⌦ Компьютерные сети - #𝟓

Эталонные модели сетей
Модель OSI
Уровни модели OSI
Физический уровень
Канальный уровень
Сетевой уровень
Транспортный уровень
Сеансовый уровень
Уровень представления
Прикладной уровень
Единицы передаваемых данных
Сетевое оборудование

1. Эталонные модели сетей

Эталонные модели организации сети:

Какие уровни должны быть в сети
Какие функции должны выполняться на каждом уровне

Модель OSI:

Модель взаимодействия открытых систем ( Open Systems Interconnection, OSI )
Принята в качестве стандарта Международной организацией по стандартизации ( ISO ) в 1983 г.

2. Модель OSI

В терминологии модели - определение открытой системы отличается от того что мы используем сейчас. Обычно мы считаем что открытая система - это система с открытыми исходными кодами, которая распростроняется бесплатно, но в терминологии модели OSI:

Открытая система - система, построенная в соответствии с открытыми спецефикациями.

Открытая спецификация - общедоступная спецификация, соответствующая стандартам.

В терминилогии операционная система Windows - является открытой системой,, так как она построенна на основе открытых спецификаций которые описывают работу Интернет, хотя исходные коды этой системы закрыты.

Преимущества открытых систем:

Возможность строить сети из оборудования разных производителей
"Безболезненная" замена отдельных компонентов сети
Лёгкость объединения нескольких сетей

Модель OSI описывает:

Семь уровней организации сети
Назначение каждого уровня

Модель не является сетевой архитектурой, так как не включает описание протоколов. Протоколы описаны в отдельных стандартах и не прменяются на практике.

На практике модель OSI не используется, однако её достоинством является хорошая теоретическая проработка вопросов сетевого взаимодействия - по этому модель часто используется в качестве "общего языка" для описания того как должны строится сети разных видов.

3. Уровни модели OSI

Модель взаимодействия открытых сетей включает в себя семь уровней, которые расположены друг над другом. Обычно нумерация начинается с уровня который ближе всего к среде передачи данных ( в этом случае начиная с "Физического" и заканчивая "Прикладным" уровнем.

Почти все названия уровней на английском языке имеют точный и очевидный перевод, кроме второго уровня - который на английском языке называется "Data Link", а по русски "Канальный".

4. Физический уровень

Физический уровень предназначен для передачи битов по физическому каналу связи.
Этот уровень никак не анализирует информацию которая передаётся.
Основная задача физического уровня - определить способ представления битов информации в виде сигналов, которые будут передаватся по среде передачи данных.
Такое представление в виде сигналов, будет разным для меди, оптоволокна или электромагнитного излучения.

5. Канальный уровень

Канальный уровень передаёт не отдельные битые, а целые сообщение.
Определение начала/конца сообщения в потоке бит
Так же канальный уровень обеспечивает обнаружение и коррекцию ошибок.

В широковещательных сетях, где один и тот же канал используется для передачи данных разными компьютерами - канальный уровень так же дополнительно обеспечивает:

Физическую адресацию - для того чтобы мы могли узнать к какому из компьютеров подключенному к среде передачи данных необходимо отправить эти данные.
Управление доступом к разделяемой среде передачи данных - чтобы в один и тот же момент времени, данные передавал только один компьютер, иначе произойдёт искажение.

6. Сетевой уровень

Предназначен для составление крупных составных сетей на основе различных сетевых технологий.
На этом уровне обеспечивается согласование различий на разных технологиях канального уровня.
Обеспечивается обшая адресация, с помощью глобальных адресов, которые позволяют однозначно определить компьютер в составной сети, не зависимо от того какая технология канального уровня в нём используется и какой тип адресации в этой технологии применяется.
А так же на сетевом уровне выполняется маршрутизация - поиск маршрута в крупной составной сети, через промежуточные узлы.

7. Транспортный уровень

Обеспечивает передачу данных между процессами которые находятся на разных компьютерах.
Особенностью транспортного уровня, является то что он может обеспечивать более высокую надёжность, чем то сетевое оборудование, которое используется для передачи данных.
Наиболее популярный сервис, который сейчас предоставляется транспортным уровнем, это - защищённый от ошибок канал связи с гарантированным порядком следования сообщений.
В отличии от предыдущих уровней, которые работали по принципу звеньев цепи, при которых информация передаётся от одного устройства к другому - транспортный уровень является сквозным. Сообщения передаются на прямую от процесса отправителя - процеессу получателя. По этому транспортный уровень часто называют сете-независимым, потому что на нём происходит изоляция от сетевого оборудования, которое используется для реальной передачи данных.

8. Сеансовый уровень

Как уже ясно из названия - его цель создавать сеансы связи.
Он может использоватся для определения очерёдности передачи сообщения, в задаче управления диалогом. Например если у нас есть видео-конференция в которой участвует несколько человек, если все люди начнут говорить одновременно - они ничего не услышат. Сеансовый уровень определяет очерёдностью кто и когда будет говорить, чтобы остальные люди могли слышать.
Так же на сеансовом уровне предпологалось решать задачи одновременного доступа к некоторым критическим операциям, например, если два сетевых соединения одновременно изменить баланс банковского счёта - то в результате деньги на счету могут быть потеряны, или если вам повезёт деньги могут наоборот появится. Последовательное выполнение критических операций - так же входит в задачи сеансового уровня и реализуется с помощью управления маркерами.
По логике разработчиков OSI - сеансовый уровень должен предоствлять защиту от разрыва сетевого соединения и обеспечивать возможность продолжения работы, после того как это соединение восстановится. Для этого используется функция синхронизации. Однако на практике, сеансовый уровень в реальных сетях не используюется.

9. Уровень представления

Задача этого уровня - предоставлять данные в таком виде, который понятен как отправителю, так и получателю. Необходимо согласовывать не только форматых данных ( то есть синтаксис ), но и смысл ( то есть семантику ). Например разные компьютеры могут использовать различную кодировку для представления символов или раные форматы хранения чисел. Преобразование из разных форматов должо обеспечиватся при передаче по сети.
Для объяснения того для чего нужен уровень представления, чаще всего приводят пример с автоматическим переводом. Например, я снимаю трубку сетевого телефона и звоню в Америку. Я говорю в телефонную трубку по русски, сеть это переводит в промежуточный формат, например, на английский язык, передаёт на нём данные - а когда человек в Америке снимает трубку, сеть автоматически переводит данные с английского языка и получатель слышит уже понятную для его фразу.
На практике широкое распространение получило шифрование и дешифрование, которые так же реализуются на уровне представления. Наиболее популярный пример это Secure Sockets Layer ( SSL ) или его более современный вариант Transport Layer Security ( TLS ) - эта технология используется совместно с многими протоколами прикладного уровня.

10. Прикладной уровень

Прикладной уровень это именно то ради чего строится сеть. Это набор приложений которые могут использовать пользователи сети. В качестве примера можно привести: Web-страницы, социальные сети, видео и аудио связь, электронную почту, доступ к разделяемым файлам и многое другое.