Κατανόηση του μοντέλου osi. Συστήματα ανοικτού κώδικα στον τομέα της πληροφορικής.

Μοντέλο δικτύου OSI

Υπάρχει μια άλλη ομάδα προτύπων επιπέδου παρουσίασης που ορίζει την παρουσίαση θραυσμάτων ήχου και φιλμ. Αυτό περιλαμβάνει τη διασύνδεση των ηλεκτρονικών μουσικών οργάνων. Ψηφιακή διασύνδεση μουσικού οργάνου , MIDI) για την ψηφιακή αναπαράσταση της μουσικής, που αναπτύχθηκε από την ομάδα MPEG για τη συμπίεση και την κωδικοποίηση βίντεο κλιπ σε CD, αποθήκευση σε ψηφιακή μορφή και μεταδόσεις σε ταχύτητες μέχρι 1,5 Mbps και το QuickTime είναι ένα πρότυπο που περιγράφει τον ήχο και στοιχεία βίντεο για προγράμματα που εκτελούνται σε υπολογιστές Macintosh και PowerPC.

Πρωτόκολλα επιπέδου αντιπροσώπευσης: AFP - Πρωτόκολλο κατάθεσης Apple, ICP - Αρχιτεκτονική ανεξάρτητης υπολογιστικής, LPP - Ελαφρύ πρωτόκολλο παρουσίασης, NCP - Πρωτόκολλο πρωτοκόλλου NetWare, NDR - Αντιπροσώπευση δεδομένων δικτύου, XDR - Αντιπροσωπευτικό πρωτόκολλο XAD .

Επίπεδο συνεδρίας

Στρώμα δικτύου

Κατά τον προγραμματισμό, αυτό το επίπεδο αντιπροσωπεύει τον οδηγό κάρτες δικτύου, στα λειτουργικά συστήματα υπάρχει μια διασύνδεση λογισμικού μεταξύ των διαύλων καναλιού και δικτύου μεταξύ τους. Αυτό δεν είναι ένα νέο επίπεδο, αλλά απλά μια εφαρμογή ενός μοντέλου για ένα συγκεκριμένο λειτουργικό σύστημα. Παραδείγματα τέτοιων διεπαφών: ODI, NDIS, UDI.

Φυσική στρώση

Οι λειτουργίες φυσικού επιπέδου εφαρμόζονται σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Από την πλευρά του υπολογιστή εκτελούνται οι λειτουργίες του φυσικού στρώματος. προσαρμογέα δικτύου   ή τη σειριακή θύρα. Το φυσικό στρώμα περιλαμβάνει φυσικές, ηλεκτρικές και μηχανικές διεπαφές μεταξύ των δύο συστημάτων. Το φυσικό στρώμα ορίζει τύπους μέσων όπως ίνες, συνεστραμμένο ζευγάρι, ομοαξονικό καλώδιο, δορυφορικό κανάλι μετάδοσης δεδομένων κλπ. Οι τυπικοί τύποι διασυνδέσεων δικτύου που σχετίζονται με το φυσικό στρώμα είναι: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, AUI και BNC.

Πρωτόκολλα φυσικού επιπέδου: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET / SDH, Wi-Fi 802.11, Etherloop, GSM Um διασύνδεση ραδιοσυχνοτήτων, ITU και ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn / G.9960.

Η έννοια του "ανοιχτού συστήματος" και τα προβλήματα τυποποίησης

Η καθολική διατριβή για τα οφέλη της τυποποίησης, δίκαιη για όλους τους κλάδους, στα δίκτυα υπολογιστών έχει ιδιαίτερη σημασία. Η ουσία του δικτύου είναι η σύνδεση διαφορετικού εξοπλισμού, πράγμα που σημαίνει ότι το πρόβλημα συμβατότητας είναι ένα από τα πιο οξέα. Χωρίς την υιοθέτηση από όλους τους κατασκευαστές γενικώς αποδεκτών κανόνων για τον εξοπλισμό κατασκευών, η πρόοδος στην "κατασκευή" δικτύων θα ήταν αδύνατη. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη του κλάδου των ηλεκτρονικών υπολογιστών τελικά αντικατοπτρίζεται στα πρότυπα - κάθε νέα τεχνολογία αποκτά μόνο "νομική" θέση όταν το περιεχόμενό της καθορίζεται στο σχετικό πρότυπο.

Στα δίκτυα υπολογιστών, η ιδεολογική βάση της τυποποίησης είναι μια πολυεπίπεδη προσέγγιση για την ανάπτυξη εργαλείων αλληλεπίδρασης δικτύου. Στη βάση αυτής της προσέγγισης αναπτύχθηκε ένα πρότυπο επταπλωματικό μοντέλο αλληλεπίδρασης ανοικτών συστημάτων, το οποίο έχει γίνει ένα είδος παγκόσμιας γλώσσας για τους ειδικούς του δικτύου.

Πολυεπίπεδη προσέγγιση. Το πρωτόκολλο. Διασύνδεση. Πρωτόκολλο στοίβα

Η οργάνωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ συσκευών στο δίκτυο είναι μια περίπλοκη εργασία. Όπως είναι γνωστό, για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων, χρησιμοποιείται μια καθολική τεχνική - αποσύνθεση, δηλαδή, χωρισμός μιας πολύπλοκης εργασίας σε διάφορες απλούστερες εργασίες μονάδας (Σχήμα 1.20). Η διαδικασία αποσύνθεσης περιλαμβάνει έναν σαφή ορισμό των λειτουργιών κάθε δομοστοιχείου που επιλύει μια ξεχωριστή εργασία και τις διεπαφές μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι μια λογική απλούστευση του έργου και, επιπλέον, γίνεται δυνατή η τροποποίηση μεμονωμένων ενοτήτων χωρίς να αλλάξει το υπόλοιπο σύστημα.

Η αποσύνθεση χρησιμοποιεί συχνά μια προσέγγιση πολλαπλών επιπέδων. Αποτελείται από τα ακόλουθα. Το σύνολο των ενοτήτων χωρίζεται σε επίπεδα. Τα επίπεδα αποτελούν μια ιεραρχία, δηλαδή, υπάρχουν υπερκείμενα και υποκείμενα επίπεδα (Εικ. 1.21). Το σύνολο των δομοστοιχείων που συνθέτουν κάθε επίπεδο διαμορφώνεται με τέτοιο τρόπο ώστε, προκειμένου να εκπληρώσουν τα καθήκοντά τους, να απευθύνονται σε αιτήσεις μόνο σε υπομονάδες του άμεσα παρακείμενου κατώτερου επιπέδου. Από την άλλη πλευρά, τα αποτελέσματα των εργασιών όλων των μονάδων που ανήκουν σε ένα ορισμένο επίπεδο μπορούν να μεταφερθούν μόνο στις μονάδες του γειτονικού ανώτερου επιπέδου. Μια τέτοια ιεραρχική αποσύνθεση της εργασίας συνεπάγεται σαφή ορισμό της λειτουργίας κάθε επιπέδου και των διεπαφών μεταξύ των επιπέδων. Η διεπαφή ορίζει ένα σύνολο λειτουργιών που παρέχει το υποκείμενο στρώμα στο υπερκείμενο. Ως αποτέλεσμα της ιεραρχικής αποσύνθεσης, επιτυγχάνεται η σχετική ανεξαρτησία των επιπέδων και, συνεπώς, η δυνατότητα εύκολης αντικατάστασής τους.

Στην περίπτωση αυτή, τα υπομονάδες χαμηλότερου επιπέδου μπορούν, για παράδειγμα, να λύσουν όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με την αξιόπιστη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων μεταξύ δύο γειτονικών κόμβων. Οι ενότητες ανώτερου επιπέδου οργανώνουν τη μεταφορά μηνυμάτων σε ολόκληρο το δίκτυο, χρησιμοποιώντας για το σκοπό αυτό τα μέσα του παρακάτω επιπέδου. Και στο ανώτατο επίπεδο υπάρχουν μονάδες που παρέχουν στους χρήστες πρόσβαση σε διάφορες υπηρεσίες - αρχεία, εκτυπώσεις κλπ. Φυσικά, αυτή είναι μόνο μια από τις πολλές πιθανές επιλογές για τη διαίρεση του συνολικού στόχου της οργάνωσης της αλληλεπίδρασης του δικτύου σε ιδιωτικές υποτάξεις.

Μια προσέγγιση πολλαπλών επιπέδων για την περιγραφή και την υλοποίηση των λειτουργιών του συστήματος εφαρμόζεται όχι μόνο σε σχέση με τους πόρους του δικτύου. Αυτό το μοντέλο λειτουργίας χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, σε τοπικό επίπεδο συστήματα αρχείωνόταν η εισερχόμενη αίτηση για πρόσβαση στο αρχείο υφίσταται διαδοχική επεξεργασία από διάφορα επίπεδα προγράμματος (Εικ. 1.22). Το αίτημα αναλύεται πρώτα από το ανώτερο επίπεδο, στο οποίο εκτελείται διαδοχική ανάλυση του σύνθετου συμβόλου και προσδιορισμός του μοναδικού αναγνωριστικού αρχείου. Το επόμενο επίπεδο βρίσκει με το μοναδικό όνομα όλα τα κύρια χαρακτηριστικά του αρχείου: διεύθυνση, χαρακτηριστικά πρόσβασης κ.λπ. Στη συνέχεια, σε χαμηλότερο επίπεδο, ελέγχονται τα δικαιώματα πρόσβασης σε αυτό το αρχείο και στη συνέχεια, μετά τον υπολογισμό των συντεταγμένων της περιοχής αρχείου που περιέχει τα απαιτούμενα δεδομένα, εξωτερική συσκευή   χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα οδήγησης δίσκου.

Η πολυεπίπεδη αναπαράσταση των μέσων δικτύωσης έχει τις δικές της ιδιαιτερότητες που σχετίζονται με το γεγονός ότι η ανταλλαγή μηνυμάτων περιλαμβάνει δύομηχανήματα, δηλαδή, στην περίπτωση αυτή είναι απαραίτητο να οργανωθεί το συντονισμένο έργο των δύο "ιεραρχιών". Κατά τη μετάδοση μηνυμάτων, αμφότερα τα μέρη στην ανταλλαγή δικτύου πρέπει να αποδεχθούν πολλές συμφωνίες. Για παράδειγμα, πρέπει να συμφωνήσουν για τα επίπεδα και τη μορφή των ηλεκτρικών σημάτων, τον τρόπο καθορισμού του μήκους των μηνυμάτων, να συμφωνήσουν σε μεθόδους ελέγχου της αξιοπιστίας κλπ. Με άλλα λόγια, οι συμφωνίες πρέπει να γίνουν αποδεκτές για όλα τα επίπεδα, ξεκινώντας από το χαμηλότερο - το επίπεδο μετάδοσης bit - υλοποιεί την υπηρεσία για χρήστες δικτύου.

Στο σχ. Το 1.23 δείχνει το μοντέλο της αλληλεπίδρασης δύο κόμβων. Σε κάθε πλευρά, τα μέσα αλληλεπίδρασης αντιπροσωπεύονται από τέσσερα επίπεδα. Η διαδικασία για την αλληλεπίδραση αυτών των δύο κόμβων μπορεί να περιγραφεί ως σύνολο κανόνων για την αλληλεπίδραση κάθε ζεύγους αντίστοιχων επιπέδων και των δύο εμπλεκόμενων μερών.

Οι τυποποιημένοι κανόνες που καθορίζουν την αλληλουχία και τη μορφή των μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ των στοιχείων του δικτύου που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, αλλά σε διαφορετικούς κόμβους, ονομάζονται πρωτόκολλο.

Οι ενότητες που εφαρμόζουν παρακείμενα πρωτόκολλα στρώματος και βρίσκονται στον ίδιο κόμβο αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σύμφωνα με σαφώς καθορισμένους κανόνες και χρησιμοποιώντας τυποποιημένες μορφές μηνυμάτων. Αυτοί οι κανόνες ονομάζονται διεπαφή.   Η διεπαφή ορίζει ένα σύνολο υπηρεσιών που παρέχονται από αυτό το επίπεδο στο επόμενο επίπεδο.

Στην ουσία, το πρωτόκολλο και η διεπαφή εκφράζουν την ίδια έννοια, αλλά παραδοσιακά σε δίκτυα έχουν αναθέσει διαφορετικά πεδία: τα πρωτόκολλα καθορίζουν τους κανόνες για την αλληλεπίδραση των ενοτήτων ενός επιπέδου σε διάφορους κόμβους και οι διασυνδέσεις ορίζουν δομοστοιχεία γειτονικών επιπέδων σε έναν κόμβο.

Τα μέσα κάθε επιπέδου πρέπει πρώτα να αναπτύξουν το δικό τους πρωτόκολλο και, δεύτερον, διεπαφές με γειτονικά επίπεδα.

Ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων που επαρκούν για να οργανώσει την αλληλεπίδραση κόμβων σε ένα δίκτυο καλείται δέσμη πρωτοκόλλων επικοινωνίας.

Τα πρωτόκολλα επικοινωνίας μπορούν να υλοποιηθούν τόσο στο λογισμικό όσο και στο υλικό. Τα πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου υλοποιούνται συχνά με ένα συνδυασμό λογισμικού και υλικού και τα πρωτόκολλα ανώτερου στρώματος είναι συνήθως καθαρά λογισμικό.

Η σχέση μεταξύ ενός πρωτοκόλλου - μιας τυπικά καθορισμένης διαδικασίας και ενός πρωτοκόλλου - μια ενότητα λογισμικού που υλοποιεί αυτή τη διαδικασία είναι παρόμοια με τη σχέση μεταξύ ενός αλγορίθμου για την επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος και ενός προγράμματος που επιλύει αυτό το πρόβλημα.

Είναι σαφές ότι ο ίδιος αλγόριθμος μπορεί να προγραμματιστεί με διαφορετικό βαθμό απόδοσης. Ομοίως, ένα πρωτόκολλο μπορεί να έχει αρκετές υλοποιήσεις λογισμικού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κατά τη σύγκριση των πρωτοκόλλων, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο η λογική της εργασίας τους, αλλά και η ποιότητα των λύσεων λογισμικού. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα της αλληλεπίδρασης των συσκευών σε ένα δίκτυο επηρεάζεται από την ποιότητα ολόκληρου του συνόλου των πρωτοκόλλων που συνθέτουν τη στοίβα, ειδικότερα πόσο αποτελεσματικά κατανέμονται οι λειτουργίες μεταξύ των πρωτοκόλλων σε διαφορετικά επίπεδα και πόσο καλά ορίζονται οι διεπαφές μεταξύ των δύο.

Μοντέλο OSI

Από το γεγονός ότι το πρωτόκολλο είναι μια συμφωνία που υιοθετείται από δύο αλληλεπιδρώντα αντικείμενα, στην προκειμένη περίπτωση δύο υπολογιστές που λειτουργούν σε ένα δίκτυο, δεν ακολουθεί καθόλου το ότι είναι απαραίτητα τυποποιημένο. Αλλά στην πράξη, κατά την υλοποίηση δικτύων, προσπαθούν να χρησιμοποιούν πρότυπα πρωτόκολλα. Αυτά μπορεί να είναι ιδιόκτητα, εθνικά ή διεθνή πρότυπα.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, αρκετοί διεθνείς οργανισμοί τυποποίησης - ISO, ITU-T και άλλοι - ανέπτυξαν ένα μοντέλο που διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη δικτύων. Αυτό το μοντέλο ονομάζεται μοντέλο αλληλεπίδρασης ανοικτά συστήματα (Ανοίξτε Συστήματος Διασύνδεση, OSI)   ή ένα μοντέλο OSI. Μοντέλο OSI   καθορίζει διάφορα επίπεδα αλληλεπίδρασης του συστήματος, τους δίνει τα τυποποιημένα ονόματα και υποδεικνύει ποιες λειτουργίες θα πρέπει να εκτελεί κάθε επίπεδο. Το μοντέλο OSI αναπτύχθηκε με βάση την εκτεταμένη εμπειρία που αποκτήθηκε στη δημιουργία δικτύων υπολογιστών, κυρίως παγκόσμιων, τη δεκαετία του 1970. Μια πλήρης περιγραφή αυτού του μοντέλου απαιτεί περισσότερες από 1000 σελίδες κειμένου.

Στο μοντέλο OSI (Εικ. 1.25), τα εργαλεία αλληλεπίδρασης χωρίζονται σε επτά επίπεδα:

Εφαρμογή

Εκπρόσωπος

Συνεδρία

Μεταφορά

Δικτυωθείτε

Κανάλι

Φυσική

Κάθε στρώμα ασχολείται με μια συγκεκριμένη πτυχή της αλληλεπίδρασης των συσκευών δικτύου.

Το μοντέλο OSI περιγράφει μόνο τα εργαλεία αλληλεπίδρασης του συστήματος που εφαρμόζονται από το λειτουργικό σύστημα, τα βοηθητικά προγράμματα συστήματος, το υλικό του συστήματος. Το μοντέλο δεν περιλαμβάνει τα μέσα αλληλεπίδρασης μεταξύ εφαρμογών τελικού χρήστη. Οι εφαρμογές εφαρμόζουν τα δικά τους πρωτόκολλα αλληλεπίδρασης αναφερόμενα σε εργαλεία συστήματος. Επομένως, είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ του επιπέδου αλληλεπίδρασης μεταξύ των εφαρμογών και του επιπέδου εφαρμογής.

Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η εφαρμογή μπορεί να αναλάβει τις λειτουργίες ορισμένων από τα ανώτερα στρώματα του μοντέλου OSI. Για παράδειγμα, ορισμένα ΣΔΒΔ έχουν ενσωματωμένη πρόσβαση σε απομακρυσμένα αρχεία. Σε αυτή την περίπτωση, η εφαρμογή, ενώ κάνει πρόσβαση σε απομακρυσμένους πόρους, δεν χρησιμοποιεί την υπηρεσία αρχείων συστήματος: παρακάμπτει τα ανώτερα στρώματα του μοντέλου OSI και αναφέρεται απευθείας στα εργαλεία συστήματος που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά μηνυμάτων μέσω του δικτύου, τα οποία βρίσκονται στα κάτω στρώματα του μοντέλου OSI.

Αφήστε λοιπόν την εφαρμογή να ζητήσει το επίπεδο εφαρμογής, για παράδειγμα, την υπηρεσία αρχείων. Με βάση αυτό το αίτημα, το λογισμικό επιπέδου εφαρμογής παράγει ένα μήνυμα σε τυποποιημένη μορφή. Ένα κανονικό μήνυμα αποτελείται από μια κεφαλίδα και ένα πεδίο δεδομένων. Η κεφαλίδα περιέχει τις πληροφορίες υπηρεσίας, οι οποίες πρέπει να μεταδίδονται μέσω του δικτύου στο στρώμα εφαρμογής του μηχανήματος προορισμού, προκειμένου να τον ενημερώσουν για το έργο που πρέπει να εκτελέσει. Στην περίπτωσή μας, η κεφαλίδα θα πρέπει προφανώς να περιέχει πληροφορίες σχετικά με την τοποθεσία του αρχείου και τον τύπο της λειτουργίας που πρέπει να εκτελεστεί σε αυτό. Το πεδίο δεδομένων του μηνύματος μπορεί να είναι άδειο ή να περιέχει ορισμένα δεδομένα, για παράδειγμα, εκείνα που πρέπει να γράφονται διαγραμμένο αρχείο. Αλλά για να παραδώσει αυτές τις πληροφορίες στον προορισμό του, υπάρχουν ακόμα πολλά καθήκοντα που πρέπει να επιλυθούν, τα χαμηλότερα επίπεδα είναι υπεύθυνα γι 'αυτό.

Μετά τη διαμόρφωση του μηνύματος, το στρώμα εφαρμογής το κατευθύνει προς τα κάτω στη στοίβα σε αντιπροσωπευτικό επίπεδο. Με βάση τις πληροφορίες που συλλέγονται από την κεφαλίδα επιπέδου εφαρμογής, το πρωτόκολλο του αντιπροσωπευτικού στρώματος εκτελεί τις απαιτούμενες ενέργειες και προσθέτει τις δικές του πληροφορίες εξυπηρέτησης στο μήνυμα - την επικεφαλίδα του αντιπροσωπευτικού στρώματος, η οποία περιέχει οδηγίες για το πρωτόκολλο του αντιπροσωπευτικού στρώματος του μηχανήματος προορισμού. Το αποτέλεσμα του μηνύματος αποστέλλεται στο επίπεδο της περιόδου σύνδεσης, το οποίο με τη σειρά του προσθέτει τη δική του κεφαλίδα κλπ. (Ορισμένες υλοποιήσεις πρωτοκόλλων τοποθετούν πληροφορίες υπηρεσίας όχι μόνο στην αρχή του μηνύματος ως κεφαλίδα, αλλά και στο τέλος, με τη μορφή ενός λεγόμενου "τρέιλερ" -. Τέλος, το μήνυμα φτάνει στο χαμηλότερο, φυσικό επίπεδο, το οποίο το μεταδίδει κατά μήκος των γραμμών επικοινωνίας με τη μηχανή προορισμού. Σε αυτό το σημείο, το μήνυμα είναι "γεμάτο" με επικεφαλίδες σε όλα τα επίπεδα (Εικ. 1.26).

Όταν ένα μήνυμα δικτύου φτάνει στο μηχάνημα προορισμού, λαμβάνεται από το φυσικό του στρώμα και μετά μετακινείται από επίπεδο σε επίπεδο. Κάθε επίπεδο αναλύει και επεξεργάζεται την επικεφαλίδα του επιπέδου του, εκτελώντας τις λειτουργίες που αντιστοιχούν σε αυτό το επίπεδο και στη συνέχεια διαγράφει αυτήν την κεφαλίδα και στέλνει ένα μήνυμα στο ανώτερο επίπεδο.

Μαζί με τον όρο μήνυμα (μήνυμα)   Υπάρχουν άλλοι όροι που χρησιμοποιούνται από ειδικούς δικτύου για να αναφερθούν σε μονάδες δεδομένων σε διαδικασίες ανταλλαγής. Στα πρότυπα ISO, το γενικό όνομα χρησιμοποιείται για να δηλώσει μονάδες δεδομένων που ασχολούνται με πρωτόκολλα σε διάφορα επίπεδα. μονάδα πρωτοκόλλου δεδομένων ( Πρωτόκολλο Δεδομένα Μονάδα , PDU ).   Για να υποδείξετε τα μπλοκ δεδομένων ορισμένων επιπέδων - συχνά χρησιμοποιούμε ειδικά ονόματα: πλαίσιο (πλαίσιο), πακέτο (πακέτο), datagram (datagram), τμήμα (τμήμα).

Το μοντέλο OSI διακρίνει δύο κύριους τύπους πρωτοκόλλων: στα πρωτόκολλα με σύνδεση (σύνδεση- προσανατολισμένη)   Πριν από την ανταλλαγή δεδομένων, ο αποστολέας και ο παραλήπτης πρέπει πρώτα να δημιουργήσουν μια σύνδεση και, ενδεχομένως, να επιλέξουν κάποιες παραμέτρους πρωτοκόλλου που θα χρησιμοποιήσουν κατά την απόκτηση δεδομένων. Μετά την ολοκλήρωση του διαλόγου πρέπει να σπάσουν αυτή τη σύνδεση .   Το τηλέφωνο είναι ένα παράδειγμα αλληλεπίδρασης. ,   εγκαθιστούν βασική σύνδεση .

Η δεύτερη ομάδα πρωτοκόλλων - πρωτόκολλα χωρίς να δημιουργηθεί μια σύνδεση (χωρίς σύνδεση).   Τέτοια πρωτόκολλα ονομάζονται επίσης datagram   πρωτόκολλα. Ο αποστολέας απλά στέλνει το μήνυμα όταν είναι έτοιμο. Κάτω το γράμμα στο mail   Αυτό είναι ένα παράδειγμα επικοινωνίας χωρίς πρώτα να δημιουργηθεί μια σύνδεση. Όταν οι υπολογιστές αλληλεπιδρούν, χρησιμοποιούν και τους δύο τύπους πρωτοκόλλων.

Επίπεδα μοντέλου OSI

Φυσική στρώση

το φυσικό στρώμα (φυσικό στρώμα) ασχολείται με τη μετάδοση των δυαδικών ψηφίων σε φυσικά κανάλια επικοινωνίας, όπως το ομοαξονικό καλώδιο, το συνεστραμμένο ζεύγος, το καλώδιο οπτικών ινών ή το ψηφιακό εδαφικό κανάλι, για παράδειγμα. Χαρακτηριστικά των μέσων μετάδοσης των φυσικών μέσων, όπως το εύρος ζώνης, η θωράκιση, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση και άλλα, σχετίζονται με αυτό το επίπεδο. Στο ίδιο επίπεδο, τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών σημάτων που μεταδίδουν διακεκριμένες πληροφορίες καθορίζονται, για παράδειγμα, η απότομη κλίση των εμπρόσθιων παλμών, τα επίπεδα τάσης ή ρεύματος του μεταδιδόμενου σήματος, ο τύπος κωδικοποίησης και ο ρυθμός μετάδοσης σήματος. Επιπλέον, οι τύποι συνδέσμων και ο σκοπός κάθε επαφής είναι τυποποιημένοι εδώ.

Οι λειτουργίες φυσικού επιπέδου εφαρμόζονται σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Από την πλευρά του υπολογιστή, οι λειτουργίες του φυσικού επιπέδου πραγματοποιούνται από προσαρμογέα δικτύου ή σειριακή θύρα.

Ένα παράδειγμα ενός πρωτοκόλλου φυσικής στρώσης μπορεί να είναι η προδιαγραφή 1OBase - Η τεχνολογία Ethernet ορίζει ένα καλώδιο κατηγορίας 3 χωρίς θωράκιση με αντίσταση 100 Ω, ένα συνδετήρα RJ-45, μέγιστο μήκος φυσικού τμήματος 100 μέτρα, κώδικα Manchester για την αναπαράσταση δεδομένων στο καλώδιο, καθώς και ορισμένα άλλα χαρακτηριστικά των μέσων και ηλεκτρικών σημάτων ως καλώδιο.

Στρώμα συνδέσμου

Στο φυσικό επίπεδο, απλά αποστέλλονται τα bits. Δεν λαμβάνει υπόψη ότι σε ορισμένα δίκτυα στα οποία οι γραμμές επικοινωνίας χρησιμοποιούνται (διαχωρίζονται) εναλλακτικά από διάφορα ζεύγη αλληλεπιδρώντων υπολογιστών, το μέσο φυσικής μετάδοσης μπορεί να καταλαμβάνεται. Επομένως, ένα από τα καθήκοντα του στρώματος ζεύξης δεδομένων είναι να ελέγξει τη διαθεσιμότητα του μέσου μετάδοσης. Ένα άλλο καθήκον του επιπέδου του καναλιού είναι η εφαρμογή μηχανισμών για την ανίχνευση και τη διόρθωση σφαλμάτων.Για αυτό, στο επίπεδο του καναλιού, τα δυαδικά ψηφία ομαδοποιούνται σε σύνολα που ονομάζονται πλαίσια (πλαίσια).   Το στρώμα συνδέσμου εξασφαλίζει τη σωστή μετάδοση κάθε πλαισίου, τοποθετώντας μια ειδική ακολουθία δυαδικών ψηφίων στην αρχή και στο τέλος κάθε πλαισίου για να τον επισημάνει και επίσης υπολογίζει το άθροισμα ελέγχου, επεξεργάζοντας όλα τα bytes του πλαισίου με ένα ορισμένο τρόπο και προσθέτοντας το άθροισμα ελέγχου στο πλαίσιο. Όταν ένα πλαίσιο φτάσει στο δίκτυο, ο δέκτης ξανά υπολογίζει το άθροισμα ελέγχου των ληφθέντων δεδομένων και συγκρίνει το αποτέλεσμα με το άθροισμα ελέγχου από το πλαίσιο. Εάν ταιριάζουν, το πλαίσιο θεωρείται σωστό και είναι αποδεκτό. Εάν τα αθροίσματα ελέγχου δεν ταιριάζουν, τότε διορθώνεται ένα σφάλμα. Το στρώμα συνδέσμων δεν μπορεί μόνο να ανιχνεύσει σφάλματα, αλλά και να τα διορθώσει με την αναμετάδοση κατεστραμμένων καρέ. Πρέπει να σημειωθεί ότι η συνάρτηση διόρθωσης σφάλματος δεν είναι υποχρεωτική για το στρώμα ζεύξης δεδομένων, επομένως, σε ορισμένα πρωτόκολλα σε αυτό το επίπεδο απουσιάζει, για παράδειγμα, στο Ethernet και το ρελέ πλαισίου.

Στα πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων που χρησιμοποιούνται σε τοπικά δίκτυα, μια συγκεκριμένη δομή των συνδέσεων μεταξύ των υπολογιστών και των μεθόδων της διεύθυνσης τους τίθενται. Αν και το στρώμα συνδέσμου παρέχει παράδοση πλαισίου μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων ενός τοπικού δικτύου, το κάνει μόνο σε ένα δίκτυο με μια πλήρως καθορισμένη τοπολογία σύνδεσης, την ίδια την τοπολογία για την οποία σχεδιάστηκε. Τέτοιες τυπικές τοπολογίες που υποστηρίζονται από πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων των τοπικών δικτύων περιλαμβάνουν ένα κοινό λεωφορείο, ένα δακτύλιο και ένα αστέρι, καθώς και δομές που προέρχονται από αυτές χρησιμοποιώντας γέφυρες και διακόπτες. Παραδείγματα πρωτοκόλλων στρώματος συνδέσμων είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG-AnyLAN.

Στα τοπικά δίκτυα, τα πρωτόκολλα στρώματος δεδομένων συνδέονται με υπολογιστές, γέφυρες, διακόπτες και δρομολογητές. Στους υπολογιστές, οι λειτουργίες στρώματος συνδέσμων υλοποιούνται από τις κοινές προσπάθειες των προσαρμογέων δικτύου και των οδηγών τους.

Σε σφαιρικά δίκτυα που σπάνια έχουν τακτική τοπολογία, το στρώμα ζεύξης δεδομένων συχνά προβλέπει την ανταλλαγή μηνυμάτων μόνο μεταξύ δύο γειτονικών υπολογιστών που συνδέονται με ατομική γραμμή επικοινωνίας. Παραδείγματα πρωτοκόλλων σημείου προς σημείο (όπως συχνά ονομάζονται τέτοια πρωτόκολλα) είναι τα ευρέως χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα PPP και LAP-B. Σε τέτοιες περιπτώσεις, οι εγκαταστάσεις στρώματος δικτύου χρησιμοποιούνται για την αποστολή μηνυμάτων μεταξύ των τελικών κόμβων σε ολόκληρο το δίκτυο. Έτσι οργανώνονται τα δίκτυα X.25. Μερικές φορές σε παγκόσμια δίκτυα, οι λειτουργίες του στρώματος ζεύξης δεδομένων είναι δύσκολο να απομονωθούν στην καθαρή μορφή τους, καθώς συνδυάζονται με τις λειτουργίες του στρώματος δικτύου στο ίδιο πρωτόκολλο. Παραδείγματα αυτής της προσέγγισης είναι τα πρωτόκολλα τεχνολογίας ΑΤΜ και αναμετάδοσης καρέ.

Γενικά, το στρώμα ζεύξης δεδομένων αντιπροσωπεύει ένα πολύ ισχυρό και πλήρες σύνολο λειτουργιών για την αποστολή μηνυμάτων μεταξύ κόμβων δικτύου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων αποδεικνύονται αυτοδύναμα οχήματα και μπορούν να επιτρέψουν την άμεση εργασία πάνω από τα πρωτόκολλα ή τις εφαρμογές στρώματος εφαρμογής, χωρίς τη συμμετοχή χρημάτων από το δίκτυο και τα επίπεδα μεταφοράς. Για παράδειγμα, υπάρχει μια εφαρμογή του πρωτοκόλλου διαχείρισης δικτύου SNMP απευθείας πάνω από το Ethernet, παρόλο που αυτό το πρωτόκολλο λειτουργεί κανονικά πάνω από το πρωτόκολλο δικτύου IP και το πρωτόκολλο μεταφοράς UDP. Φυσικά, η χρήση μιας τέτοιας εφαρμογής θα είναι περιορισμένη - δεν είναι κατάλληλη για σύνθετα δίκτυα διαφορετικών τεχνολογιών, όπως Ethernet και X.25, ακόμη και για ένα τέτοιο δίκτυο, στο οποίο χρησιμοποιείται Ethernet σε όλα τα τμήματα, αλλά μεταξύ των τμημάτων υπάρχουν συνδέσεις loopback. Αλλά σε ένα δίκτυο δύο δικτύων Ethernet που συνδέεται με μια γέφυρα, η υλοποίηση του SNMP μέσω του στρώματος ζεύξης δεδομένων θα είναι αρκετά αποδοτική.

Ωστόσο, για να εξασφαλιστεί η μεταφορά υψηλής ποιότητας των μηνυμάτων σε δίκτυα οποιωνδήποτε τοπολογιών και τεχνολογιών, οι λειτουργίες του στρώματος ζεύξης δεδομένων δεν επαρκούν, ως εκ τούτου, στο μοντέλο OSI, η λύση αυτού του προβλήματος βρίσκεται στα επόμενα δύο επίπεδα, το δίκτυο και οι μεταφορές.

Στρώμα δικτύου

Το επίπεδο δικτύου (στρώμα δικτύου) χρησιμοποιείται για να διαμορφώσει ένα ενοποιημένο σύστημα μεταφοράς. ,   που ενώνει διάφορα δίκτυα και τα δίκτυα αυτά μπορούν να χρησιμοποιούν εντελώς διαφορετικές αρχές μετάδοσης μηνυμάτων μεταξύ των τελικών κόμβων και να έχουν μια αυθαίρετη δομή συνδέσεων. Οι λειτουργίες του επιπέδου δικτύου είναι αρκετά διαφορετικές. Αρχίζουμε να εξετάζουμε το παράδειγμα της ένωσης. τοπικά δίκτυα.

Τα πρωτόκολλα του στρώματος ζεύξης δεδομένων των τοπικών δικτύων εξασφαλίζουν την παράδοση δεδομένων μεταξύ οποιωνδήποτε κόμβων μόνο σε ένα δίκτυο με την κατάλληλη τοπολογία τύπου, για παράδειγμα την ιεραρχία ενός ιεραρχικού άστρου. Αυτός είναι ένας πολύ αυστηρός περιορισμός που δεν επιτρέπει τη δημιουργία δικτύων με ανεπτυγμένη δομή, για παράδειγμα, δίκτυα που συνδυάζουν πολλά επιχειρηματικά δίκτυα σε ένα ενιαίο δίκτυο ή πολύ αξιόπιστα δίκτυα στα οποία υπάρχουν πλεοναστικές συνδέσεις μεταξύ κόμβων. Θα ήταν δυνατό να περιπλέξουμε τα πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων για να διατηρήσουμε τους πλεονασμένους δεσμούς, αλλά η αρχή του διαχωρισμού των καθηκόντων μεταξύ των επιπέδων οδηγεί σε μια άλλη λύση. Αφενός, για να διατηρηθεί η απλότητα των διαδικασιών μεταφοράς δεδομένων για τυπικές τοπολογίες και, αφετέρου, για να επιτραπεί η χρήση αυθαίρετων τοπολογιών, εισάγεται ένα πρόσθετο επίπεδο δικτύου.

Σε επίπεδο δικτύου, ο ίδιος ο όρος δικτύου   με συγκεκριμένο νόημα. Στην περίπτωση αυτή, ένα δίκτυο είναι ένα σύνολο υπολογιστών διασυνδεδεμένων σύμφωνα με μία από τις τυποποιημένες τυπικές τοπολογίες και χρησιμοποιώντας ένα από τα πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων που έχουν οριστεί για αυτήν την τοπολογία για τη μεταφορά δεδομένων.

Μέσα στο δίκτυο, η παράδοση δεδομένων παρέχεται από το κατάλληλο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, αλλά η μεταφορά δεδομένων μεταξύ των δικτύων γίνεται από το επίπεδο δικτύου, το οποίο υποστηρίζει τη δυνατότητα η σωστή επιλογή   διαδρομή του μηνύματος ακόμα και στην περίπτωση που η δομή των επικοινωνιών μεταξύ των συνιστωσών δικτύων έχει χαρακτήρα διαφορετικό από εκείνον που υιοθετείται στα πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων.

Τα δίκτυα διασυνδέονται με ειδικές συσκευές που ονομάζονται δρομολογητές. Router -   Αυτή είναι μια συσκευή που συλλέγει πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία διασυνδέσεων και στη βάση της προωθεί τα πακέτα του layer layer στο δίκτυο προορισμού. Για να στείλετε ένα μήνυμα από έναν αποστολέα που βρίσκεται στο ίδιο δίκτυο, ο παραλήπτης σε άλλο δίκτυο χρειάζεται να κάνει κάποιο ποσό διαμετακομιστικές μεταφορές μεταξύ δικτύων,   ή λυκίσκου (από λυκίσκο -   άλμα), επιλέγοντας κάθε φορά μια κατάλληλη διαδρομή. Έτσι, μια διαδρομή είναι μια ακολουθία δρομολογητών μέσω της οποίας περνά ένα πακέτο.

Στο σχ. Το 1.27 δείχνει τέσσερα δίκτυα που συνδέονται με τρεις δρομολογητές. Υπάρχουν δύο διαδρομές μεταξύ των κόμβων Α και Β αυτού του δικτύου: το πρώτο μέσω των δρομολογητών 1 και 3, και το δεύτερο μέσω των δρομολογητών 1,2 και 3.

Εμφανίζεται το πρόβλημα της επιλογής της καλύτερης διαδρομής δρομολόγηση και η λύση του είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα του στρώματος δικτύου. Το πρόβλημα αυτό περιπλέκεται από το γεγονός ότι η συντομότερη διαδρομή δεν είναι πάντα η καλύτερη. Συχνά, το κριτήριο κατά την επιλογή μιας διαδρομής είναι ο χρόνος μετάδοσης δεδομένων κατά μήκος αυτής της διαδρομής. εξαρτάται από το εύρος ζώνης των καναλιών επικοινωνίας και την ένταση του γραφήματος, η οποία μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Ορισμένοι αλγόριθμοι δρομολόγησης προσπαθούν να προσαρμοστούν στις αλλαγές στο φορτίο, ενώ άλλοι παίρνουν αποφάσεις με βάση τους μέσους όρους για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η επιλογή διαδρομής μπορεί να γίνει σύμφωνα με άλλα κριτήρια, όπως για παράδειγμα αξιοπιστία μετάδοσης.

Στη γενική περίπτωση, οι λειτουργίες του στρώματος δικτύου είναι ευρύτερες από τις λειτουργίες μετάδοσης μηνυμάτων μέσω συνδέσεων με μια μη τυπική δομή, την οποία έχουμε εξετάσει τώρα χρησιμοποιώντας το παράδειγμα συνδυασμού διαφόρων τοπικών δικτύων. Το στρώμα δικτύου επιλύει επίσης το πρόβλημα του συντονισμού διαφορετικών τεχνολογιών, απλοποιώντας την αντιμετώπιση σε μεγάλα δίκτυα και δημιουργώντας αξιόπιστα και ευέλικτα εμπόδια στην ανεπιθύμητη κυκλοφορία μεταξύ των δικτύων.

Τα μηνύματα στρώματος δικτύου καλούνται πακέτα (πακέτα).   Κατά την οργάνωση της παράδοσης πακέτων σε επίπεδο δικτύου, χρησιμοποιείται ο όρος "αριθμός δικτύου". Σε αυτήν την περίπτωση, η διεύθυνση παραλήπτη αποτελείται από το υψηλότερο μέρος - τον αριθμό δικτύου και το χαμηλότερο - τον αριθμό κόμβου σε αυτό το δίκτυο. Όλοι οι κόμβοι στο ίδιο δίκτυο πρέπει να έχουν το ίδιο πάνω τμήμα της διεύθυνσης, οπότε ο όρος "δίκτυο" σε επίπεδο δικτύου μπορεί να δοθεί σε έναν άλλο, πιο επίσημο ορισμό: ένα δίκτυο είναι μια συλλογή κόμβων των οποίων η διεύθυνση δικτύου περιέχει τον ίδιο αριθμό δικτύου.

Σε επίπεδο δικτύου, ορίζονται δύο τύποι πρωτοκόλλων. Το πρώτο είδος - πρωτόκολλα δικτύου (δρομολογημένα πρωτόκολλα) -   εφαρμογή της προώθησης πακέτων μέσω του δικτύου. Είναι αυτά τα πρωτόκολλα που συνήθως εννοούνται όταν μιλάνε για πρωτόκολλα στρώματος δικτύου. Ωστόσο, συχνά στο επίπεδο του δικτύου υπάρχει ένας άλλος τύπος πρωτοκόλλου, που ονομάζεται πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης ή απλά πρωτόκολλα δρομολόγησης (δρομολόγηση πρωτόκολλα).   Χρησιμοποιώντας αυτά τα πρωτόκολλα, οι δρομολογητές συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία διασύνδεσης. Τα πρωτόκολλα στρώματος δικτύου υλοποιούνται από λειτουργικές μονάδες λογισμικού του λειτουργικού συστήματος, καθώς και από "δρομολογητές λογισμικού και υλικού.

Σε επίπεδο δικτύου, πρωτόκολλα εργασίας άλλου τύπου που είναι υπεύθυνα για τη χαρτογράφηση της διεύθυνσης του κόμβου που χρησιμοποιείται σε επίπεδο δικτύου προς τη διεύθυνση τοπικού δικτύου. Τέτοια πρωτόκολλα καλούνται συχνά πρωτόκολλα επίλυσης διευθύνσεων - Πρωτόκολλο επίλυσης διευθύνσεων, ARP. Μερικές φορές δεν αναφέρονται στο επίπεδο του δικτύου, αλλά στο επίπεδο του καναλιού, αν και οι λεπτότητες της ταξινόμησης δεν αλλάζουν την ουσία τους.

Παραδείγματα πρωτοκόλλων στρώματος δικτύου είναι το πρωτόκολλο αλληλεπίδρασης IP της στοίβας TCP / IP και το πρωτόκολλο διασύνδεσης των πακέτων IPX της στοίβας Novell.

Επίπεδο μεταφοράς

Στη διαδρομή από τον αποστολέα στον παραλήπτη, τα πακέτα ενδέχεται να παραμορφωθούν ή να χαθούν. Παρόλο που ορισμένες εφαρμογές έχουν τις δικές τους εγκαταστάσεις αντιμετώπισης σφαλμάτων, υπάρχουν και μερικοί που προτιμούν να ασχοληθούν άμεσα με μια αξιόπιστη σύνδεση .   Το στρώμα μεταφοράς παρέχει εφαρμογές ή ανώτερα επίπεδα της στοίβας, εφαρμογή και συνεδρία, με τη μετάδοση δεδομένων με το βαθμό αξιοπιστίας που χρειάζονται. Το μοντέλο OSI ορίζει πέντε κατηγορίες υπηρεσιών που παρέχονται από το στρώμα μεταφοράς. Αυτά τα είδη υπηρεσιών διακρίνονται από την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών: επείγουσα ανάγκη, δυνατότητα αποκατάστασης της διακοπτόμενης επικοινωνίας ,   η διαθεσιμότητα μέσων πολυπλεξίας διαφόρων συνδέσεων μεταξύ διαφορετικών πρωτοκόλλων εφαρμογής μέσω ενός κοινού πρωτοκόλλου μεταφοράς και, κυρίως, η δυνατότητα ανίχνευσης και διορθώσεως σφαλμάτων μετάδοσης, όπως παραμόρφωση, απώλεια και επανάληψη πακέτων.

Η επιλογή της τάξης εξυπηρέτησης του επιπέδου μεταφοράς καθορίζεται, αφενός, από το βαθμό στον οποίο το καθήκον εξασφάλισης της αξιοπιστίας επιλύεται από τις εφαρμογές και τα πρωτόκολλα υψηλότερα από το ίδιο το επίπεδο μεταφοράς και, αφετέρου, η επιλογή αυτή εξαρτάται από το πόσο αξιόπιστο είναι το σύστημα μεταφοράς δεδομένων δικτύου, που παρέχεται από τα επίπεδα που βρίσκονται κάτω από το δίκτυο μεταφοράς, το κανάλι και το φυσικό. Για παράδειγμα, εάν η ποιότητα των καναλιών επικοινωνίας είναι πολύ υψηλή και η πιθανότητα σφαλμάτων που δεν ανιχνεύονται από πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου είναι λογικό να χρησιμοποιηθεί μία από τις ελαφρές υπηρεσίες επιβατών που δεν επιβαρύνονται με πολυάριθμους ελέγχους, αναγνωρίσεις και άλλες μεθόδους βελτίωσης της αξιοπιστίας. Εάν τα οχήματα χαμηλότερου επιπέδου αρχικά είναι πολύ αναξιόπιστα, τότε συνιστάται να στραφείτε στην πιο προηγμένη υπηρεσία μεταφοράς, η οποία λειτουργεί με μέγιστα μέσα για την ανίχνευση και την εξάλειψη των σφαλμάτων - με την προκαθορισμό μιας λογικής σύνδεσης, τον έλεγχο της παράδοσης μηνυμάτων από τα αθροίσματα ελέγχου και την κυκλική αρίθμηση πακέτα, ρύθμιση παραγράφων παράδοσης, κ.λπ.

Κατά κανόνα, όλα τα πρωτόκολλα, ξεκινώντας από το στρώμα μεταφοράς και υψηλότερα, υλοποιούνται από το λογισμικό των τελικών κόμβων του δικτύου - στοιχεία των λειτουργικών συστημάτων του δικτύου τους. Παραδείγματα πρωτοκόλλων μεταφοράς περιλαμβάνουν τα πρωτόκολλα TCP και UDP της στοίβας TCP / IP και το πρωτόκολλο SPX της στοίβας Novell.

Τα πρωτόκολλα των κατώτερων τεσσάρων επιπέδων ονομάζονται γενικά μεταφορά δικτύου ή υποσύστημα μεταφοράς, καθώς επιλύουν πλήρως το πρόβλημα της μεταφοράς μηνυμάτων με δεδομένο επίπεδο ποιότητας σε σύνθετα δίκτυα με αυθαίρετη τοπολογία και διάφορες τεχνολογίες. Τα άλλα τρία ανώτερα επίπεδα επιλύουν το πρόβλημα της παροχής υπηρεσιών εφαρμογής με βάση το υφιστάμενο υποσύστημα μεταφοράς.

Επίπεδο συνεδρίας

Το στρώμα συνόδου (στρώμα περιόδου λειτουργίας) παρέχει διαχείριση διαλόγου: καθορίζει ποιο από τα μέρη είναι επί του παρόντος ενεργό, παρέχει ένα μέσο συγχρονισμού. Τα τελευταία σας επιτρέπουν να εισάγετε σημεία ελέγχου σε μεγάλες μεταδόσεις, έτσι ώστε σε περίπτωση βλάβης, μπορείτε να επιστρέψετε στο τελευταίο σημείο ελέγχου και να μην ξεκινήσετε τα πάντα από την αρχή. Στην πράξη, λίγες εφαρμογές χρησιμοποιούν το στρώμα συνόδου και σπάνια υλοποιούνται ως ξεχωριστά πρωτόκολλα, αν και οι λειτουργίες αυτού του στρώματος συχνά συνδυάζονται με τις λειτουργίες του στρώματος εφαρμογής και εφαρμόζονται σε ένα πρωτόκολλο.

Αντιπροσωπευτικό επίπεδο

Το αντιπροσωπευτικό στρώμα (στρώμα παρουσίασης) ασχολείται με τη μορφή παρουσίασης των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου, χωρίς να αλλάζει το περιεχόμενό του. Σε βάρος του επιπέδου παρουσίασης, οι πληροφορίες που μεταδίδονται από το στρώμα εφαρμογής ενός συστήματος είναι πάντοτε κατανοητές από το επίπεδο εφαρμογής ενός άλλου συστήματος. Χρησιμοποιώντας εργαλεία σε αυτό το επίπεδο, τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής μπορούν να ξεπεράσουν τις συντακτικές διαφορές στην αντιπροσώπευση δεδομένων ή τις διαφορές στους κωδικούς χαρακτήρων, όπως οι ASCII και EBCDIC. Σε αυτό το επίπεδο, μπορεί να γίνει κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση δεδομένων, χάρη στην οποία διασφαλίζεται η μυστικότητα της ανταλλαγής δεδομένων για όλες τις υπηρεσίες εφαρμογής ταυτόχρονα. Ένα παράδειγμα ενός τέτοιου πρωτοκόλλου είναι το πρωτόκολλο Secure Socket Layer (SSL), το οποίο παρέχει κρυφά μηνύματα για τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής της στοίβας TCP / IP.

Στρώμα εφαρμογής

Το επίπεδο εφαρμογής είναι στην πραγματικότητα απλώς ένα σύνολο διαφόρων πρωτοκόλλων που επιτρέπουν στους χρήστες του δικτύου να έχουν πρόσβαση σε κοινόχρηστους πόρους, όπως αρχεία, εκτυπωτές ή ιστοσελίδες υπερκειμένου, καθώς και να οργανώνουν τη δουλειά τους μαζί, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά mail. Η μονάδα δεδομένων που λειτουργεί το επίπεδο εφαρμογής καλείται συνήθως μήνυμα (μήνυμα).

Υπάρχει μια πολύ μεγάλη ποικιλία υπηρεσιών επιπέδου εφαρμογής. Ας πάρουμε ως παράδειγμα τουλάχιστον μερικές από τις πιο κοινές υλοποιήσεις των υπηρεσιών αρχείων: NCP στο λειτουργικό σύστημα Novell NetWare, SMB στα Microsoft Windows NT, NFS, FTP και TFTP που περιλαμβάνονται στη στοίβα TCP / IP.

Ανεξάρτητα επίπεδα δικτύων και δικτύων

Οι λειτουργίες όλων των επιπέδων του μοντέλου OSI μπορούν να ανατεθούν σε μία από τις δύο ομάδες:

είτε σε λειτουργίες που εξαρτώνται από την ειδική τεχνική υλοποίηση του δικτύου, είτε σε λειτουργίες που προσανατολίζονται στην εργασία με εφαρμογές.

Τα τρία χαμηλότερα επίπεδα - φυσικά, κανάλι και δίκτυο - εξαρτώνται από το δίκτυο, δηλαδή τα πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων συνδέονται στενά με την τεχνική υλοποίηση του δικτύου και τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό επικοινωνίας. Για παράδειγμα, η μετάβαση σε εξοπλισμό FDDI σημαίνει πλήρη αλλαγή των φυσικών πρωτοκόλλων και των πρωτοκόλλων στρώματος συνδέσμων σε όλους τους κόμβους του δικτύου.

Τα τρία ανώτερα επίπεδα - η εφαρμογή, ο εκπρόσωπος και η σύνοδος - είναι προσανατολισμένα στην εφαρμογή και εξαρτώνται ελάχιστα από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του δικτύου. Τα πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων δεν επηρεάζονται από τυχόν αλλαγές στην τοπολογία του δικτύου, την αντικατάσταση του εξοπλισμού ή τη μετάβαση σε άλλη τεχνολογία δικτύου. Έτσι, η μετάβαση από το Ethernet σε τεχνολογία υψηλής ταχύτητας lOOVG-AnyLAN δεν απαιτεί αλλαγές στο λογισμικό που υλοποιεί τις λειτουργίες της εφαρμογής, του αντιπροσωπευτικού και των επιπέδων συνεδρίας.

Το επίπεδο μεταφοράς είναι ενδιάμεσο, κρύβει όλες τις λεπτομέρειες της λειτουργίας των χαμηλότερων επιπέδων από τα ανώτερα. Αυτό σας επιτρέπει να αναπτύξετε εφαρμογές που δεν εξαρτώνται από τα τεχνικά μέσα άμεσης μεταφοράς μηνυμάτων.

Στο σχ. 1.28 δείχνει τα επίπεδα του μοντέλου OSI , στην οποία λειτουργούν διάφορα στοιχεία του δικτύου. Ένας υπολογιστής με εγκατεστημένο σε αυτό σύστημα δικτύου αλληλεπιδρά με έναν άλλο υπολογιστή χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα και των επτά επιπέδων. Οι υπολογιστές αλληλεπιδρούν έμμεσα μέσω διάφορων συσκευών επικοινωνίας: διανομείς, μόντεμ, γέφυρες, διακόπτες, δρομολογητές, πολυπλέκτες. Ανάλογα με τον τύπο, η συσκευή επικοινωνίας μπορεί να λειτουργεί είτε μόνο στο φυσικό στρώμα (επαναλήπτης), είτε στο φυσικό κανάλι και στο κανάλι συνδέσμου (γέφυρα) είτε στο φυσικό κανάλι συνδέσμου και στο δίκτυο, ενώ μερικές φορές καταγράφει επίσης το στρώμα μεταφοράς (δρομολογητή).

Στο σχ. 1.29 δείχνει την αντιστοιχία των λειτουργιών διαφόρων συσκευών επικοινωνίας με τα επίπεδα μοντέλων OSI. .

Το μοντέλο OSI είναι, αν και πολύ σημαντικό, αλλά μόνο ένα από τα πολλά μοντέλα επικοινωνίας. Αυτά τα μοντέλα και οι σχετικές στοίβες πρωτοκόλλων μπορεί να διαφέρουν στον αριθμό των επιπέδων, στις λειτουργίες τους, στις μορφές μηνυμάτων, στις υπηρεσίες που υποστηρίζονται στα επάνω επίπεδα και σε άλλες παραμέτρους.

Μοντέλο δικτύου OSI   (eng. ανοίξτε συστήματα διασύνδεση βασικό αναφοράς μοντέλο   - το βασικό μοντέλο αναφοράς της αλληλεπίδρασης των ανοικτών συστημάτων) - μοντέλο του μοντέλου του πρωτοκόλλου δικτύου IOS / ISO.

Σε σχέση με την παρατεταμένη ανάπτυξη πρωτοκόλλων OSI, το TCP / IP είναι σήμερα η κύρια στοίβα πρωτοκόλλων που χρησιμοποιήθηκε, αναπτύχθηκε πριν από την υιοθέτηση του μοντέλου OSI και εκτός αυτού.

Επίπεδα του μοντέλου osi

Στη βιβλιογραφία, είναι πιο συνηθισμένο να ξεκινάει η περιγραφή των στρώσεων του μοντέλου OSI από το 7ο επίπεδο, που ονομάζεται στρώμα εφαρμογής, στο οποίο οι εφαρμογές χρήστη έχουν πρόσβαση στο δίκτυο. Το μοντέλο OSI τελειώνει με το 1ο επίπεδο - το φυσικό, το οποίο καθορίζει τα πρότυπα που έχουν θέσει οι ανεξάρτητοι παραγωγοί στα περιβάλλοντα μετάδοσης δεδομένων:

τύπος μέσου μετάδοσης (καλώδιο χαλκού, οπτικές ίνες, ραδιόφωνο κ.λπ.),

τύπος διαμόρφωσης σήματος

τα επίπεδα σήματος των λογικών διακριτών καταστάσεων (μηδέν και ένα).

Οποιοδήποτε πρωτόκολλο του μοντέλου OSI πρέπει να αλληλεπιδρά είτε με πρωτόκολλα του δικού του επιπέδου, είτε με πρωτόκολλα ένα υψηλότερο και / ή χαμηλότερο από το επίπεδό του. Οι αλληλεπιδράσεις με τα πρωτόκολλα του επιπέδου τους ονομάζονται οριζόντια και με επίπεδα ένα ή περισσότερα επίπεδα υψηλότερα από κάθετα, καλούνται κάθετα. Κάθε πρωτόκολλο του μοντέλου OSI μπορεί να εκτελεί μόνο τις λειτουργίες του δικού του επιπέδου και δεν μπορεί να εκτελεί λειτουργίες άλλου επιπέδου που δεν εκτελούνται στα πρωτόκολλα εναλλακτικών μοντέλων.

Κάθε επίπεδο με έναν ορισμένο βαθμό προϋποθέσεως αντιστοιχεί στον λειτουργό του - ένα λογικά αδιαίρετο στοιχείο δεδομένων που μπορεί να λειτουργήσει σε ξεχωριστό επίπεδο μέσα στο μοντέλο και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται: στο φυσικό επίπεδο, η μικρότερη μονάδα είναι ένα bit, στο επίπεδο του καναλιού οι πληροφορίες συνδυάζονται σε πλαίσια, σε επίπεδο δικτύου - datagrams), στους τομείς των μεταφορών. Οποιοδήποτε κομμάτι δεδομένων συνδυάζεται λογικά για μετάδοση - πλαίσιο, πακέτο, datagram - θεωρείται μήνυμα. Είναι γενικά τα μηνύματα που είναι οι τελεστές της συνεδρίασης, τα αντιπροσωπευτικά και τα εφαρμοσμένα επίπεδα.

Οι βασικές τεχνολογίες δικτύου περιλαμβάνουν φυσικά και κανάλια καναλιών.

Στρώμα εφαρμογής

Στρώμα εφαρμογής (επίπεδο εφαρμογής) - το κορυφαίο επίπεδο του μοντέλου, το οποίο επιτρέπει στις εφαρμογές των χρηστών να αλληλεπιδρούν με το δίκτυο:

Επιτρέπει στις εφαρμογές τη χρήση υπηρεσιών δικτύου:

• απομακρυσμένη πρόσβαση σε αρχεία και βάσεις δεδομένων

  Αποστολή ηλεκτρονικού ταχυδρομείου

υπεύθυνη για τη διαβίβαση επίσημων πληροφοριών ·

παρέχει εφαρμογές με πληροφορίες σφάλματος.

δημιουργεί αιτήματα στο επίπεδο παρουσίασης.

Τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής: RTP HTTP (πρωτόκολλο μεταφοράς HyperText), SMTP (Πρωτόκολλο μεταφοράς απλής αλληλογραφίας), SNMP (απλό πρωτόκολλο διαχείρισης δικτύου), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων), XMPP, OSCAR, SIP, TELNET και άλλα.

Αντιπροσωπευτικό επίπεδο

Αντιπροσωπευτικό επίπεδο (επίπεδο εκπροσώπησης, παρουσίαση στρώμα) παρέχει μετατροπή πρωτοκόλλου και κρυπτογράφηση / αποκρυπτογράφηση δεδομένων. Τα αιτήματα εφαρμογών που λαμβάνονται από το επίπεδο εφαρμογής μετατρέπονται στο επίπεδο παρουσίασης σε μορφή για μετάδοση μέσω του δικτύου και τα δεδομένα που λαμβάνονται από το δίκτυο μετατρέπονται σε μορφή εφαρμογής. Σε αυτό το επίπεδο, μπορεί να εκτελεστεί η συμπίεση / αποσυμπίεση δεδομένων ή η κωδικοποίηση / αποκωδικοποίηση δεδομένων, καθώς και η ανακατεύθυνση των αιτημάτων σε έναν άλλο πόρο δικτύου εάν δεν είναι δυνατή η τοπική επεξεργασία τους.

Το στρώμα παρουσίασης είναι συνήθως ένα ενδιάμεσο πρωτόκολλο για τη μετατροπή πληροφοριών από παρακείμενα στρώματα. Αυτό επιτρέπει την ανταλλαγή μεταξύ εφαρμογών σε ανόμοια συστήματα υπολογιστών με τρόπο διαφανή ως προς την εφαρμογή. Το στρώμα παρουσίασης παρέχει μορφοποίηση και μετατροπή κώδικα. Η μορφοποίηση κώδικα χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει ότι η εφαρμογή λαμβάνει πληροφορίες για επεξεργασία που θα την έχουν νόημα. Εάν είναι απαραίτητο, αυτό το επίπεδο μπορεί να μεταφραστεί από μια μορφή δεδομένων σε μια άλλη.

Το στρώμα παρουσίασης αφορά όχι μόνο τις μορφές και την παρουσίαση των δεδομένων, αλλά και τις δομές δεδομένων που χρησιμοποιούνται από τα προγράμματα. Έτσι, το Layer 6 εξασφαλίζει την οργάνωση των δεδομένων καθώς στέλνονται.

Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί αυτό, φανταστείτε ότι υπάρχουν δύο συστήματα. Κάποιος χρησιμοποιεί τον εκτεταμένο δυαδικό κώδικα EBCDIC για την ανταλλαγή δεδομένων, για παράδειγμα, μπορεί να είναι ένα πλαίσιο υπολογιστή IBM και ο άλλος είναι ο Αμερικανικός Κώδικας Ανταλλαγής Πληροφοριών (ASCII) (που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους άλλους κατασκευαστές υπολογιστών). Εάν αυτά τα δύο συστήματα πρέπει να ανταλλάξουν πληροφορίες, τότε απαιτείται ένα επίπεδο απόψεων που θα πραγματοποιήσει τη μετατροπή και τη μεταφορά μεταξύ των δύο διαφορετικών μορφών.

Μια άλλη λειτουργία που εκτελείται σε επίπεδο παρουσίασης είναι η κρυπτογράφηση δεδομένων, η οποία χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που είναι απαραίτητη η προστασία των μεταδιδόμενων πληροφοριών από την παραλαβή από μη εξουσιοδοτημένους παραλήπτες. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, οι διεργασίες και οι κώδικες που βρίσκονται στο επίπεδο των παραστάσεων πρέπει να πραγματοποιούν μετατροπή δεδομένων.

Τα πρότυπα σε επίπεδο προβολής ορίζουν επίσης τον τρόπο με τον οποίο αντιπροσωπεύονται τα γραφικά. Για τους σκοπούς αυτούς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μορφή PICT, η μορφή εικόνας που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά γραφικών QuickDraw μεταξύ προγραμμάτων. Μια άλλη μορφή παρουσίασης είναι η μορφή αρχείου με ετικέτες των αρχείων TIF, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως για εικόνες ράστερ με υψηλή ανάλυση. Το επόμενο πρότυπο επιπέδου παρουσίασης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για γραφικά είναι το πρότυπο JPEG.

Υπάρχει μια άλλη ομάδα προτύπων επιπέδου παρουσίασης που ορίζει την παρουσίαση θραυσμάτων ήχου και φιλμ. Περιλαμβάνει τη διεπαφή ηλεκτρονικών μουσικών οργάνων (MIDI) για την ψηφιακή αναπαράσταση της μουσικής, η οποία αναπτύχθηκε από την ομάδα ταινιών εμπειρογνωμόνων κινηματογραφικών ταινιών MPEG.

Πρωτόκολλα επιπέδου αντιπροσώπευσης: AFP - Πρωτόκολλο τοποθέτησης της Apple (ICA) - Αρχιτεκτονική υπολογιστών (LPP) - Ελαφρύ πρωτόκολλο παρουσίασης (NCP) - Πρωτόκολλο πρωτοκόλλου NetWare, Αντιπροσωπεία δεδομένων δικτύου NDR, Αναπαράσταση εξωτερικών δεδομένων XDR- X.25 Assembler / .

Επίπεδο συνεδρίας

Επίπεδο συνόδου (eng. συνεδρία στρώμαα) το μοντέλο εξασφαλίζει τη συντήρηση μιας περιόδου επικοινωνίας, επιτρέποντας στις εφαρμογές να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το επίπεδο ελέγχει τη δημιουργία / τερματισμό μιας περιόδου λειτουργίας, την ανταλλαγή πληροφοριών, τον συγχρονισμό των εργασιών, τον καθορισμό του δικαιώματος μεταφοράς δεδομένων και τη συντήρηση μιας περιόδου λειτουργίας κατά τη διάρκεια περιόδων αδράνειας των εφαρμογών.

Πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (πρωτόκολλο στρώσης περιόδου σύνδεσης OSI (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (πρωτόκολλο ελέγχου συνόρων), ZIP (πρωτόκολλο πληροφοριών ζώνης), SDP (Sockets Direct Protocol) ..

Επίπεδο μεταφοράς

Επίπεδο μεταφοράς (eng. μεταφορά στρώμα) Το μοντέλο έχει σχεδιαστεί για να εξασφαλίζει αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Ωστόσο, το επίπεδο αξιοπιστίας μπορεί να ποικίλει ευρέως. Υπάρχουν πολλές κατηγορίες πρωτοκόλλων στρώματος μεταφοράς, που κυμαίνονται από πρωτόκολλα που παρέχουν μόνο βασικές λειτουργίες μεταφοράς (για παράδειγμα, λειτουργίες μετάδοσης δεδομένων χωρίς επιβεβαίωση παραλαβής) και λήγουν με πρωτόκολλα που εγγυώνται την παράδοση πολλών πακέτων δεδομένων στον προορισμό με τη σωστή σειρά, πολλαπλές πολλαπλές ροές δεδομένων μηχανισμό ελέγχου ροής και να εξασφαλίζει την αξιοπιστία των ληφθέντων δεδομένων. Για παράδειγμα, το UDP περιορίζεται στην παρακολούθηση της ακεραιότητας των δεδομένων μέσα σε ένα ενιαίο datagram και δεν αποκλείει τη δυνατότητα απώλειας ολόκληρου πακέτου ή διπλών πακέτων, διακόπτοντας τη σειρά λήψης πακέτων δεδομένων, TCP παρέχει αξιόπιστη συνεχή μετάδοση δεδομένων που εξαλείφει απώλεια δεδομένων ή παραβίαση της σειράς παραλαβής ή αλληλεπικάλυψης. τμήματα δεδομένων σε θραύσματα και, αντιστρόφως, κόλλημα των θραυσμάτων σε ένα πακέτο.

Πρωτόκολλα στρώματος μεταφοράς: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης), UDP (User Datagram Protocol).

Στρώμα δικτύου

Επίπεδο δικτύου (eng. δικτύου στρώμαα) μοντέλο σχεδιασμένο για τον καθορισμό της διαδρομής της μετάδοσης δεδομένων. Υπεύθυνος για τη μετάφραση των λογικών διευθύνσεων και ονομάτων σε φυσικές διευθύνσεις, τον καθορισμό των συντομότερων διαδρομών, την εναλλαγή και τη δρομολόγηση, τα προβλήματα παρακολούθησης και τη "συμφόρηση" στο δίκτυο.

Τα πρωτόκολλα στρώματος δικτύου μεταφέρουν δεδομένα από την πηγή στον προορισμό. Οι συσκευές (δρομολογητές) που λειτουργούν σε αυτό το επίπεδο ονομάζονται συμβατικά συσκευές τρίτου επιπέδου (με τον αριθμό στάθμης στο μοντέλο OSI).

Πρωτόκολλα στρώματος δικτύου: IP / IPv4 / IPv6 (πρωτόκολλο Internet), IPX, X.25, CLNP (πρωτόκολλο δικτύου χωρίς σύνδεση), IPsec (Ασφάλεια πρωτοκόλλου Internet). Πρωτόκολλα δρομολόγησης - RIP, OSPF.

Στρώμα συνδέσμου

Επίπεδο καναλιού (αγγλ. δεδομένων σύνδεσμο στρώμα) που έχουν σχεδιαστεί για να εξασφαλίζουν την αλληλεπίδραση των δικτύων στο φυσικό επίπεδο και τον έλεγχο των σφαλμάτων που μπορεί να προκύψουν. Λαμβάνεται από το φυσικό επίπεδο, τα δεδομένα που παρουσιάζονται σε bits, τα πακετάρει σε πλαίσια, τα ελέγχει για ακεραιότητα και, αν είναι απαραίτητο, διορθώνει τα σφάλματα (δημιουργεί επαναλαμβανόμενο αίτημα για κατεστραμμένο πλαίσιο) και τα στέλνει στο στρώμα δικτύου. Ένα στρώμα συνδέσμου μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα ή περισσότερα φυσικά στρώματα, ελέγχοντας και διαχειρίζοντας αυτή την αλληλεπίδραση.

Η προδιαγραφή IEEE 802 χωρίζει αυτό το στρώμα σε δύο υποπεριοχές: MAC (eng. μέσα ενημέρωσης πρόσβαση ελέγχου) ρυθμίζει την πρόσβαση σε κοινό φυσικό περιβάλλον, LLC (Αγγλικά Έλεγχος λογικής σύνδεσης) παρέχει συντήρηση επιπέδου δικτύου.

Διακόπτες, γέφυρες και άλλες συσκευές λειτουργούν σε αυτό το επίπεδο. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν διεύθυνση δευτέρου επιπέδου (κατά αριθμό στρώματος στο μοντέλο OSI).

Πρωτόκολλα Layer καναλιών, ATMEthernet, Ethernet Αυτόματη Προστασία Εναλλαγής (EAPS), IEEE 802.2, IEEE 802.11 ασύρματο LAN, LocalTalk, MPLS, PPP, Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) ), StarLan, δακτύλιο Token, ανίχνευση μονοκατευθυντικής ζεύξης (UDLD), χ.25.

Φυσική στρώση

Φυσικό επίπεδο (eng. φυσική στρώμα) - το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου, το οποίο καθορίζει τη μέθοδο μεταφοράς δεδομένων που εκπροσωπούνται σε δυαδική μορφή από μια συσκευή (υπολογιστή) σε μια άλλη. Μεταδίδουν ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα στο καλώδιο ή στα ηχητικά κύματα και, κατά συνέπεια, τα λαμβάνουν και μετατρέπουν σε δυαδικά ψηφία δεδομένων σύμφωνα με τις μεθόδους κωδικοποίησης ψηφιακών σημάτων.

Σε αυτό το επίπεδο, οι κόμβοι, οι αναμεταδότες σημάτων και οι μετατροπείς λειτουργούν επίσης.

Οι λειτουργίες φυσικού επιπέδου εφαρμόζονται σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Από την πλευρά του υπολογιστή, οι λειτουργίες του φυσικού επιπέδου πραγματοποιούνται από προσαρμογέα δικτύου ή σειριακή θύρα. Το φυσικό στρώμα περιλαμβάνει φυσικές, ηλεκτρικές και μηχανικές διεπαφές μεταξύ των δύο συστημάτων. Το πρότυπο τύπων διασυνδέσεων δικτύου που σχετίζονται με το φυσικό στρώμα είναι: V.35, RS-232, RS-485, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, AUI και BNC.

Πρωτόκολλα φυσικού επιπέδου: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIARS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET / SDH, 802.11Wi-Fi, Etherloop , ITU και ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn / G.9960.

Οικογένεια TCP / IP

Η οικογένεια TCP / IP έχει τρία πρωτόκολλα μεταφοράς: TCP, πλήρως συμβατό με OSI, παρέχοντας επαλήθευση της λήψης δεδομένων, UDP, ανταποκρινόμενη στο επίπεδο μεταφοράς μόνο με ένα λιμάνι, επιτρέποντας την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ εφαρμογών, και SCTP, που έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίσουν ορισμένες από τις αδυναμίες του TCP, στο οποίο προστίθενται ορισμένες καινοτομίες. (Υπάρχουν περίπου διακόσια πρωτόκολλα στην οικογένεια TCP / IP, το πιο γνωστό από τα οποία είναι το πρωτόκολλο υπηρεσίας ICMP που χρησιμοποιείται για εσωτερική υποστήριξη εργασίας, τα υπόλοιπα δεν είναι πρωτόκολλα μεταφοράς).

Οικογένεια IPX / SPX

Στην οικογένεια IPX / SPX εμφανίζονται στο πρωτόκολλο δικτύου IPX θύρες (αποκαλούμενες υποδοχές ή υποδοχές), παρέχοντας ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ εφαρμογών (το λειτουργικό σύστημα διατηρεί μερικές από τις πρίζες για τον εαυτό του). Το πρωτόκολλο SPX, με τη σειρά του, συμπληρώνει το IPX με όλες τις άλλες δυνατότητες του στρώματος μεταφοράς σε πλήρη συμμόρφωση με το OSI.

Το IPX χρησιμοποιεί το αναγνωριστικό που σχηματίζεται από τον αριθμό δικτύου τεσσάρων byte (που έχει εκχωρηθεί από τους δρομολογητές) και τη διεύθυνση MAC του προσαρμογέα δικτύου ως διεύθυνση κεντρικού υπολογιστή.

Μοντέλο TCP / IP (5 επίπεδα)

Επίπεδο εφαρμογής (5)    ή το επίπεδο εφαρμογής παρέχει υπηρεσίες που υποστηρίζουν άμεσα εφαρμογές χρηστών, για παράδειγμα, εργαλεία λογισμικού μεταφορά αρχείων, πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων, εγκαταστάσεις ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, υπηρεσία εγγραφής στο διακομιστή. Αυτό το επίπεδο ελέγχει όλα τα άλλα επίπεδα. Για παράδειγμα, εάν ένας χρήστης λειτουργεί με υπολογιστικά φύλλα του Excel και αποφασίζει να αποθηκεύσει το αρχείο εργασίας στον κατάλογο του σε ένα διακομιστή αρχείων δικτύου, τότε το επίπεδο εφαρμογής μετακινεί το αρχείο από τον υπολογιστή εργασίας μονάδα δίσκου δικτύου    διαφανή για τον χρήστη.

Επίπεδο μεταφοράς (4) (επίπεδο μεταφοράς)    εξασφαλίζει την παράδοση των πακέτων χωρίς σφάλματα και απώλειες, αλλά και με την απαραίτητη σειρά. Εδώ, μια κατανομή σε μπλοκ των μεταδιδόμενων δεδομένων, που τοποθετούνται σε πακέτα, και την ανάκτηση των λαμβανόμενων δεδομένων από τα πακέτα. Η παράδοση πακέτων είναι δυνατή τόσο με δημιουργία σύνδεσης (εικονικό κανάλι) όσο και χωρίς. Το στρώμα μεταφοράς είναι το περιθώριο και η σύνδεση μεταξύ των τριών πρώτων, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις εφαρμογές, και τα τρία κάτω στρώματα, συνδέονται έντονα με ένα συγκεκριμένο δίκτυο.

Επίπεδο δικτύου (3) (επίπεδο δικτύου)    υπεύθυνη για την αντιμετώπιση πακέτων και τη μετάφραση λογικών ονομάτων (λογικές διευθύνσεις, όπως διευθύνσεις IP ή διευθύνσεις IPX) σε διευθύνσεις MAC φυσικής δικτύωσης (και αντίστροφα). Στο ίδιο επίπεδο, επιλύεται το πρόβλημα της επιλογής μιας διαδρομής (διαδρομής), με την οποία ένα πακέτο παραδίδεται στον προορισμό του (εάν υπάρχουν πολλές διαδρομές στο δίκτυο). Σε επίπεδο δικτύου, λειτουργούν σύνθετες συσκευές ενδιάμεσου δικτύου όπως δρομολογητές.

Επίπεδο ή επίπεδο ελέγχου καναλιού (2) (Layer link)    υπεύθυνη για τη δημιουργία πακέτων (πρότυπα) του προτύπου αυτού του δικτύου (Ethernet, ring-ring, FDDI) της φόρμας, συμπεριλαμβανομένων των αρχικών και τελικών πεδίων ελέγχου. Ελέγχει επίσης την πρόσβαση στο δίκτυο, μεταδίδει σφάλματα με την καταμέτρηση των αθροισμάτων ελέγχου και επαναφέρει τα εσφαλμένα πακέτα στον δέκτη. Το στρώμα συνδέσμου χωρίζεται σε δύο υποπεριοχές: ανώτερη LLC και χαμηλότερη MAC. Στο στρώμα ζεύξης δεδομένων, τέτοιες ενδιάμεσες συσκευές δικτύου, όπως διακόπτες, λειτουργούν.

Φυσικό επίπεδο (1) (Φυσική στρώση)    - αυτό είναι το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου, το οποίο είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση των μεταδιδόμενων πληροφοριών στα επίπεδα σήματος που λαμβάνονται στο χρησιμοποιούμενο μέσο μετάδοσης και την αντίστροφη αποκωδικοποίηση. Καθορίζει επίσης τις απαιτήσεις για συνδέσεις, συνδέσεις, ηλεκτρική γείωση, γείωση, προστασία από θόρυβο κ.λπ. Στο φυσικό επίπεδο, λειτουργούν συσκευές δικτύου όπως πομποδέκτες, επαναλήπτες και διανομέας.

Μοντέλο δικτύου OSI (βασικό μοντέλο αναφοράς ανοικτής διασύνδεσης συστημάτων, βασικό μοντέλο αναφοράς διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων) - αφηρημένη μοντέλο δικτύου   για επικοινωνία και ανάπτυξη πρωτοκόλλου δικτύου.

Το μοντέλο αποτελείται από 7 επίπεδα που βρίσκονται το ένα πάνω από το άλλο. Τα επίπεδα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους (κάθετα) μέσω διεπαφών και μπορούν να αλληλεπιδρούν με το παράλληλο επίπεδο άλλου συστήματος (οριζόντια) χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα. Κάθε επίπεδο μπορεί να αλληλεπιδράσει μόνο με τους γείτονές του και να εκτελεί λειτουργίες που του ανατίθενται μόνο. Παρά την ύπαρξη άλλων μοντέλων, οι περισσότεροι κατασκευαστές δικτύων σήμερα αναπτύσσουν τα προϊόντα τους βάσει αυτής της δομής.

Επίπεδα OSI

Κάθε επίπεδο του μοντέλου OSI είναι υπεύθυνο για μέρος της διαδικασίας επεξεργασίας για την προετοιμασία δεδομένων για μετάδοση μέσω του δικτύου.

Σύμφωνα με το μοντέλο OSI, στη διαδικασία μεταφοράς, τα δεδομένα κυριολεκτικά περνούν από την κορυφή προς τα κάτω των επιπέδων του μοντέλου OSI του υπολογιστή αποστολής και επάνω από τα επίπεδα του μοντέλου OSI του υπολογιστή λήψης. Μια αντίστροφη διαδικασία εγκαψούλωσης λαμβάνει χώρα στον υπολογιστή λήψης. Τα bits φθάνουν στο φυσικό στρώμα του μοντέλου OSI του υπολογιστή λήψης. Κατά τη διαδικασία μετάβασης στα επίπεδα OSI του υπολογιστή λήψης, τα δεδομένα θα μεταβούν στο επίπεδο εφαρμογής.

Βλέπουμε ότι, όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο - τόσο υψηλότερο είναι ο βαθμός αφαίρεσης από τη μεταφορά δεδομένων, για να δουλέψει με τα ίδια τα δεδομένα. Αυτό είναι το νόημα του συνόλου του OSI μοντέλου: καθώς ανεβαίνουμε ψηλότερα και ψηλότερα στα σκαλοπάτια του, φροντίζουμε όλο και λιγότερο για το πώς διαβιβάζονται τα δεδομένα, όλο και περισσότερο ενδιαφέρονται για τα ίδια τα δεδομένα, παρά για τα μέσα μεταφοράς. Ως προγραμματιστές, μας ενδιαφέρουν τα επίπεδα 3, 4 και 5. Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τα εργαλεία που παρέχουν για να χτίσουν τα επίπεδα 6 και 7 με τα οποία μπορούν να εργαστούν οι τελικοί χρήστες.

Στρώμα δικτύου

Στο στρώμα δικτύου OSI, εφαρμόζονται πρωτόκολλα IP (IPv4, IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP.

Είναι απαραίτητο να καταλάβουμε γιατί έγινε αναγκαία η δημιουργία ενός στρώματος δικτύου, γιατί τα δίκτυα που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας το κανάλι και το φυσικό στρώμα δεν θα μπορούσαν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις των χρηστών.

Είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα σύνθετο δομημένο δίκτυο με την ενσωμάτωση διαφόρων βασικών τεχνολογιών δικτύου χρησιμοποιώντας τις εγκαταστάσεις στρώματος ζεύξης δεδομένων: γι 'αυτό μπορούν να χρησιμοποιηθούν ορισμένοι τύποι γεφυρών και διακοπτών. Φυσικά, γενικά, η κίνηση σε ένα τέτοιο δίκτυο σχηματίζεται τυχαία, αλλά από την άλλη, χαρακτηρίζεται επίσης από κάποιες κανονικότητες. Κατά κανόνα, σε ένα τέτοιο δίκτυο, ορισμένοι χρήστες που εργάζονται σε ένα κοινό καθήκον (για παράδειγμα, υπάλληλοι ενός τμήματος) υποβάλλουν συχνότερα αιτήσεις είτε σε ένα άλλο είτε σε ένα κοινό διακομιστή και μόνο μερικές φορές χρειάζονται πρόσβαση σε πόρους υπολογιστή άλλου τμήματος. Επομένως, ανάλογα με την κυκλοφορία δικτύου, οι υπολογιστές σε ένα δίκτυο χωρίζονται σε ομάδες, οι οποίες ονομάζονται τμήματα δικτύου. Οι υπολογιστές συνδυάζονται σε μια ομάδα εάν τα περισσότερα από τα μηνύματά τους προορίζονται (απευθύνονται) σε υπολογιστές της ίδιας ομάδας. Ο διαχωρισμός του δικτύου σε τμήματα, μπορεί να υλοποιήσει γέφυρες και διακόπτες. Εμφανίζουν την τοπική κίνηση εντός ενός τμήματος και δεν στέλνουν κανένα πλαίσιο πέρα ​​από αυτό, εκτός από εκείνα που απευθύνονται σε υπολογιστές που βρίσκονται σε άλλα τμήματα. Έτσι, ένα δίκτυο χωρίζεται σε ξεχωριστά υποδίκτυα. Από αυτά τα υποδίκτυα στο μέλλον, μπορούν να κατασκευαστούν σύνθετα δίκτυα με αρκετά μεγάλα μεγέθη.

Η ιδέα της υποδίκτυα είναι η βάση για την κατασκευή σύνθετων δικτύων.

Το δίκτυο καλείται σύνθετο (διαδικτυακό δίκτυο ή διαδίκτυο), εάν μπορεί να εκπροσωπείται ως συλλογή διαφόρων δικτύων. Τα δίκτυα που περιλαμβάνονται στο σύνθετο δίκτυο ονομάζονται υποδίκτυα, δίκτυα συνιστωσών ή απλά δίκτυα, καθένα από τα οποία μπορεί να λειτουργεί με βάση τη δική του τεχνολογία στρώματος ζεύξης δεδομένων (αν και αυτό δεν είναι απαραίτητο).

Όμως, η υλοποίηση αυτής της ιδέας με τη βοήθεια επαναληπτών, γεφυρών και διακοπτών έχει πολύ σημαντικούς περιορισμούς και ελλείψεις.

Στην τοπολογία του δικτύου που έχει κατασκευαστεί με αμφότερους τους αναμεταδότες, γέφυρες ή διακόπτες, δεν πρέπει να υπάρχουν βρόχοι. Πράγματι, μια γέφυρα ή διακόπτης μπορεί να λύσει το πρόβλημα της παράδοσης ενός πακέτου στον παραλήπτη μόνο όταν υπάρχει μία μοναδική διαδρομή μεταξύ του αποστολέα και του δέκτη. Παρόλο που ταυτόχρονα η παρουσία πλεοναζουσών συνδέσεων, οι οποίες σχηματίζουν βρόχους, είναι συχνά απαραίτητη για την καλύτερη εξισορρόπηση φορτίου, καθώς και για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του δικτύου μέσω του σχηματισμού εφεδρικών διαδρομών.

Τα λογικά τμήματα δικτύου που βρίσκονται ανάμεσα σε γέφυρες ή διακόπτες είναι ασθενώς απομονωμένα το ένα από το άλλο. Δεν προστατεύονται από τις καταιγίδες εκπομπής. Εάν ένας σταθμός στέλνει ένα μήνυμα εκπομπής, τότε αυτό το μήνυμα μεταδίδεται σε όλους τους σταθμούς όλων των λογικών τμημάτων του δικτύου. Ο διαχειριστής πρέπει να περιορίσει χειροκίνητα τον αριθμό των πακέτων εκπομπής που ένας κόμβος επιτρέπεται να παράγει ανά μονάδα χρόνου. Κατ 'αρχήν, από ορισμένες απόψεις, το πρόβλημα των καταιγίδων εκπομπής επιλύθηκε με τη χρήση του μηχανισμού εικονικού δικτύου (VLAN) που εφαρμόστηκε σε πολλούς διακόπτες. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, αν και είναι δυνατόν να δημιουργηθούν αρκετά ευέλικτες ομάδες σταθμών που είναι απομονωμένες στην κυκλοφορία, αλλά είναι εντελώς απομονωμένες, δηλαδή οι κόμβοι ενός εικονικού δικτύου   δεν μπορούν να επικοινωνούν με τους κόμβους άλλου εικονικού δικτύου.

Σε δίκτυα που βασίζονται σε γέφυρες και διακόπτες, το έργο της διαχείρισης της κυκλοφορίας με βάση την αξία των δεδομένων που περιέχονται στο πακέτο είναι μάλλον δύσκολο. Σε τέτοια δίκτυα, αυτό είναι δυνατό μόνο με τη βοήθεια προσαρμοσμένων φίλτρων, για τα οποία ο διαχειριστής πρέπει να ασχοληθεί με τη δυαδική αναπαράσταση των περιεχομένων του πακέτου.

Η υλοποίηση του υποσυστήματος μεταφοράς μόνο μέσω των φυσικών στρωμάτων και των συνδέσεων, που περιλαμβάνουν γέφυρες και διακόπτες, οδηγεί σε ένα ανεπαρκώς ευέλικτο σύστημα διευθυνσιοδότησης ενός επιπέδου: η διεύθυνση MAC είναι η διεύθυνση του σταθμού του παραλήπτη, η οποία είναι η MAC διεύθυνση, η οποία συνδέεται άκαμπτα με τον προσαρμογέα δικτύου.

Όλα τα παραπάνω μειονεκτήματα των γεφυρών και των διακοπτών συνδέονται μόνο με το γεγονός ότι εργάζονται σε πρωτόκολλα στρώματος ζεύξης δεδομένων. Το γεγονός είναι ότι αυτά τα πρωτόκολλα δεν καθορίζουν ρητά την έννοια ενός τμήματος ενός δικτύου (ή ενός υποδίκτυου ή τμήματος) που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δομή ενός μεγάλου δικτύου. Ως εκ τούτου, οι προγραμματιστές των τεχνολογιών δικτύων αποφάσισαν να αναθέσουν το έργο της δημιουργίας ενός σύνθετου δικτύου σε ένα νέο επίπεδο - το δίκτυο ένα.