Вопрос 43. модель OSI/ISO. Понятие протокола передачи данных. Основные протоколы прикладного, транспортного и сетевого уровней.

Пожалуй,

ключевым понятием в стандартизации сетей и всего, что к ним относится, является модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартам (International Standards Organization, ISO). На практике применяется название модель ISO/OSI. Описываемая модель состоит из семи уровней. Каждый уровень отвечает за определенный круг задач, выполняя их с помощью специальных алгоритмов — стандартов. Основная задача — достичь глобальной цели, поэтому уровни модели связаны между собой. Таким образом, выполнив свою часть задачи, каждый уровень передает готовые данные следующему уровню. В результате прохождения такой цепочки данные полностью обрабатываются, и их можно использовать. В зависимости от назначения уровни получили следующие названия: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной Основные отличия между проводными (Ethernet 802.3) и беспроводными (IEEE 802.11) сетями кроются только в двух нижних уровнях — физическом и канальном. Остальные уровни работают абсолютно одинаково, без каких-либо отличий.

 

Физический уровень — первый, самый низкий, уровень. Фактически ои представляет собой аппаратную часть сети и описывает способ передачи данных, используя для этого любой имеющийся «под руками» канал — проводной или беспроводной. В зависимости от выбранного канала передачи данных используют соответствующее сетевое оборудование. Параметры передачи данных следует настраивать с учетом особенностей канала: полос пропускания, защиты от помех, уровня сигнала, коди

рования, скорости передачи данных в физической среде и т. п.

 

Фактически всю описанную работу выполняет сетевое оборудование: сетевая карта, мост, маршрутизатор и т. д.

 

Физический уровень — один из уровней, который отличает беспроводные сети от проводных. Как вы уже, несомненно, поняли, основное отличие между ними заключается в канале передачи данных. Для проводных сетей это радиоволны определенной частоты или инфракрасное излучение, для беспроводных — любая физическая линия, например коаксиал, витая пара или оптоволокно.

 

Главная задача канального уровня — удостовериться, что канал готов к передаче данных и ничто не станет угрожать надежности этой операции и целостности передаваемых пакетов. В идеале протоколы канального уровня и сетевое оборудование должны проверить, свободен ли канал для передачи данных, не имеется ли коллизий передачи и т. п.

 

На канальном уровне, как и на физическом, также существуют различия между проводными и беспроводными сетями. Это связано со спецификой сетевого оборудования. Так, доступное на данный момент беспроводное оборудование работает только в полудуплексном режиме: в один момент времени данные могут только приниматься или только передаваться. Этот недостаток резко уменьшает эффективность обнаружения коллизий в сети и, соответственно, понижает скорость передачи данных.

 

Как и канальный уровень, сетевой отвечает за передачу данных между компьютерами. Для этого он использует сформированные данные и параметры двух предыдущих уровней — физического и канального. Главное отличие сетевого уровня от канального заключается в том, что он умеет передавать данные между сетями с разной топологией — комбинированными. Так, очень часто беспроводные и проводные сети используются в паре. Чаще всего это происходит, если по определенным причинам создать единую проводную сеть физически невозможно.

 

Как правило, информацию о выборе маршрута предоставляют специальные устройства, установленные в сети, — маршрутизаторы. Специальные таблицы маршрутизаторов содержат информацию о скорости передачи данных между отдельными отрезками сети, трафике, среднем времени передачи и т. д. Основываясь на этой информации, протоколы сетевого уровня могут выбрать оптимальный путь прохождения данных.

 

Пожалуй, транспортный уровень можно отнести к более высоким. Это означает, что данным уровнем управляет программа, а не аппаратные средства. Транспортный уровень отвечает за надежность передачи данных. Существует несколько способов передачи, которые отличаются друг от друга степенью защищенности и возможностью исправления ошибок. Естественно, это сказывается на времени и скорости передачи информации между конкретными точками.

 

Сеансовый уровень предназначен для контроля передачи пакетов между компьютерами. В процессе синхронизации принятых и отправленных пакетов протоколы сеансового уровня отслеживают недостающие данные и передают их заново. За счет работы только с недостающими пакетами достигается повышение скорости передачи данных.

 

На уровне представления данные приводятся к единому стандарту, что позволяет достичь договоренности при их приеме и передаче. Именно на этом уровне данные могут шифроваться, что повышает безопасность их передачи по сети. Кроме того, часто на уровне представления происходит компрессия информации, благодаря чему повышается скорость передачи данных.

 

Уровень представления реализуется программно, что позволяет использовать для шифрования данных новейшие достижения.

 

Прикладной уровень — самый верхний уровень модели ISO/OS1. Его задача — организация взаимодействия с прикладными программами. За это отвечает множество прикладных протоколов, с помощью которых операционная система и программы получают доступ к разнообразным ресурсам сети.

 

Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

 

Прикладные протоколы

 

Прикладные протоколы работают на верхнем уровне модели OSI. Они обеспечивают взаимодействие иру\лож^л\мй vi обмен данными между ними. К наиболее популярным прикладным протоколам относятся:

APPC(Advanced Program-to-Program Communication) — одноранговый SNA-протокол фирмы IBM, используемый в основном на AS/400®;

FTAM (File Transfer Access and Management) — протокол OSI доступа к файлам;

Х.400 — протокол CCITT для международного обмена электронной почтой;

Х.500 — протокол CCITT служб файлов и каталогов на нескольких системах;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол Интернета для обмена электронной почтой;

FTP (File Transfer Protocol) — протокол Интернета для передачи файлов;

SNMP (Simple Network Management Protocol) — протокол Интернета для мониторинга сети и сетевых компонентов;

Telnet — протокол Интернета для регистрации на удаленных хостах и обработки данных на них;

Microsoft SMBs (Server Message Blocks, блоки сообщений сервера) и клиентские оболочки или редиректоры;

NCP (Novell NetWare Core Protocol) и клиентские оболочки или редиректоры фирмы Novell;

Apple Talk и Apple Share® — набор сетевых протоколов фирмы Apple;

AFP (AppleTalk Filling Protocol) — протокол удаленного доступа к файлам фирмы Apple;

DAP (Data Access Protocol) — протокол доступа к файлам сетей DECnet.

Транспортные протоколы

 

Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данных между ними. К популярным транспортным протоколам относятся:

TCP (Transmission Control Protocol) — TCP/IР-протокол для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов;

SPX— часть набора протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) для данных, разбитых на последовательность фрагментов, фирмы Novell; NWLink — реализация протокола IPX/SPX от фирмы Microsoft;

NetBEUI [NetBIOS (Network Basic Input/Output System) Extended User Interface — расширенный интерфейс пользователя] — устанавливает сеансы связи между компьютерами (NetBIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (NetBEUI);

ATP (AppleTalk Transaction Protocol), NBP (Name Binding Protocol) — протоколы сеансов связи и транспортировки данных фирмы Apple.

Сетевые протоколы

 

Сетевые протоколы обеспечивают услуги связи. Эти протоколы управляют несколькими типами данных: адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу. Сетевые протоколы, кроме того, определяют правила для осуществления связи в конкретных сетевых средах, например Ethernet или Token Ring. К наиболее популярным сетевым протоколам относятся:

IP (Internet Protocol) — TCP/IР-протокол для передачи пакетов;

IPX (Internetwork Packet Exchange) — протокол фирмы NetWare для передачи и маршрутизации пакетов;

NWLink — реализация протокола IPX/SPX фирмой Microsoft;

NetBEUI — транспортный протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS;