Хорошо

Основы Datacom - сетевая модель, связанные протоколы и процесс передачи данных

Последний ответ окт 04, 2021 14:37:01 352 7 4 0 0

Модель OSI

На заре истории Интернета Международная организация по стандартизации (ISO) и Международный консультативный комитет по телеграфной и телефонной связи (CCITT) совместно опубликовали семислойную эталонную модель для межсетевого взаимодействия открытых систем. Сетевой процесс в компьютерной операционной системе включает в себя запрос приложения (вверху стека протоколов) к сетевому носителю (внизу). Эталонная модель OSI делит функции на семь дискретных уровней.

 

Модель OSI выглядит сверху вниз:

Прикладной уровень

Уровень представления

Сеансовый уровень 

Транспортный уровень

Сетевой уровень

Канальный уровень

Физический уровень 

Уровень 1: Физический уровень

Функция: Передача данных на физический носитель в виде двоичных данных.

Отвечает за окончательное кодирование информации в импульсы тока или другие сигналы для передачи в режиме онлайн. Он состоит из фактического интерфейса между компьютером и сетевым носителем, который может определять электрические сигналы, символы, состояние линии и требования к часам, кодирование данных и разъемы для передачи данных.

Например, наиболее часто используемая спецификация RS-232, манчестерское кодирование 10BASE-T и RJ-45 относятся к первому уровню. Все уровни выше физического уровня общаются с ним через заранее определенный интерфейс. Например, интерфейс вспомогательного устройства (AUI) Ethernet, разъем DB-15 может использоваться для соединения уровня 1 и уровня 2.

Уровень 2: Канальный уровень

Функция: Уровень канала передачи данных имеет функцию передачи кадров с адресами и обнаружения ошибок.

Обеспечьте надежную передачу данных по физическим сетевым каналам. Различные уровни канала передачи данных определяют разные характеристики сети и протокола, включая физическую адресацию, топологию сети, проверку ошибок, последовательность кадров и управление потоком.

Физическая адресация (соответствующая сетевой адресации) определяет метод адресации устройства на уровне канала передачи данных; топология сети определяет метод физического подключения устройства, например топологию шины и топологию кольца; при проверке ошибок возникают предупреждения протокола верхнего уровня об ошибках передачи;  перестановка последовательности кадров данных и передача кадров, отличных от последовательности; управление потоком может задерживать передачу данных, так что принимающее устройство не разрушится из-за приема информационного потока, который превышает его пропускную способность в определенный момент. Уровень канала данных фактически состоит из двух независимых частей: управления доступом к мультимедиа (Media Access Control, MAC) и уровня управления логическим каналом (Logical Link Control, LLC). MAC описывает, как планировать, генерировать и получать данные для станций в общей среде носителя. MAC обеспечивает надежную передачу информации по ссылкам, синхронизирует передачу данных, выявляет ошибки и контролирует поток данных. Вообще говоря, MAC важен только в среде совместно используемой среды, и только в среде совместно используемой среды несколько узлов могут подключаться к одной и той же среде передачи. Правила IEEE MAC определяют адреса для идентификации нескольких устройств на уровне канала данных. Подуровень управления логическим каналом управляет связью между устройствами в одном сетевом канале. Стандарт IEEE 802.2 определяет LLC. LLC поддерживает услуги без установления соединения и услуги с установлением соединения. Многие домены определены в информационном фрейме уровня канала данных. Эти домены позволяют нескольким протоколам высокого уровня совместно использовать физический канал передачи данных.

Уровень 3: Сетевой уровень

Функция: Сетевой уровень выбирает маршрутизацию для пакетов данных, контроль перегрузки и подключение к Интернету.

Отвечает за установление соединения между источником и получателем. Обычно он включает сетевую маршрутизацию, а также может включать управление потоком, проверку ошибок и т. д. Передача данных между разными сегментами сети одного и того же стандарта MAC обычно включает только уровень канала данных, тогда как передача данных между разными стандартами MAC включает сетевой уровень. Например, IP-маршрутизатор работает на сетевом уровне, поэтому он может реализовать взаимосвязь между несколькими сетями.

Уровень 4: Транспортный уровень

Функция: Транспортный уровень обеспечивает сквозной интерфейс для сегмента данных.

Предоставляет надежные услуги сквозной потоковой передачи данных по сети на верхний уровень. Функции транспортного уровня обычно включают в себя управление потоком, мультиплексирование , управление виртуальными каналами, а также проверку и восстановление ошибок. Управление потоком управляет передачей данных между устройствами, чтобы гарантировать, что передающее устройство не отправляет данные, объем которых превышает возможности обработки принимающего устройства; мультиплексирование позволяет передавать данные из нескольких приложений по физическому каналу; виртуальные каналы устанавливаются транспортным уровнем обслуживания и завершения; проверка ошибок включает в себя различные структуры, установленные для обнаружения ошибок передачи; а восстановление после ошибок включает в себя предпринятые действия (например, запрос повторной передачи данных) для устранения любых возникающих ошибок. Протокол управления передачей (TCP) - это протокол транспортного уровня в наборе протоколов TCP/IP, который обеспечивает надежную передачу данных.

Уровень 5: Сеансовый уровень

Функция: Отключение или установление контакта с другими контактами.

Установление, управление и завершение сеанса связи между уровнем представления и объектом. Сеанс связи включает в себя сервисные запросы и сервисные ответы, которые происходят между различными уровнями сетевых приложений. Эти запросы и ответы реализуются через протокол сеансового уровня. Он также включает создание контрольных точек, чтобы при прерывании связи он мог вернуться в предыдущее состояние.

Уровень 6: Уровень представления

Функция: Форматирование данных, преобразование кода, шифрование данных.

Предоставляет несколько функций для кодирования и преобразования данных на уровне приложений, чтобы гарантировать, что информация, отправляемая одним системным прикладным уровнем, может быть распознана другим системным прикладным уровнем. Режимы кодирования и преобразования уровня представления включают в себя формат представления общедоступных данных, формат представления преобразования производительности, режим сжатия общедоступных данных и режим шифрования общедоступных данных. Формат представления общедоступных данных - это стандартный формат изображения, звука и видео. Используя эти стандартные форматы, различные типы компьютерных систем могут обмениваться данными друг с другом; в режиме преобразования для обмена информацией между системами используются различные текстовые и информационные представления, например, ASCII (Американский стандартный код для обмена информацией); стандартный режим сжатия данных гарантирует, что сжатые данные на исходном устройстве могут быть правильно распакованы на целевом устройстве; Режим шифрования гарантирует, что зашифрованные данные на исходном устройстве могут быть правильно расшифрованы на устройстве.

Протокол уровня представления обычно не связан со специальным стеком протоколов. Например, QuickTime - это стандарт видео и аудио для компьютеров Applet, а MPEG - стандарт сжатия и кодирования видео ISO. Распространенные форматы графических изображений PCX, GIF, JPEG - это разные стандарты сжатия и кодирования неподвижных изображений

Уровень 7: Прикладной уровень

Функция: Передача файлов, электронная почта, файловая служба, виртуальный терминал

Уровень OSI находится ближе всего к конечному пользователю, что означает, что уровень приложения OSI и пользователи взаимодействуют напрямую через прикладное программное обеспечение. Обратите внимание, что прикладной уровень не состоит из реального прикладного программного обеспечения, работающего на компьютере, а состоит из API-интерфейсов (прикладного программного интерфейса), которые предоставляют приложениям доступ к сетевым ресурсам. Такие прикладные программы выходят за рамки модели OSI. Функции прикладного уровня обычно включают в себя идентификацию партнеров по связи, определение доступности ресурсов и синхронную связь. Поскольку партнер по связи может быть потерян, прикладной уровень должен определить идентификацию и доступность партнера по связи для подпрограммы приложения, которая передает данные. При определении доступности ресурса прикладной уровень должен определить, достаточно ли сетевых ресурсов для запроса связи. При синхронном обмене данными между всеми приложениями требуется совместная работа на уровне приложений.

Протоколы прикладного уровня OSI включают протокол передачи файлов, доступа и управления (FTAM), а также протокол виртуального терминала файлов (VIP) и общую информацию системы управления (CMIP).

 

Рис.1 Протоколы и стандарты каждого уровня модели OSI

OSI


Модель уровня TCP/IP

Многоуровневая модель TCP/IP состоит из четырех уровней:

Прикладной уровень

Транспортный уровень

Интернет-уровень

Уровень сетевого интерфейса 

Уровень 1: Уровень сетевого интерфейса

Включая протоколы, используемые для совместной передачи IP-данных по существующей сетевой среде. Фактически, стандарт TCP/IP не определяет функции, соответствующие уровню канала передачи данных ISO и физическому уровню. Вместо этого он определяет протокол, такой как протокол разрешения адресов (ARP), и обеспечивает интерфейс между структурой данных протокола TCP/IP и реальным физическим оборудованием.

Уровень 2: Интернет-уровень

Соответствует сетевому уровню семислойной эталонной модели OSI. Этот уровень включает протокол IP, протокол RIP (протокол информации о маршрутизации, протокол информации о маршрутизации), отвечающий за упаковку данных, адресацию и маршрутизацию. Он также включает протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP) для предоставления диагностической информации сети.

Уровень 3: Транспортный уровень

Соответствуя транспортному уровню семиуровневой эталонной модели OSI, он предоставляет две услуги сквозной связи. Среди них протокол TCP (протокол управления передачей) обеспечивает надежные службы передачи потока данных, а протокол UDP (протокол использования датаграмм) предоставляет ненадежные службы датаграмм пользователя.

Уровень 4: Прикладной уровень

Соответствует прикладному уровню и уровню выражения семиуровневой эталонной модели OSI. Протоколы прикладного уровня Интернета включают Finger, Whois, FTP (протокол передачи файлов), Gopher, HTTP (протокол передачи гипертекста), Telnet (протокол удаленного терминала), SMTP (простой протокол передачи почты), IRC (сеанс ретрансляции через Интернет), NNTP (сеть Протокол передачи новостей) и др.

 

Рис.2 Протоколы каждого уровня модели TCP/IP

TCP/IP


Процесс передачи данных в модели TCP/IP

В качестве примера возьмем ПК, обращающийся к веб-службе Сервера.

Конфигурация каждого устройства следующая:


TCP/IP


Процесс выглядит следующим образом:


TCP/IP


Шаг 1: Операция ПК запускает приложение HTTP для создания данных DATA, цель состоит в том, чтобы передать их на сервер-сервер через модель TCP/IP.


TCP/IP


Шаг 2: Данные DATA передаются на нижний транспортный уровень для обработки. Транспортный уровень инкапсулирует для него заголовок TCP. В заголовке есть два важных поля: номера портов источника и номера портов назначения. Номер порта источника выбирается случайным образом на основе порта локального сеанса ПК. Сгенерирован, номер порта назначения - 80 (номер порта HTTP по умолчанию).


TCP/IP


Шаг 3: Данные DATA передаются на нижний сетевой уровень для обработки, и сетевой уровень продолжает инкапсулировать заголовок IP на основе заголовка TCP для данных. Заголовок IP имеет три важных поля: IP-адрес источника, IP-адрес назначения и номер протокола. Здесь исходный IP-адрес 192.168.1.1/24, целевой IP-адрес 192.168.2.1/24 и номер протокола 6 (общепринятое имя по соглашению). Очевидно, что IP-адрес источника и IP-адрес назначения не находятся в одном сегменте сети.


TCP/IP


Шаг 4: Данные DATA передаются на следующий уровень уровня канала данных для обработки. Для передачи по каналу Ethernet инкапсулируется заголовок кадра данных Ethernet, который содержит три важных поля: MAC-адрес источника и MAC-адрес назначения, номер типа. Здесь MAC-адрес источника - 8070-AAAA-0001, MAC-адрес назначения - это номер типа 0x0800, что означает, что IP-заголовок инкапсулирован. Что касается MAC-адреса назначения, поскольку ПК и сервер не находятся в одном сегменте сети, пакет данных должен быть переадресован шлюзом. MAC-адрес назначения заполняется MAC-адресом, соответствующим шлюзу ПК 192.168.1.254. Если вы не знаете адрес, для поиска можно использовать широковещательную рассылку ARP. Если вы не знаете адрес, вы можете использовать широковещательную передачу ARP для поиска. Адрес, порт GE 0/0/0 маршрутизатора R1 получает запрос и отправляет ответ ARP на MAC-адрес назначения 0018-0011-0001.


TCP/IP


Шаг 5: Данные DATA передаются на следующий физический уровень для обработки и передаются на R1 в виде потока битов.

 

TCP/IP


Шаг 6: После того, как R1 получает поток битов, он восстанавливает его до кадра и выполняет проверку повреждений. Если повреждений нет, проверьте MAC-адрес назначения в заголовке кадра данных, сравните его с MAC-адресом порта GE0/0/0 и проверьте класс Модель - 0x0800. Зная, что это IP-пакет, он удаляет заголовок кадра данных Ethernet и передает данные внутри IP-протоколу верхнего уровня для обработки.


TCP/IP


Шаг 7: Проверьте, не поврежден ли IP-пакет, если нет, проверьте поле IP-адреса назначения 192.168.2.1, которое не является вашим собственным IP-адресом, затем перейдите в таблицу маршрутизации, чтобы найти путь к адресу, и если он найден, он будет отправлен на обработку нижнего уровня канального уровня. Если в таблице маршрутизации такого пути нет, пакет сразу отбрасывается.


TCP/IP


Шаг 8: Уровень канала данных инкапсулирует новый заголовок кадра Ethernet для IP-пакета. MAC-адрес источника - это MAC-адрес R1, а MAC-адрес назначения - это MAC-адрес следующего перехода (т. t. R2). Если R1 не знает этот MAC, для адресации используется широковещательная передача ARP (тот же шаг 4), и, наконец, кадр преобразуется в 01-битный поток через физический уровень и отправляется на R2.


TCP/IP


Шаг 9: То же, что и шаг 6.

 

Шаг 10: IP-протокол сетевого уровня R2 обнаруживает, что IP-адрес назначения несовместим с локальным IP-адресом. Используйте IP-адрес назначения, чтобы проверить таблицу маршрутизации. Обнаружено, что порт GE0/0/1 маршрутизатора R2 подключен к сети 192.168.2.0, и пакет доставляется на более низкий уровень обработки.


TCP/IP


Шаг 11: Уровень канала данных инкапсулирует новый заголовок кадра для IP-пакета (MAC-адрес источника - R2MAC, MAC-адрес назначения - MAC-адрес 192.168.2.1, а доступная широковещательная адресация ARP не обнаружена) и передает его в физический слой. Битовый поток передается на сервер-сервер.


TCP/IP


Шаг 12: Сервер восстанавливает поток битов в кадр, выполняет проверку на наличие повреждений в заголовке кадра, сопоставляет MAC-адрес назначения, проверяет поле типа как 0x0800, удаляет заголовок кадра и отправляет IP-пакет в протокол IP верхнего уровня. сетевой уровень для обработки, а IP выполняет проверку повреждений, сопоставляет IP-адрес назначения, проверяет поле протокола как 6, затем удаляет заголовок IP и передает его на верхний транспортный уровень для обработки протокола TCP. Если номер порта назначения проверки TCP - 80, локальный порт 80 открыт, тогда заголовок TCP будет удален. Передайте его верхнему приложению HTTP, передача завершена.


TCP/IP


  • x

sergey2000
Author Опубликовано 2021-10-3 17:25:21
Уровни модели OSI имеют стандартизированные названия
Развернуть
  • x

FroZz
Author Опубликовано 2021-10-3 18:18:50
Потрясающе!
Развернуть
  • x

FlamInga
FlamInga Опубликовано 2021-10-3 21:06 (0) (0)
 
FroZz
FroZz Ответить FlamInga  Опубликовано 2021-10-3 22:01 (0) (0)
))))  
mrppa
MVE Author Опубликовано 2021-10-4 14:37:01

"семислойную эталонную модель для межсетевого взаимодействия открытых систем" - как пирог прям, @FroZz понравилось бы i_f46.gif

Развернуть
  • x

FlamInga
FlamInga Опубликовано 2021-10-4 15:06 (0) (0)
Ему уже понравилось он написал : "Потрясающе"))))  
FroZz
FroZz Опубликовано 2021-10-4 20:09 (0) (0)
А не все ли равно как пишут? Главное, что русским языком )))) Лично я понял, что подразумевалось, наверное  

Комментарий

Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация
Отправить

Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Пользовательское соглашение.”

My Followers

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход

Заблокировать
Вы уверены, что хотите заблокировать этого пользователя?
Пользователи из вашего черного списка не могут комментировать ваши посты, не могут упоминать вас, не могут отправлять личные сообщения.
Напоминание
Пожалуйста, привяжите свой мобильный номер чтобы получить бонус за приглашение.
О защите информации
Благодарим за использование Huawei ICT Club! Мы хотим рассказать вам о том, как мы собираем, используем и храним ваши данные. Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с Политикой конфиденциальности и Пользовательским соглашением.