vidjeti iz gornje slike, jedan TCP/IP sloj može odgovarati nekoliko slojeva OSI modela.

Razine TCP/IP modela:

• Sloj mrežnog sučelja. Odgovara dvama nižim slojevima OSI modela: kanalnom i fizičkom. Na temelju toga jasno je da ova razina određuje karakteristike prijenosnog medija (upletena parica, optičko vlakno, radio zrak), vrstu signala, način kodiranja, pristup prijenosnom mediju, ispravljanje pogrešaka, fizičko adresiranje (MAC). adrese). U TCP/IP modelu, Ethrnet protokol i njegovi derivati ​​(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) rade na ovoj razini.
• Interworking sloj. Odgovara mrežnom sloju OSI modela. Preuzima sve njegove funkcije: usmjeravanje, logičko adresiranje (IP adrese). Na ovoj razini djeluje IP protokol.
• Transportni sloj. Odgovara transportnom sloju OSI modela. Odgovoran za isporuku paketa od izvora do odredišta. Na ovoj razini su uključena dva protokola: TCP i UDP. TCP je pouzdaniji od UDP-a zbog prethodnog povezivanja, zahtjeva za ponovnim prijenosom kada se pojave pogreške. Međutim, u isto vrijeme, TCP je sporiji od UDP-a.
• Razina aplikacije. Njegov glavni zadatak je interakcija s aplikacijama i procesima na hostovima. Primjeri protokola: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

Enkapsulacija je metoda pakiranja podatkovnog paketa u kojoj se nezavisna zaglavlja usluge paketa apstrahiraju iz zaglavlja nižih razina uključivanjem u više razine.

Razmotrimo konkretan primjer. Pretpostavimo da želimo prijeći s računala na stranicu. Da bismo to učinili, naše računalo mora pripremiti http zahtjev za primanje resursa web poslužitelja, koji pohranjuje stranicu stranice koja nam je potrebna. Na razini aplikacije, HTTP zaglavlje se dodaje podacima (Podacima) preglednika. Zatim, na razini transporta, našem paketu se dodaje TCP zaglavlje koje sadrži brojeve portova pošiljatelja i primatelja (port 80 za HTTP). Na razini mreže generira se IP zaglavlje koje sadrži IP adrese pošiljatelja i primatelja. Neposredno prije prijenosa, na sloju veze dodaje se zaglavlje Ethrnet, koje sadrži fizičke (MAC adrese) pošiljatelja i primatelja. Nakon svih ovih postupaka, paket u obliku bitova informacija se prenosi preko mreže. Na recepciji se odvija suprotan postupak. Web poslužitelj na svakoj razini provjerit će odgovarajuće zaglavlje. Ako je provjera uspješna, tada se zaglavlje odbacuje i paket ide na gornji sloj. U suprotnom se cijeli paket odbacuje.

Pretplatite se na naše

čiji razvoj nije bio povezan s OSI modelom.

Slojevi OSI modela

Model se sastoji od 7 razina smještenih jedna iznad druge. Slojevi međusobno djeluju ("vertikalno") putem sučelja i mogu komunicirati s paralelnim slojem drugog sustava ("horizontalno") koristeći protokole. Svaka razina može komunicirati samo sa svojim susjedima i obavljati funkcije koje su joj dodijeljene. Više detalja možete pronaći na slici.

OSI model
Vrsta podataka	Razina	Funkcije
Podaci	7. Razina primjene	Pristup mrežnim uslugama
	6. Prezentacijski sloj	Prikaz i kodiranje podataka
	5. Razina sesije	Upravljanje sjednicama
Segmenti	4. Prijevoz	Izravna veza između krajnjih točaka i pouzdanosti
Paketi	3. Mreža	Određivanje rute i logično adresiranje
Osoblje	2. Kanal	Fizičko adresiranje
Komadići	1. Fizički sloj	Rad s medijima, signalima i binarnim podacima

Primijenjena (aplikacija) razina (eng. Aplikacijski sloj)

Gornja razina modela omogućuje interakciju korisničkih aplikacija s mrežom. Ovaj sloj omogućuje aplikacijama korištenje mrežnih usluga kao što su udaljeni pristup datotekama i bazi podataka, prosljeđivanje e-pošte. Također je odgovoran za prijenos informacija o usluzi, pruža aplikacijama informacije o pogreškama i generira zahtjeve za razina prezentacije... Primjer: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, BitTorrent, MODBUS, SIP

Predstavnik (razina prezentacije) (eng. Prezentacijski sloj)

Ovaj sloj je odgovoran za konverziju protokola i kodiranje/dekodiranje podataka. On pretvara zahtjeve aplikacije primljene s aplikacijskog sloja u format za prijenos preko mreže i pretvara podatke primljene s mreže u format koji aplikacije mogu razumjeti. Na ovoj razini može se izvesti kompresija/dekompresija ili kodiranje/dekodiranje podataka, kao i preusmjeravanje zahtjeva na drugi mrežni resurs ako se ne mogu lokalno obraditi.

Sloj 6 (pogledi) referentnog modela OSI obično je međuprotokol za transformaciju informacija iz susjednih slojeva. To omogućuje razmjenu aplikacija na heterogenim računalnim sustavima na aplikacijski transparentan način. Prezentacijski sloj omogućuje formatiranje i transformaciju koda. Formatiranje koda koristi se kako bi se osiguralo da aplikacija prima informacije za obradu koje za nju imaju smisla. Ako je potrebno, ovaj sloj se može prevesti iz jednog formata podataka u drugi. Prezentacijski sloj se ne bavi samo formatima i prezentacijom podataka, već se bavi i strukturama podataka koje koriste programi. Dakle, sloj 6 osigurava da su podaci organizirani u tranzitu.

Da biste razumjeli kako to funkcionira, zamislite da postoje dva sustava. Jedan koristi EBCDIC prošireni binarni kod za predstavljanje podataka, kao što je IBM mainframe, a drugi koristi ASCII American Standard Information Interchange Code (koji koristi većina drugih proizvođača računala). Ako dva sustava trebaju razmjenjivati ​​informacije, tada je potreban prezentacijski sloj koji će izvršiti pretvorbu i prevesti između dva različita formata.

Druga funkcija koja se izvodi na razini prezentacije je enkripcija podataka, koja se koristi kada je potrebno zaštititi prenesene informacije od primanja od strane neovlaštenih primatelja. Kako bi riješili ovaj problem, procesi i kodovi na razini prezentacije moraju izvršiti transformacije podataka. Na ovoj razini postoje i druge rutine koje komprimiraju tekstove i pretvaraju grafičke slike u bit streamove kako bi se mogli prenositi preko mreže.

Standardi na razini prezentacije također definiraju kako se grafika predstavlja. U te svrhe može se koristiti PICT format, format slike koji se koristi za prijenos QuickDraw grafike između Macintosh i PowerPC programa. Drugi format predstavljanja je označeni format slikovne datoteke TIFF, koji se obično koristi za bitmape visoke razlučivosti. Sljedeći standard na razini prezentacije koji se može koristiti za grafiku je standard koji je razvila Joint Photographic Expert Group; u svakodnevnoj upotrebi ovaj standard se jednostavno naziva JPEG.

Postoji još jedna skupina standarda na razini prezentacije koji definiraju prezentaciju zvuka i filma. To uključuje digitalno sučelje glazbenih instrumenata (MIDI) za digitalnu prezentaciju glazbe, MPEG standard koji je razvio Cinematography Expert Group, koji se koristi za komprimiranje i kodiranje video zapisa na CD-ovima, digitaliziranje pohrane i prijenos brzinama do 1,5 Mbps./s. i QuickTime, standard koji opisuje audio i video elemente za programe koji se izvode na Macintosh i PowerPC računalima.

Razina sesije (eng. Sloj sesije)

5. razina modela odgovorna je za održavanje komunikacijske sesije, omogućujući aplikacijama međusobnu interakciju dulje vrijeme. Sloj upravlja kreiranjem/prekidom sesije, razmjenom informacija, sinkronizacijom zadataka, određivanjem prava na prijenos podataka i održavanjem sesije tijekom razdoblja neaktivnosti aplikacija. Sinkronizacija prijenosa osigurava se postavljanjem kontrolnih točaka u tok podataka iz kojih se proces nastavlja kada se komunikacija prekine.

Transportni sloj (eng. Transportni sloj)

4. razina modela dizajnirana je za isporuku podataka bez pogrešaka, gubitaka i dupliciranja u slijedu kako su se prenosili. U ovom slučaju nije važno koji se podaci prenose, odakle i gdje, odnosno osigurava sam mehanizam prijenosa. Podatkovne blokove dijeli na fragmente čija veličina ovisi o protokolu, spaja kratke u jedan, a duge dijeli. Primjer: TCP, UDP.

Postoje mnoge klase protokola transportnog sloja, u rasponu od protokola koji pružaju samo osnovne transportne funkcije (na primjer, funkcije prijenosa podataka bez potvrde o primitku), i završavajući s protokolima koji jamče isporuku više paketa podataka u ispravnom slijedu do odredišta , multipleksiraju više tokova podataka, pružaju mehanizam kontrole protoka podataka i jamče valjanost primljenih podataka.

Neki protokoli mrežnog sloja, koji se nazivaju protokoli bez povezivanja, ne jamče da se podaci isporučuju na odredište onim redoslijedom kojim ih je poslao izvorni uređaj. Neki transportni slojevi to rješavaju prikupljanjem podataka u ispravnom slijedu prije nego što ih prenesu sloju sesije. Multipleksiranje podataka znači da je transportni sloj sposoban istovremeno obraditi više tokova podataka (tokovi mogu dolaziti iz različitih aplikacija) između dva sustava. Mehanizam kontrole protoka je mehanizam koji vam omogućuje reguliranje količine podataka koji se prenose s jednog sustava na drugi. Protokoli transportnog sloja često imaju funkciju kontrole isporuke podataka, prisiljavajući sustav primatelja da pošalje potvrde na stranu koja odašilje da su podaci primljeni.

Rad protokola s uspostavljanjem veze možete opisati na primjeru rada običnog telefona. Protokoli ove klase započinju prijenos podataka pozivanjem ili postavljanjem rute paketa od izvora do odredišta. Nakon toga započinje serijski prijenos podataka, a zatim, na kraju prijenosa, veza se prekida.

Protokoli bez povezivanja, koji šalju podatke koji sadrže potpune informacije o adresi u svakom paketu, rade slično kao poštanski sustav. Svako pismo ili paket sadrži adresu pošiljatelja i primatelja. Nadalje, svaki posredni poštanski ured ili mrežni uređaj čita informacije o adresi i odlučuje o usmjeravanju podataka. Pismo ili paket podataka prosljeđuju se s jednog posrednog uređaja na drugi dok se ne isporuče primatelju. Protokoli bez povezivanja ne jamče da informacije stignu primatelju onim redoslijedom kojim su poslane. Transportni protokoli odgovorni su za postavljanje podataka u ispravan redoslijed kada se koriste mrežni protokoli bez povezivanja.

Mrežni sloj (eng. Mrežni sloj)

Treći sloj OSI mrežnog modela namijenjen je određivanju puta prijenosa podataka. Odgovoran je za prevođenje logičkih adresa i imena u fizičke, određivanje najkraćih ruta, prebacivanje i usmjeravanje, praćenje problema i zagušenja u mreži. Na ovoj razini radi mrežni uređaj kao što je usmjerivač.

Protokoli mrežnog sloja usmjeravaju podatke od izvora do odredišta.

Sloj veze (eng. Sloj podatkovne veze)

Ovaj sloj je dizajniran da osigura međusobno povezivanje mreža na fizičkom sloju i kontrolira pogreške koje se mogu pojaviti. Pakira podatke primljene s fizičkog sloja u okvire, provjerava integritet, po potrebi ispravlja pogreške (šalje ponovljeni zahtjev za oštećeni okvir) i šalje ga mrežnom sloju. Sloj veze može komunicirati s jednim ili više fizičkih slojeva, kontrolirajući i upravljajući tom interakcijom. IEEE 802 specifikacija dijeli ovaj sloj na 2 podsloja - MAC (Media Access Control) regulira pristup zajedničkom fizičkom mediju, LLC (Logical Link Control) pruža usluge mrežnog sloja.

U programiranju ova razina predstavlja pokretač mrežne kartice, u operativnim sustavima postoji programsko sučelje za međusobnu interakciju slojeva kanala i mreže, to nije nova razina, već jednostavno implementacija modela za specifični OS. Primjeri takvih sučelja: ODI, NDIS

Fizički sloj (eng. Fizički sloj)

Najniža razina modela namijenjena je izravno prijenosu toka podataka. Prenosi električne ili optičke signale u kabelski ili radijski zračni i, sukladno tome, njihov prijem i pretvaranje u bitove podataka u skladu s metodama kodiranja digitalnih signala. Drugim riječima, pruža sučelje između mrežnog medija i mrežnog uređaja.

Protokoli: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (uključujući 10BASE-T, 10BASE2,

Glavni nedostatak u OSI-ju je loše osmišljen transportni sloj. Na njemu OSI omogućuje razmjenu podataka između aplikacija (uvodeći koncept luka- identifikator aplikacije), međutim, OSI ne osigurava razmjenu jednostavnih datagrama (kao što je UDP) - transportni sloj mora stvarati veze, osigurati isporuku, kontrolirati tijek, itd. (kao TCP). Pravi protokoli to rade.

TCP/IP obitelj

Obitelj TCP/IP ima tri transportna protokola: TCP, koji je u potpunosti kompatibilan s OSI-jem, koji omogućuje provjeru prijema podataka, UDP, koji odgovara transportnom sloju samo prisutnošću porta, osigurava razmjenu datagrama između aplikacija, ne jamči prijem podataka i SCTP, osmišljen da eliminira neke od nedostataka TCP-a i koji je dodao neke inovacije. (Postoji još oko dvjestotinjak protokola u TCP/IP obitelji, od kojih je najpoznatiji ICMP servisni protokol, koji se interno koristi za podršku radu; ostali također nisu transportni protokoli.)

IPX / SPX obitelj

U IPX/SPX obitelji, portovi (koji se nazivaju "utičnice" ili "utičnice") pojavljuju se u protokolu IPX mrežnog sloja, omogućujući razmjenu datagrama između aplikacija (operacijski sustav rezervira neke od utičnica za sebe). SPX protokol, zauzvrat, nadopunjuje IPX sa svim ostalim mogućnostima transportnog sloja u potpunom skladu s OSI.

Za adresu domaćina IPX koristi identifikator formiran od četverobajtnog mrežnog broja (dodijeljenog od strane usmjerivača) i MAC adrese mrežnog adaptera.

DOD model

Stog TCP/IP protokola koji koristi pojednostavljeni četveroslojni OSI model.

IPv6 adresiranje

Odredišna i izvorna adresa u IPv6 su 128 bita ili 16 bajtova. Verzija 6 generalizira posebne vrste adresa verzije 4 u sljedeće vrste adresa:

• Unicast je pojedinačna adresa. Definira jedan čvor - računalo ili priključak usmjerivača. Paket mora biti dostavljen do čvora najkraćim putem.
• Cluster - adresa klastera. Odnosi se na grupu čvorova koji dijele zajednički adresni prefiks (na primjer, priključeni na istu fizičku mrežu). Paket se mora usmjeriti do grupe čvorova duž najkraćeg puta, a zatim isporučiti samo jednom od članova grupe (na primjer, najbližem čvoru).
• Multicast - adresa skupa čvorova, moguće u različitim fizičkim mrežama. Kopije paketa trebale bi biti dostavljene svakom čvoru u skupu korištenjem hardverskih mogućnosti multicast ili emitiranja, ako je moguće.

Kao iu verziji IPv4, adrese u verziji IPv6 podijeljene su u klase, ovisno o značenju nekoliko bitova višeg reda adrese.

Većina predavanja rezervirana je za buduću upotrebu. Za praktičnu upotrebu najzanimljiviji je tečaj za davatelje internetskih usluga tzv Unicast dodijeljen dobavljaču.

Adresa ove klase ima sljedeću strukturu:

Svakom ISP-u se dodjeljuje jedinstveni identifikator koji identificira sve mreže koje podržava. Nadalje, pružatelj dodjeljuje jedinstvene identifikatore svojim pretplatnicima i koristi oba identifikatora kada dodjeljuje blok adresa pretplatnika. Pretplatnik sam dodjeljuje jedinstvene identifikatore svojim podmrežama i čvorovima tih mreža.

Pretplatnik može koristiti tehniku ​​podmreže koja se koristi u IPv4 kako bi dodatno podijelio polje ID-a podmreže na manja polja.

Opisana shema aproksimira IPv6 shemu adresiranja onima koja se koriste u mrežama širokog područja, kao što su telefonske mreže ili X.25 mreže. Hijerarhija adresnih polja omogućit će usmjerivačima okosnice da rade samo s gornjim dijelovima adrese, prepuštajući obradu manje značajnih polja pretplatničkim usmjerivačima.

Pod poljem identifikatora čvora mora biti dodijeljeno najmanje 6 bajtova kako bi se mogle koristiti MAC adrese lokalnih mreža izravno u IP adresama.

Kako bi bio kompatibilan sa shemom IPv4 adresiranja, IPv6 ima klasu adresa koje imaju 0000 0000 u najvažnijim bitovima adrese. Donja 4 bajta ove adrese klase moraju sadržavati IPv4 adresu. Usmjerivači koji podržavaju obje verzije adrese moraju prevesti paket iz mreže sposobne za IPv4 u mrežu sposobnu za IPv6 i obrnuto.

Kritika

Sedmoslojni OSI model kritizirali su neki stručnjaci. Konkretno, u klasičnoj knjizi “UNIX. Vodič za administratora sustava "Evie Nemeth i drugi pišu:

… Dok su se ISO komiteti prepirali oko svojih standarda, cijeli koncept umrežavanja se mijenjao iza njih i TCP/IP protokol se implementirao diljem svijeta. ...
…
I tako, kada su ISO protokoli konačno implementirani, pojavili su se brojni problemi:
Ovi protokoli su se temeljili na konceptima koji nemaju smisla u današnjim mrežama.
Njihove specifikacije su u nekim slučajevima bile nepotpune.
Po svojoj funkcionalnosti bili su inferiorni u odnosu na druge protokole.
Višestruki slojevi učinili su ove protokole sporim i teškim za implementaciju.
…
... Sada čak i najrevniji zagovornici ovih protokola priznaju da se OSI postupno kreće prema tome da postane mala fusnota na stranicama računalne povijesti.

Suvremeni IT svijet ogromna je granasta struktura koju je teško razumjeti. Kako bi se olakšalo razumijevanje i poboljšalo otklanjanje pogrešaka, čak i u fazi projektiranja protokola i sustava, korištena je modularna arhitektura. Puno nam je lakše otkriti da je problem u video čipu, kada je video kartica zaseban uređaj od ostatka opreme. Ili uočiti problem u zasebnom dijelu mreže, nego lopatati cijelu mrežu u cjelini.

Zaseban IT sloj - mreža - također je izgrađen modularno. Mrežni operativni model naziva se ISO / OSI mrežni model osnovnog modela povezivanja otvorenih sustava. Ukratko - OSI model.

OSI model se sastoji od 7 slojeva. Svaka razina je apstrahirana od drugih i ne zna ništa o njihovom postojanju. Model OSI se može usporediti s automobilom: motor radi svoj posao generirajući okretni moment i predajući ga mjenjaču. Motor nema apsolutno nikakve razlike što se dalje događa s ovim zakretnim momentom. Zavrtit će kotač, gusjenicu ili propeler. Na isti način kao što je i kotač svejedno otkud taj moment - od motora ili ručke koju mehaničar okreće.

Ovdje treba dodati koncept nosivosti. Svaka razina nosi određenu količinu informacija. Neke od ovih informacija su dodatne za ovu razinu, na primjer, adresa. IP adresa stranice ne pruža nam nikakve korisne informacije. Brinemo se samo o mačkama koje nam stranica prikazuje. Dakle, ovaj korisni teret se prenosi u onom dijelu sloja koji se naziva jedinica podataka protokola (PDU).

Slojevi modela OSI

Pogledajmo pobliže svaki sloj OSI modela.

1. razina. fizički ( fizički). Jedinično opterećenje ( PDU) evo malo. Osim jedinica i nula, fizički sloj ne zna ništa. Na ovoj razini rade žice, patch paneli, mrežna čvorišta (koje je danas teško pronaći u mrežama na koje smo navikli), mrežni adapteri. To su mrežni adapteri i ništa drugo od računala. Mrežni adapter sam uzima sekvencu bitova i prosljeđuje je dalje.

2. razina. kanal ( datoteka). PDU - okvir ( okvir). Adresiranje se pojavljuje na ovoj razini. Adresa je MAC adresa. Sloj veze odgovoran je za isporuku okvira do odredišta i njihov integritet. U mrežama na koje smo navikli, ARP protokol radi na razini veze. Adresiranje sloja 2 radi samo unutar jednog mrežnog segmenta i ne zna ništa o usmjeravanju - viši sloj to radi. U skladu s tim, uređaji koji rade na L2 su prekidači, mostovi i upravljački program mrežnog adaptera.

Razina 3. mreža ( mreža). PDU paket ( paket). Najčešći protokol (neću govoriti o "najobičnijem" - članak za početnike i obično ne naiđu na egzotičan) ovdje je IP. Adresiranje se odvija putem IP adresa, koje su dugačke 32 bita. Protokol je rutabilan, odnosno paket može doći do bilo kojeg dijela mreže preko više usmjerivača. Usmjerivači rade na L3.

4. razina. prijevoz ( prijevoz). PDU segment ( segment) / datagram ( datagram). Na ovoj razini pojavljuju se koncepti portova. Ovdje rade TCP i UDP. Protokoli ovog sloja odgovorni su za izravnu komunikaciju između aplikacija i za pouzdanost isporuke informacija. Na primjer, TCP može zatražiti ponovni prijenos podataka ako su podaci primljeni pogrešno ili nisu svi. TCP također može promijeniti brzinu prijenosa podataka ako strana primateljica nema vremena primiti sve (TCP Window Size).

Sljedeće razine su "ispravno" implementirane samo u RFC-u. U praksi, protokoli opisani na sljedećim slojevima rade istovremeno na nekoliko slojeva OSI modela, tako da nema jasne podjele na razine sesije i reprezentativne razine. S tim u vezi, trenutno je glavni korišteni stog TCP / IP, o čemu ćemo govoriti u nastavku.

5 razina. Sesija ( sjednica). PDU podaci ( podaci). Upravlja komunikacijskom sesijom, razmjenom informacija, pravima. Protokoli - L2TP, PPTP.

6 razina. Izvršni ( prezentacija). PDU podaci ( podaci). Prezentacija i šifriranje podataka. JPEG, ASCII, MPEG.

7 razina. Primijenjeno ( primjena). PDU podaci ( podaci). Najbrojnija i najraznovrsnija razina. Na njemu se izvode svi protokoli visoke razine. Kao što su POP, SMTP, RDP, HTTP, itd. Protokoli ovdje ne moraju razmišljati o usmjeravanju ili jamčenju isporuke informacija - to rade niže razine. Na 7. razini potrebna je samo provedba određenih radnji, na primjer, primanje html koda ili e-mail poruke određenom primatelju.

Zaključak

Modularnost OSI modela omogućuje vam brzo pronalaženje problematičnih područja. Uostalom, ako nema pinga (3-4 razine) na web-mjestu, nema smisla ulaziti u slojeve iznad (TCP-HTTP) kada stranica nije prikazana. Apstrahirajući od drugih razina, lakše je pronaći grešku u problematičnom dijelu. Po analogiji s automobilom - ne provjeravamo svijeće kada je kotač probušen.

OSI model je referentni model – neka vrsta sfernog konja u vakuumu. Njegov razvoj trajao je jako dugo. Paralelno s njim razvijen je stog TCP / IP protokola, koji se trenutno aktivno koristi u mrežama. U skladu s tim, može se povući analogija između TCP / IP i OSI.

OSI mrežni model- ovo je referentni model za međusobno povezivanje otvorenih sustava, na engleskom zvuči kao Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Njegova svrha u generaliziranom pogledu na mrežne alate.

Odnosno, OSI model je generalizirani standard za programere softvera, zahvaljujući kojem svako računalo može jednako dešifrirati podatke koji se prenose s drugog računala. Da bude jasno, navest ću životni primjer. Poznato je da pčele vide sve oko sebe u jutarnjoj ljubičastoj svjetlosti. Odnosno, naše oči i pčele percipiraju istu sliku na potpuno različite načine, a ono što kukci vide može biti neprimjetno ljudskom vidu.

Isto je i s računalima – ako jedan programer napiše aplikaciju na bilo kojem programskom jeziku koji njegovo vlastito računalo razumije, ali nije dostupan nijednom drugom, tada ni na jednom drugom uređaju nećete moći čitati dokument koji je kreirala ova aplikacija. Stoga smo došli na ideju da se pri pisanju prijava pridržavamo jedinstvenih pravila, razumljivih svima.

Radi jasnoće, proces rada mreže obično se dijeli na 7 razina, od kojih svaki ima svoju grupu protokola.

Mrežni protokol Jesu li pravila i tehnički postupci koji omogućuju umreženim računalima povezivanje i razmjenu podataka.
Skupina protokola ujedinjenih jednim krajnjim ciljem naziva se stog protokola.

Postoji nekoliko protokola koji su uključeni u održavanje sustava za postizanje različitih zadataka, kao što je TCP/IP stog. Pogledajmo pomno kako se informacije s jednog računala šalju preko lokalne mreže na drugo računalo.

Zadaci računala SENDER:

• Uzmi podatke iz aplikacije
• Razbijte ih u mala pakiranja ako je velika
• Pripremite se za prijenos, odnosno navedite rutu koju trebate slijediti, šifrirajte i ponovno kodirajte u mrežni format.

Zadaci računala PRIMATELJA:

• Prihvatite pakete podataka
• Uklonite servisne informacije iz njega
• Kopirajte podatke u međuspremnik
• Nakon potpunog prijema svih paketa, od njih formirajte izvorni podatkovni blok
• Dajte ga aplikaciji

Za ispravno izvođenje svih ovih operacija potreban je jedan skup pravila, odnosno referentni model OSI.

Vratimo se OSI slojevima. Uobičajeno je brojati ih obrnutim redoslijedom i u gornjem dijelu tablice su mrežne aplikacije, au donjem - fizički medij prijenosa informacija. Kako podaci putuju s računala izravno na mrežni kabel, protokoli na različitim slojevima postupno ih transformiraju u pripremi za fizički prijenos.

Pogledajmo ih pobliže.

7. Sloj aplikacije

Njegova je zadaća uzeti podatke iz mrežne aplikacije i poslati ih na 6. razinu.

6. Prezentacijski sloj

Prevodi ove podatke na jedan univerzalni jezik. Činjenica je da svaki procesor računala ima svoj format obrade podataka, ali oni moraju ući u mrežu u jednom univerzalnom formatu - to radi prezentacijski sloj.

5. Sloj sesije

Ima mnogo zadataka.

1. Uspostavite komunikacijsku sesiju s primateljem. Softver upozorava računalo primatelja da će mu se podaci sada poslati.
2. Prepoznavanje i zaštita imena odvija se ovdje:
   • identifikacija – prepoznavanje imena
   • autentikacija - provjera lozinke
   • registracija – prijenos ovlasti
3. Provedba koja strana vrši prijenos informacija i koliko će to trajati.
4. Raspored kontrolnih točaka u općem protoku podataka tako da se u slučaju gubitka nekog dijela lako može ustanoviti koji je dio izgubljen i treba ga ponovno poslati.
5. Segmentacija je raščlanjivanje velikog bloka na male pakete.

4. Transportni sloj

Pruža aplikacijama potreban stupanj zaštite prilikom dostave poruka. Postoje dvije grupe protokola:

• Protokoli koji su orijentirani na vezu - prate isporuku podataka i, ako je potrebno, traže ponovno slanje u slučaju neuspjeha. Ovo je TCP - protokol kontrole prijenosa.
• Bez veze (UDP) - oni samo šalju blokove i više ne prate njihovu isporuku.

3. Mrežni sloj

Omogućuje prijenos paketa od kraja do kraja izračunavanjem njegove rute. Na ovoj razini, u paketima, IP adrese pošiljatelja i primatelja dodaju se svim prethodnim informacijama koje su generirale druge razine. Od tog trenutka se paket podataka naziva sam PAKET, koji ima >> IP adrese (IP protokol je mrežni protokol).

2. Sloj podatkovne veze

Ovdje se paket prenosi unutar jednog kabela, odnosno jedne lokalne mreže. Radi samo do rubnog usmjerivača jednog LAN-a. Primljenom paketu sloj veze dodaje vlastito zaglavlje - MAC adrese pošiljatelja i primatelja, a u tom se obliku podatkovni blok već zove FRAME.

Kada se prenosi izvan jedne lokalne mreže, paketu se dodjeljuje MAC ne hosta (računala), već usmjerivača druge mreže. Stoga se postavlja pitanje sivo-bijelog IP-a, o čemu je bilo riječi u članku na koji je gore dat link. Siva je adresa unutar jedne lokalne mreže koja se ne koristi izvan nje. Bijela je jedinstvena adresa na cijelom globalnom Internetu.

Kada paket stigne na granični usmjerivač, IP paket se zamjenjuje IP-om ovog usmjerivača i cijela lokalna mreža odlazi na globalnu, odnosno Internet, pod jednom jedinstvenom IP adresom. Ako je adresa bijela, tada se dio podataka s IP adresom ne mijenja.

1. Fizički sloj (transportni sloj)

Odgovoran je za pretvaranje binarnih informacija u fizički signal, koji se šalje u fizički kanal za prijenos podataka. Ako je kabel, onda je signal električni, ako je mreža s optičkim vlaknima, onda je to optički signal. Ova se pretvorba provodi pomoću mrežnog adaptera.

Stokovi protokola

TCP/IP je stog protokola koji kontrolira prijenos podataka kako na lokalnoj mreži tako i na globalnom Internetu. Ovaj stog sadrži 4 sloja, odnosno, prema OSI referentnom modelu, svaki od njih kombinira nekoliko slojeva.

1. Primijenjeno (od strane OSI - Primijenjeno, Prezentacija i Sesija)
   Za ovu razinu odgovorni su sljedeći protokoli:
   • TELNET - udaljena komunikacijska sesija u obliku naredbenog retka
   • FTP – protokol za prijenos datoteka
   • SMTP - Protokol za prijenos pošte
   • POP3 i IMAP - primanje pošte
   • HTTP - rad s hipertekstualnim dokumentima
2. Prijenos (prema OSI isti) je TCP i UDP koji je već opisan gore.
3. Internet (prema OSI - mreža) je IP protokol
4. Sloj mrežnog sučelja (prema OSI - kanal i fizički) Za rad ovog sloja odgovorni su upravljački programi mrežnog adaptera.

Terminologija podatkovnog bloka

• Stream - podaci kojima se upravlja na razini aplikacije
• Datagram je blok podataka na izlazu iz UPD-a, odnosno koji nema zajamčenu isporuku.
• Segment - blok zajamčen za isporuku na izlazu iz TCP protokola
• Paket je blok izlaznih podataka iz IP protokola. budući da na ovoj razini još nije zajamčeno da će biti isporučen, može se nazvati i datagramom.
• Okvir je blok s dodijeljenim MAC adresama.