Кафедра телекомунікаційних систем Лекція 2. СТЕК ПРОТОКОЛІВ OSI Навчальні питания: 1. Багаторівневий підхід. Декомпозиція задачі мережевої взаємодії. 2. Модель OSI.

СЕРВИСЫ ИНТЕРНЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА ПОИСК ИНФОРМАЦИИ ОБМЕН ФАЙЛАМИ ПЕРЕДАЧА МУЛЬТИМЕДИА WORLD WIDE WEB ЭЛЕКТРОННАЯ КОММЕРЦИЯ ГРУППЫ НОВОСТЕЙ USENET

ПРОБЛЕМА СОПРЯЖЕНИЯ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

МНОГОУРОВНЕВЫЙ ПОДХОД все множество модулей, решающих частные задачи, разбивают на группы и упорядочивают по уровням, образующим иерархию в соответствии с принципом иерархии для каждого промежуточного уровня можно указать непосредственно примыкающие к нему соседние вышележащий и нижележащий уровни группа модулей, составляющих каждый уровень, должна быть сформирована таким образом, чтобы все модули этой группы для выполнения своих задач обращались с запросами только к модулям соседнего нижележащего уровня с другой стороны, результаты работы всех модулей, отнесенных к некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня

Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, возможность их автономной разработки и модификации Уровень 2 Уровень 1

Оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т. п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов до самого высокого, реализующего сервис для пользователей сети. Узел А Узел В

Взаимодействие двух компьютеров

Протокол - формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах. Интерфейс - модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле. Интерфейс определяет набор услуг, предоставляемый данным уровнем верхнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закреплены разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы модулей соседних уровней в одном узле.

СТРУКТУРА УРОВНЯ (ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ УРОВНЯ) SU-service user, пользователь сервиса. Уровень может иметь несколько пользователей сервиса, предоставляемого нижним уровнем. SAP- service access point, точка доступа к сервису. Точка, в которой объекты нижнего уровня предоставляют сервис объектам верхнего уровня. Уровень может иметь несколько SAP. SP- service provider, поставщик сервиса. Абстрактное представление совокупности логических объектов уровня, поставляющих сервис уровня. Уровень может иметь несколько поставщиков сервиса. IDU - interface data unit, интерфейсный блок данных. Блок данных, передаваемый через SAP при взаимодействии объектов смежных уровней. PDU - protocol data unit, протокольный блок данных. Блок данных, используемый для горизонтального взаимодействия одноуровневых объектов. На канальном уровне PDU будем называть кадром, на сетевом - пакетом, на транспортном - транспортным блоком.

СТРУКТУРА УРОВНЯ

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней как правило, чисто программными средствами. Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

ПРИМИТИВЫ СЛУЖБ

МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами и аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей.

Вложенность сообщений различных уровней

ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ передача битов по физическим каналам формирование электрических сигналов кодирование информации синхронизация модуляция Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети.

КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ проверка доступности среды передачи реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок формирование кадров при отправке данных выделение кадров из потока данных, поступающих по сети подсчет и проверка контрольной суммы Канальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающих от протоколов верхних уровней, узлу назначения, адрес которого также указывает протокол верхнего уровня. Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией между любыми двумя сетями в составной сети сеть совокупность компьютеров, использующих для обмена данными единую сетевую технологию маршрут последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.

Маршрутизатор это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или копов (от слова hop прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ сетевые протоколы (routed protocols) реализуют продвижение пакетов через сеть протоколы маршрутизации (routing protocols). - собирают информацию о топологии межсетевых соединений Протокол разрешения адресов Address Resolution Protocol, ARP - отвечает за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети

ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты, их нумерация буферизация принимаемых пакетов упорядочивание прибывающих пакетов адресация прикладных процессов Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека прикладному и сеансовому передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети компонентами их сетевых операционных систем управление потоком

СЕАНСОВЫЙ УРОВЕНЬ установление способа обмена сообщениями (дуплексный или полудуплексный) синхронизация обмена сообщениями организация "контрольных точек" диалога Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов (как правило используется совместно с прикладным уровнем).

ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ преобразование данных из внешнего формата во внутренний шифрование и расшифровка данных Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.

ПРИКЛАДНОЙУРОВЕНЬ набор всех сетевых сервисов, которые предоставляет система конечному пользователю идентификация, проверка прав доступа Прикладной уровень (Application layer) это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). принт- и файл-сервис, почта, удаленный доступ

ПРИМЕР ВЛОЖЕННОСТИ СООБЩЕНИЙ