2_05_OSI_Уровни модели OSI

Курс Лекций: «Аппаратное и
программное обеспечение ЭВМ и сетей»
Раздел 2. Архитектура и стандартизация сетей
передачи данных. Модель открытых систем OSI
Тема 2-05.
Эталонная Модель OSI. Уровни модели OSI.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI [Л.1. стр113-123]
В 1977 году Международная организация по стандартизации (МОС, ISO), создала
комитет по разработке коммуникационных стандартов программных и
аппаратных средств различных производителей. Результатом его работы стала
Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем ЭМВОС- Модель OSI [Л.1.
стр113-123]. Модель определяет уровни взаимодействия в компьютерных сетях,
описывает функции, которые выполняются каждым уровнем, но не описывает
стандарты на выполнение этих задач.
Поскольку различные компьютеры имеют различные скорости передачи данных,
различные форматы данных, различные типы разъемов, разные способы хранения
и доступа к данным (методы доступа), разные операционные системы и
организацию видов памяти, то возникает масса не очевидных проблем их
соединения. Все эти проблемы классифицировали и распределили по
функциональным группам – уровням ЭМВОС – уровням модели OSI.
Уровни организуются в виде вертикального стека (Рис.2-05.1). Каждый уровень
выполняет некоторую группу близких функций, требуемых для организации
связи компьютеров. Функции каждого уровня считаются «примитивными
функциями». В реализации примитивных функций уровень полагается на
нижележащий уровень (пользуется его услугами) и не интересуется
подробностями этой реализации. Кроме того, каждый уровень предлагает услуги
2
вышестоящему уровню.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI [Л.1. стр113-123]
Модель OSI (ее называют справочной моделью) определяет, вопервых, уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией
пакетов, во-вторых, стандартные названия уровней, в-третьих,
функции, которые должен выполнять каждый уровень. Модель OSI
не содержит описаний реализаций конкретного набора протоколов.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней:
прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой,
канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с совершенно
определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.
В соответствии с идеальной схемой модели OSI приложение может
обращаться с запросами к самому верхнему уровню — уровню
приложений, однако на практике многие стеки коммуникационных
протоколов предоставляют возможность программистам напрямую
обращаться к сервисам, или службам, расположенным на нижних
уровнях OSI. Именно для этого в распоряжение программистов
предоставляется прикладной программный интерфейс (Application
3
Program Interface, API).
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Рис 2-05.1. Модель взаимодействия
открытых систем ISO/OSI
Тема 2-05. Модель OSI
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI. Продвижение информации между узлами.
Каждый уровень модели OSI выполняет свою функцию. Чем выше уровень
тем более сложную задачу он решает.
Уровни модели можно рассматривать как группы программ
предназначенных для выполнения конкретных функций, например
обеспечивает преобразование данных из ASCII в EBCDIC.
Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня
запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни
часто запрашивают сервис: - маршрутизация каких-то данных из одной сети
в другую, а практическая реализация принципов адресации данных
возложена на нижние уровни.
Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем
разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них
координирующие действия по:






взаимодействию прикладных процессов;
формам представления данных;
единообразному хранению данных;
управлению сетевыми ресурсами;
безопасности данных и защите информации;
диагностике программ и технических средств.
5
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI. Продвижение информации между узлами.
Пусть приложение узла А хочет взаимодействовать с приложением
узла В. Для этого приложение А обращается с запросом к прикладному
уровню, например к файловой службе. Прикладной уровень формирует
сообщение стандартного формата: заголовок (header) и поле данных. В
заголовке служебная информация для прикладного уровня хоста B:
(тип файла, что нужно сделать с ним). Сформированное сообщение
прикладной уровень направляет вниз по стеку уровню Представления
(Presentation). Представительный уровень на основании информации,
полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые
действия и добавляет к сообщению свою служебную информацию –
заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания
для модуля представительного уровня компьютера – получателя.
Сформированный блок данных передается вниз по стеку Сеансовому
уровню (Session), который в свою очередь добавляет свой заголовок и
т.д. Когда сообщение достигает нижнего физического уровня (Physical),
оно «обрастает» заголовками всех уровней. Физический уровень
обеспечивает передачу сообщения по линии связи, то есть через
6
физическую среду передачи.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI [Л.1. стр113-123]
Пакет
7го уровня
Заг 7 Данные Кон 7
7 го уровня
Пакет
6го уровня
Заг 6
Заг 5
Заг 6
Заг 7
Кон 7 Кон 6 Кон 5
Данные 5 го уровня
Пакет
4го уровня
Пакет
2го уровня
Заг 2
Пакет
1го уровня
Заг 1 Заг 2
Кон 7 Кон 6
Данные 6 го уровня
Пакет
5го уровня
Пакет
3го уровня
Заг 7
Заг 4
Заг 5
Заг 6
Заг 7
Кон 7 Кон 6 Кон 5 Кон 4
Данные 4 го уровня
Заг 3
Заг 4
Заг 5
Заг 6
Заг 7
Кон 7 Кон 6 Кон 5 Кон 4 Кон 3
Данные 3 го уровня
Заг 3
Заг 4
Заг 5
Заг 6
Заг 7
Кон 7 Кон 6 Кон 5 Кон 4 Кон 3 Кон 2
Данные 2 го уровня
Заг 3
Заг 4
Заг 5
Заг 6
Заг 7
Кон 7 Кон 6 Кон 5 Кон 4 Кон 3 Кон 2 Кон 1
Данные 1 го уровня
Рис. 2-05.2 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой
7
модели.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI [Л.1. стр113-123]
8
Рис. 2-05.3. Продвижение информации между узлами (хостами).
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI. Продвижение информации между узлами.
Когда сообщение поступает на компьютер получатель, оно
принимается физическим уровнем и последовательно перемещается
вверх по стеку с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и
обрабатывает свой заголовок, выполняет свои функции, затем
удаляет этот заголовок и передает оставшийся блок данных
смежному вышележащему уровню. Протокольные сущности одного
уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении
всегда участвуют посредники средства протоколов нижележащих
уровней. И только физические уровни различных узлов
взаимодействуют непосредственно. [Л.1. стр113-123]
В стандартах ISO для обозначения единиц обмена данными, с
которыми имеют дело протоколы разных уровней, используют
общее название протокольная единица данных. (Protokol Data
Unit, PDU). Для обозначения единиц обмена данными конкретных
уровней часто используют специальные названия, в частности:
сообщения, кадр, пакет, дейтаграмма, сегмент.
9
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Обозначение PDU на различных уровнях OSI [Л.1. стр113-123]
Модель ОSI
Тип данных
Данные
Сегменты
Уровень
Функции
7. Прикладной
Доступ к сетевым службам
6. Представления
Представление и кодирование
данных
5. Сеансовый
Управление сеансом связи
4. Транспортный
Прямая связь между
конечными пунктами и
надежность
Определение маршрута и
логическая адресация
Пакеты
3. Сетевой
Кадры
2. Канальный
Физическая адресация
1. Физический
Работа со средой передачи,
сигналами и двоичными
10
данными
Биты
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Физический уровень [Л.1. стр113-123]
Физический уровень - самый нижний уровень модели предназначен
непосредственно для передачи потока данных.
Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или
в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в
соответствии кодированием цифровых сигналов, т.е. осуществляет интерфейс
между сетевым носителем (физической средой) и сетевым устройством.
На этом уровне определяется:
• физическая среда передачи – тип кабеля для соединения устройств;
• механические параметры (тип разъема) – количество контактов (пинов);
• электрические параметры (напряжение, длительность импульсного
сигнала);
• функциональные параметры (для чего используется каждый пин
сетевого разъема, как устанавливается физическое соединение и
как оно разрывается).
На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители
(ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.
Этот уровень модели определяет физические топологии в корпоративной
сети, которые строятся с использованием базового набора стандартных
топологий (шина, звезда, дерево, кольцо).
11
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Стандарты использующие физический уровень OSI
•USB (Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») —
• IEEE 1394 (FireWire, i-Link) — последовательная высокоскоростная
шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между
компьютером и другими электронными устройствами.
• IEEE 802.15 (Bluetooth) - переводится как синий зуб, спецификация
беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN).
•IRDA Infrared Data Association — IrDA, ИК-порт, Инфракрасный порт.
•Стандарты EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485 последовательная асинхронно/синхронная передачу между терминалом
(Data Terminal Equipment, DTE) и коммуникационным устройством (Data
Communications Equipment, DCE) или физической линией (не
симметричной или симметричной (витая пара)) – последовательный порт.
•Ethernet (10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX,
100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX и др.)
•802.11 Wi-Fi –беспроводная технология для локакльных сетей.
•xDSL- (digital subscriber line, цифровая абонентская линия) —
семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную
12
способность абонентской линии телефонной сети общего пользования.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05 Канальный уровень OSI [Л.1. стр113-123]
Канальный уровень, предоставляя сервисы вышестоящему сетевому уровню,
формирует собственные протокольные единицы данных — кадры, состоящие из
поля данных и заголовка. В поле данных помещаются (инкапсулируются ) пакеты
сетевого уровня.
Канальный уровень предлагает сетевому уровню следующие услуги:
 установление логического соединения между взаимодействующими узлами;
 согласование в рамках соединения скоростей передатчика и приемника ;
 обеспечение надежной передачи, обнаружение и коррекция ошибок.
Функции протоколов канального уровня разнятся для передачи информации в
локальных или в глобальных сетях.
В локальных сетях предполагается, что сеть имеет типовую топологию,
например общую шину, кольцо, звезду или дерево (иерархическую звезду), а
также использование разделяемой между компьютерами сети физической среды
передачи данных. Поэтому в этих протоколах имеется подуровень доступа к
разделяемой среде- уровень MAC.
Использование разделяемой среды передачи данных делает в локальных сетях
ненужными процедуры управления потоком кадров. Локальная сеть базовой
топологии не может переполниться кадрами, так как узлы сети не могут начать
генерацию нового кадра до приема предыдущего кадра станцией назначения. Изза применения качественных каналов связи, редко искажающим биты в
13
передаваемых кадрах, характерно использование дейтаграмнных процедур.
Модель OSI. Канальный Уровень
Примерами протоколов канального уровня для локальных сетей являются
протоколы Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10Gigabit Ethernet, Token Ring,,
100VG-AnyLAN, FDDI.
В локальных сетях канальный уровень разделяется на два подуровня:
 уровень управления логическим каналом (logical link control, LLC).
 уровень доступа к среде (media access layer, MAC)
MAC – подуровень осуществляет:
 для разделяемой среды LAN (полудуплексный режим) - определение
доступности к физической среде перед передачей каждого кадра, при
полнодуплексном режиме данная процедура не нужна и не выполняется;
 Поддержка MAC- адресации и формирование кадра для передачи на
физический уровень, а на стороне получателя биты, поступающие с физического
уровня, группируются также в кадры и поступают на LLC подуровень;
 передача кадров между конечными узлами посредством функций и устройств
физического уровня.
 вычисление контрольной суммы и заполнения соотв-го поля каждого кадра.
LLC (Logical Link Control) подуровень осуществляет две функции интерфейса
«канальный- сетевой» :
• управление передачей данных, используя интерфейс с прилегающим к нему
сетевым уровнем, с одной стороны и MAC –под(уровень) с другой;
• обеспечивает доставку кадров с заданной степенью надежности, проверяя
правильность передачи информации по соединению;
Тема 2-05 Канальный уровень OSI [Л.1. стр113-123]
Уровень LLC (802.2.) предоставляет верхним уровням три типа процедур:
1) LLC 1 – сервис без установления соединения и без потверждения – дает
пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек.
2) LLC2 – сервис с установлением соединения и подтверждением – дает
пользователю возможность установить логическое соединение перед началом
передачи любого данных.
3) LLC3 – сервис без установления соединения но с подтверждением – в
В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией,
канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями между двумя соседними
компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. К таким
протоколам типа "точка-точка" относятся протоколы PPP, SLIP, LAP-B, LAP-D.
Эти протоколы не используют подуровня доступа к среде, но требуют наличия
процедур управления потоком кадров, так как коммутаторы могут переполниться
при высокой интенсивности трафика. Из-за высокой степени помех глобальных
каналов связи в протоколах этих сетей широко используются методы передачи
данных с предварительным установлением соединения и повторными передачами
кадров при их искажениях и потерях. Начало и конец каждого кадра
обозначаются специальной битовой последовательностью (например, флаг –
01111110). Канальный уровень в гл. сетях выполняет контроль ошибок, контроль
соединения и управление потоком данных. Каждый кадр содержит контрольную
сумму, которая позволяет принимающей стороне обнаруживать возможные
15
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Сетевой уровень.
Основной задачей сетевого уровня является объединение
нескольких сетей местного масштаба LAN, PAN, MAN, Wi-Fi с
различной технологией, а также, отдельных компьютеров (host) в
единую сеть - называемой составной сетью. Сетевой уровень
широко используются в глобальных сетях WAN, ярким примером
такой сети является Интернет.
На сетевом уровне - протокольная единица данных. PDU
(Protocol Data Unit) носит название пакет (packet).
На рис. 2-05.4 показаны несколько сетей, каждая из которых
использует собственную технологию канального уровня: Ethernet,
FDDI, Token Ring, ATM, Frame Relay. На базе этих технологий
каждая из указанных сетей может связывать между собой любых
пользователей, но только своей сети, и не способна обеспечить
передачу данных в другую сеть.
16
Рис. 2-05. 4 Необходимость сетевого уровня
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Сетевой уровень.
Сетевой уровень использует протоколы и технологии,
межсетевого взаимодействия, которые в корне отличаются
от технологий и протоколов канального уровня.
Чтобы связать различные локальные сети, построенные на
основе отличающихся технологий, нужны дополнительные
средства, и такие средства предоставляет сетевой уровень.
Функции сетевого уровня реализуются:
• группой протоколов сетевого уровня;
• специальными устройствами - маршрутизаторами.
Цель канального достаточно скромная — просто
переместить кадры с одного конца провода на другой.
Задача сетевого уровня, более сложная, чем канального.
Переместить пакет до пункта назначения, сетевому
уровню может потребоваться преодолеть несколько
транзитных участков между маршрутизаторами.
Модель OSI. Сетевой уровень (network layer)
Для выполнения своих задач сетевой, уровень должен обладать:
1) информацией о топологии подсети связи (то есть о
множестве всех маршрутизаторов) и выбирать нужный путь по
своей подсети.
2) Должен по возможности равномерно распределять нагрузку
на маршрутизаторы и линии связи.
3) Наконец, соединяя разнородные сети в различных сетях,
именно сетевой уровень должен уметь решать проблемы,
связанные с различиями в сетях. Функции по физическому
соединению сетей (LAN, PAN, MAN, Wi-Fi), работающих по
разным стандартам, форматам, протоколам, возлагается именно
на маршрутизатор.
Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов,
подобных интерфейсам компьютера, соответствующим разным
технологиям, к каждому из которых может быть подключена одна
сеть. Таким образом, все интерфейсы маршрутизатора можно
считать узлами разных сетей.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Передача данных на сетевом уровне.
Данные, для передачи через составную сеть, поступают на сетевой
уровень от вышележащего транспортного уровня (см.Рис ниже).
Эти данные снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные
вместе с заголовком образуют пакет — PDU сетевого уровня.
Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат,
не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей,
которые могут входить в составную сеть, и несет наряду с другой
служебной информацией данные об адресе назначения этого пакета
и адресе источника. Узлы составной сети должны иметь адреса,
уникальные в пределах данной сети. Такие адреса называются
сетевыми, или глобальными. Помимо сетевых IP-адресов каждый
узел имеет адрес, назначенный ему на канальном уровне (для
Ethernet MAC -адрес). Пакет сетевого уровня может двигаться
через многие локальные сети, поэтому сетевой уровень наделен
функцией маршрутизации (Рис. 2-05.5). Маршрут описывается
последовательностью сетей (или маршрутизаторов), через которые
20
должен пройти пакет, чтобы попасть к адресату.
Модель OSI. Сетевой уровень (network layer)
Пакет транспортного уровня (Layer 4)
Рис. 2-05.4
Пакет IP -сетевого
уровеня
Layer 3
Кадр
Ethernet
канального
уровня
Layer 2
DA
SA
T/L
DATA/(IP-Paket)
FCS
Рис. 2-05.4 Инкапсуляция пакета сетевого уровня в поле данных
кадра канального уровня
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI
Маршрутизатор собирает информацию о топологии связей
между сетями и на ее основании строит таблицы коммутации,
которые носят специальное название-таблиц маршрутизации.
В соответствии с многоуровневым подходом сетевой уровень
для решения своей задачи обращается к нижележащему
канальному уровню. Для того чтобы передать пакет через
очередную сеть, сетевой уровень помещает его в поле данных
кадра соответствующей канальной технологии, указывая в
заголовке кадра канальный адрес интерфейса следующего
маршрутизатора. Сеть, используя свою канальную технологию,
доставляет кадр с инкапсулированным в него пакетом по
заданному адресу. Маршрутизатор извлекает пакет из
прибывшего кадра и после необходимой обработки передает
пакет для дальнейшей транспортировки в следующую сеть,
предварительно упаковав его в новый кадр канального уровня
22
в общем случае другой технологии.
MAC1
NET-A1
Составная сеть - A n
i n t e r n e t
Routing table
Ethernet
FDDI
ID1, ID2
NET-A2
ATM
Token Ring
Frame Relay
Рис. 2-05.5 Пример Составной сети
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Сервисы сетевого уровня (network layer)
предоставляемые транспортному уровню
Сетевой уровень предоставляет транспортному уровню
сервисы в виде интерфейса между сетевым и
транспортным уровнями. При разработке сервисов
сетевого уровня ставились следующие задачи (OSI):
1. Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от
технологии маршрутизатора.
2. Сетевой уровень должен быть независим от количества,
типа и топологии присутствующих подсетей с
маршрутизаторами.
3. Сетевые адреса, доступные сетевому уровню, должны
использовать единую систему нумерации в локальных и
глобальных сетях.
24
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Транспортный уровень (network layer).
Транспортный уровень – это сердцевина иерархии протоколов. Он
предназначен для оптимизации передачи данных от отправителя к
получателю, управления потоком данных, организации приложению
или верхним уровням стека необходимой степени надежности
передачи данных вне зависимости от физических характеристик
использующейся сети или сетей. Начиная с транспортного уровня,
все вышележащие протоколы реализуются программными
средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной
системы. Нижележащие уровни: сетевой, канальный и физический,
не всегда могут обеспечить надёжную доставку пакетов по сети.
Пакеты (кадры) могут быть искажены, утеряны или изменён
порядок последовательности при их приёме.
Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает
приложениям или верхним уровням стека — прикладному,
представления и сеансовому — передачу данных с той
степенью надежности, которая им требуется.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Транспортный уровень (network layer).
Модель OSI определяет пять классов транспортного сервиса от низшего
класса от 0 до высшего класса 4. Эти виды сервиса отличаются качеством
предоставляемых
услуг:
1)срочностью,
2)возможностью
восстановления
прерванной
связи,
3)наличием
средств
мультиплексирования нескольких соединений между различными
прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а
4)главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок
передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
Выбор класса сервиса транспортного уровня зависит:
• С одной стороны, в какой степени задача обеспечения
надежности решается самими приложениями и протоколами
более высоких уровней, чем транспортный.
• С другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько
надежной является система транспортировки данных в сети,
обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже
транспортного, — сетевым, канальным и физическим.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Транспортный уровень (network layer).
Если качество каналов передачи связи очень высокое и
вероятность возникновения ошибок, на протоколах
более низких уровней, невелика, то разумно
воспользоваться одним из облегченных сервисов
транспортного уровня, не обремененных многочисленными
проверками, квитированием и другими приемами повышения
надежности. (UDP).
Если же транспортные средства нижних уровней очень
ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее
развитому сервису транспортного уровня, который работает,
используя максимум средств для обнаружения и устранения
ошибок, включая предварительное установление логического
соединения, контроль доставки сообщений по контрольным
суммам и циклической нумерации пакетов, установление таймаутов доставки и т. п. (TCP).
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Транспортный уровень (network layer).
Все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше,
реализуются программными средствами конечных узлов сети
— компонентами их сетевых операционных систем. В качестве
примера транспортных протоколов можно привести протоколы
TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.
На разных сетевых устройствах начиная от передающего хоста
до приемного, используются различные протоколы модели OSI
Рис. 2-05.6. На хостах используются все семь уровней. На
концентраторах только один - физический, коммутаторы используют,
два протокола – физический и канальный, а маршрутизаторы три
протокольных уровня физический, канальный и сетевой.
Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют
сетевым транспортом, или транспортной подсистемой. Они
полностью решают задачу транспортировки сообщений с
заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной
топологией и различными технологиями.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей.
Тема 2-05. Модель OSI Транспортный уровень (network layer).
Рис 2-05.6 Распределение протоколов по элементам сети
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
2-05. Верхние уровни. Сеансовый уровень. Функции сеансового уровня
Сеансовый уровень (Session layer) — 5-й уровень сетевой модели
OSI обеспечивает управление взаимодействием сторон:
 фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий
момент;
 и предоставляет средства синхронизации сеанса.
Этими средствами являются контрольные точки о состоянии
передачи, т. е. в случае отказа можно вернуться назад к последней
контрольной точке сеанса, а не начинать все с начала.
Сеансовый уровень отвечает за поддержание сеанса связи,
позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное
время, для выполнения этой задачи сеансовый уровень выполняет
следующие функции:
1. Реализует управление диалогом с используя один из трех
способов обмена данными — симплекс (simplex), полудуплекс
(half duplex) и полный дуплекс (full duplex);
2. Управляет
созданием/завершением
сеанса,
обменом
информацией;
30
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI
3. Синхронизирует обмен сообщениями, при выполнении
задач сетевых приложений;
4. Определяет права на передачу данных и поддерживает
сеансы в периоды неактивности приложений (при
необходимости);
5. Использует
информацию
о
логических
адресах,
поставляемую нижними уровнями, для идентификации
имен и адресов серверов, необходимых верхним уровням;
6. Инициируя диалоги между устройствами-поставщиками
сервиса
и
устройствами-потребителями
сеансовый
уровень, часто осуществляет представление, или
идентификацию, каждого объекта и координирует права
доступа к нему.
31
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
2-05. Верхние уровни. Сеансовый уровень. Функции сеансового уровня
 При
симплексном сообщении информация передаются только в одном
направлении от источника к приемнику. Обратной связи (от приемника к
источнику) симплекс не обеспечивает.
 Полудуплекс позволяет использовать одну среду передачи данных для
двунаправленных передач информации, однако в каждый момент времени
информация может передаваться только в одну сторону.
 Полный дуплекс обеспечивает одновременную передачу информации в обе
стороны по среде передачи данных.
Итого:
Сеансовый уровень осуществляет администрирование сеанса связи между
двумя сетевыми объектами, состоящее из установления соединения, передачи
данных, завершения соединения, осуществляя взаимодействие между
устройствами, запрашивающими и поставляющими услуги. После
установления сеанса программное обеспечение, реализующее функции данного
уровня, может проверять работоспособность (поддерживать) соединения вплоть
до его завершения.
 Сеансы
связи контролируются посредством механизмов, которые
устанавливают, поддерживают, синхронизируют и управляют диалогом
32
между поддерживающими связь объектами.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Уровень представления
Уровень представления (presentation layer), 6-ой уровень сетевой
модели OSI, обеспечивает представление передаваемой по сети
информации, не меняя при этом ее содержания.
Основная
задача
уровня
представления
данных
—
преобразование данных во взаимно согласованные форматы
(синтаксис обмена), понятные всем сетевым приложениям и
компьютерам, на которых работают приложения.
Уровень представления данных:
 преобразует данные во взаимно согласованный формат (синтаксис
обмена), понятный всем сетевым приложениям и компьютерам, на
которых работают приложения, но смысл информации изменяться
не должен. Кроме того он, может сжимать и разворачивать, а
также шифровать и расшифровывать данные.
 обеспечивает возможность передачи данных с гарантией, что
прикладные процессы, осуществляющие обмен информацией,
смогут преодолеть любые синтаксические различия. Для того
чтобы обмен имел место, эти два процесса должны использовать
33
общее представление данных или язык..
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Уровень представления
В основу работы уровня представления положена единая для всех
уровней модели OSI система обозначений для описания
абстрактного синтаксиса — ASN.1.
Эта система служит для описания структуры файлов. На
прикладном уровне система ASN.1 применяется и для выполнения
всех операций пересылки файлов, и при работе с виртуальным
терминалом.
С помощью средств данного уровня протоколы прикладных
уровней могут преодолеть синтаксические различия в
представлении данных или же различия в кодах символов,
например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне могут,
выполняться шифрование и дешифрирование данных, благодаря
которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для
всех прикладных служб. Примером такого протокола является
протокол SSL (Secure Socket Layer — слой защищенных сокетов),
который обеспечивает секретный обмен сообщениями для
34
протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI Прикладной уровень .
Прикладной уровень модели OSI- обеспечивает взаимодействие
пользовательских приложений с сетью и представляет собой, набор
разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети
получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как:
1. удалённый доступ к файлам и базам данных;
2. удалённый доступ к Web ресурсам;
3. удалённый доступ к сетевым устройствам (принтеры, сканеры,
приводы DVD, и пр.)
4. пересылка электронной почты.
Также прикладной уровень:
 отвечает за передачу служебной информации;
 предоставляет приложениям информацию об ошибках;
 формирует запросы к уровню представления;
35
Тема 2 - 05. Сетевые файловые службы прикладного уровня
1. HTTP (Hyper Text Transfer Protocol — «протокол передачи
гипертекста») — протокол прикладного уровня передачи данных
(изначально — в виде гипертекстовых документов). HTTP --технология
«клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей
(клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и
поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения
запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно
сообщение с результатом. HTTP в настоящее время повсеместно
используется во Всемирной паутине для получения информации с вебсайтов;
2. POP3 (Post Office Protocol Version 3 — протокол почтового
отделения, версия 3) используется почтовым клиентом для получения
сообщений электронной почты с сервера. Обычно используется в паре с
протоколом SMTP;
3. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи
почты) — это сетевой протокол, предназначенный для передачи
электронной почты в сетях TCP/IP. SMTP используется для отправки
почты от пользователей к серверам и между серверами для дальнейшей
пересылки к получателю.
Тема 2 - 05. Сетевые файловые службы прикладного уровня
2. FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) —
протокол, предназначенный для передачи файлов в компьютерных
сетях. FTP позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать
содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер;
кроме того, возможен режим передачи файлов между серверами (см.
FXP). FTP является одним из старейших прикладных протоколов,
появившимся задолго до HTTP, в 1971 году. Он и сегодня широко
используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам.
5. TELNET - протокол глобальной сети Интернет для регистрации на
удаленных серверах и обработки данных на них;
6. NFS (Network File System) — протокол сетевого доступа к
файловым системам, первоначально разработан Sun Microsystems в
1984 году. Основан на протоколе вызова удалённых процедур (ONC
RPC, Open Network Computing Remote Procedure Call);
7. SMB Microsoft SMBs (Server Message Blocks, блоки сообщений
сервера) и клиентские оболочки или редиректоры фирмы Microsoftпротокол удаленного доступа к файлам;
Рис 2-05.7 Соответствие популярных стеков протоколов модели
OSI
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Материалы и источники.
Литература:
1) Олифер В. Г. Олифер. Н. А. Компьютерные сети. Принципы,
технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. — СПб.: Питер,
2010. — 944 е.: ил.
2) Э. Таненбаум . Компьютерные сети. 4-е изд. /. — СПб.: Питер, 2003.
— 992 с;
39
Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей
Тема 2-05. Модель OSI
40