Уровни оси: Урок 1. Краткое описание модели OSI

Урок 1. Краткое описание модели OSI

 

Что такое модель OSI

Чтобы понять как работает сама сеть необходимо в первую очередь знать Эталонную Модель Взаимодействия OSI (Open System Interconnected). Модель состоит из 7 уровней. Каждый уровень описывает определенные действия и протоколы, которые необходимы для корректного функционирования сети. Таким образом, мы можем создать различные сетевые устройства, которые будут выполнять работу (следовать сетевому протоколу) конкретного уровня модели OSI, не заботясь о том, что происходит на других уровнях. Иными словами, одно устройство будет кодировать и преобразовывать передаваемые данные в нужный формат, а другое — будет передавать эти же данные по сети.
Кроме того, такой “раздельный” подход модели позволяет оборудованию разных производителей взаимодействовать друг с другом.

Чтобы лучше понять такой подход рассмотрим простой пример. У каждого имеется компьютер. Чтобы пользоваться интернетом в первую очередь необходимо иметь сетевую карту (которая по умолчанию уже стоит на всех PC/ноутбуках), а также модем, который по кабелю подключен к провайдеру.

Так вот, компьютер выполняет одни действия, например показ изображений, видео, печатание текста.
Сетевая карта выполняет другие действия — подключение к модему и передачу данных.
А модем выполняет свои действия — взаимодействие с провайдером.

Каждое из этих устройств работает на определенном уровне модели OSI и выполняет только те действия, которые предписаны ей уровнем (сетевым протоколом) и не больше и не меньше.

Почему не создать универсальное устройство, которое будет работать на всех уровнях?

Теоретически это можно сделать, но такое устройство будет очень дорогим и нестабильным в плане функциональности. Чем больше устройство поддерживает функций, тем чаще оно ломается. Кроме того, во многих случаях эффективнее использовать узкоспециализированное устройство.

Однако существуют устройства, которые поддерживают функции нескольких уровней OSI.

Так как же выглядит модель OSI?

 

Структура модели OSI

Вот как выглядит модель

 

Прикладной уровень — описывает пользовательские программы/приложения, которые в большинстве случаев взаимодействуют с пользователем. Например, сетевая игра World Of Tanks, Skype работают на прикладном уровне. Они предоставляют пользователю удобный интерфейс, с помощью которого он общается по сети с другими участниками.

Представительный уровень — все полученные данные преобразуются в определенные формат, код, форму, которые понятны самому компьютеру и остальным уровням. Например, играя в World Of Tanks нам необходимо преобразовать звук, картинки, видео и действия игрока в удобную для компьютера форму, код/сигнал.

Сеансовый уровень — на этом уровне устанавливается и поддерживается диалог с другим компьютером или сервером.

Транспортный уровень — здесь обеспечивается надежное взаимодействие твоего компьютера с другим компьютером. Если по каким-то причинам связь кратковременно оборвется или уменьшится скорость передачи данных, то этот уровень обеспечит нормальное функционирование и восстановление диалога с удаленным узлом. Кроме того, с помощью транспортного уровня обеспечивается многокальная связь с различными удаленными устройствами. Например, играя в тот же World Of Tanks ты сможешь просматривать почту на mail.ru, а также общаться по Skype. Все 3 приложения работают на прикладном уровне и именно транспортный уровень позволяет одновременную работу всех трех приложений.

Сетевой уровень

— на этом уровне происходит поиск оптимального маршрута (маршрутизация) к удаленному устройству на основе его сетевого адреса — IP адреса. Зная адрес удаленного узла сетевой уровень найдет получателя среди множества других в бесконечном пространстве сети Internet.

Канальный уровень — на этом уровне обеспечивается взаимодействие 2-х разных сетевых устройств друг с другом. Например, твой компьютер подключен к модему, модем же подключается к сетевому оборудованию провайдера. Компьютер общается с модемом, используя один “язык” (технологию), в то время, как модем общается с провайдером на другом “языке”. Чтобы преобразовать данные в такой язык, понятный противоположному узлу и используется канальный уровень.

Зачем создавать столько разных технологий взаимодействий на канальном уровне? Не проще ли создать одну технологию и подключить компьютер к провайдеру напрямую?

Теоретически можно, но не всегда это возможно. Технологии канального уровня создавались исходя из возможностей устройств и самой сети. К тому же, разные технологии имеют различные возможности, такие как скорость передачи, максимальное расстояние передачи, задержки сигнала и другие. Поэтому и используются различные технологии и канальный уровень.

Физический уровень — это уровень представляет собой среду распространения сигнала. В качестве среды передачи может выступать электрический и оптический кабели, радио и спутниковые антенны. На этом уровне и происходит преобразование сигнала в соответствующую форму для передачи по физической среде.
На первый взгляд все выглядит сложно, поэтому рассмотрим работу модели на примере общения 2-х пользователей по Skype

 

Когда Алиса пишет сообщение Кате, то ее данные дробятся на блоки и  передаются от верхнего прикладного уровня вниз на физический уровень.

При этом каждый уровень добавляет свою служебную информацию в поступающие блоки данных от вышестоящего уровня. Данный процесс называется инкапсуляцией. На каждом уровне эти блоки данных имеют разные названия, как показано на рисунке

Когда переданные Алисой сообщения достигнут компьютера Катя, то произойдет обратный процесс — данные с нижнего физического уровня будут передаваться на верхний прикладной уровень, чтобы Катя увидела полученные сообщения. На этот раз на каждом уровне ранее добавленная служебная информация будет удаляться и на прикладном уровне все блоки соберутся в единый поток данных. Данный процесс называется декапсуляцией.

 

То же самое происходит, когда Катя передает данные Алисе.

Предлагаю рассмотреть весь процесс на представленной ниже анимации:

 

Как видишь универсальным устройством, работающим на всех уровнях является в нашем случае компьютер.

Однако модель OSI является лишь теоретической моделью, попыткой стандартизировать взаимодействие сетевых устройств с помощью создания своего рода стека протоколов для каждого уровня.

 

 

Комментарии для сайта Cackle

Основы компьютерных сетей. Тема №3. Протоколы нижних уровней (транспортного, сетевого и канального)

Приветствую всех читателей. Пришло наконец время поговорить о протоколах, находящихся на нижних уровнях. В этой статье будут разобраны протоколы канального, сетевого и транспортного уровней. Присаживайтесь поудобнее и читайте на здоровье.


Как вы помните, я уже говорил о том, что в сетях важно строгое соблюдение всех правил для корректной работы. А именно процесс инкапсуляции и деинкапсуляции. Поэтому, когда в предыдущей статье говорили о протоколах верхних уровней, я вскользь упоминал о некоторых протоколах нижних уровней, так как они постоянно вылезали и напоминали о себе. Объясню почему. Посмотрите сейчас на картинку выше. Тут приведена работа почты. Взгляните на двух лысых дядек вверху, которые написали письмо и светятся от счастья. Но толку не будет от письма, если его не увидит адресат. Для этого они воспользуются почтовой службой. Их письмо примет сотрудница почтового отделения и положит в конверт. Конверт она подпишет, чтобы было понятно от кого оно и кому. Дальше это письмо заберет курьер и отнесет в сортировочный центр. Ниже стоит мужичок в фуражке и фартуке, который жонглирует письмами. Он знает, куда положить письмо, чтобы оно дошло до адресата. И в самом низу поезд, который является транспортным узлом. Заметьте, что тут важна роль каждого для удачной отправки и доставки письма.

В сетях все тоже самое. Решили вы залезть на сайт и почитать новости. Набираете в строке браузера адрес сайта. Дальше ваш компьютер как то должен эти страницы запросить. И тут уже на помощь придут протоколы пониже, которые являются транспортным узлом. Здесь каждый уровень можно сравнить с вышеописанными личностями на рисунке.

Подведу я всю эту канитель к общему знаменателю и поделюсь примером, который я когда-то для себя вывел. У вас есть оконечное сетевое устройство. Не важно компьютер, ноутбук, планшет смартфон или еще что. Каждое из этих устройств работает по стеку TCP/IP. А значит, оно соблюдает его правила.

1) Прикладной уровень. Тут работает само сетевое приложение. То есть веб-браузер, который запускается, например с компьютера.

2) Транспортный уровень. У приложения или службы должен быть порт, который он слушает и по которому с ним можно связаться.

3) Сетевой уровень. Здесь присутствует IP-адрес. Его еще называют логическим адресом устройства в сети. При помощи него можно связаться с компьютером, на котором запущен этот самый браузер, а значит, и достучаться до самого приложения. Имея данный адрес, он является участником сети и может связываться с другими участниками

4) Канальный уровень. Это сама сетевая карточка или антенна. То есть передатчик и приемник. У него есть физический адрес для идентификации этой сетевой карты. Кабели, коннекторы тоже относятся сюда. Это среда, которая свяжет компьютер с другими участниками.

Начнем с самого нижнего уровня. Это канальный и физический уровень, если рассматривать с точки зрения модели OSI и уровень доступа, если смотреть с высоты стека протоколов TCP/IP. Пользуемся мы TCP/IP, поэтому я буду говорить с ее точки зрения. Уровень доступа, как вы поняли, объединяет в себе физический и канальный уровень.

Физический уровень. Или как его любят называть «электрический уровень». Задает параметры сигнала, а также какой вид и форму имеет сигнал. Если, например, используется Ethernet (который передает данные при помощи провода), то какая модуляция, напряжение, ток. Если это Wi-Fi, то какие использовать радиоволны, частоту, амплитуду. К этому уровню можно отнести сетевые карты, Wi-Fi антенны, коннекторы. На этом уровне вводится такое понятие, как биты. Это единица измерения передаваемой информации.

Канальный уровень. Этот уровень используется для того, чтобы передать не просто биты, а осмысленные последовательности из этих бит. Используется для передачи данных в одной канальной среде. Что это значит, я опишу чуть позже. На этом уровне работают MAC-адреса, которые еще называют физические адреса.

Термин «физические адреса» ввели не просто так. Каждая сетевая карта или антенна имеет вшитый адрес, который ей присваивает производитель. В предыдущей статье я упоминал термин «протоколы». Только там это были протоколы верхнего уровня, а если точнее, то прикладного. На канальном уровне работают свои протоколы и количество их не маленькое. Самые популярные — это Ethernet (используется в локальных сетях), PPP и HDLC (они используются в глобальных сетях). Это конечно далеко не все, но Cisco в своей сертификации CCNA рассматривает только их.

Тяжело все это понять в виде сплошного сухого текста, поэтому объясню на картинке.

Забудьте сейчас про IP-адреса, модель OSI и стек протоколов TCP/IP. У вас есть 4 компьютера и коммутатор. На коммутатор внимания не обращайте, так как это обычная коробка для соединения компьютеров. У каждого компьютера есть свой MAC-адрес, который идентифицирует его в сети. Он должен быть обязательно уникальный. Хоть я и представил их 3-х значными, это далеко не так. Сейчас эта картинка только для логического понимания, а как это работает в реальной жизни, напишу чуть ниже.

Итак. Если один из компьютеров захочет что-то отправить другому компьютеру, то ему потребуется знать только MAC-адрес компьютера, на который он отправляет. Если верхнему левому компьютеру с MAC-адресом 111 захочется что-то отправить нижнему правому компьютеру, то он без проблем отправит это, если будет знать, что у адресата MAC-адрес 444.

Эти 4 компьютера образуют простенькую локальную сеть и одну канальную среду. Отсюда и название уровня. Но для корректной работы узлов в сетях TCP/IP, недостаточно адресации на канальном уровне. Важна еще адресация на сетевом уровне, которая всем известна, как IP-адресация.

Теперь вспоминаем про IP-адреса. И присвоим их нашим компьютерам.

Адреса я присвоил символически, чтобы на базовом уровне понять, как они работают. Вот эти две адресации (канальная и сетевая) работают в тесной связке между собой и по отдельности работать не смогут. Сейчас объясню почему. Мы в повседневной жизни работаем только с IP-адресами или именами, о которых была целая глава в предыдущей статье. С MAC-адресами мы фактически не работаем. С ними работают сами компьютеры. Сейчас смоделирую ситуацию. Я сижу за верхним левым компьютером с IP: 1.1.1.1 и MAC: 111. Захотел я связаться с нижним правым компом и проверить живой он или нет. Я смогу связаться с ним, если буду знать его IP-адрес. MAC-адрес мне его не интересен. Я знаю, что IP-адрес у него 1.1.1.4. И решаю воспользоваться утилитой ping (утилита проверки доступности узла).

Теперь важная вещь. Компьютер понимает, что он не знает MAC-адрес компьютера, доступность которого надо проверить. Для того, чтобы узнать MAC-адрес по IP-адресу, придумали протокол ARP. Я о нем напишу подробно позже. Сейчас я хочу, чтобы вы поняли зависимости MAC-адреса и IP-адреса. Итак, он на всю сеть начинает кричать: «Кто такой 1.1.1.4». Этот крик услышат все участники сети и, если найдется тот узел, который имеет данный IP-адрес, он отзовется. У меня такой компьютер присутствует и в ответ на этот крик, он ответит: «1.1.1.4 — это я. Мой MAC — 444». Мой компьютер получит это сообщение и сможет продолжить то, что я ему сказал.

Дальше нужно научиться отличать одну подсеть от другой. И как компьютер понимает, в одной подсети находится он с другим узлом или в разных. Для этого на помощь приходит маска подсети. Масок бывает много и поначалу она кажется страшной, но уверяю вас, что это только сначала так кажется. Ей посвящена будет целая статья и там вы познаете все ее секреты. На данном же этапе, я покажу, как это работает.

Если вы когда-нибудь залезали в настройки сетевых адаптеров или прописывали статический адрес, который вам сообщал провайдер, то видели поле «маска подсети». Она записывается в том же формате, что и IP-адрес, основной шлюз и DNS. Это четыре октета разделенных между собой точками. Если вы этого никогда не видели, то можете открыть командную строку и набрать в ней ipconfig. Вы увидите, что-то похожее.

Это скриншот из командной строки моего ноутбука. Я сижу за домашней точкой доступа, у которой маска 255.255.255.0. Это, наверное, самая простая маска для объяснения и скорее всего у вас она точно такая же. В чем суть. Первые 3 октета (они фиксированы) показывают адрес сети, а 4 октет (он динамический) показывает адрес хоста. Иными словами, данная маска показывает, что нужно проверять первые 3 октета полностью, а четвертый может быть свободным от 0 — 255. Вообще это грубая формулировка. Потому, что с такой маской свободны будут от 1 до 254, где 0 уйдет под адрес сети, а 255 под широковещательный адрес. Но в любом случае это предел о

Эталонная модель сетевого взаимодействия OSI 7 и ее уровни. Семь уровней модели открытых систем

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. Ранее мы детально разобрались с декомпозицией задачи сетевого взаимодействия и поговорили о службах и протоколах для того, чтобы сейчас посвятить всё свое время модели открытых систем или модели сетевого взаимодействия OSI 7, просто в этой публикации мне не хотелось тратить время на темы, которые не имеют непосредственного отношения к рассматриваемой модели передачи данных.

Дело все в том, что модель OSI или модель стека протоколов TCP/IP, которая будет рассмотрена в следующей по порядку теме, описывает архитектуру и функции компьютерной сети на каждом из уровней, поэтому важно понимать и знать функции каждого уровня модели передачи данных, чтобы понимать принципы функционирования компьютерных сетей в целом.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.14.1 Введение

Содержание статьи:

Две предыдущих темы подводили нас к разговору о модели взаимодействия в компьютерных сетях. В данном случае слово модель можно заменить на принципы взаимодействия в компьютерных сетях или принципиальная схема работы компьютерной сети. Для нас будет существовать две модели: модель OSI 7 или модель стека протоколов TCP/IP. В этой теме мы разберемся с моделью OSI 7 или если написать полностью, то по-русски это будет выглядеть так: Базовая Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем, а по-английски вот так: open systems interconnection basic reference model.

Чаще всего я буду просто говорить OSI 7 или просто OSI, а иногда использовать словосочетание эталонная модель или эталонная модель передачи данных, думаю, не стоит объяснять, что цифра семь означает семь уровней, через которые проходят данные при их передаче от компьютера А к компьютеру Б, кстати, стоит отметить что в некоторых источниках эталонную модель называют: OSI/ISO.

1.14.2 Семь уровней модели OSI 7

Итак, я уже упоминал, что модель OSI представляет собой семь уровней, грубо говоря, это означает, что электронное письмо при передаче с компьютера А на компьютер Б должно пройти семь стадий обработки сначала сверху вниз на компьютере А (то есть каким-то образом, за семь шагов, текст, который вы напечатали и видите в почтовом клиенте, превращается в поток битов) так, чтобы его можно было передать по проводам, а затем компьютер Б принимает этот поток битов и точно также за семь шагов превращает этот поток нулей и единиц в понятное письмо, которое сможет прочесть тот человек, которому было адресовано это письмо.

Прежде чем продолжить мне стоит дать небольшое пояснение. Дело в том, что протоколы эталонной модели не используются на практике по той простой причине, что ее разрабатывали теоретики с большим запаздыванием (в том время, когда протоколы модели OSI были описаны, повсеместно уже использовались протоколы модели TCP/IP), поэтому, когда мы будем говорить о уровнях модели OSI и перечислять протоколы, чаще всего я буду указывать протоколы модели TCP/IP, которые соответствуют тому или иному уровню модели OSI 7. Тем же, кому интересны теоретические изыскания, история модели OSI 7 и другая некрофилия, могут обратиться к книге Таненбаума «Компьютерная сеть», в ней вы сможете найти ссылки на другие книги, которые целиком и полностью посвящены этим вопросам.

Итак, сейчас нам важно понимать, что модель OSI состоит из следующих семи уровней:

Каждый из этих уровней выполняет свои определенные задачи, на каждом уровне есть свои единицы измерения информации или тип данных – PDU (protocol data unit), это единицы измерения данных, которыми оперирует протокол на том или ином уровне, так, например, на уровнях с седьмого по пятый включительно PDU называется просто – данные, на транспортном уровне в случае протокола TCP данные представляются в виде сегментов, а в случае протокола UDP единицей измерения данных являются дейтаграммы или датаграммы, мне удобнее первый вариант. На сетевом уровне PDU называются пакетами, на канальном уровне – это кадры, а на физическом уровне – это последовательность нулей и единиц или просто биты.

Также стоит отметить, что условно уровни эталонной модели делятся на верхние и нижние:

• физический, канальный и сетевой уровни можно отнести к нижним уровням или уровням среды передачи данных, в английской литературе это называется media layers;
• а вот транспортный, сеансовый, представительский и уровень приложений относятся к host layers или к верхним уровням, ну или к уровням хоста.

В принципе, это справедливо ведь хабы, коммутаторы и маршрутизаторы в классическом своем виде работают с протоколами и стандартами, которые относятся к первым трем уровням, их задача – передать данные из точки А в точку Б, эти устройства не являются генераторами трафика, если не считать служебный трафик, который они генерируют для поддержания сети в рабочем состояние (подробнее о видах сетевого взаимодействия можно почитать здесь).

А вот протоколы и стандарты транспортного и вышестоящих уровней уже работают на конечных устройствах (компьютерах, планшетах, ноутбуках и т.д.). Для сетевого инженера наибольший интерес представляют уровни с первого по четвертый, именно им мы и уделим свое внимание, хотя на вышестоящих уровнях есть важные, интересные и полезные протоколы, которые облегчают нам жизнь: telnet, DNS, SSH, DHCP, SNMP и другие, но о них мы будем говорить отдельно.

1.14.3 Общие принципы работы сетевой модели OSI 7

Для начала давайте обобщим полученную ранее информацию о модели сетевого взаимодействия OSI 7, ее уровнях, протоколах и PDU на каждом из уровней, для этого сведем эти данные одну таблицу, так будет гораздо нагляднее.

Рисунок 1.14.1 Таблица с общими сведения о принципах работы сетевой модели OSI

В этой таблице наглядно показана вся основная информация о модели OSI 7, теперь давайте вспомним предыдущие темы, в которых мы говорили про декомпозицию задачи сетевого взаимодействия и разбирались с службами и протоколами. Попробуем совместить эти темы с моделью OSI 7 и сделать концептуальную схему работы этой модели передачи данных. Схема работы модели OSI 7 показана на Рисунке 1.14.2, здесь показано: где работают протоколы, где работают межсетевые интерфейсы (службы) и что происходит с данными на нижних четырех уровнях (три верхних нас не очень интересуют).

Рисунок 1.14.2 Простая схема, описывающая принцип работы модели OSI 7

Что из этого рисунка видно? Здесь видно, что седьмой уровень не оказывает никаких услуг другим уровням, по-хорошему мне нужно было дорисовать человека, который взаимодействует с седьмым уровнем, если хотите, то прикладной уровень оказывает услугу конечному пользователю.

Также здесь мы видим, что модель OSI 7 проводит четкую границу между протоколом и службой, службы работают между уровнями внутри одного устройства, а протоколы отвечают за взаимодействие двух устройств на одном уровне. Еще по рисунку можно понять, что данные разбиваются на более мелкие фрагменты два раза:

1. Первый раз данные разбиваются на сегменты, когда приходят с сеансового уровня на транспортный, при этом на транспортном уровне сегменты получают специальные метки, по которым принимающая сторона сможет понять в какой последовательности склеивать полученные сегменты, чтобы получить исходные данные.
2. Второй раз деление происходит, когда передающее устройство готовится отправить кадр в среду передачи данных, для этого оно разбивает кадр на последовательность нулей и единиц (биты).

Процесс сборки происходит в обратном порядке: сперва принимающая сторона из последовательности бит склеит кадр (обратите внимание: принимающая сторона не знает правильную последовательность, поэтому если она получит биты не в той последовательности, то не сможет верно собрать кадр), а затем принимающее устройство из сегментов соберет данные.

При этом стоит сказать следующее: возьмем для примера «Сегмент 1», который затем у нас превратится в «Кадр 1» (для начала попробуйте ответить самостоятельно на вот такой вопрос: что больше, «Кадр 1» или «Сегмент 1»). Правильный ответ здесь: «Кадр 1» больше и вот почему: дело все в том, что, когда данные поступают с сеансового уровня на транспортный, они разбиваются на фрагменты, к каждому фрагменту данных на транспортном уровне добавляется заголовок, по которому можно будет восстановить исходные данные, давайте сейчас будем называть фрагмент данных с заголовком транспортного уровня сегментом.

Дальше сегмент спускается с транспортного уровня на сетевой, для сетевого уровня данными (или просто полезной информацией) является заголовок транспортного уровня плюс, закрепленный за ним фрагмент данных, то есть сегмент целиком, поверх этого сегмента сетевой уровень ставит свой заголовок, с помощью которого будет определен маршрут, по которому получившаяся конструкция, называемая пакетом, пройдет по сети, таким образом получается, что пакет – это сегмент, поверх которого проставлен заголовок сетевого уровня. То есть «Пакет 1» по размеру уже больше, чем «Сегмент 1» (мы сейчас имеем ввиду стандартную ситуацию, когда не происходит фрагментации IP-пакетов, про фрагментацию мы поговорим отдельно).

Дальше данные опустятся с сетевого уровня на канальный, для канального уровня данными является вот такая конструкция: небольшой фрагмент действительно полезных данных, который пользователь хотел передать, над которым был повешан заголовок транспортного уровня, над которым есть заголовок сетевого уровня, то есть сетевой пакет – это и есть полезные данные для канального уровня, поверх пакета на канальному уровне будет установлен еще один заголовок, но это будет еще не кадр, поскольку после того, как над пакетом будет установлен заголовок, узел посчитает контрольную сумму, которую запишет в конце кадра, то есть после того, как закончится пакет, эта контрольная сумма нужна для проверки целостности кадра на принимающей стороне. Для наглядности можете обратить внимание на Рисунок 1.14.3.

Рисунок 1.14.3 Что происходит, когда данные переходят с верхнего уровня на нижний

Здесь наглядно показано все то, о чем я так долго и упорно писал. Перед тем как отправить кадр в среду передачи данных, передающий узел превратит его в последовательность бит. На принимающей стороне действия будут происходить в обратном порядке. Процесс упаковки данных в заголовки называется инкапсуляцией данных, а процесс распаковки данных называется декапсуляцией, об этом мы поговорим в отдельной теме.

1.14.4 Физический уровень эталонной модели сетевого взаимодействия

Название первого уровня эталонной модели сетевого взаимодействия говорит само за себя, на физическом уровне определяются основные характеристики сигналов и среды, в которой эти сигналы распространяются. Единицей измерения на физическом уровне или PDU физического уровня является бит – логический ноль и логическая единица, при этом стоит отметить, что за каждым состоянием (нулем или единицей) закреплен определенный сигнал с определенными характеристиками, то есть логический ноль – это не сигнал нулевого уровня, иначе как понять, что передача данных не ведется.

На физическом уровне учитывается и то, что сигналы передаются не мгновенно, у каждого сигнала есть длительность (интервал времени, когда сигнал начинается и когда заканчивается), а также время, за которое сигнал проходит расстояние из точки А в точку Б. Также физический уровень вместе с канальным определяет возможную физическую топологию компьютерной сети и режим передачи данных: двунаправленный (дуплексный) или однонаправленный (полудуплексный). В первом случае устройство может одновременно и передавать, и принимать данные, во втором случае одно устройство отправляет данные, а другое слушает и принимает.

На физическом уровне происходит выбор среды передачи данных и характеристики этой среды, условно мы можем разделить все среды на два вида: проводные и беспроводные. Проводные и беспроводные среды тоже делятся. Так, например, если говорить о проводах, то чаще всего вам будут встречаться медные и оптические линии связи, про оптические мы поверхностно поговорим в отдельной теме, сейчас даже не будем трогать этот зоопарк. На данный момент в Ethernet сетях в качестве медных проводников чаще всего используется витая пара, которая вытеснила коаксиальный кабель из-за того, что Ethernet сеть на коаксиальном кабеле имеет топологию общая шина, а как мы в дальнейшем узнаем, топология общая шина – это страшный сон сетевого инженера.

Стоит отметить, что от выбранного проводника зависит расстояние, на которое можно предавать данные между двумя точками (из этой публикации вы сможете узнать о деление компьютерных сетей в зависимости от их масштаба), то есть физический уровень определяет и эту характеристику компьютерной сети. Еще на физическом уровне определяется скорость передачи данных между двумя точками сети. Также физический уровень и выбранный тип проводника определяет тип портов на конечных устройствах и способы оконечивания линий (об этом мы немного говорили, когда рассматривали взаимодействие двух компьютеров по сети в Cisco Packet Tracer).

Если говорить про беспроводные среды передачи данных, то главным фактором, определяющим технологию беспроводной передачи данных, является частота волн, которыми обмениваются приемопередающими устройствами. Наиболее распространенной технологией беспроводной передачи данных является Wi-Fi.

Стоит выделить устройства, работающие на физическом уровне: во-первых, это всевозможные усилители и ретрансляторы сигнала, которые используются тогда, когда расстояние для выбранной среды передачи данных слишком велико, во-вторых, это приемопередающие антенны. Далее можно выделить всевозможные конвертора, которые позволяют передавать сигнал между различными средами. Так, например, SFP-модуль, вставляемый в коммутатор, превращает выходной электрический сигнал в оптический сигнал (оптическая линия имеет большую пропускную способность по сравнению с медной линией и позволяет передавать данные на большей скорости), а входной оптический сигнал в электрический, с которым может работать процессор и другие электрические модули коммутатора. Стоит вспомнить и о хабах и сетевых концентраторах, которые являются типичными устройствами физического уровня, чуть подробнее мы о них поговорим позже, сейчас же просто запомните: не нужно путать хабы с неуправляемыми коммутаторами и не нужно вообще использовать хабы и сетевые концентраторы.

Если вам интересны протоколы физического уровня, то вот вам список: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960. Сюда же можно отнести и технологию Ethernet, которая работает одновременно и на канальном, и на физическом уровнях, она для нас наиболее интересна, также мы немного поговорим о Wi-Fi сетях.

1.14.5 Канальный уровень модели OSI 7, его устройства и протоколы

Канальный уровень идет вторым по счету в семиуровневой модели. На этом уровне у устройств появляются адреса, которые однозначно их идентифицируют, сейчас я говорю про MAC-адреса, но не стоит думать, что на физическом уровне адресов нет, они есть и о них мы поговорим, когда будем разбираться с адресацией в компьютерных сетях. У канального уровня есть две очень важных задачи:

1. Первая заключается в формирование сообщений из последовательности бит. Эти сообщения имеют строгий формат, благодаря которому будет легко управлять логикой передачи в канале связи, а также процессом доступа к ресурсам канальной среды.
2. Вторая задача заключается в обнаружении ошибок, некоторые технологии канального уровня умеют только обнаруживать ошибки, некоторые обнаруживать и исправлять, а некоторые обнаруживать и запрашивать повторную передачу. Количество ошибок, которые можно обнаружить и/или исправить зависит от используемых канальных кодов (подробнее читайте у Таненбаума и Скляра, список литературы есть в первой публикации, в которой мы говорили о данном курсе по компьютерным сетям).

Иногда на канальном уровне решается проблема быстрого передатчика и медленного приемника, то есть может быть реализован механизм, который позволяет приемнику давать указанию передатчику о том, с какой скоростью следует передавать данные.

Типичным устройством канального уровня является сетевой коммутатор, именно благодаря появлению коммутатора в Ethernet сетях появилась возможность реализовать топологию звезда, а после того, как появился протокол STP, у нас появилась возможность строить кольца в Ethernet сетях.

По большей мере на канальном уровне в рамках данного курса нас будут интересовать протокол ARP и технология Ethernet (а также протоколы и технологии канального уровня, которые тесно связаны с сетями Ethernet). Если же вам интересно: какие протоколы и технологии есть еще на канальном уровне, то вот небольшой список: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (предоставляет функции LLC для подуровня IEEE 802 MAC), Link Access Procedures, D channel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25, ARP.

1.14.6 Сетевой уровень эталонной модели, протоколы и оборудование сетевого уровня

На сетевом уровне модели OSI есть один самый важный протокол – это протокол IP и есть протоколы, которые помогают работать инженеру с IP. Сетевой уровень является третьим по счету в иерархии эталонной модели. Если говорит про физические устройства компьютерной сети, работающие на третьем уровне, то это маршрутизаторы/роутеры, нет, тут конечно можно выделить коммутаторы уровня L3, но маршрутизация в них происходит не совсем честная.

Задача сетевого уровня заключается в том, чтобы обеспечить связь и выбор оптимального пути (с точки зрения сетевого инженера) между двумя узлами компьютерной сети, при этом сами узлы могут находиться в разных подсетях, а с географической точки зрения могут быть очень сильно удалены друг от друга. Если говорить коротко, то сетевой уровень в модели OSI 7 решает две важные задачи:

1. Решается задача логической адресации узлов.
2. Происходит выбор оптимального пути для доставки данных.

Для адресации узлов компьютерной сети на третьем уровне мы будем использовать IP-адреса, единицей измерения данных на сетевом уровне или PDU является пакет, для нас это будет IP-пакет. Тут стоит отметить, что протокол IP не имеет никакого отношения к модели OSI, этот протокол из модели TCP/IP, но так уж получилось, что в реальном мире протоколы модели OSI 7 практически не используются, и я не вижу смысла разбираться с тем, что никому и нигде ненужно. Добавим, что протокол IP передает данные без установления соединения, в то время как модель OSI 7 на сетевом уровне предлагает два варианта связи: с установлением соединения и без установления соединения. Еще одной важной задачей сетевого уровня является балансировка нагрузки.

Для нас одним из самых важных протоколов сетевого уровня является протокол IP, который обеспечивает логическую адресацию компьютерной сети. Также на сетевом уровне работают протоколы динамической маршрутизации, эти протоколы дают возможность роутерам обмениваться информацией о известных сетях практически без участия человека, позже мы узнаем о том, на какие виды делятся протоколы динамической маршрутизации, сейчас же просто перечислим некоторые: RIP (скорее всего вы уже нигде не встретите этот протокол, но мы с ним разберемся, так как он очень прост и на его примере будут легко разобраться с основными принципами динамической маршрутизации), EIGRP, OSPF, IS-IS.

1.14.7 Транспортный уровень семиуровневой модели и протоколы TCP, UDP

Транспортный уровень модели OSI 7 – это последний уровень, за который отвечает сетевой инженер, правильнее будет сказать так: на транспортном уровне компьютерной сети находится граница между зонами ответственности сетевых инженеров и людей, занимающихся обслуживанием непосредственно узлов компьютерной сети (системных администраторов, программистов DevOps-инженеров).

Транспортный уровень компьютерной сети обеспечивает сквозное соединение между двумя узлами компьютерной сети поверх ненадежной сети передачи данных. Два конечных узла (то есть компьютера) из разных подсетей по сути общаются на транспортном уровне эталонной модели. К модели OSI 7 это не относится, так как здесь на транспортном уровне поддерживается только один вид соединения, но в большинстве компьютерных сетей на транспортном уровне определяется вид соединения: протокол TCP позволяет организовать связь с установлением соединения, он используется для передачи данных, для которых потери критичны (файлы, тексты и т.д.), а протокол UDP позволяет организовать связь без установления соединения, этот протокол используется для передачи данных, для которых более критичны задержки (аудио и видео связь в режиме реального времени, онлайн игры).
Уровни эталонной модели, которые находятся выше транспортного, решают задачи взаимодействия пользователя с приложениями компьютера и представления данных в удобном для конечного потребителя услуги виде. Уровни с первого по четвертый решают задачи передачи данных между узлами компьютерной сети.

Мы уже отмечали, что транспортный уровень нужен для передачи данных между узлами поверх ненадежной компьютерной сети, то есть транспортный уровень создает для конечного узла виртуальный канал (с определенными характеристиками в зависимости от типа передаваемых данных), таким образом транспортный уровень взаимодействует с нижележащими уровнями, но помимо этого транспортный уровень взаимодействует с вышестоящим уровнем, то есть предоставляет ему услугу, с сеансового уровня на транспортный информация поступает в виде данных, эти данные транспортный уровень делит на небольшие фрагменты, которые можно передавать по сети, в случае протокола TCP такие фрагменты называются сегментами, а в случае протокола UDP такие фрагменты называются дейтаграммами или датаграммами.

Например, взаимодействие между клиентом и сервером по протоколу HTTP происходит поверх транспортного протокола TCP, при этом взаимодействующим устройствам (то есть клиентскому компьютеру, на котором установлен браузер и серверу, на котором работает серверное приложение, например, веб-сервер Apache) совсем неважно сколько узлов находится между ними и каким маршрутом пойдет трафик, поэтому соединение на транспортном уровне называется сквозным (о схеме взаимодействия клиент-сервер можно почитать подробнее здесь). Если же говорить совсем коротко, то на транспортном уровне решается несколько важных задач:

1. Организовывается сквозное соединение между конечными узлами с приемлемым качеством.
2. Обеспечивается надежная связь между узлами поверх ненадежной сети, то есть транспортный уровень может гарантировать, что принимающая сторона получит неповрежденные данные в той последовательности, в которой они были отправлены.
3. На транспортном уровне происходит процесс управления соединением между обменивающимися сторонами, то есть устанавливается и разрывается соединение.
4. Транспортный уровень получается данные от сеансового уровня и разбивает их на сообщения, которые будет удобно передавать по сети.

Также стоит отметить следующее: если физический и канальный уровень определяли физическую топологию компьютерной сети, а сетевой уровень определял ее логическую топологию. То на транспортном уровне всегда одна топология, которую можно назвать точка-точка. Почему так? Да потому что вам всегда нужно устанавливать связь с удаленными машинами и если вы хотите смотреть YouTube и слушать музыку в Вконтакте, то вам нужно будет установить соединение с этими серверами, а если вы захотите еще и почитать Википедию, то вам придется установить связь еще и с этим сервером. И понятно, что сервер, на котором работает YouTube не сможет обратиться к серверам Википедии через вашу машину.

1.14.8 Что нужно знать сетевому инженеру про верхние уровни модели OSI 7

Мы уже отмечали, что процессы, происходящие на уровнях модели OSI 7 выше транспортного, сетевого инженера волновать не должны, но на этих уровнях есть несколько интересных и полезных для сетевого инженера технологий и протоколов, о которых стоит упомянуть, а также стоит сказать о функциях вышестоящих уровней. Пойдем по порядку.

Сеансовый или пятый уровень модели OSI 7

На сеансовом уровне мы сразу же сталкиваемся с одним из главных недостатков эталонной модели – повторением и дублированием функционала между уровнями. На пятом уровне модели OSI 7 происходит создание, управлением и завершение сеанса связи между двумя хостами. Также сеансовый уровень оказывает услугу представительскому в виде синхронизации и управления обмена данными.

Представления — шестой уровень эталонной модели

Уровень представления или представительский уровень является шестым по счету в эталонной модели передачи данных, этот уровень гарантирует, что данные отправленные прикладным уровнем одной машины, будут распознаны прикладным уровнем другой машины. Например, одна машина использует кодировку UTF-8, а вторая машина умеет представлять данные пользователю только ASCII, уровень представления решает как раз-таки отвечает за преобразование текста из кодировки UTF-8 в кодировку ASCII и обратно.

Прикладной уровень или уровень приложений

Прикладной уровень или уровень приложений – это верхушка айсберга под названием эталонная модель передачи данных, именно с этим уровнем работают пользователи, безжалостно и хаотично кликая устройством ввода типа мышь по поверхностям своих мониторов. Этот уровень не предоставляет услуги другим уровням, на этом уровне приложения обмениваются данными напрямую, например, ваш браузер и веб-сервер в интернете обмениваются данными по протоколу HTTP, а файловый клиент взаимодействует с удаленным файловым сервером по протоколу FTP или SFTP (s – это не security, s – это simple, FTP в качестве транспорта использует TCP, а SFTP использует UDP).

Про уровни мы поговорили, теперь давайте обсудим полезные протоколы и технологии. Мы уже упоминали протокол SFTP, производители сетевого оборудования очень его любят, так как он дешевле и проще в реализации, нежели FTP (реализовать TCP гораздо сложнее и дороже, нежели UDP). Зачем нужен протокол передачи файлов? Например, вы подготовили совершенно новый конфигурационный файл для своего сетевого устройства и не хотите тратить время на построчное выполнение команд через интерфейс командной строки, тогда вы можете воспользоваться файловым протоколом и загрузить новый конфиг на устройство.
Есть еще древний протокол telnet, который создавался в те времена, когда не было мышек, но он до сих пор используется для удаленного управления сетевыми устройствами при помощи специальных клиентов, одним из таких клиентов является Putty, можете почитать про него отдельно. Кстати говоря, клиентское приложение решает проблему с мышью.

Не удивляйтесь, но протокол HTTP знать полезно. Во-первых, у многих сетевых устройств есть графический веб-интерфейс, правда использовать его для диагностики и конфигурирования – это боль, страдание и унижение, даже если вы попытаетесь сконфигурировать простенький коммутатор уровня доступа. Во-вторых, если вы попадете в тех. поддержку провайдера, то поймете, что 90% обращений абонентов связаны с глупостью абонентов, а не проблемами на вашей сети, чтобы понимать, что у абонента случилось, вам нужно уметь интерпретировать сообщения на экране абонентского браузера и знать коды состояния HTTP сервера.
Стоит сказать и про протокол SNMP, который используется в более-менее масштабных компьютерных сетях для мониторинга, протокол очень интересный и полезный, но к сожалению, мы не уделим ему никакого внимания. Протокол SSH также будет вам полезен, этот протокол не просто позволяет удаленно управлять различными устройствами, но еще и шифрует весь трафик.
Есть два очень полезных протокола: DHCP и DNS, о этих протоколах мы будем говорить отдельно, сейчас лишь отметим, что первый позволяет выдавать узлам вашей сети IP-адреса и другие сетевые настройки динамически, то есть без вашего участия (узел сам делает запрос на получение нужных данных к серверу), что очень удобно, когда узлов в вашей сети больше десяти. Второй отвечает за магию превращения доменных имен в IP-адреса и наоборот.

Естественно, я упомянул не все протоколы, которые находятся на уровне выше транспортного и могут быть полезны сетевому инженеру, их гораздо больше и всё зависит от сферы и выбранного вам профиля.

1.14.9 Выводы

Итак, мы с вами разобрались с основными принципами работы эталонной модели сетевого взаимодействия, которую еще называют семиуровневая модель или просто модель OSI 7. Здесь важно отметить, что модель OSI 7 описывает принципы и архитектуры работы компьютерной сети, то есть определяет функции компьютерной сети на каждом из уровней.

Физический уровень определяет параметры и характеристики среды передачи данных, а также описывает реальные сигналы, которые бегают по проводам или летают по воздуху. Канальный уровень определяет методы доступа физических устройств к ресурсам сети передачи данных, а также отвечает за проверку целостности данных.

На сетевом уровне происходит логическая адресация устройств компьютерной сети, а также определяется маршрут, по которому будут передаваться пакеты по сети, в добавок к этому сетевой уровень обеспечивает связь между разными сетями. Благодаря функциям сетевого уровня компьютер, находящийся в Австралии может взаимодействовать с узлом, находящимся в Европе.
Транспортный уровень реализует туннельную связь между двумя конечными узлами, то есть он отвечает за надежную передачу данных между удаленными узлами поверх ненадёжной сети, в котором в любой момент времени может случиться всё что угодно, также транспортный уровень позволяет компьютеру разделять трафик различных приложений, а еще он выполняет фрагментацию, то есть разбивает данные, получаемые с верхнего уровня на мелкие фрагменты.

Уровни выше транспортного нам не так интересны, но все же стоит отметить, что сеансовый уровень эталонной модели управляет сеансом связи, представительский уровень выполняет функцию переводчика, то есть он отвечает за то, что компьютер одного производителя поймет и сможет обработать формат данных, полученный от компьютера другого производителя, ну и на конец прикладной уровень в модели OSI 7 служит для взаимодействия с конечным потребителем услуги, то есть с человеком.

Основы интернета, часть 1. Семь уровней модели OSI. Принцип работы эталонной модели

Здравствуйте, уважаемые посетители моего скромного блога для начинающих вебразработчиков и web мастеров ZametkiNaPolyah.ru. Продолжим сегодня рубрику Заметки о хостингах и доменах. И поговорю я сегодня о том, что такое интернет. А точнее о его основах. Поговорим, о том, где есть начало интернета и где его конец, которых кстати и нет. Попытаемся разобраться с основами основ. Познакомимся с эталонной моделью или как ее еще называют модель OSI, так же вы можете встретить такое название, семиуровневая модель. Также, я постараюсь на пальцах объяснить как работает эталонная модель. Сразу скажу, что мопед не мой. Ну то есть, пример, того как работает модель OSI, приведенный в данной статье был придуман на курсах Microsoft.

И так, данная статья довольно поверхностная и если вам знакомы термины написанные выше, то можете смело пропускать данную публикацию, ничего нового для себя вы в ней не найдете, хотя можете и прочитать, а может быть даже и поправить автора.

Основы интернета. Как устроен интернет. Что такое эталонная модель(модель OSI)

Содержание статьи:

Начнем по порядку, для тех, кто еще не знает, синяя буковка е на рабочем столе – это не есть интернет, ровным счетом, как и красный овал, лиса, обхватывающая земной шар или синий компас, все выше перечисленное – не интернет. Давайте разберемся, что такое интернет. Не секрет, что в современном мире практически все компьютеры объединены в одну большую сеть, у которой нет начала и нет конца. Эта сеть и есть интернет(можно называть сеть TCP/IP, ровным счетом, как и любую локальную сеть).

Теперь давайте разберемся, как общаются компьютеры внутри сети интернет, то есть как передаются данные между компьютеры внутри сети(любой не только интернет). Для этого мы должны познакомиться с таким понятием как, семиуровневая модель, ее еще называют эталонной моделью или модель OSI. Эту модель придумали ученные, поэтому она называется эталонной и никому не нужна. Эта модель была разработана для облегчения и разделения труда инженеров и программистов, чтобы людям было понятно, на каком уровне и с каким оборудованием они работают. Как вы уже поняли, модель OSI состоит из семи уровней. Самый наверное популярный вопрос, это сколько уровней в эталонной модели(модели OSI), если вы знаете, что этих уровней семь, то больше ничего знать и не надо.

И так на рисунке мы видим название всех семи уровней, нумерация уровней эталонной модели происходит сверху вниз, то есть в самом низу у нас первый уровень, а на верху, седьмой уровень. Сразу скажу, что три нижних уровня, а именно: физический, канальный и сетевой – это ни что иное, как система сотовой связи. Если я не ничего не перепутал, у вас сейчас открыт браузер, и перед тем как попасть на эту страницу вы сделали запрос, между тем как вы нажали по ссылке и у вас на мониторе появилась эта страница прошло несколько этапов, о которых вы даже не догадываетесь. На каждом уровне модели OSI сидят программисты, более того, каждый уровень обслуживают различные инженеры. Давайте разберемся, что происходит на каждом уровне модели OSI.

Семь уровней модели OSI: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический.

В данном разделе мы вкратце поговорим о том, что происходит на каждом из семи уровней модели OSI.

Седьмой уровень модели OSI — прикладной уровень

И начнем мы с верхнего уровня модели OSI – прикладной уровень или как его еще называют – Application. На прикладном уровне взаимодействуют приложения, фактически, когда вы пишите HTML страницы или создаете сайты вы работаете на седьмом уровне эталонной модели. На прикладном уровне данные передаются по протоколам HTTP, FTP, SMPT, POP3, IRC, в зависимости от типов данных. Если мы хотим передавать файлы больших размеров, то целесообразнее использовать FTP протокол(FileZilla бесплатный FTP клиент), для передачи электронных писем используется SMPT, POP3, IMAP4 протоколы и так далее.

Шестой уровень эталонной модели — представительный уровень

Чуть ниже, представительный уровень – это шестой уровень модели OSI. По английски звучит как Presentation. С прикладного уровня данные приходят на представительный и там с ними что-то происходит. Например, на шестом уровне данные конвертируются(преобразуются в удобный для дальнейшей передачи формат).

Пятый уровень модели OSI — сеансовый уровень

Пятым уровнем эталонной модели является сеансовый уровень или иначе Session. На этом уровне происходит шифрование передаваемых данных.

Четвертый уровень эталонной модели — транспортный уровень

Четвертый уровень модели OSI – транспортный уровень(transport), на котором данные разбиваются на небольшие фрагменты, которые называются пакеты, для отправки этих самых данных.

Третий уровень модели OSI — сетевой уровень

На третьем уровне эталонной модели, то есть на сетевом уровне(Network), происходит маршрутизация пакетов, на которые были разбиты данные в транспортном уровне. Ну кто видел карту должен себе это все дело представлять, маршрутизатор  составляет специальные таблицы, по которым и определяет, по какому пути и через какие узлы будет проходить тот или иной пакет. Представьте, что вам надо попасть из Воронежа в Саратов, что вы сделаете, возьмете карту и на ней отметите маршрут, а так же объездные пути, если по первоначальному маршруту проезд будет невозможен. Примерно по такому же принципу происходит маршрутизация пакетов на сетевом уровне.

Второй уровень эталонной модели — канальный уровень

Второй уровень модели OSI является канальный уровень(Data-Link), который предназначен для контроля ошибок при передаче данных и преобразования данных. Если данные поступают снизу, то есть с физического уровня, то в канальном уровне электрический сигнал преобразует в кадры или пакеты, если данные приходят с сетевого уровня, то пакеты преобразуются в электрические сигналы.

Первый уровень модели OSI — физический уровень

И наконец, первый уровень эталонной модели – физический уровень(Physical). Физический уровень это среда передачи данных, будь-то провода, эфир и прочее. Этот уровень предназначен для непосредственной передачи данных.

Что такое протокол для чего используются протоколы в эталонной модели

Конечно, каждый уровень обслуживает специальный персонал. То есть, например, программисту, работающему на седьмом уровне, не стоит задумываться о том, что происходит на четвертом уровне, более того он и не должен задумываться об этом. То есть, программист на седьмом уровне работает с абстрактными данными, у него есть задача – создать электронный каталог автомобилей, для их продажи. Вот он и говорит, что вот эта переменная – автомобиль, а вот эта переменная – пользователь, вот этот посетитель выставил на продажу автомобиль, а вот этот пользователь его купил, а как вы знаете любой компьютер «разговаривает» на языке единичек и ноликов и если программист на седьмом уровне модели OSI будет задумываться о том, куда пишутся нолики и единички он просто никогда в жизни не напишет этот каталог.

Но ведь все, что содержится в каталоге, как и сам каталог, это нолики и единички и поэтому это всё спускается по уровням вниз. И на четвертом уровне для программиста это уже не автомобиль или покупатель, а единички и нолики.

На рисунке в скобках, рядом с каждым уровнем написаны английские буковки. Эти буковки – протоколы. В сфере IT, протоколы аналогичны протоколам в жизни, то есть, протоколы регламентируют и стандартизируют процессы передачи данных. Например, какой бит отвечает за начало пакета, какой бит или комбинация является окончанием пакета. Какая последовательность бит используется для раскодирования сообщения и так далее. Еще протоколы нужны для того, чтобы различные машины, различных производителей и с различными операционными системами, да к тому же с различными браузерами понимали друг друга. Понятно, что на каждом уровне различные протоколы. И на каждом уровне все четко знают где и что происходит.

Пример того, как работает эталонная модель. Принцип работы модели OSI.

Перед тем как продолжить написание статьи, я хочу отправить привет Билу Гейтсу и его компании мелких и мягких. Так как именно на курсах майкрасофта был придуман пример того, как работает модель OSI.

Теперь давайте на пальцах разберемся, как работает эталонная модель. Начиная с того как мы нажали по ссылке и заканчивая тем, как сервер(в качестве локального сервера можно использовать Denwer) выдает ответ на наше действие. Представим, что у нас есть две компании, Угл и Андекс. И директор компании Угл решил сделать подарок директору компании Андекс. Но вот незадача, директор Угла не знает ничего про директора Андекс, он знает только, что есть такой директор. Поэтому директор фирмы Угл вызывает своего заместителя и говорит ему: «Вот подарок для директора Андекс, упакуйте, оформите и доставьте ему». Затем этот заместитель попросил своего помощника узнать, где находится офис Андекс.

После этого подарок отправляется на упаковку, в упаковочный отдел. После того как подарок был упакован, его надо транспортировать по адресу, этим занимается служба доставки, следовательно надо позвонить в службу по перевозкам и договориться о доставки подарка. Как только будет оговорена доставка, посылка попадает непосредственно к перевозчику.  Перевозчик приезжает в компанию Андекс, в которой в обратном порядке происходит распаковка подарка. Действия те же самые, но наоборот. Транспортировка, распаковка, затем подарок попадает в руки заместителя директора Андекс, который доставляет его директору Андекс.

Примерно так и работает семиуровневая модель. Аналогичные действия происходят между моментом, когда вы написали URL-адрес в адресную строку браузера и ответам сервера на этот запрос.

На этом всё, спасибо за внимание, надеюсь, что был хоть чем-то полезен и до скорых встреч на страницах блога для начинающих вебразработчиков и вебмастеров ZametkiNaPolyah.ru 

Сетевая модель OSI – 7 уровней эталонной модели взаимодействия компьютеров | Info-Comp.ru

Данный материал посвящен эталонной сетевой семиуровневой модели OSI. Здесь Вы найдете ответ на вопрос для чего системным администраторам необходимо понимать данную сетевую модель, будут рассмотрены все 7 уровней модели, а также Вы узнаете основы модели TCP/IP, которая и была построена на основе эталонной модели OSI.

Когда я начал увлекаться различными IT технологиями, стал работать в этой сфере, я, конечно же, не знал не о какой модели, даже не задумывался об этом, но мне более опытный специалист посоветовал изучить, точнее, просто понять эту модель, добавив что «если будешь понимать все принципы взаимодействия, то будет намного проще управлять, конфигурировать сеть и решать всевозможные сетевые и другие проблемы». Я его, конечно же, послушался и стал лопатить книги, Интернет и другие источники информации, одновременно с этим проверять на существующей сети, правда ли это все так на самом деле.

В современном мире развитие сетевой инфраструктуры достигло такого высокого уровня, что без построения, даже маленькой сети,  предприятие (в т.ч. и маленькое) не сможет просто на всего нормально существовать, поэтому системные администраторы становятся, все более востребованы. А для качественного построения и конфигурирования любой сети, системный администратор должен понимать принципы эталонной модели OSI, как раз, для того чтобы Вы научились понимать взаимодействие сетевых приложений, да и вообще принципы сетевой передачи данных, я попытаюсь изложить этот материал доступно даже для начинающих админов.

Сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model) – это абстрактная модель взаимодействия компьютеров, приложений и других устройств в сети. Если вкратце, суть данной модели состоит в том, что организация ISO (International Organization for Standardization) разработала стандарт работы сети, для того чтобы все смогли опираться на него, и происходило совместимость всех сетей и взаимодействие между ними. Один из самых популярных протоколов взаимодействия сети, который применяется во всем мире, это TCP/IP он и построен на базе эталонной модели.

Ну, давайте перейдем непосредственно к самим уровням этой модели, и для начала ознакомитесь с общей картиной этой модели в разрезе ее уровней.

Теперь поговорим поподробней о каждом уровне, принято описывать уровни эталонной модели сверху в низ, именно по этому пути, и происходит взаимодействие, на одном компьютере сверху вниз, а на компьютере где идет прием данных снизу вверх, т.е. данные проходят каждый уровень последовательно.

Описание уровней сетевой модели

Уровень приложений (7) (прикладной уровень) – это отправная и в то же время конечная точка данных, которые Вы хотите передать по сети. Этот уровень отвечает за взаимодействие приложений по сети, т.е. на этом уровне общаются приложения. Это самый верхний уровень и необходимо помнить это, при решении возникающих проблем.

На этом уровне работают такие протоколы как: HTTP, POP3, SMTP, FTP, TELNET и другие. Другими словами приложение 1 посылает запрос приложению 2 по средствам этих протоколов, и для того чтобы узнать, что приложение 1 послало запрос именно приложению 2, между ними должна быть связь, вот именно протокол и отвечает за эту связь.

Уровень представления (6) – этот уровень отвечает за кодирование данных, для того чтобы их потом можно было передать по сети и соответственно преобразует их обратно, для того чтобы приложение понимало эти данные. После этого уровня данные для других уровней становятся одинаковыми, т.е. без разницы, что это за данные, будь то документ word или сообщение электронной почты.

На этом уровне работают такие протоколы как: RDP, LPP, NDR и другие.

Сеансовый уровень (5) – отвечает за поддержание сеанса между передачей данных, т.е. продолжительность сеанса отличается, в зависимости от передаваемых данных, поэтому его необходимо поддерживать или прекращать.

На этом уровне работают следующие протоколы: ASP, L2TP, PPTP и другие.

Транспортный уровень (4) – отвечает за надежность передачи данных. Он также разбивает данные на сегменты и собирает их обратно, так как данные бывают разного размера. Существует два известных протокола этого уровня — это TCP и UDP. TCP протокол дает гарантию на то, что данные будут доставлены в полном объеме, а протокол UDP этого не гарантирует, именно поэтому их используют для разных целей.

Сетевой уровень (3) – он предназначен для  определения пути, по которому должны пройти данные. На этом уровне работают маршрутизаторы. Также он отвечает за: трансляцию логических адресов и имён в физические, определение короткого маршрута, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок в сети. Именно на этом уровне работает протокол IP и протоколы маршрутизации, например RIP, OSPF.

Канальный уровень (2) – он обеспечивает взаимодействие на физическом уровне, на этом уровне определяются MAC адреса сетевых устройств, также здесь ведется контроль ошибок и их исправление, т.е. посылает повторный запрос поврежденного кадра.

Физический уровень (1) – это уже непосредственно преобразование всех кадров в электрические импульсы и обратно. Другими словами физическая передача данных. На этом уровне работают концентраторы.

Вот так выглядит весь процесс передачи данных с точки зрения этой модели. Она является эталонной и стандартизированной и поэтому на ней основаны другие сетевые технологии и модели в частности модель TCP/IP.

Модель TCP IP

Модель TCP/IP немного отличается от модели OSI, если говорить конкретней в данной модели объединили некоторые уровни модели OSI и их здесь всего 4:

• Прикладной;
• Транспортный;
• Сетевой;
• Канальный.

На картинке представлено отличие двух моделей, а также еще раз показано на каких уровнях работают всем известные протоколы.

Говорить о сетевой модели OSI и конкретно про взаимодействие компьютеров в сети можно долго и в рамках одной статьи это не уместить, да и будет немного не понятно, поэтому здесь я попытался представить как бы основу этой модели и описание всех уровней. Главное понимать, что все это действительно так и файл, который Вы отправили по сети проходит просто «огромный» путь, перед тем как попасть к конечному пользователю, но это происходит на столько быстро, что Вы этого не замечаете, во многом благодаря развитым сетевым технологиям.

Надеюсь все это, Вам поможет понимать взаимодействие сетей.

Нравится1Не нравится

Уровни модели OSI

Подробности

Родительская категория: Сетевые технологии

Сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model) — это базовая модель взаимодействия открытых систем. Иными словами — это определённый стандарт, по которому действуют сетевые технологии.

Упомянутая система состоит из семи уровней модели OSI. Каждый протокол работает с протоколами своего уровня либо уровнем ниже, либо выше от себя.

Каждый уровень оперирует определённым типом данных:

1. Физический — бит;
2. Канальный — кадр;
3. Сетевой — пакет;
4. Транспортный — сегменты/дейтаграммы;
5. Сеансовый — сеанс;
6. Представительский — поток;
7. Прикладной — данные

Уровни модели OSI

Прикладной уровень (application layer)

Это самый верхний уровень сетевой модели OSI. Его ещё называют уровень приложений. Предназначен для взаимодействия пользователя с сетью. Уровень предоставляет приложениям возможность использования различных сетевых служб.

Функции:

• удалённый доступ;
• почтовый сервис;
• формирование запросов к следующему уровню (уровень представления)

Сетевые протоколы уровня:

• BitTorrent
• HTTP
• SMTP
• FTP
• SNMP
• TELNET

Уровень представления (presentation layer)

Это второй уровень. По другому называют представительским уровнем. Предназначен для преобразование протоколов, а так же для кодировки и декодировки данных. На данном этапе, запросы доставленные с прикладного уровня, формируются в в вид данных для передачи по сети и наоборот.

Функции:

• сжатие/распаковка данных;
• кодирование/декодирование данных;
• перенаправление запросов

Сетевые протоколы уровня:

Сеансовый уровень (session layer)

Этот уровень сетевой модели OSI отвечает за поддержание сеанса связи. Благодаря данному уровню приложения могут взаимодействовать друг с другом на протяжении долгого времени.

Функции:

• предоставление прав
• создание/приостановление/восстановление/завершение связи

Сетевые протоколы уровня:

• ISO-SP
• L2TP
• NetBIOS
• PPTP
• SMPP
• ZIP

Транспортный уровень (transport layer)

Это четвёртый уровень, если вести отсчёт сверху. Предназначен для надёжной передачи данных. При этом, передача не всегда может быть надёжной. Возможны дублирование и недоставка посылки данных.

Сетевые протоколы уровня:

Сетевой уровень (network layer)

Данный уровень сетевой модели OSI отвечает за определение наилучшего и кратчайшего маршрута для передачи данных.

Функции:

• присвоение адреса
• отслеживание коллизий
• определение маршрута
• коммутация

Сетевые протоколы уровня:

• IPv4/IPv6
  
• IPX
• CLNP
• IPsec
• RIP
• OSPF

Канальный уровень (Data Link layer)

Это шестой уровень, который отвечает за доставку данных между устройствами которые находятся в одной сетевой области.

Функции:

• адресация на уровне аппаратного обеспечения
• контроль за ошибками
• исправление ошибок

Сетевые протоколы уровня:

• PPP
• SLIP
• LAPD
• IEEE 802.11 wireless LAN,
• FDDI
• ARCnet
• ATM

Физический уровень (physical layer)

Самый нижний и самый последний уровень сетевой модели OSI. Служит для определения метода передачи данных в физической/электрической среде. Допустим, любой сайт, например «играть онлайн казино http://bestforplay.net», расположен на каком то сервере, интерфейсы которого тоже передают какой нибудь электрический сигнал по кабелям и проводам.

Функции:

• определение вида передачи данных
• передача данных

Сетевые протоколы уровня:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• 802.11 Wi-Fi
• GSM Um radio interface
• ITU и ITU-T
• EIA RS-232

Таблица 7-и уровневой модели OSI

Модель OSI
Тип данных	Уровень	Функции
Данные	Прикладной	Доступ к сетевым службам
Поток	Представительский	Представление и шифрование данных
Сеансы	Сеансовый	Управление сеансом связи
Сегменты/Дейтаграммы	Транспортный	Прямая связь между конечными пунктами и надежность
Пакеты	Сетевой	Определение маршрута и логическая адресация
Кадры	Канальный	Физическая адресация
Биты	Физический	Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Изменить метки осей в диаграмме

На создаваемой вами диаграмме метки осей отображаются под горизонтальной осью (категория или «X»), рядом с вертикальной осью (значение или «Y») и рядом с осью глубины (в трехмерном пространстве). диаграмма). В вашей диаграмме для подписей этих осей используется текст из исходных данных.

Не путайте метки горизонтальной оси — Qtr 1, Qtr 2, Qtr 3 и Qtr 4, как показано ниже, с метками легенды под ними — Продажи в Восточной Азии 2009 г. и Продажи в Восточной Азии 2010 г.

Изменить текст меток

1. Щелкните каждую ячейку на листе, содержащую текст метки, который нужно изменить.

2. Введите нужный текст в каждую ячейку и нажмите Enter.

   По мере изменения текста в ячейках метки на диаграмме обновляются.

Чтобы сохранить текст в исходных данных на листе таким, какой он есть, и просто создавать собственные метки, вы можете ввести новый текст метки, который не зависит от данных листа:

1. Щелкните правой кнопкой мыши метки категорий, которые нужно изменить, и выберите Выбрать данные .

1. В поле Ярлыки горизонтальной (категории) оси нажмите Изменить .

2. В поле Диапазон меток оси введите нужные метки, разделенные запятыми.

Например, введите Квартал 1 , Квартал 2, Квартал 3, Квартал 4 .

Изменить формат текста и чисел в этикетках

Чтобы изменить формат текста в метках оси категорий:

1. Щелкните правой кнопкой мыши метки оси категорий, которые требуется отформатировать, и выберите Шрифт .

2. На вкладке Шрифт выберите нужные параметры форматирования.

3. На вкладке Межсимвольный интервал выберите нужные параметры интервала.

Чтобы изменить формат чисел на оси значений:

1. Щелкните правой кнопкой мыши метки оси значений, которые нужно отформатировать.

2. Щелкните Ось формата .

3. На панели Format Axis щелкните Number .

   Совет: Если вы не видите на панели раздел Число , убедитесь, что вы выбрали ось значений (обычно это вертикальная ось слева).

4. Выберите нужные параметры числового формата.

   Если в выбранном числовом формате используются десятичные разряды, вы можете указать их в поле Десятичных знаков .

5. Чтобы сохранить числа, связанные с ячейками листа, установите флажок Связано с источником .

   Примечание. Прежде чем форматировать числа как проценты, убедитесь, что числа, показанные на диаграмме, были вычислены как проценты на листе или показаны в десятичном формате, например 0.1 . Чтобы вычислить проценты на листе, разделите сумму на общую сумму. Например, если вы введете = 10/100 и отформатируете результат 0,1 в процентах, число правильно отобразится как 10% .

Совет: Метка оси отличается от заголовка оси, который вы можете добавить, чтобы описать то, что отображается на оси. Названия осей не отображаются на диаграмме автоматически. Чтобы добавить их, см. Раздел Добавление и удаление заголовков на диаграмме.

Этикетки Axis

| Telerik Reporting

Эта статья устарела. Элемент диаграммы теперь заменен более продвинутым элементом диаграммы. Элемент Graph чаще всего используется для построения мощных OLAP / сводных диаграмм.

Для каждого отображаются метки:

• Ось диаграммы для описания категории значений вдоль оси. Например, «Продукты», «Факторы риска», периоды времени или географические регионы.
• Элемент оси диаграммы , чтобы описать конкретное значение или категорию для этого элемента.

• Для форматирования метки оси диаграммы используйте AxisLabel получить доступ StyleLabel и ChartBaseLabel.TextBlock свойства

• Чтобы установить форматирование для всех меток на оси, используйте Стиль: Ось Этикетка StyleLabel и TextAppearance StyleAxisItemText свойства.

• Чтобы отформатировать метку для конкретного элемента оси диаграммы , используйте StyleLabel свойство.

Использовать ChartAxis.MinValue и ChartAxis.MaxValue свойства, чтобы указать минимальное и максимальное значения для отображаемых данных.Минимальное значение ChartAxis.MinValue Свойство позволяет вам указать либо отрицательное, либо положительное число в качестве минимального значения. В примере ниже MinValue ChartAxis.MinValue = -50, ChartAxis.MaxValue = 50 и ChartAxis.Step = 10.

В ChartValueFormat свойство автоматически форматирует значения метки оси как Валюта , Scientific , General , Number , процентов , ShortDate , ShortTime , LongDate , LongTime или Нет .

Вы можете указать горизонтальное и вертикальное выравнивание меток осей и меток элементов оси, используя LayoutStyle.Position свойство метки оси или элемента оси диаграммы соответственно. LayoutStyle.Position имеет дополнительные свойства для AlignedPositions, Положение. Авто, Должность.Икс и Позиция.

Использовать AlignedPositions для автоматического размещения метки справа , слева , сверху , по центру , TopRight , TopLeft , BottomRight или BottomLeft .

Используйте свойство RotationAngle, чтобы повернуть оси и метки элементов оси на любой угол.В примере ниже StyleLabel.RotationAngle установлен на 45.

Отключив Position.Auto Положение. Авто свойство и установка Position.AlignedPosition AlignedPositions до Нет вы можете разместить метку оси в любом месте области построения. В примере ниже PlotArea.YAxis.AxisLabel.Appearance.Position LayoutStyle.Position свойство настроено таким образом, что :

• AlignedPositions = Нет
• Положение. Авто = Ложь
• Позиция.X = 120
• Позиция.Y = 200

YAxis.AxisLabel.Appearance.RotationAngle StyleLabel.RotationAngle = 325.

Это не рекомендуемый или обычный подход, но он служит для иллюстрации гибкости объектной модели.

Также в примере ниже PlotArea.XAxis.AutoScale ChartAxis.AutoScale выключен, поэтому PlotArea.XAxis.Items ChartAxis.Предметы Коллекция может быть заполнена вручную. Каждый ChartAxisItem ChartAxisItem имеет свой ChartBaseLabel.TextBlock.Text собственность, заполненная строками «Некурящие», «Социальные курильщики» и «Заядлые курильщики».

Установка пределов оси и соотношения сторон

Пределы оси, заданные как вектор из четырех, шести или восьми элементов.

Для декартовых осей укажите пределы в одной из следующих форм:

• [xmin xmax ymin ymax] — Установите x — пределы оси в диапазоне от xmin до xmax .Установить y — пределы оси в диапазоне от ymin до ymax .

• [xmin xmax ymin ymax zmin zmax] — Также установите пределы оси z в диапазоне от zmin до zmax .

• [xmin xmax ymin ymax zmin zmax cmin cmax] — Также установите цветовые ограничения. cmin есть значение данных, соответствующее первому цвету в цветовая карта. cmax — это значение данных, которое соответствует последнему цвету в палитре.

Модели XLim , YLim , ZLim и CLim объектов недвижимости Axes объект хранит предел значения.

Для полярных осей укажите пределы в этой форме:

ThetaLim и RLim объектов для объекта PolarAxes сохранить предел значения.

Для частично автоматических ограничений используйте inf или -inf для пределы, которые вы хотите, чтобы оси выбирались автоматически. Например, ось ([- inf 10 0 inf]) позволяет осям выбрать подходящий минимум x -ось предел и максимум y — предел оси.Он использует указанные значения для максимального предела оси x и минимума

настраиваемых меток оси Y в Excel

Я был на конференции ранее этой осенью, и кто-то спросил меня, можно ли создать диаграмму Excel, в которой только первая (верхняя) метка оси Y имеет формат знака процента, а остальные — просто числовые метки. Другими словами, вместо того, чтобы добавлять знаки процента к каждой метке оси Y или вставлять фразу «Проценты» в заголовок или подзаголовок, ей нужен был один знак процента.Примерно так:

Интересный вызов, подумал я. Вы не можете выбрать метки с одной осью в Excel, поэтому вам нужно сделать это по-другому. Но не теряйте надежды! Есть способ! И это не так уж сложно, хотя и занимает немного времени. Все, что мы собираемся сделать, это объединить столбчатую диаграмму с четырьмя отдельными сериями диаграмм рассеяния и использовать имена этих серий диаграммы рассеяния для обозначения оси y. Вы можете подумать, что эта задача состоит из множества шагов, но все они довольно незначительны, и как только вы закончите, вы будете готовы комбинировать диаграммы и использовать диаграммы рассеяния для множества разных задач.

Поехали. Создайте базовую столбчатую диаграмму, и вы получите стандартные метки оси Y. Сколько бы линий сетки вы ни использовали (если вы их используете!), Они будут напрямую соответствовать тому, сколько отдельных диаграмм рассеяния вам понадобится. В этом примере я буду использовать четыре приращения и, следовательно, четыре отдельных диаграммы рассеяния. Мы прикрепим их ко второстепенным осям x и y и добавим метку данных слева. Это оно. Вот мои данные:

Создайте свою столбчатую диаграмму, а затем добавьте первую серию диаграммы рассеяния, выбрав данные и добавив эту серию.Важно указать ячейку D3 в поле имени.

Когда вы нажмете ОК, вы увидите, что у вас есть новый столбец. Теперь есть несколько маленьких шагов:

1. Выберите этот столбец и измените его на диаграмму рассеяния.

2. Выберите точку, щелкните правой кнопкой мыши на Форматировать ряд данных и постройте серию на вторичной оси .

3. Отобразите вторичную горизонтальную ось, перейдя в меню Axes под кнопкой Chart Layout на ленте.(Обратите внимание, как точка перемещается, когда вы это делаете.)

4. Щелкните диаграмму правой кнопкой мыши и выберите Выбрать данные. Теперь вам нужно добавить значения x в серию диаграммы рассеяния (помните, мы назвали ее «100%»). Как только вы это сделаете, вы увидите, что красный квадрат переместится в верхний левый угол диаграммы.

5. Измените максимальное значение на дополнительной оси Y на 100, выбрав и отформатировав ось.

6. Теперь давайте сделаем несколько вещей: отключим второстепенные оси X и Y, выбрав каждую ось, отформатировав каждую и отключив метки, деления и линии.Не удаляйте просто оси! Это отменяет вашу работу.

7. Видите, какая там точка? Теперь выберите эту точку и добавьте метку данных. После добавления отформатируйте его и вместо использования значения Y в качестве метки используйте имя серии , и переместите его в левую часть точки.

8. Теперь добавим четыре других ряда диаграмм рассеяния. (На самом деле это долгий путь. Для этой конкретной диаграммы не нужно добавлять четыре отдельных ряда; см. Note внизу сообщения.)

9. Теперь мы можем немного стилизовать. Установите шаг оси Y на 25….

10. Добавьте метки данных к каждой точке и переместите их влево (вам не нужно менять формат со значения Y на Имя серии , как мы делали раньше, потому что значение — это имя серии)… ..

11. Установите стиль маркера на Без маркера для каждой серии….

12. А теперь установите метки оси Y так, чтобы они отсутствовали, и немного измените размер оси Y, чтобы она соответствовала всей метке 100%.

13. Переместите ось Y и измените стиль диаграммы по своему усмотрению.

Примечание: Вам не обязательно нужны все 5 отдельных диаграмм рассеяния. Поскольку вы можете использовать значение оси Y в качестве меток данных для точек 0, 25, 50 и 75, у вас может быть одна точка диаграммы рассеяния для метки «100%», а затем еще один отдельный ряд для этих точек.

Вы можете расширить эту методологию, добавив другие метки на оси Y, а затем переместить метку в любое место.