25734

Взаимодействие уровней модели OSI

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Уровень 7 Applicayion layer A Прикладной Ур. Каждый уровень компьютераотправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютераполучателя как будто он связан напрямую. Каждый уровень модели выполняет свою функцию.

Русский

2013-08-17

23.42 KB

20 чел.

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection) [4]. Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 1.10 представлена структура базовой модели.

Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам.

Уровень 7

Applicayion layer (A)

Прикладной

Ур. 6

Presentation layer (P)

Ур-нь представления

Ур. 5

Session layer (S)

Сеансовый

Ур.4

Transport layer (T)

Транспортный

Ур.3

Network layer (N)

Сетевой

Ур .2

Data link layer (DL)

Канальный

Ур.1

Physical layer (Ph)

Физический

Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

 

Взаимодействие уровней модели OSI

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис. 1.11:

-  горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

-  вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние

Прикладной уровень (Application layer)

Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам.

В действительности прикладной уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. В модели OSI прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня – определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими словами, какой вид должен принять данный запрос.

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень выполняет следующие функции:

1.       Выполнение различных видов работ.

-         передача файлов;

-         управление заданиями;

-         управление системой и т. д;

2.       Идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;

3.       Определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;

4.       Определение достаточности имеющихся ресурсов;

5.       Организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;

6.       Передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;

7.       Выбор процедур планируемого диалога процессов;

8.       Управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;

9.       Определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);

10.   Соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;

11.   Согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов,

К числу наиболее распространенных протоколов верхних трех уровней относятся:

-  FTP (File Transfer Protocol) протокол передачи файлов;

-  TFTP (Trivial File Transfer Protocol) простейший протокол пересылки файлов;

-  X.400 электронная почта;

-  Telnet работа с удаленным терминалом;

-  SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простой протокол почтового обмена;

Уровень представления данных (Presentation layer)

Функции данного уровня – представление данных, передаваемых между прикладными процессами, в нужной форме.

Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное преобразование.

На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.

Представительный уровень выполняет следующие основные функции:

1.       Генерация запросов на установление сеансов взаимодействия прикладных процессов.

2.       Согласование представления данных между прикладными процессами.

3.       Реализация форм представления данных.

4.       Представление графического материала (чертежей, рисунков, схем).

5.       Засекречивание данных.

6.       Передача запросов на прекращение сеансов.

Протоколы уровня представления данных обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели. 

Сеансовый уровень (Session layer)

Сеансовый уровень – это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами.

На сеансовом уровне определяется, какой будет передача между двумя прикладными процессами:

-  полудуплексной (процессы будут передавать и принимать данные по очереди);

-  дуплексной (процессы будут передавать данные, и принимать их одновременно).

В полудуплексном режиме сеансовый уровень выдает тому процессу, который начинает передачу, маркер данных. Когда второму процессу приходит время отвечать, маркер данных передается ему. Сеансовый уровень разрешает передачу только той стороне, которая обладает маркером данных.

Сеансовый уровень обеспечивает выполнение следующих функций:

1.    Установление и завершение на сеансовом уровне соединения между взаимодействующими системами.

2.    Выполнение нормального и срочного обмена данными между прикладными процессами.

3.    Управление взаимодействием прикладных процессов.

4.    Синхронизация сеансовых соединений.

5.    Извещение прикладных процессов об исключительных ситуациях.

6.    Установление в прикладном процессе меток, позволяющих после отказа либо ошибки восстановить его выполнение от ближайшей метки.

7.    Прерывание в нужных случаях прикладного процесса и его корректное возобновление.

8.    Прекращение сеанса без потери данных.

9.    Передача особых сообщений о ходе проведения сеанса.

Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью протоколов трех верхних уровней модели.

 Транспортный уровень (Transport Layer)

Транспортный уровень предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном уровне пакеты разбиваются на блоки.

Транспортный уровень определяет адресацию физических устройств (систем, их частей) в сети. Этот уровень гарантирует доставку блоков информации адресатам и управляет этой доставкой. Его главной задачей является обеспечение эффективных, удобных и надежных форм передачи информации между системами. Когда в процессе обработки находится более одного пакета, транспортный уровень контролирует очередность прохождения пакетов. Если проходит дубликат принятого ранее сообщения, то данный уровень опознает это и игнорирует сообщение.

В функции транспортного уровня входят:

1.       Управление передачей по сети и обеспечение целостности блоков данных.

2.       Обнаружение ошибок, частичная их ликвидация и сообщение о неисправленных ошибках.

3.       Восстановление передачи после отказов и неисправностей.

4.       Укрупнение или разделение блоков данных.

5.       Предоставление приоритетов при передаче блоков (нормальная или срочная).

6.       Подтверждение передачи.

7.       Ликвидация блоков при тупиковых ситуациях в сети.

Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуются программными средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной системы.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают в себя:

-  TCP (Transmission Control Protocol) протокол управления передачей стека TCP/IP;

-  UDP (User Datagram Protocol) пользовательский протокол дейтаграмм стека TCP/IP;

Сетевой уровень (Network Layer)

Сетевой уровень обеспечивает выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и доставку.

Прокладка наилучшего пути для передачи данных называется маршрутизацией, и ее решение является главной задачей сетевого уровня.

Функции :

1.       Создание сетевых соединений и идентификация их портов.

2.       Обнаружение и исправление ошибок, возникающих при передаче через коммуникационную сеть.

3.       Управление потоками пакетов.

4.       Организация (упорядочение) последовательностей пакетов.

5.       Маршрутизация и коммутация.

6.       Сегментирование и объединение пакетов.

Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:

-  IP (Internet Protocol) протокол Internet, сетевой протокол стека TCP/IP, который предоставляет адресную и маршрутную информацию; 

Канальный уровень (Data Link)

Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры – это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Задача канального уровня – передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню.

Задача канального уровня – брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.Х делят канальный уровень на два подуровня:

-  LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сообщений.

-  MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня МАC.

Канальный уровень может выполнять следующие виды функций:

1.       Организация (установление, управление, расторжение) канальных соединений и идентификация их портов.

2.       Организация и передача кадров.

3.       Обнаружение и исправление ошибок.

4.       Управление потоками данных.

5.       Обеспечение прозрачности логических каналов (передачи по ним данных, закодированных любым способом).

Наиболее часто используемые протоколы на канальном уровне включают:

-  Ethernet сетевая технология по стандарту IEEE 802.3 для сетей, использующая шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликтов;

-  Frame relay сеть, организованная из технологий Х25 и ISDN.

 Физический уровень (Physical Layer)

Физический уровень предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения. Физические средства соединения – это совокупность физической среды, аппаратных и программных средств, обеспечивающая передачу сигналов между системами.

преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:

-  тип кабелей и разъемов;

-  разводку контактов в разъемах;

-  схему кодирования сигналов для значений 0 и 1.

Физический уровень выполняет следующие функции:

1.  Установление и разъединение физических соединений.

2.  Передача сигналов в последовательном коде и прием.

3.  Прослушивание, в нужных случаях, каналов.

4.  Идентификация каналов.

5.  Оповещение о появлении неисправностей и отказов.

Инкапсуляция и обработка пакетов

При продвижении пакета данных по уровням сверху вниз каждый новый уровень добавляет к пакету свою служебную информацию в виде заголовка и, возможно, трейлера (информации, помещаемой в конец сообщения). Эта операция называется инкапсуляцией данных верхнего уровня в пакете нижнего уровня. Служебная информация предназначается для объекта того же уровня на удаленном компьютере, ее формат и интерпретация определяются протоколом данного уровня.

Разумеется, данные, приходящие с верхнего уровня, могут на самом деле представлять собой пакеты с уже инкапсулированными данными еще более верхнего уровня.

С другой стороны, при получении пакета от нижнего уровня он разделяется на заголовок (трейлер) и данные. Служебная информация из заголовка (трейлера) анализируется и в соответствии с ней данные, возможно, направляются одному из объектов верхнего уровня. Тот в свою очередь рассматривает эти данные как пакет со своей служебной информацией и данными для еще более верхнего уровня, и процедура повторяется, пока пользовательские данные, очищенные от всей служебной информации, не достигнут прикладного процесса.

Возможно, что пакет данных не будет доведен до самого верхнего уровня, например, в случае, если данный компьютер представляет собой промежуточную станцию на пути между отправителем и получателем. В этом случае объект соответствующего уровня при анализе служебной информации заметит, что пакет на этом уровне адресован не ему (хотя с точки зрения нижележащих уровней он был адресован именно этому компьютеру). Тогда объект выполнит необходимые действия для перенаправления пакета к месту назначения или возврата отправителю с сообщением об ошибке, но в любом случае не будет продвигать данные на верхний уровень.

Модель OSI предложена достаточно давно, однако протоколы, на ней основанные, используются редко, во-первых, в силу своей не всегда оправданной сложности, во-вторых , из-за существования хотя и не соответствующих строго модели OSI, но уже хорошо зарекомендовавших себя стеков протоколов (например, TCP/IP).

Поэтому модель OSI стоит рассматривать, в основном, как опорную базу для классификации и сопоставления протокольных стеков.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67285. Верхні й нижні колонтитули, стовпці та шаблони 317 KB
  Ця тема бере на себе більш складне завдання вона повинна показати читачеві як за допомогою викладеного раніше матеріалу створити шаблон всього сайту. Досить докладне уявлення такого процесу показано на малюнку 1 і з десяти показаних там кроків дана тема розглядає чотири зокрема...
67286. ОСНОВЫ НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ 148.5 KB
  Некоторые гормоны как например лютеинизирующий гормон передней доли гипофиза или мужской половой гормон тестостерон поступают в кровь путём пульсирующей секреции которая происходит в течение 12 минут и неоднократно повторяется на протяжении суток вследствие такого характера секреции уровень гормона...
67287. Лексика с экспрессивно-стилистической точки зрения 101 KB
  Функциональный стиль реализуется в устной и письменной формах и имеет особенности в лексике, фразеологии, словообразовании, морфологии, синтаксисе, фонетике, в использовании эмоционально-оценочных и экспрессивно-образных средств, в наличии своей системы клишированных средств.
67288. Формы государственно-территориального устройства 17.2 KB
  Тенденция: расширение предмета регулирования. Субсидиарность – принцип территориальной организация власти, при которой обеспечивается оптимальное разграничение полномочий между территориальными единицами и достигается эффективность управления и учет интересов населения.
67289. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ 54 KB
  Инструментальные стали делятся на четыре категории: 1 пониженной прокаливаемости преимущественно углеродистые; 2 повышенной прокаливаемости легированные; 3 штамповые; 4 быстрорежущие. Углеродистые и легированные стали применяются для режущего инструмента при легких условиях работы и для измерительного инструмента.
67290. Приближенные способы преобразования 279 KB
  Универсальный способ получения случайных чисел базируется на кусочной аппроксимации функции плотности. Для вычисления k воспользуемся следующим соотношением: Алгоритм машинной реализации этого способа получения случайных чисел сводится к выполнению следующих действий...
67291. КУЛЬТУРА 19 ВЕКА: ПОЗИТИВИЗМ 70 KB
  Вместе с изменением представлений о строении материи пространстве времени движении путях развития флоры и фауны месте человека в природе о происхождении жизни на Земле изменяется и отношение человека к природе и обществу. В отличие от героя-романтика герой-реалист активно участвует в жизни пытаясь изменить её в лучшую сторону.
67292. Выбор характеристик качества в проектах программных средств 93 KB
  Описание в стандарте ISO 9126:14 характеристик качества программных средств не содержит рекомендаций и методик выбора их значений в требованиях к конкретным проектам. Далее должны быть разработаны процессы выбора установления...
67293. РАНЫ 123.5 KB
  Раной называется любое механическое повреждение при котором нарушается целостность покровов тела кожи или слизистых с возможным нарушением глубжележащих тканей и органов. Классификация ран По механизму повреждения...