Еталонна модель OSI: структура, рівні, налаштування

Опубликованно 07.10.2018 00:35

Кожен шар моделі визначає різні протоколи, використовуючи багаторівневу модель. Мережеві інженери можуть визначати і розробляти протоколи, відповідно до конкретної задачі.

Сьогодні конкуренція між різними постачальниками весь час зростає. Моделі техніки різноманітні, але вони об'єднані єдиними стандартами, і тому перевагу продукту вже не грунтується виключно на використанні протоколів, оскільки всі сучасні продукти підтримують їх однаково. Семирівнева мережева модель

Модель у програмуванні - це концептуальна структура, яка описує функції мережевого чи телекомунікаційної системи і використовує шари, щоб дати візуальне опис того, що відбувається з конкретної мережевий системою. Це може допомогти мережевим менеджерам розмежувати проблеми фізичні або програмні. Постачальники технологій, які продають нові продукти, часто посилаються на еталонну модель OSI, щоб допомогти клієнтам зрозуміти, на якому шарі працюють їхні продукти, якщо вони не працюють «через стек».

Стандарт був задуманий в 1970-х роках, в епоху створення комп'ютерної мережі. Пізніше, в 1983 році, дві різні моделі були об'єднані в одну і офіційно представлені в 1984 р. у вигляді нового міжнародного стандарту OSI, з яким більшість людей стикаються і сьогодні. Хоча деякі користувачі стверджують, що модель OSI вже теоретично застаріла і менш необхідна, ніж 4-х рівнева модель TCP/IP, тим не менш, як і раніше важко аналізувати роботу мережевих технологій, не бачачи посилань на OSI та її рівні. Структура моделі чудово допомагає аналізувати протоколи і порівнювати різні технології. Переваги багаторівневої схеми

Вона виконує багато важливих операцій і цілей, зменшуючи складність реалізації великого проекту і розбиваючи його на маленькі завдання. Це дозволяє стандартизувати інтерфейси між пристроями і полегшує модульну інженерію, тому інженери можуть працювати на одному рівні мережевої моделі, не піклуючись про те, що відбувається на іншому рівні. Ця модульність прискорює еволюцію технологій і, нарешті, навчає, ділячи складність міжмережевої взаємодії на дискретні, простіше навчані підмножини операцій.

Багаторівнева модель не визначає або не обмежує реалізацію, а забезпечує їх основу. Отже, реалізація не відповідає моделі, але відповідає стандартам, розробленим на основі еталонної моделі OSI. Це можна продемонструвати в певному контексті: Користувачі знайомі з пристроями: маршрутизатори, концентратори і комутатори, які працюють на автономному рівні. Карти NIC отримують дані від верхнього рівня і правильно упаковують їх для передачі на носій. По суті, карти NIC функціонують в нижніх 4-х шарах OSI. Концентратори, будь то Ethernet або FDDI - на фізичному рівні стосуються тільки передачі біт з однієї станції на інші підключені станції в мережі. Вони не фільтрують трафік. З іншого боку, мости і комутатори будуть фільтрувати трафік і будувати таблиці комутації, щоб відстежувати, яке пристрій підключено до конкретного порту. Маршрутизатори або технологія маршрутизації працюють на 3-му рівні. Розуміння мережевих протоколів

Вони працюють на окремому рівні еталонної моделі OSI, щоб допомогти конкретному рівню виконати пов'язані функції. Мережеві протоколи дозволяють передавати дані між комп'ютерами. Коли протоколи працюють разом, щоб забезпечити рівні моделі OSI, вони називаються набором протоколів або стеком протоколів.

Коли мережеві протоколи працюють разом для переміщення даних між комп'ютерами, зазвичай відбувається наступний процес: Дані розбиваються на більш дрібні пакети. Для ідентифікації цільового комп'ютера інформація про адреси додається в пакети даних. Потім вони переносяться на мережеву карту для передачі по мережі. На приймаючому комп'ютері пакети даних приймаються з мережевої карти. Будь-яка інформація про передачу, яка була додана до пакету передає комп'ютером, що видаляється. Пакет повторно зібраний у вихідне повідомлення.

З наведеного вище процесу можна бачити, що мережеві протоколи збирають, змінюють і дизассемблируют пакети, оскільки дані переміщуються через стек протоколу еталонної мережевої моделі OSI. Пакетні компоненти

Еталонна модель OSI корисна, оскільки вона забезпечує незалежність процесів між шарами. Це означає, що якщо зміна технології або можливостей проводиться на одному рівні, це не вплине на інший рівень, як над ним, так і під ним. Шарувата модель - відкритий стандарт, який не забезпечує відповідність і сумісність між різними пристроями.

Пакет розділений на сегменти, які, в свою чергу, включають в себе наступні аспекти: Заголовок - сигнал, адреса джерел і призначень. Інформація синхронізації, потрібна для синхронізації передачі. Дані - сегмент пакету, відправлений на приймаючий комп'ютер. Трейлер - включає в себе перевірку циклічного надмірності (CRC), яка перевіряє, що пакет не пошкоджений.

Компоненти семирівневої еталонної моделі OSI: Адреса джерела - ідентифікує ПК, відправляє інформацію. Адреса призначення - ідентифікує одержувача інформації. Спосіб, яким ПК відправляє інформацію. Інформація про збірку. Пакетна навантаження - інформація, надіслана на кінцевий ПК. Інформація про перевірки помилок. Функції системних рівнів

Послуги, що надаються шаром еталонної моделі OSI, можна охарактеризувати наступним чином: Фізичний рівень. Надає функціональні і процедурні характеристики для активації, обслуговування і деактивації фізичних посилань, які прозоро відправляють біти, розпізнає тільки окремі біти, а не символи або багатоканальні кадри. Рівень передачі інформації - засоби передачі інформації від мережевих об'єктів забезпечують обслуговування і деактивацію лінії зв'язку, угруповання бітів на символи і кадри повідомлень, синхронізацію символів, управління доступом до медіафайлів. Мережевий рівень. Гарантує передачу даних, ретрансляцію незалежно від технології. Маскує особливості середовища з високих шарів для комутації, встановлення, підтримки, з'єднання і передачі пакетів користувачами еталонної мережевої моделі OSI. Транспортний рівень. Гарантує прозору і надійну передачу пакетів між шарами за якістю обслуговування, необхідним прикладної програмою. Це перший справжній наскрізний шар. Сесійний рівень - механізми для організації і структурування діалогів між прикладними процесами. Механізми забезпечують двосторонню одночасну або двосторонню альтернативну роботу, створення основних і другорядних точок синхронізації та методи структурування обміну інформацією. Рівень подання - незалежність процесів додатків від відмінностей у поданні даних, тобто в синтаксисі. Вибір і перетворення синтаксису дозволяє вибирати «контекст подання» з перетворенням між альтернативними контекстами. Рівень програми. Всі прикладні процеси використовують сервісні елементи, що надаються прикладним рівнем. Ці елементи включають у себе бібліотечні процедури, які виконують межпроцессную зв'язок, визначають загальні процедури для побудови протоколів, що надаються серверами. Фізична середа

Перший рівень еталонної моделі OSI, передає сирі бітові потоки з фізичної середовищі, пов'язаний з встановленням з'єднання між ПК для забезпечення зв'язку. Він є апаратним і має справу з фактичним з'єднанням між ПК і мережних носієм. Сюди відносяться всі пристрої, які працюють з сигналізацією обробки фізичного рівня.

Деталі фактичного з'єднання на цьому рівні включають: Фізичні топології мережі. Види мережних підключень і спосіб підключення кабелю до інтерфейсній карті (NIC). Кодування даних. Це відноситься до аналогової і цифрової сигналізації, що використовується для кодування інформації в сигналах. Біт синхронізації та мультиплексування.

Інформація, оброблювана на цьому шарі знаходяться в бітах (1 і 0). 1s і 0s представлені імпульсами світла або електрики. Компоненти цього шару включають в себе роз'єми зразок кабелів висновків і напруги, які визначені у відповідній організації стандартів.

Специфікації еталонної моделі взаємодії відкритих систем на фізичному рівні передбачає: Фізичне розташування мережі. Зміна напруги і час процесу. Швидкість відправки пакетів. Граничні відстані передачі. Процес зв'язування

Якщо комп'ютер має декілька інтерфейсних адаптерів, він може мати ідентичний протокол, пов'язаний з низкою мережевих карт. Драйвер, що функціонує на рівні каналу інформації, з'єднаний з мережним адаптером. TCP/IP і сеанс NWLINK можна пов'язати з драйвером.

Процедура зв'язування використовується через шари для ув'язки протоколів, для чого буде потрібно встановити відповідність рівнів еталонної моделі OSI. ПК обмінюються інформацією із застосуванням протоколів, з прямим з'єднанням і без (UDP). UDP не забезпечують перевірку того, що дані були доставлені. Ці протоколи добре працюють в мережах з низькою навантаженням і терплять невдачу в мережах з великим навантаженням.

Пакет TCP/IP - протокол із з'єднанням, що гарантує перевірку постачання інформації до кінцевого споживача. Еталонна модель взаємодії відкритих систем OSI має: TCP/IP; AppleTalk; NetWare; NetBIOS. Брандмауери і еталонна модель

Можна запитати п'ять різних осіб, що таке брандмауер, і отримати як мінімум чотири різних відповіді. При цьому є тільки кілька типів брандмауерів, а решта - це просто їх варіації. Пакетна фільтрація, шлюзи на рівні каналів, перевірка стану, шлюз рівня додатків, глибока перевірка - всі ці умови розповсюджуються різними компаніями, які намагаються продати своє нові пропозицію.

Як правило, чим вище технологія брандмауера, тим вище продуктивність функцій мережного рівня еталонної моделі OSI. Перший і самий базовий тип брандмауера просто називається фільтром пакетів. Ці брандмауери працювали на 3-му рівні моделі OSI так само, як і на мережевому рівні. Пакетні фільтри функціонували в основному з двох параметрів в пакетах - вихідних і цільових IP-адреси, але вони також могли переглядати і фільтрувати) поле протоколу в заголовках IP. При цьому виконувалося дуже мало перевірок і тільки на мережному рівні. В результаті став досить тривіальним у зловмисників обман цих видів фільтрів за допомогою різних трюків.

Spoofing, фрагментація і різні інші способи перехоплення дозволяють їм отримати трафік через прості фільтри пакетів, які були налаштовані для блокування. Однак однією з переваг фільтрів пакетів була (і є) їх швидкість. Оскільки вони виконують так мало перевірок, вони можуть зробити це досить ефективно. Приклад функціонування зв'язку

Концепція багаторівневої зв'язку має важливе значення для забезпечення взаємозв'язку всіх частин мережі. Можна уявити роботу базової еталонної моделі взаємодії відкритих систем OSI на простому прикладі.

У цьому прикладі метою є отримання інформації від місця розташування A до місця B. Відправник не знає, якою мовою говорить ресивер, тому відправник передає інформацію перекладачеві. Він, не піклуючись про зміст пакета, переведе його на мову, зрозумілу в більшості випадків, тому не має значення, якою мовою говорить кінцевий одержувач.

Перекладач вказує тип мови, а потім передає повідомлення адміністративному помічникові. Адміністративний помічник, не піклуючись про мову або повідомленні, буде працювати для забезпечення надійної доставки повідомлення в пункт призначення. У цьому прикладі вона буде прикріплювати номер факсу, а потім відправить документ факсом в пункт призначення - місце розташування B.

Документ отримано адміністративним помічником у місці B. Помічник у розташування B може навіть зателефонувати помічнику в місці A, щоб повідомити йому, що факс був отриманий. Потім помічник у місці B передасть повідомлення перекладачеві у своєму офісі. Перекладач побачить, що повідомлення написано, наприклад, на голландською мовою. Перекладач, знаючи, що людина, якій адресовано повідомлення, говорить, наприклад, тільки по-французьки, переведе повідомлення, щоб одержувач міг правильно прочитати повідомлення. Це завершує процес переміщення інформації з одного місця в інше.

При більш уважному вивченні процесу, використовуваного для спілкування, можна помітити, що спілкування мало місце на різних рівнях. На першому рівні адміністративні помічники працювали спільно. На 2 рівні перекладачі обмінювалися. І на третьому рівні відправник зміг зв'язатися з одержувачем. Пошук і усунення несправностей

При усуненні неполадок в мережі завжди розумно підходити до проблеми з використанням мережевого рівня еталонної моделі osi. Краса її полягає в тому, що є можливість індивідуально усувати окремий шар з допомогою простих методів. Рекомендується починати роботу з 1 рівня, поки не буде знайдена проблема.

Перший шар надає апаратні засоби - носії, включаючи визначення кабелів, карт та фізичних аспектів. Fast Ethernet, RS232 і ATM - це протоколи з компонентами фізичного рівня. Якщо на мережевій карті немає індикаторів, можливо, кабель зламаний, є несправність апаратного забезпечення на самій карті мережі. Можна використовувати тестування для перевірки кабелів, щоб ізолювати причину проблеми, поки користувач не переконається, що операційна система бачить всі пристрої і показує, що вони функціональні.

Другий шар еталонної моделі взаємодії відкритих систем OSI обробляє збої на фізичному рівні за допомогою потоків і синхронізації кадрів. Шар розділений на два підшару: Середа MAC. Логічний зв'язок LLC.

Підшар MAC визначає, як ПК в мережі отримує доступ до пакетів і дозволяє їх передавати. Рівень LLC контролює синхронізацію. Більшість проблем сумісності еталонної моделі OSI на цьому рівні можуть бути усунені за допомогою команди arp , в будь-якому випадку у вікнах. MAC адреси унікальні для пристрою, але деякі користувачі люблять погратися з настройками, що може викликати проблеми і підміну arp. Використання arp покаже, які MAC-адреси зіставляються з IP-адресами.

Третій шар забезпечує технології маршрутизації, створюючи логічні шляхи, відомі як віртуальні, для передачі пакету від вузла до вузла. Маршрутизація і пересилання - функції цього шару, а також адресація, межсетевое взаємодія, обробка помилок, контроль перевантажень і секвестрування пакетів. Це велика область для короткого керівництва. Він охоплює протоколи rip1 і 2, ospf, igrp і деякі інші, а також маршрутизированные IP. Можна усунути неполадки IP пакетів icmp. Утиліти, такі як ping і tracert, використовують icmp-пакети для отримання відповідей від мережевих хостів. Утиліти для пакетів можуть бути налаштовані для перегляду пакетів IP, що переміщаються по концентраторів ( комутаторів), таким же чином, як якщо б користувач переглядав заголовки кадрів. Команда «print print» покаже таблицю маршрутизації у вікнах. Кожна операційна система має команди для відображення маршрутної таблиці (в IOS це буде «sho ip route»). Звичайні збої на цьому шарі - це дублікати IP-адрес.

Четвертий шар гарантує прозору передачу пакетів, а також контроль над наскрізним відновленням збоїв і управлінням потоками. Велика частина усунення неполадок тут буде виконуватися з допомогою сніффер пакетів. TCP використовується з IP, як засіб забезпечення того, щоб дані у пакетах відправлялися і приймалися без втрат. Якщо сталася помилка, пакети повторно надсилаються (це було б доцільно для структури заголовка пакета tgp для googling) з правильним порядковим номером, щоб дані не губилися (це забезпечує повну передачу даних).

П'ятий шар встановлює, управляє і завершує взаємозв'язок додатків, обміни і діалоги між ними. Він присвячений координації сеансів. Найбільш ймовірно, що користувач буде усувати неполадки на цьому шарі netbios через tcp / ip. У Windows є дуже корисні утиліти, такі як nbtstat і група команд «net», які допоможуть йому. Проявом загальних помилок вважається те, що люди забувають встановити «спільне використання файлів і принтерів» і «клієнт для Microsoft» в ОС Win9x. Протоколи, такі як DNS, LDAP (для більшої частини активної реплікації каталогів), NFS, SQL, RPC і XWindows, усуваються на цьому шарі.

Шостий шар еталонної моделі взаємодії OSI гарантує незалежність від відмінностей пакета даних (наприклад, шифрування) шляхом переведення програми в мережевий формат і навпаки. Він форматує і шифрує дані, забезпечуючи свободу від проблем з сумісністю. Його іноді називають рівнем синтаксису. Він розглядає такі речі, як JPEG, MPEG, MIDI, QUICKTIME та інші файли того ж характеру. Більша частина проблем пов'язана з додатками, які створюються на сьомому рівні.

Сьомий шар підтримує процеси додатків і кінцевих користувачів. Визначені партнери по зв'язку, виявлено якість обслуговування, розглянуті аутентифікація користувачів та конфіденційність, визначено обмеження на синтаксис даних. Все на цьому шарі залежить від додатків. Цей шар - платформа передачі файлів, електронної пошти та інших мережевих програмних послуг. Telnet і FTP - це програми, які повністю перебувають на рівні додатків. Багаторівневі архітектури додатків є частиною цього рівня.

Якщо всі інші шари працюють і були протестовані, тоді зазвичай збої ставляться до питання застосування патчів, програмного забезпечення або якості перевстановлення ПЗ. Автор: Іван Фролов 18 Вересня, 2018

Категория: Компьютеры