Πώς ονομάζεται το ανώτερο επίπεδο του μοντέλου δικτύου; Πώς λειτουργούν οι συσκευές δικτύου σύμφωνα με το μοντέλο δικτύου OSI

Για την εναρμόνιση της λειτουργίας συσκευών δικτύου διαφορετικών κατασκευαστών και τη διασφάλιση της αλληλεπίδρασης δικτύων που χρησιμοποιούν διαφορετικά περιβάλλοντα διάδοσης σήματος, έχει δημιουργηθεί ένα μοντέλο αναφοράς αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων (OSI). Το μοντέλο αναφοράς βασίζεται σε μια ιεραρχική αρχή. Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσίες στο υψηλότερο επίπεδο και χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του κατώτερου επιπέδου.

Η επεξεργασία δεδομένων ξεκινά στο επίπεδο εφαρμογής. Μετά από αυτό, τα δεδομένα περνούν από όλα τα επίπεδα του μοντέλου αναφοράς και μέσω του φυσικού στρώματος αποστέλλονται στο κανάλι επικοινωνίας. Κατά τη λήψη, πραγματοποιείται αντίστροφη επεξεργασία των δεδομένων.

Το μοντέλο αναφοράς OSI εισάγει δύο έννοιες: πρωτόκολλοΚαι διεπαφή.

Ένα πρωτόκολλο είναι ένα σύνολο κανόνων βάσει των οποίων αλληλεπιδρούν τα επίπεδα διαφόρων ανοιχτών συστημάτων.

Μια διεπαφή είναι ένα σύνολο μέσων και μεθόδων αλληλεπίδρασης μεταξύ στοιχείων ενός ανοιχτού συστήματος.

Το πρωτόκολλο ορίζει τους κανόνες για την αλληλεπίδραση μεταξύ μονάδων του ίδιου επιπέδου σε διαφορετικούς κόμβους και τη διεπαφή - μεταξύ μονάδων γειτονικών επιπέδων στον ίδιο κόμβο.

Υπάρχουν συνολικά επτά επίπεδα του μοντέλου αναφοράς OSI. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι πραγματικές στοίβες χρησιμοποιούν λιγότερα επίπεδα. Για παράδειγμα, το δημοφιλές TCP/IP χρησιμοποιεί μόνο τέσσερα επίπεδα. Γιατί συμβαίνει αυτό; Θα εξηγήσουμε λίγο αργότερα. Τώρα ας δούμε κάθε ένα από τα επτά επίπεδα ξεχωριστά.

Επίπεδα μοντέλου OSI:

• Φυσικό επίπεδο. Καθορίζει τον τύπο του μέσου μετάδοσης δεδομένων, τα φυσικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των διεπαφών και τον τύπο του σήματος. Αυτό το επίπεδο ασχολείται με κομμάτια πληροφοριών. Παραδείγματα πρωτοκόλλων φυσικού επιπέδου: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
• Επίπεδο συνδέσμου δεδομένων. Υπεύθυνος για την πρόσβαση στο μέσο μετάδοσης, τη διόρθωση σφαλμάτων και την αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων. Στη ρεσεψιόνΤα δεδομένα που λαμβάνονται από το φυσικό επίπεδο συσκευάζονται σε πλαίσια και στη συνέχεια ελέγχεται η ακεραιότητά τους. Εάν δεν υπάρχουν σφάλματα, τότε τα δεδομένα μεταφέρονται στο επίπεδο δικτύου. Εάν υπάρχουν σφάλματα, το πλαίσιο απορρίπτεται και δημιουργείται αίτημα για αναμετάδοση. Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων χωρίζεται σε δύο υποστρώματα: MAC (Έλεγχος πρόσβασης μέσων) και LLC (Έλεγχος τοπικού συνδέσμου). Το MAC ρυθμίζει την πρόσβαση στο κοινό φυσικό μέσο. LLC παρέχει υπηρεσία επιπέδου δικτύου. Οι διακόπτες λειτουργούν στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: Ethernet, PPP.
• Επίπεδο δικτύου. Τα κύρια καθήκοντά του είναι η δρομολόγηση - ο καθορισμός της βέλτιστης διαδρομής μετάδοσης δεδομένων, η λογική διευθυνσιοδότηση των κόμβων. Επιπλέον, αυτό το επίπεδο μπορεί να έχει ως αποστολή την αντιμετώπιση προβλημάτων δικτύου (πρωτόκολλο ICMP). Το επίπεδο δικτύου λειτουργεί με πακέτα. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
• Στρώμα μεταφοράς. Σχεδιασμένο για να παρέχει δεδομένα χωρίς σφάλματα, απώλειες και διπλασιασμούς στη σειρά με την οποία μεταδόθηκαν. Πραγματοποιεί έλεγχο από άκρο σε άκρο της μετάδοσης δεδομένων από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: TCP, UDP.
• Επίπεδο συνεδρίας. Διαχειρίζεται τη δημιουργία/συντήρηση/τερματισμό μιας συνεδρίας επικοινωνίας. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: L2TP, RTCP.
• Εκτελεστικό επίπεδο. Μετατρέπει δεδομένα στην απαιτούμενη μορφή, κρυπτογραφεί/κωδικοποιεί και συμπιέζει.
• Επίπεδο εφαρμογής. Παρέχει αλληλεπίδραση μεταξύ του χρήστη και του δικτύου. Αλληλεπιδρά με εφαρμογές πελάτη. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

Αφού εξοικειωθούμε με το μοντέλο αναφοράς, ας δούμε τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP.

Υπάρχουν τέσσερα επίπεδα που ορίζονται στο μοντέλο TCP/IP. Όπως φαίνεται από το παραπάνω σχήμα, ένα επίπεδο TCP/IP μπορεί να αντιστοιχεί σε πολλά επίπεδα του μοντέλου OSI.

Επίπεδα μοντέλου TCP/IP:

• Επίπεδο διεπαφής δικτύου. Αντιστοιχεί στα δύο κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI: σύνδεση δεδομένων και φυσική. Με βάση αυτό, είναι σαφές ότι αυτό το επίπεδο καθορίζει τα χαρακτηριστικά του μέσου μετάδοσης (συνεστραμμένο ζεύγος, οπτική ίνα, ραδιόφωνο), τον τύπο του σήματος, τη μέθοδο κωδικοποίησης, την πρόσβαση στο μέσο μετάδοσης, τη διόρθωση σφαλμάτων, τη φυσική διευθυνσιοδότηση (διευθύνσεις MAC) . Στο μοντέλο TCP/IP, το πρωτόκολλο Ethrnet και τα παράγωγά του (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) λειτουργούν σε αυτό το επίπεδο.
• Επίπεδο διασύνδεσης. Αντιστοιχεί στο επίπεδο δικτύου του μοντέλου OSI. Αναλαμβάνει όλες τις λειτουργίες του: δρομολόγηση, λογική διευθυνσιοδότηση (διευθύνσεις IP). Το πρωτόκολλο IP λειτουργεί σε αυτό το επίπεδο.
• Στρώμα μεταφοράς. Αντιστοιχεί στο επίπεδο μεταφοράς του μοντέλου OSI. Υπεύθυνος για την παράδοση πακέτων από την πηγή στον προορισμό. Σε αυτό το επίπεδο, χρησιμοποιούνται δύο πρωτόκολλα: TCP και UDP. Το TCP είναι πιο αξιόπιστο από το UDP δημιουργώντας αιτήματα προ-σύνδεσης για αναμετάδοση όταν συμβαίνουν σφάλματα. Ωστόσο, την ίδια στιγμή, το TCP είναι πιο αργό από το UDP.
• Επίπεδο εφαρμογής. Το κύριο καθήκον του είναι να αλληλεπιδρά με εφαρμογές και διαδικασίες σε κεντρικούς υπολογιστές. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

Η ενθυλάκωση είναι μια μέθοδος συσκευασίας ενός πακέτου δεδομένων στο οποίο οι ανεξάρτητες κεφαλίδες πακέτων αφαιρούνται από τις κεφαλίδες των χαμηλότερων επιπέδων συμπεριλαμβάνοντάς τις σε υψηλότερα επίπεδα.

Ας δούμε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μεταβούμε από έναν υπολογιστή σε έναν ιστότοπο. Για να γίνει αυτό, ο υπολογιστής μας πρέπει να προετοιμάσει ένα αίτημα http για να αποκτήσει τους πόρους του διακομιστή web στον οποίο είναι αποθηκευμένη η σελίδα τοποθεσίας που χρειαζόμαστε. Σε επίπεδο εφαρμογής, μια κεφαλίδα HTTP προστίθεται στα δεδομένα του προγράμματος περιήγησης. Στη συνέχεια, στο επίπεδο μεταφοράς, προστίθεται μια κεφαλίδα TCP στο πακέτο μας, που περιέχει τους αριθμούς θύρας αποστολέα και παραλήπτη (θύρα 80 για HTTP). Στο επίπεδο δικτύου, δημιουργείται μια κεφαλίδα IP που περιέχει τις διευθύνσεις IP του αποστολέα και του παραλήπτη. Αμέσως πριν από τη μετάδοση, προστίθεται μια κεφαλίδα Ethrnet στο επίπεδο σύνδεσης, η οποία περιέχει τις φυσικές (διευθύνσεις MAC) του αποστολέα και του παραλήπτη. Μετά από όλες αυτές τις διαδικασίες, το πακέτο με τη μορφή bits πληροφοριών μεταδίδεται μέσω του δικτύου. Στη ρεσεψιόν γίνεται η αντίστροφη διαδικασία. Ο διακομιστής web θα ελέγξει την αντίστοιχη κεφαλίδα σε κάθε επίπεδο. Εάν ο έλεγχος είναι επιτυχής, η κεφαλίδα απορρίπτεται και το πακέτο μετακινείται στο ανώτερο επίπεδο. Διαφορετικά, ολόκληρο το πακέτο απορρίπτεται.

Εγγραφείτε στο δικό μας

Η ανάπτυξη του οποίου δεν σχετιζόταν με το μοντέλο OSI.

Επίπεδα μοντέλου OSI

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 αλληλεπιδράσουν με ένα παράλληλο στρώμα άλλου συστήματος (οριζόντια) χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα. Κάθε επίπεδο μπορεί να αλληλεπιδράσει μόνο με τους γείτονές του και να εκτελέσει τις λειτουργίες που του έχουν ανατεθεί μόνο. Περισσότερες λεπτομέρειες φαίνονται στο σχήμα.

Επίπεδο εφαρμογής (Εφαρμογή). Επίπεδο εφαρμογής)

Το κορυφαίο επίπεδο του μοντέλου διασφαλίζει την αλληλεπίδραση των εφαρμογών των χρηστών με το δίκτυο. Αυτό το επίπεδο επιτρέπει στις εφαρμογές να χρησιμοποιούν υπηρεσίες δικτύου, όπως απομακρυσμένη πρόσβαση σε αρχεία και βάσεις δεδομένων και προώθηση email. Είναι επίσης υπεύθυνο για τη μετάδοση πληροφοριών υπηρεσίας, την παροχή πληροφοριών σε εφαρμογές σχετικά με σφάλματα και τη δημιουργία αιτημάτων επίπεδο παρουσίασης. Παράδειγμα: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, BitTorrent, MODBUS, SIP

Executive (Επίπεδο παρουσίασης) Επίπεδο παρουσίασης)

Αυτό το επίπεδο είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή πρωτοκόλλου και την κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση δεδομένων. Μετατρέπει αιτήματα εφαρμογών που λαμβάνονται από το επίπεδο εφαρμογής σε μορφή για μετάδοση μέσω του δικτύου και μετατρέπει τα δεδομένα που λαμβάνονται από το δίκτυο σε μορφή κατανοητή από τις εφαρμογές. Αυτό το επίπεδο μπορεί να εκτελέσει συμπίεση/αποσυμπίεση ή κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση δεδομένων, καθώς και ανακατεύθυνση αιτημάτων σε άλλο πόρο δικτύου, εάν δεν είναι δυνατή η τοπική επεξεργασία τους.

Το επίπεδο 6 (παρουσιάσεις) του μοντέλου αναφοράς OSI είναι συνήθως ένα ενδιάμεσο πρωτόκολλο για τη μετατροπή πληροφοριών από γειτονικά επίπεδα. Αυτό επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ εφαρμογών σε διαφορετικά συστήματα υπολογιστών με τρόπο διαφανή για τις εφαρμογές. Το επίπεδο παρουσίασης παρέχει μορφοποίηση και μετασχηματισμό κώδικα. Η μορφοποίηση κώδικα χρησιμοποιείται για να διασφαλιστεί ότι η εφαρμογή λαμβάνει πληροφορίες για επεξεργασία που έχουν νόημα για αυτήν. Εάν είναι απαραίτητο, αυτό το επίπεδο μπορεί να εκτελέσει μετάφραση από τη μια μορφή δεδομένων στην άλλη. Το επίπεδο παρουσίασης δεν ασχολείται μόνο με τις μορφές και την παρουσίαση των δεδομένων, αλλά επίσης και με τις δομές δεδομένων που χρησιμοποιούνται από τα προγράμματα. Έτσι, το επίπεδο 6 παρέχει οργάνωση των δεδομένων καθώς αποστέλλονται.

Για να καταλάβουμε πώς λειτουργεί αυτό, ας φανταστούμε ότι υπάρχουν δύο συστήματα. Το ένα χρησιμοποιεί EBCDIC, όπως έναν κεντρικό υπολογιστή IBM, για την αναπαράσταση δεδομένων και το άλλο χρησιμοποιεί ASCII (οι περισσότεροι άλλοι κατασκευαστές υπολογιστών το χρησιμοποιούν). Εάν αυτά τα δύο συστήματα πρέπει να ανταλλάξουν πληροφορίες, τότε απαιτείται ένα επίπεδο παρουσίασης που θα πραγματοποιήσει τη μετατροπή και θα μεταφράσει μεταξύ των δύο διαφορετικών μορφών.

Μια άλλη λειτουργία που εκτελείται στο επίπεδο παρουσίασης είναι η κρυπτογράφηση δεδομένων, η οποία χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητη η προστασία των μεταδιδόμενων πληροφοριών από τη λήψη από μη εξουσιοδοτημένους παραλήπτες. Για να ολοκληρωθεί αυτή η εργασία, οι διεργασίες και ο κώδικας στο επίπεδο παρουσίασης πρέπει να εκτελούν μετασχηματισμό δεδομένων. Υπάρχουν άλλες ρουτίνες σε αυτό το επίπεδο που συμπιέζουν κείμενα και μετατρέπουν γραφικά σε bitstreams, ώστε να μπορούν να μεταδοθούν μέσω ενός δικτύου.

Τα πρότυπα του επιπέδου παρουσίασης καθορίζουν επίσης τον τρόπο αναπαράστασης των γραφικών εικόνων. Για τους σκοπούς αυτούς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μορφή PICT, μια μορφή εικόνας που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά γραφικών QuickDraw μεταξύ προγραμμάτων Macintosh και PowerPC. Μια άλλη μορφή αναπαράστασης είναι η μορφή αρχείου εικόνας με ετικέτα TIFF, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως για εικόνες ράστερ υψηλής ανάλυσης. Το επόμενο πρότυπο επιπέδου παρουσίασης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για γραφικές εικόνες είναι αυτό που αναπτύχθηκε από την Joint Photographic Expert Group. στην καθημερινή χρήση αυτό το πρότυπο ονομάζεται απλά JPEG.

Υπάρχει μια άλλη ομάδα προτύπων επιπέδου παρουσίασης που ορίζουν την παρουσίαση τμημάτων ήχου και ταινίας. Αυτό περιλαμβάνει τη διεπαφή MIDI (Musical Instrument Digital Interface) για την ψηφιακή αναπαράσταση μουσικής, που αναπτύχθηκε από το πρότυπο MPEG της Motion Picture Experts Group, που χρησιμοποιείται για τη συμπίεση και κωδικοποίηση βίντεο κλιπ σε CD, την αποθήκευση τους σε ψηφιοποιημένη μορφή και τη μετάδοση σε ταχύτητες έως 1,5 Mbits/s και QuickTime είναι ένα πρότυπο που περιγράφει στοιχεία ήχου και βίντεο για προγράμματα που εκτελούνται σε υπολογιστές Macintosh και PowerPC.

Επίπεδο συνεδρίας Επίπεδο συνεδρίας)

Το επίπεδο 5 του μοντέλου είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση μιας συνεδρίας επικοινωνίας, επιτρέποντας στις εφαρμογές να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το επίπεδο διαχειρίζεται τη δημιουργία/τερματισμό συνεδρίας, την ανταλλαγή πληροφοριών, τον συγχρονισμό εργασιών, τον προσδιορισμό των δικαιωμάτων μεταφοράς δεδομένων και τη συντήρηση συνεδρίας κατά τη διάρκεια περιόδων αδράνειας της εφαρμογής. Ο συγχρονισμός της μετάδοσης εξασφαλίζεται με την τοποθέτηση σημείων ελέγχου στη ροή δεδομένων, ξεκινώντας από τα οποία η διαδικασία συνεχίζεται εάν διακοπεί η αλληλεπίδραση.

Στρώμα μεταφοράς Στρώμα μεταφοράς)

Το 4ο επίπεδο του μοντέλου έχει σχεδιαστεί για να παρέχει δεδομένα χωρίς σφάλματα, απώλειες και διπλασιασμούς στη σειρά με την οποία μεταδόθηκαν. Δεν έχει σημασία ποια δεδομένα μεταδίδονται, από πού και πού, δηλαδή παρέχει τον ίδιο τον μηχανισμό μετάδοσης. Διαιρεί τα μπλοκ δεδομένων σε θραύσματα, το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από το πρωτόκολλο, συνδυάζει μικρά σε ένα και χωρίζει τα μεγάλα. Παράδειγμα: TCP, UDP.

Υπάρχουν πολλές κατηγορίες πρωτοκόλλων επιπέδου μεταφοράς, που κυμαίνονται από πρωτόκολλα που παρέχουν μόνο βασικές λειτουργίες μεταφοράς (για παράδειγμα, λειτουργίες μεταφοράς δεδομένων χωρίς επιβεβαίωση), έως πρωτόκολλα που διασφαλίζουν ότι πολλαπλά πακέτα δεδομένων παραδίδονται στον προορισμό με τη σωστή σειρά, πολλαπλά δεδομένα πολλαπλών ροές, παρέχουν έναν μηχανισμό για τον έλεγχο των ροών δεδομένων και την εγγύηση της αξιοπιστίας των δεδομένων που λαμβάνονται.

Ορισμένα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου, που ονομάζονται πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση, δεν εγγυώνται ότι τα δεδομένα παραδίδονται στον προορισμό τους με τη σειρά με την οποία στάλθηκαν από τη συσκευή προέλευσης. Ορισμένα επίπεδα μεταφοράς αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα συλλέγοντας δεδομένα με τη σωστή σειρά πριν τα περάσουν στο επίπεδο περιόδου λειτουργίας. Η πολυπλεξία δεδομένων σημαίνει ότι το επίπεδο μεταφοράς είναι ικανό να επεξεργάζεται ταυτόχρονα πολλαπλές ροές δεδομένων (οι ροές μπορεί να προέρχονται από διαφορετικές εφαρμογές) μεταξύ δύο συστημάτων. Ένας μηχανισμός ελέγχου ροής είναι ένας μηχανισμός που σας επιτρέπει να ρυθμίζετε την ποσότητα των δεδομένων που μεταφέρονται από το ένα σύστημα στο άλλο. Τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς έχουν συχνά μια λειτουργία ελέγχου παράδοσης δεδομένων, αναγκάζοντας το σύστημα λήψης να στείλει επιβεβαιώσεις στην πλευρά αποστολής ότι τα δεδομένα έχουν ληφθεί.

Η λειτουργία των πρωτοκόλλων με την εγκατάσταση σύνδεσης μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα λειτουργίας ενός κανονικού τηλεφώνου. Τα πρωτόκολλα αυτής της κλάσης ξεκινούν τη μετάδοση δεδομένων καλώντας ή καθιερώνοντας μια διαδρομή για τα πακέτα που θα ακολουθήσουν από την πηγή στον προορισμό. Μετά από αυτό, ξεκινά η σειριακή μεταφορά δεδομένων και στη συνέχεια η σύνδεση τερματίζεται με την ολοκλήρωση της μεταφοράς.

Τα πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση, τα οποία στέλνουν δεδομένα που περιέχουν πλήρεις πληροφορίες διεύθυνσης σε κάθε πακέτο, λειτουργούν παρόμοια με το σύστημα αλληλογραφίας. Κάθε γράμμα ή πακέτο περιέχει τη διεύθυνση του αποστολέα και του παραλήπτη. Στη συνέχεια, κάθε ενδιάμεσο ταχυδρομείο ή συσκευή δικτύου διαβάζει τις πληροφορίες διεύθυνσης και αποφασίζει για τη δρομολόγηση δεδομένων. Ένα γράμμα ή ένα πακέτο δεδομένων μεταδίδεται από μια ενδιάμεση συσκευή σε άλλη μέχρι να παραδοθεί στον παραλήπτη. Τα πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση δεν εγγυώνται ότι οι πληροφορίες θα φτάσουν στον παραλήπτη με τη σειρά με την οποία στάλθηκαν. Τα πρωτόκολλα μεταφοράς είναι υπεύθυνα για την εγκατάσταση δεδομένων με την κατάλληλη σειρά κατά τη χρήση πρωτοκόλλων δικτύου χωρίς σύνδεση.

Επίπεδο δικτύου Επίπεδο δικτύου)

Το επίπεδο 3 του μοντέλου δικτύου OSI έχει σχεδιαστεί για να ορίζει τη διαδρομή για τη μετάδοση δεδομένων. Υπεύθυνος για τη μετάφραση λογικών διευθύνσεων και ονομάτων σε φυσικές, τον καθορισμό των συντομότερων διαδρομών, την εναλλαγή και τη δρομολόγηση, την παρακολούθηση προβλημάτων και συμφόρησης στο δίκτυο. Μια συσκευή δικτύου όπως ένας δρομολογητής λειτουργεί σε αυτό το επίπεδο.

Πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου δρομολογούν δεδομένα από την πηγή στον προορισμό.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων)

Αυτό το επίπεδο έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει την αλληλεπίδραση των δικτύων στο φυσικό επίπεδο και να ελέγχει τα σφάλματα που ενδέχεται να προκύψουν. Συσκευάζει τα δεδομένα που λαμβάνονται από το φυσικό επίπεδο σε πλαίσια, τα ελέγχει για ακεραιότητα, διορθώνει σφάλματα εάν είναι απαραίτητο (αποστέλλει επανειλημμένα αίτημα για κατεστραμμένο πλαίσιο) και τα στέλνει στο επίπεδο δικτύου. Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων μπορεί να επικοινωνεί με ένα ή περισσότερα φυσικά επίπεδα, παρακολουθώντας και διαχειριζόμενη αυτή την αλληλεπίδραση. Η προδιαγραφή IEEE 802 χωρίζει αυτό το επίπεδο σε 2 υποστρώματα - το MAC (Media Access Control) ρυθμίζει την πρόσβαση στο κοινόχρηστο φυσικό μέσο, ​​η LLC (Logical Link Control) παρέχει υπηρεσία επιπέδου δικτύου.

Στον προγραμματισμό, αυτό το επίπεδο αντιπροσωπεύει το πρόγραμμα οδήγησης της κάρτας δικτύου στα λειτουργικά συστήματα υπάρχει μια διεπαφή λογισμικού για την αλληλεπίδραση του καναλιού και των επιπέδων δικτύου μεταξύ τους, αυτό δεν είναι ένα νέο επίπεδο, αλλά απλώς μια υλοποίηση του μοντέλου για ένα συγκεκριμένο λειτουργικό σύστημα . Παραδείγματα τέτοιων διεπαφών: ODI, NDIS

Φυσικό επίπεδο Φυσικό στρώμα)

Το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου προορίζεται για την απευθείας μετάδοση της ροής δεδομένων. Μεταδίδει ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα σε καλωδιακή ή ραδιοφωνική εκπομπή και, κατά συνέπεια, τα λαμβάνει και τα μετατρέπει σε bit δεδομένων σύμφωνα με μεθόδους κωδικοποίησης ψηφιακού σήματος. Με άλλα λόγια, παρέχει μια διεπαφή μεταξύ των μέσων δικτύου και της συσκευής δικτύου.

Πρωτόκολλα: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (συμπεριλαμβανομένων 10BASE-T, 10BASE2,

Το κύριο ελάττωμα του OSI είναι το κακώς σχεδιασμένο στρώμα μεταφοράς. Σε αυτό, το OSI επιτρέπει την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ εφαρμογών (παρουσιάζοντας την έννοια λιμάνι- αναγνωριστικό εφαρμογής), ωστόσο, η δυνατότητα ανταλλαγής απλών datagrams (τύπου UDP) δεν παρέχεται στο OSI - το επίπεδο μεταφοράς πρέπει να σχηματίζει συνδέσεις, να διασφαλίζει την παράδοση, να ελέγχει τη ροή κ.λπ. (τύπος TCP). Τα πραγματικά πρωτόκολλα υλοποιούν αυτή τη δυνατότητα.

Οικογένεια TCP/IP

Η οικογένεια TCP/IP έχει τρία πρωτόκολλα μεταφοράς: TCP, το οποίο είναι πλήρως συμβατό με το OSI, παρέχει επαλήθευση της λήψης δεδομένων, UDP, το οποίο αντιστοιχεί στο επίπεδο μεταφοράς μόνο με την παρουσία μιας θύρας, επιτρέποντας την ανταλλαγή datagrams μεταξύ των εφαρμογών , αλλά δεν εγγυάται τη λήψη δεδομένων, και το SCTP, που έχει σχεδιαστεί για να ξεπερνά ορισμένες από τις αδυναμίες του TCP και στο οποίο προστέθηκαν ορισμένες καινοτομίες. (Υπάρχουν περίπου διακόσια άλλα πρωτόκολλα στην οικογένεια TCP/IP, το πιο διάσημο από τα οποία είναι το πρωτόκολλο υπηρεσίας ICMP, που χρησιμοποιείται για εσωτερικές λειτουργικές ανάγκες· τα υπόλοιπα επίσης δεν είναι πρωτόκολλα μεταφοράς.)

Οικογένεια IPX/SPX

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

Ως διεύθυνση κεντρικού υπολογιστή, το IPX χρησιμοποιεί ένα αναγνωριστικό που σχηματίζεται από έναν αριθμό δικτύου τεσσάρων byte (που εκχωρείται από δρομολογητές) και τη διεύθυνση MAC του προσαρμογέα δικτύου.

Μοντέλο DOD

Μια στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP που χρησιμοποιεί ένα απλοποιημένο μοντέλο OSI τεσσάρων επιπέδων.

Διευθυνσιοδότηση σε IPv6

Οι διευθύνσεις προορισμού και πηγής στο IPv6 είναι 128 bit ή 16 byte. Η έκδοση 6 γενικεύει τους ειδικούς τύπους διευθύνσεων της έκδοσης 4 στους ακόλουθους τύπους διευθύνσεων:

• Unicast – ατομική διεύθυνση. Καθορίζει έναν μεμονωμένο κόμβο - μια θύρα υπολογιστή ή δρομολογητή. Το πακέτο πρέπει να παραδοθεί στον κόμβο κατά μήκος της συντομότερης διαδρομής.
• Cluster – διεύθυνση συμπλέγματος. Αναφέρεται σε μια ομάδα κόμβων που μοιράζονται ένα κοινό πρόθεμα διεύθυνσης (για παράδειγμα, συνδέονται στο ίδιο φυσικό δίκτυο). Το πακέτο πρέπει να δρομολογηθεί σε μια ομάδα κόμβων κατά μήκος της συντομότερης διαδρομής και στη συνέχεια να παραδοθεί μόνο σε ένα από τα μέλη της ομάδας (για παράδειγμα, στον πλησιέστερο κόμβο).
• Multicast – η διεύθυνση ενός συνόλου κόμβων, πιθανώς σε διαφορετικά φυσικά δίκτυα. Αντίγραφα του πακέτου πρέπει να παραδίδονται σε κάθε κόμβο κλήσης χρησιμοποιώντας δυνατότητες multicast ή μετάδοσης υλικού υλικού, εάν είναι δυνατόν.

Όπως το IPv4, οι διευθύνσεις IPv6 χωρίζονται σε κλάσεις με βάση την τιμή των πιο σημαντικών bits της διεύθυνσης.

Οι περισσότερες από τις κατηγορίες προορίζονται για μελλοντική χρήση. Το πιο ενδιαφέρον για πρακτική χρήση είναι η τάξη που προορίζεται για παρόχους υπηρεσιών Διαδικτύου, που ονομάζεται Unicast που έχει εκχωρηθεί από πάροχο.

Η διεύθυνση αυτής της κλάσης έχει την ακόλουθη δομή:

Σε κάθε πάροχο υπηρεσιών Διαδικτύου εκχωρείται ένα μοναδικό αναγνωριστικό που προσδιορίζει όλα τα δίκτυα που υποστηρίζει. Στη συνέχεια, ο πάροχος εκχωρεί μοναδικά αναγνωριστικά στους συνδρομητές του και χρησιμοποιεί και τα δύο αναγνωριστικά όταν εκχωρεί ένα μπλοκ διευθύνσεων συνδρομητών. Ο ίδιος ο συνδρομητής εκχωρεί μοναδικά αναγνωριστικά στα υποδίκτυά του και στους κόμβους αυτών των δικτύων.

Ο συνδρομητής μπορεί να χρησιμοποιήσει την τεχνική υποδικτύωσης IPv4 για να διαιρέσει περαιτέρω το πεδίο ID υποδικτύου σε μικρότερα πεδία.

Το περιγραφόμενο σχήμα φέρνει το σχήμα διευθύνσεων IPv6 πιο κοντά στα σχήματα που χρησιμοποιούνται σε εδαφικά δίκτυα, όπως τα τηλεφωνικά δίκτυα ή τα δίκτυα X.25. Η ιεραρχία των πεδίων διεύθυνσης θα επιτρέπει στους δρομολογητές κορμού να λειτουργούν μόνο με τα υψηλότερα τμήματα της διεύθυνσης, αφήνοντας την επεξεργασία λιγότερο σημαντικών πεδίων στους δρομολογητές συνδρομητών.

Τουλάχιστον 6 byte πρέπει να εκχωρηθούν για το πεδίο αναγνωριστικού κεντρικού υπολογιστή προκειμένου να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διευθύνσεις MAC τοπικού δικτύου απευθείας στις διευθύνσεις IP.

Για να διασφαλιστεί η συμβατότητα με το σχήμα διευθύνσεων IPv4, το IPv6 έχει μια κατηγορία διευθύνσεων που έχουν 0000 0000 στα πιο σημαντικά bits της διεύθυνσης. Τα χαμηλότερα 4 byte της διεύθυνσης αυτής της κλάσης πρέπει να περιέχουν τη διεύθυνση IPv4. Οι δρομολογητές που υποστηρίζουν και τις δύο εκδόσεις διευθύνσεων πρέπει να παρέχουν μετάφραση κατά τη μετάδοση ενός πακέτου από ένα δίκτυο που υποστηρίζει διευθύνσεις IPv4 σε ένα δίκτυο που υποστηρίζει διευθύνσεις IPv6 και αντίστροφα.

Κριτική

Το μοντέλο OSI επτά επιπέδων έχει επικριθεί από ορισμένους ειδικούς. Συγκεκριμένα, στο κλασικό βιβλίο «UNIX. Οδηγός διαχειριστή συστήματος» η Evi Nemeth και άλλοι γράφουν:

… Ενώ οι επιτροπές ISO διαφωνούσαν για τα πρότυπά τους, πίσω από την πλάτη τους η όλη έννοια της δικτύωσης άλλαζε και το πρωτόκολλο TCP/IP εφαρμοζόταν σε όλο τον κόσμο. ...
…
Και έτσι, όταν τελικά εφαρμόστηκαν τα πρωτόκολλα ISO, προέκυψαν ορισμένα προβλήματα:
Αυτά τα πρωτόκολλα βασίστηκαν σε έννοιες που δεν έχουν νόημα στα σύγχρονα δίκτυα.
Οι προδιαγραφές τους ήταν σε ορισμένες περιπτώσεις ελλιπείς.
Από πλευράς λειτουργικότητας, ήταν κατώτερα από άλλα πρωτόκολλα.
Η παρουσία πολλαπλών επιπέδων έκανε αυτά τα πρωτόκολλα αργά και δύσκολα στην εφαρμογή τους.
…
... Τώρα ακόμη και οι πιο ένθερμοι υποστηρικτές αυτών των πρωτοκόλλων παραδέχονται ότι το OSI προχωρά σταδιακά προς το να γίνει υποσημείωση στις σελίδες της ιστορίας των υπολογιστών.

Μόλις άρχισε να εργάζεται ως διαχειριστής δικτύου; Δεν θέλετε να μπερδευτείτε; Το άρθρο μας θα σας φανεί χρήσιμο. Έχετε ακούσει έναν δοκιμασμένο διαχειριστή να μιλάει για προβλήματα δικτύου και να αναφέρει κάποια επίπεδα; Σας έχουν ρωτήσει ποτέ στη δουλειά ποια επίπεδα είναι ασφαλή και λειτουργούν εάν χρησιμοποιείτε ένα παλιό τείχος προστασίας; Για να κατανοήσετε τα βασικά της ασφάλειας πληροφοριών, πρέπει να κατανοήσετε την ιεραρχία του μοντέλου OSI. Ας προσπαθήσουμε να δούμε τις δυνατότητες αυτού του μοντέλου.

Ένας διαχειριστής συστήματος που σέβεται τον εαυτό του θα πρέπει να γνωρίζει καλά τους όρους δικτύου

Μετάφραση από τα αγγλικά - το βασικό μοντέλο αναφοράς για την αλληλεπίδραση ανοιχτών συστημάτων. Πιο συγκεκριμένα, το μοντέλο δικτύου της στοίβας πρωτοκόλλου δικτύου OSI/ISO. Εισήχθη το 1984 ως ένα εννοιολογικό πλαίσιο που χώριζε τη διαδικασία αποστολής δεδομένων στον Παγκόσμιο Ιστό σε επτά απλά βήματα. Δεν είναι το πιο δημοφιλές, καθώς η ανάπτυξη της προδιαγραφής OSI έχει καθυστερήσει. Η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP είναι πιο συμφέρουσα και θεωρείται το κύριο μοντέλο που χρησιμοποιείται. Ωστόσο, έχετε μια τεράστια ευκαιρία να συναντήσετε το μοντέλο OSI ως διαχειριστής συστήματος ή στον τομέα της πληροφορικής.

Πολλές προδιαγραφές και τεχνολογίες έχουν δημιουργηθεί για συσκευές δικτύου. Είναι εύκολο να μπερδευτείς σε τέτοια ποικιλομορφία. Είναι το μοντέλο αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων που βοηθά τις συσκευές δικτύου που χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους επικοινωνίας να κατανοούν η μία την άλλη. Σημειώστε ότι το OSI είναι πιο χρήσιμο για κατασκευαστές λογισμικού και υλικού που ασχολούνται με το σχεδιασμό συμβατών προϊόντων.

Ρωτήστε, τι όφελος έχει αυτό για εσάς; Η γνώση του μοντέλου πολλαπλών επιπέδων θα σας δώσει την ευκαιρία να επικοινωνείτε ελεύθερα με τους υπαλλήλους των εταιρειών πληροφορικής. Και όταν μάθετε να καταλαβαίνετε σε ποιο στάδιο συνέβη η αποτυχία, μπορείτε εύκολα να βρείτε τους λόγους και να μειώσετε σημαντικά το εύρος της εργασίας σας.

Επίπεδα OSI

Το μοντέλο περιέχει επτά απλοποιημένα βήματα:

• Φυσικός.
• Αγωγός.
• Δίκτυο.
• Μεταφορά.
• Συνεδριακός.
• Εκτελεστικός.
• Εφαρμοσμένος.

Γιατί η διάσπασή του σε βήματα κάνει τη ζωή πιο εύκολη; Κάθε επίπεδο αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο στάδιο αποστολής ενός μηνύματος δικτύου. Όλα τα βήματα είναι διαδοχικά, πράγμα που σημαίνει ότι οι λειτουργίες εκτελούνται ανεξάρτητα, δεν χρειάζονται πληροφορίες σχετικά με την εργασία στο προηγούμενο επίπεδο. Τα μόνα απαραίτητα στοιχεία είναι ο τρόπος λήψης των δεδομένων από το προηγούμενο βήμα και ο τρόπος αποστολής των πληροφοριών στο επόμενο βήμα.

Ας περάσουμε σε μια άμεση γνωριμία με τα επίπεδα.

Φυσικό στρώμα

Το κύριο καθήκον του πρώτου σταδίου είναι η αποστολή bits μέσω φυσικών καναλιών επικοινωνίας. Τα κανάλια φυσικής επικοινωνίας είναι συσκευές που δημιουργούνται για τη μετάδοση και λήψη σημάτων πληροφοριών. Για παράδειγμα, οπτικές ίνες, ομοαξονικό καλώδιο ή συνεστραμμένο ζεύγος. Η μεταφορά μπορεί να γίνει και μέσω ασύρματης επικοινωνίας. Το πρώτο στάδιο χαρακτηρίζεται από το μέσο μετάδοσης δεδομένων: προστασία από παρεμβολές, εύρος ζώνης, χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση. Ρυθμίζονται επίσης οι ποιότητες των ηλεκτρικών τελικών σημάτων (τύπος κωδικοποίησης, επίπεδα τάσης και ταχύτητα μετάδοσης σήματος) και συνδέονται με τυπικούς τύπους βυσμάτων και εκχωρούνται συνδέσεις επαφών.

Οι λειτουργίες του φυσικού σταδίου εκτελούνται απολύτως σε κάθε συσκευή που είναι συνδεδεμένη στο δίκτυο. Για παράδειγμα, ένας προσαρμογέας δικτύου υλοποιεί αυτές τις λειτουργίες στην πλευρά του υπολογιστή. Μπορεί να έχετε ήδη συναντήσει τα πρωτόκολλα του πρώτου βήματος: RS-232, DSL και 10Base-T, τα οποία καθορίζουν τα φυσικά χαρακτηριστικά του καναλιού επικοινωνίας.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων

Στο δεύτερο στάδιο, η αφηρημένη διεύθυνση της συσκευής συνδέεται με τη φυσική συσκευή και ελέγχεται η διαθεσιμότητα του μέσου μετάδοσης. Τα bits διαμορφώνονται σε σύνολα - πλαίσια. Το κύριο καθήκον του επιπέδου σύνδεσης είναι ο εντοπισμός και η διόρθωση σφαλμάτων. Για σωστή μετάδοση, εισάγονται εξειδικευμένες ακολουθίες bit πριν και μετά το πλαίσιο και προστίθεται ένα υπολογισμένο άθροισμα ελέγχου. Όταν το πλαίσιο φτάσει στον προορισμό, το άθροισμα ελέγχου των δεδομένων που έχουν ήδη φτάσει υπολογίζεται ξανά, εάν ταιριάζει με το άθροισμα ελέγχου στο πλαίσιο, το πλαίσιο θεωρείται σωστό. Διαφορετικά, εμφανίζεται ένα σφάλμα που μπορεί να διορθωθεί με την αναμετάδοση πληροφοριών.

Το στάδιο καναλιού καθιστά δυνατή τη μετάδοση πληροφοριών χάρη σε μια ειδική δομή σύνδεσης. Συγκεκριμένα, τα λεωφορεία, οι γέφυρες και οι μεταγωγείς λειτουργούν μέσω πρωτοκόλλων επιπέδου ζεύξης. Οι προδιαγραφές του βήματος δύο περιλαμβάνουν: Ethernet, Token Ring και PPP. Οι λειτουργίες του σταδίου καναλιού σε έναν υπολογιστή εκτελούνται από προσαρμογείς δικτύου και προγράμματα οδήγησης για αυτούς.

Επίπεδο δικτύου

Σε τυπικές καταστάσεις, οι λειτουργίες του σταδίου καναλιού δεν επαρκούν για μεταφορά πληροφοριών υψηλής ποιότητας. Οι προδιαγραφές του δεύτερου βήματος μπορούν να μεταφέρουν δεδομένα μόνο μεταξύ κόμβων με την ίδια τοπολογία, για παράδειγμα, ένα δέντρο. Υπάρχει ανάγκη για ένα τρίτο στάδιο. Είναι απαραίτητο να διαμορφωθεί ένα ενιαίο σύστημα μεταφορών με διακλαδισμένη δομή για πολλά δίκτυα που έχουν αυθαίρετη δομή και διαφέρουν ως προς τη μέθοδο μεταφοράς δεδομένων.

Για να το εξηγήσουμε διαφορετικά, το τρίτο βήμα επεξεργάζεται το πρωτόκολλο Διαδικτύου και εκτελεί τη λειτουργία ενός δρομολογητή: την εύρεση της καλύτερης διαδρομής για τις πληροφορίες. Ο δρομολογητής είναι μια συσκευή που συλλέγει δεδομένα σχετικά με τη δομή των συνδέσεων του διαδικτύου και μεταδίδει πακέτα στο δίκτυο προορισμού (transit transmissions - hops). Εάν αντιμετωπίσετε ένα σφάλμα στη διεύθυνση IP, τότε πρόκειται για πρόβλημα που προέρχεται από το επίπεδο δικτύου. Τα πρωτόκολλα του τρίτου σταδίου αναλύονται σε πρωτόκολλα δικτύωσης, δρομολόγησης ή ανάλυσης διευθύνσεων: ICMP, IPSec, ARP και BGP.

Στρώμα μεταφοράς

Για να φτάσουν τα δεδομένα σε εφαρμογές και στα ανώτερα στρώματα της στοίβας, απαιτείται ένα τέταρτο στάδιο. Παρέχει τον απαιτούμενο βαθμό αξιοπιστίας της μετάδοσης πληροφοριών. Υπάρχουν πέντε κατηγορίες υπηρεσιών σταδίου μεταφοράς. Η διαφορά τους έγκειται στον επείγοντα χαρακτήρα, τη σκοπιμότητα της αποκατάστασης της διακοπτόμενης επικοινωνίας και την ικανότητα εντοπισμού και διόρθωσης σφαλμάτων μετάδοσης. Για παράδειγμα, απώλεια πακέτων ή αντιγραφή.

Πώς να επιλέξετε μια κατηγορία υπηρεσιών σταδίου μεταφοράς; Όταν η ποιότητα των καναλιών μεταφοράς επικοινωνίας είναι υψηλή, μια ελαφριά υπηρεσία είναι μια κατάλληλη επιλογή. Εάν τα κανάλια επικοινωνίας δεν λειτουργούν με ασφάλεια στην αρχή, συνιστάται να καταφύγετε σε μια ανεπτυγμένη υπηρεσία που θα παρέχει τις μέγιστες ευκαιρίες για εύρεση και επίλυση προβλημάτων (έλεγχος παράδοσης δεδομένων, χρονικά όρια παράδοσης). Προδιαγραφές Στάδιο 4: TCP και UDP της στοίβας TCP/IP, SPX της στοίβας Novell.

Ο συνδυασμός των τεσσάρων πρώτων επιπέδων ονομάζεται υποσύστημα μεταφοράς. Παρέχει πλήρως το επιλεγμένο επίπεδο ποιότητας.

Επίπεδο συνεδρίας

Το πέμπτο στάδιο βοηθά στη ρύθμιση των διαλόγων. Είναι αδύνατο για τους συνομιλητές να διακόπτουν ο ένας τον άλλον ή να μιλάνε συγχρονισμένα. Το επίπεδο περιόδου λειτουργίας θυμάται το ενεργό μέρος σε μια συγκεκριμένη στιγμή και συγχρονίζει πληροφορίες, συντονίζοντας και διατηρώντας τις συνδέσεις μεταξύ των συσκευών. Οι λειτουργίες του σάς επιτρέπουν να επιστρέψετε σε ένα σημείο ελέγχου κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης μεταφοράς χωρίς να χρειάζεται να ξεκινήσετε από την αρχή. Επίσης στο πέμπτο στάδιο, μπορείτε να τερματίσετε τη σύνδεση όταν ολοκληρωθεί η ανταλλαγή πληροφοριών. Προδιαγραφές επιπέδου περιόδου λειτουργίας: NetBIOS.

Εκτελεστικό επίπεδο

Το έκτο στάδιο αφορά τη μετατροπή των δεδομένων σε μια καθολική αναγνωρίσιμη μορφή χωρίς αλλαγή του περιεχομένου. Δεδομένου ότι διαφορετικές μορφές χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές συσκευές, οι πληροφορίες που υποβάλλονται σε επεξεργασία σε αναπαραστατικό επίπεδο επιτρέπουν στα συστήματα να κατανοούν το ένα το άλλο, ξεπερνώντας τις συντακτικές και κωδικοποιητικές διαφορές. Επιπλέον, στο έκτο στάδιο, καθίσταται δυνατή η κρυπτογράφηση και η αποκρυπτογράφηση δεδομένων, γεγονός που διασφαλίζει το απόρρητο. Παραδείγματα πρωτοκόλλων: ASCII και MIDI, SSL.

Επίπεδο εφαρμογής

Το έβδομο στάδιο στη λίστα μας και το πρώτο εάν το πρόγραμμα στέλνει δεδομένα μέσω του δικτύου. Αποτελείται από σύνολα προδιαγραφών μέσω των οποίων ο χρήστης, ιστοσελίδες. Για παράδειγμα, κατά την αποστολή μηνυμάτων μέσω ταχυδρομείου, επιλέγεται ένα βολικό πρωτόκολλο σε επίπεδο εφαρμογής. Η σύνθεση των προδιαγραφών του έβδομου σταδίου είναι πολύ διαφορετική. Για παράδειγμα, SMTP και HTTP, FTP, TFTP ή SMB.

Μπορεί να έχετε ακούσει κάπου για το όγδοο επίπεδο του μοντέλου ISO. Επισήμως, δεν υπάρχει, αλλά ένα κωμικό όγδοο στάδιο έχει εμφανιστεί μεταξύ των εργαζομένων στον τομέα της πληροφορικής. Όλα αυτά οφείλονται στο γεγονός ότι μπορεί να προκύψουν προβλήματα λόγω υπαιτιότητας του χρήστη και, όπως γνωρίζετε, ένα άτομο βρίσκεται στην κορυφή της εξέλιξης, οπότε εμφανίστηκε το όγδοο επίπεδο.

Έχοντας εξετάσει το μοντέλο OSI, μπορέσατε να κατανοήσετε τη σύνθετη δομή του δικτύου και τώρα να κατανοήσετε την ουσία της δουλειάς σας. Τα πράγματα γίνονται πολύ απλά όταν αναλύετε τη διαδικασία!

Στην επιστήμη των δικτύων, όπως και σε κάθε άλλο γνωστικό πεδίο, υπάρχουν δύο θεμελιώδεις προσεγγίσεις στη μάθηση: η μετάβαση από το γενικό στο ειδικό και το αντίστροφο. Λοιπόν, δεν είναι ότι στη ζωή οι άνθρωποι χρησιμοποιούν αυτές τις προσεγγίσεις στην καθαρή τους μορφή, αλλά παρόλα αυτά, στα αρχικά στάδια, κάθε μαθητής επιλέγει για τον εαυτό του μία από τις προαναφερθείσες κατευθύνσεις. Για την τριτοβάθμια εκπαίδευση (τουλάχιστον το (μετα)σοβιετικό μοντέλο) η πρώτη μέθοδος είναι πιο χαρακτηριστική, για την αυτοεκπαίδευση πιο συχνά η δεύτερη: ένα άτομο δούλευε στο δίκτυο, λύνοντας μικρές διοικητικές εργασίες ενός χρήστη κατά καιρούς και ξαφνικά θέλησε να καταλάβει πώς, στην πραγματικότητα, πώς λειτουργεί όλο αυτό το χάλι;

Όμως ο σκοπός αυτού του άρθρου δεν είναι φιλοσοφικές συζητήσεις για τη μεθοδολογία διδασκαλίας. Θα ήθελα να παρουσιάσω την προσοχή των αρχαρίων δικτυωτών ότι γενικόςκαι το πιο σημαντικό, από το οποίο, σαν από σόμπα, μπορείτε να χορέψετε στα πιο εκλεπτυσμένα ιδιωτικά μαγαζιά. Κατανοώντας το μοντέλο OSI επτά επιπέδων και μαθαίνοντας να «αναγνωρίζετε» τα επίπεδα του στις τεχνολογίες που ήδη γνωρίζετε, μπορείτε εύκολα να προχωρήσετε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση του κλάδου δικτύωσης που επιλέγετε. Το μοντέλο OSI είναι το πλαίσιο στο οποίο θα αναρτηθεί κάθε νέα γνώση για τα δίκτυα.

Αυτό το μοντέλο αναφέρεται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο σε σχεδόν οποιαδήποτε σύγχρονη βιβλιογραφία για δίκτυα, καθώς και σε πολλές προδιαγραφές συγκεκριμένων πρωτοκόλλων και τεχνολογιών. Μη νιώθοντας την ανάγκη να ανακαλύψω ξανά τον τροχό, αποφάσισα να δημοσιεύσω αποσπάσματα από την εργασία των N. Olifer, V. Olifer (Κέντρο Τεχνολογίας Πληροφορικής) με τίτλο «Ο ρόλος των πρωτοκόλλων επικοινωνίας και ο λειτουργικός σκοπός των κύριων τύπων εξοπλισμού στα εταιρικά δίκτυα », την οποία θεωρώ την καλύτερη και πιο ολοκληρωμένη δημοσίευση για αυτό το θέμα.

αρχισυντάκτης

μοντέλο

Ακριβώς επειδή ένα πρωτόκολλο είναι μια συμφωνία μεταξύ δύο αλληλεπιδρώντων οντοτήτων, σε αυτήν την περίπτωση δύο υπολογιστών που λειτουργούν σε ένα δίκτυο, δεν σημαίνει ότι είναι απαραίτητα ένα πρότυπο. Αλλά στην πράξη, κατά την υλοποίηση δικτύων, τείνουν να χρησιμοποιούν τυπικά πρωτόκολλα. Αυτά μπορεί να είναι ιδιόκτητα, εθνικά ή διεθνή πρότυπα.

Ο Διεθνής Οργανισμός Προτύπων (ISO) έχει αναπτύξει ένα μοντέλο που ορίζει με σαφήνεια τα διαφορετικά επίπεδα αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστημάτων, τους δίνει τυπικές ονομασίες και καθορίζει τη δουλειά που πρέπει να κάνει κάθε επίπεδο. Αυτό το μοντέλο ονομάζεται μοντέλο διασύνδεσης ανοιχτού συστήματος (OSI) ή μοντέλο ISO/OSI.

Στο μοντέλο OSI, η επικοινωνία χωρίζεται σε επτά επίπεδα ή επίπεδα (Εικόνα 1.1). Κάθε επίπεδο ασχολείται με μια συγκεκριμένη πτυχή της αλληλεπίδρασης. Έτσι, το πρόβλημα αλληλεπίδρασης αναλύεται σε 7 συγκεκριμένα προβλήματα, καθένα από τα οποία μπορεί να λυθεί ανεξάρτητα από τα άλλα. Κάθε επίπεδο διατηρεί διεπαφές με τα επίπεδα πάνω και κάτω.

Ρύζι. 1.1. Μοντέλο Διασύνδεσης Ανοικτών Συστημάτων ISO/OSI

Το μοντέλο OSI περιγράφει μόνο επικοινωνίες συστήματος, όχι εφαρμογές τελικού χρήστη. Οι εφαρμογές εφαρμόζουν τα δικά τους πρωτόκολλα επικοινωνίας με πρόσβαση στις εγκαταστάσεις του συστήματος. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η εφαρμογή μπορεί να αναλάβει τις λειτουργίες ορισμένων από τα ανώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI, οπότε, εάν είναι απαραίτητο, μέσω διαδικτύου, έχει απευθείας πρόσβαση στα εργαλεία του συστήματος που εκτελούν τις λειτουργίες των υπόλοιπων κατώτερων επιπέδων του το μοντέλο OSI.

Μια εφαρμογή τελικού χρήστη μπορεί να χρησιμοποιήσει εργαλεία αλληλεπίδρασης συστήματος όχι μόνο για να οργανώσει ένα διάλογο με μια άλλη εφαρμογή που εκτελείται σε άλλο μηχάνημα, αλλά και απλώς για να λάβει τις υπηρεσίες μιας συγκεκριμένης υπηρεσίας δικτύου, για παράδειγμα, πρόσβαση σε απομακρυσμένα αρχεία, λήψη αλληλογραφίας ή εκτύπωση σε έναν κοινόχρηστο εκτυπωτή.

Έτσι, ας υποθέσουμε ότι μια εφαρμογή κάνει ένα αίτημα σε ένα επίπεδο εφαρμογής, όπως μια υπηρεσία αρχείων. Με βάση αυτό το αίτημα, το λογισμικό σε επίπεδο εφαρμογής δημιουργεί ένα μήνυμα τυπικής μορφής, το οποίο περιέχει πληροφορίες υπηρεσίας (κεφαλίδα) και, πιθανώς, μεταδιδόμενα δεδομένα. Στη συνέχεια, αυτό το μήνυμα προωθείται στο αντιπροσωπευτικό επίπεδο. Το επίπεδο παρουσίασης προσθέτει την κεφαλίδα του στο μήνυμα και μεταβιβάζει το αποτέλεσμα στο επίπεδο περιόδου λειτουργίας, το οποίο με τη σειρά του προσθέτει την κεφαλίδα του και ούτω καθεξής. Ορισμένες υλοποιήσεις πρωτοκόλλου προβλέπουν ότι το μήνυμα δεν περιέχει μόνο μια κεφαλίδα, αλλά και ένα τρέιλερ. Τέλος, το μήνυμα φτάνει στο χαμηλότερο, φυσικό επίπεδο, το οποίο στην πραγματικότητα το μεταδίδει κατά μήκος των γραμμών επικοινωνίας.

Όταν ένα μήνυμα φθάνει σε άλλο μηχάνημα μέσω του δικτύου, μετακινείται διαδοχικά προς τα πάνω από επίπεδο σε επίπεδο. Κάθε επίπεδο αναλύει, επεξεργάζεται και διαγράφει την κεφαλίδα του επιπέδου του, εκτελεί λειτουργίες που αντιστοιχούν σε αυτό το επίπεδο και περνά το μήνυμα στο ανώτερο επίπεδο.

Εκτός από τον όρο "μήνυμα", υπάρχουν και άλλα ονόματα που χρησιμοποιούνται από ειδικούς του δικτύου για να ορίσουν μια μονάδα ανταλλαγής δεδομένων. Τα πρότυπα ISO για πρωτόκολλα οποιουδήποτε επιπέδου χρησιμοποιούν τον όρο «μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου» - Μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου (PDU). Επιπλέον, χρησιμοποιούνται συχνά τα ονόματα frame, packet και datagram.

Λειτουργίες επιπέδου μοντέλου ISO/OSI

Φυσικό στρώμα: Αυτό το στρώμα ασχολείται με τη μετάδοση bit μέσω φυσικών καναλιών, όπως ομοαξονικό καλώδιο, καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους ή καλώδιο οπτικών ινών. Αυτό το επίπεδο σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά των φυσικών μέσων μετάδοσης δεδομένων, όπως το εύρος ζώνης, η θόρυβος, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση και άλλα. Στο ίδιο επίπεδο, καθορίζονται τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών σημάτων, όπως οι απαιτήσεις για τα άκρα παλμού, τα επίπεδα τάσης ή ρεύματος του μεταδιδόμενου σήματος, τύπος κωδικοποίησης και ταχύτητα μετάδοσης σήματος. Επιπλέον, εδώ τυποποιούνται οι τύποι των συνδέσμων και ο σκοπός κάθε επαφής.

Οι λειτουργίες φυσικού επιπέδου υλοποιούνται σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Στην πλευρά του υπολογιστή, οι λειτουργίες του φυσικού επιπέδου εκτελούνται από τον προσαρμογέα δικτύου ή τη σειριακή θύρα.

Ένα παράδειγμα πρωτοκόλλου φυσικού στρώματος είναι η προδιαγραφή τεχνολογίας 10Base-T Ethernet, η οποία ορίζει το καλώδιο που χρησιμοποιείται ως μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος κατηγορίας 3 με χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση 100 Ohms, υποδοχή RJ-45, μέγιστο μήκος φυσικού τμήματος 100 μέτρα. Κώδικας Μάντσεστερ για την αναπαράσταση δεδομένων στο καλώδιο και άλλων χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος και των ηλεκτρικών σημάτων.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων: Το φυσικό επίπεδο απλώς μεταφέρει bits. Αυτό δεν λαμβάνει υπόψη ότι σε ορισμένα δίκτυα στα οποία οι γραμμές επικοινωνίας χρησιμοποιούνται (κοινόχρηστες) εναλλάξ από πολλά ζεύγη υπολογιστών που αλληλεπιδρούν, το φυσικό μέσο μετάδοσης μπορεί να είναι κατειλημμένο. Επομένως, ένα από τα καθήκοντα του επιπέδου σύνδεσης είναι να ελέγξει τη διαθεσιμότητα του μέσου μετάδοσης. Ένα άλλο καθήκον του επιπέδου σύνδεσης είναι η εφαρμογή μηχανισμών ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων. Για να γίνει αυτό, στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, τα bit ομαδοποιούνται σε σύνολα που ονομάζονται πλαίσια. Το επίπεδο σύνδεσης διασφαλίζει ότι κάθε πλαίσιο μεταδίδεται σωστά τοποθετώντας μια ειδική ακολουθία δυαδικών ψηφίων στην αρχή και στο τέλος κάθε πλαισίου για να το επισημάνετε, και επίσης υπολογίζει ένα άθροισμα ελέγχου αθροίζοντας όλα τα byte του πλαισίου με συγκεκριμένο τρόπο και προσθέτοντας το άθροισμα ελέγχου στο πλαίσιο. Όταν φτάσει το πλαίσιο, ο δέκτης υπολογίζει ξανά το άθροισμα ελέγχου των λαμβανόμενων δεδομένων και συγκρίνει το αποτέλεσμα με το άθροισμα ελέγχου από το πλαίσιο. Εάν ταιριάζουν, το πλαίσιο θεωρείται σωστό και αποδεκτό. Εάν τα αθροίσματα ελέγχου δεν ταιριάζουν, καταγράφεται ένα σφάλμα.

Τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης που χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα περιέχουν μια συγκεκριμένη δομή συνδέσεων μεταξύ υπολογιστών και μεθόδους για την αντιμετώπισή τους. Αν και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων παρέχει παράδοση πλαισίου μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων σε ένα τοπικό δίκτυο, αυτό το κάνει μόνο σε ένα δίκτυο με πολύ συγκεκριμένη τοπολογία σύνδεσης, ακριβώς την τοπολογία για την οποία σχεδιάστηκε. Τυπικές τοπολογίες που υποστηρίζονται από πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης LAN περιλαμβάνουν κοινόχρηστο δίαυλο, δακτύλιο και αστέρι. Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου σύνδεσης είναι το Ethernet, το Token Ring, το FDDI, το 100VG-AnyLAN.

Στα τοπικά δίκτυα, τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης χρησιμοποιούνται από υπολογιστές, γέφυρες, διακόπτες και δρομολογητές. Στους υπολογιστές, οι λειτουργίες του επιπέδου σύνδεσης υλοποιούνται μέσω των κοινών προσπαθειών των προσαρμογέων δικτύου και των προγραμμάτων οδήγησης τους.

Στα παγκόσμια δίκτυα, τα οποία σπάνια έχουν κανονική τοπολογία, το επίπεδο ζεύξης δεδομένων διασφαλίζει την ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ δύο γειτονικών υπολογιστών που συνδέονται με μια μεμονωμένη γραμμή επικοινωνίας. Παραδείγματα πρωτοκόλλων από σημείο σε σημείο (όπως ονομάζονται συχνά τέτοια πρωτόκολλα) είναι τα ευρέως χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα PPP και LAP-B.

Επίπεδο δικτύου Αυτό το επίπεδο χρησιμεύει για να σχηματίσει ένα ενοποιημένο σύστημα μεταφοράς που ενώνει πολλά δίκτυα με διαφορετικές αρχές για τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ των τελικών κόμβων. Ας δούμε τις λειτουργίες του επιπέδου δικτύου χρησιμοποιώντας τοπικά δίκτυα ως παράδειγμα. Το πρωτόκολλο επιπέδου σύνδεσης τοπικού δικτύου διασφαλίζει την παράδοση δεδομένων μεταξύ οποιωνδήποτε κόμβων μόνο σε ένα δίκτυο με το κατάλληλο τυπική τοπολογία. Αυτός είναι ένας πολύ αυστηρός περιορισμός που δεν επιτρέπει τη δημιουργία δικτύων με ανεπτυγμένη δομή, για παράδειγμα, δίκτυα που συνδυάζουν πολλά εταιρικά δίκτυα σε ένα ενιαίο δίκτυο ή δίκτυα υψηλής αξιοπιστίας στα οποία υπάρχουν περιττές συνδέσεις μεταξύ κόμβων. Προκειμένου, αφενός, να διατηρηθεί η απλότητα των διαδικασιών μεταφοράς δεδομένων για τυπικές τοπολογίες και, αφετέρου, να επιτραπεί η χρήση αυθαίρετων τοπολογιών, χρησιμοποιείται ένα πρόσθετο επίπεδο δικτύου. Σε αυτό το επίπεδο εισάγεται η έννοια του «δικτύου». Σε αυτή την περίπτωση, ένα δίκτυο νοείται ως μια συλλογή υπολογιστών που συνδέονται μεταξύ τους σύμφωνα με μία από τις τυπικές τυπικές τοπολογίες και χρησιμοποιούν ένα από τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης που ορίζονται για αυτήν την τοπολογία για τη μετάδοση δεδομένων.

Έτσι, μέσα στο δίκτυο, η παράδοση δεδομένων ρυθμίζεται από το επίπεδο ζεύξης δεδομένων, αλλά η παράδοση δεδομένων μεταξύ δικτύων διαχειρίζεται το επίπεδο δικτύου.

Συνήθως καλούνται μηνύματα επιπέδου δικτύου πακέτα. Κατά την οργάνωση της παράδοσης πακέτων σε επίπεδο δικτύου, χρησιμοποιείται η έννοια "αριθμός δικτύου". Σε αυτήν την περίπτωση, η διεύθυνση του παραλήπτη αποτελείται από τον αριθμό δικτύου και τον αριθμό υπολογιστή σε αυτό το δίκτυο.

Τα δίκτυα συνδέονται μεταξύ τους με ειδικές συσκευές που ονομάζονται δρομολογητές. Δρομολογητήςείναι μια συσκευή που συλλέγει πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία των συνδέσεων διαδικτύου και, βάσει αυτής, προωθεί πακέτα επιπέδου δικτύου στο δίκτυο προορισμού. Προκειμένου να μεταδοθεί ένα μήνυμα από έναν αποστολέα που βρίσκεται σε ένα δίκτυο σε έναν παραλήπτη που βρίσκεται σε άλλο δίκτυο, πρέπει να πραγματοποιείτε έναν αριθμό μεταφορών (hops) μεταξύ δικτύων, επιλέγοντας κάθε φορά την κατάλληλη διαδρομή. Έτσι, μια διαδρομή είναι μια ακολουθία δρομολογητών μέσω των οποίων διέρχεται ένα πακέτο.

Το πρόβλημα της επιλογής της καλύτερης διαδρομής ονομάζεται δρομολόγησηκαι η λύση του είναι το κύριο καθήκον του επιπέδου δικτύου. Αυτό το πρόβλημα περιπλέκεται από το γεγονός ότι η συντομότερη διαδρομή δεν είναι πάντα η καλύτερη. Συχνά το κριτήριο για την επιλογή μιας διαδρομής είναι ο χρόνος μετάδοσης δεδομένων κατά μήκος αυτής της διαδρομής, εξαρτάται από τη χωρητικότητα των καναλιών επικοινωνίας και την ένταση της κυκλοφορίας, η οποία μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Ορισμένοι αλγόριθμοι δρομολόγησης προσπαθούν να προσαρμοστούν στις αλλαγές στο φορτίο, ενώ άλλοι λαμβάνουν αποφάσεις με βάση τους μακροπρόθεσμους μέσους όρους. Η διαδρομή μπορεί να επιλεγεί με βάση άλλα κριτήρια, για παράδειγμα, την αξιοπιστία μετάδοσης.

Σε επίπεδο δικτύου, ορίζονται δύο τύποι πρωτοκόλλων. Ο πρώτος τύπος αναφέρεται στον ορισμό κανόνων για τη μετάδοση πακέτων δεδομένων τερματικού κόμβου από τον κόμβο στον δρομολογητή και μεταξύ δρομολογητών. Αυτά είναι τα πρωτόκολλα που συνήθως εννοούνται όταν οι άνθρωποι μιλούν για πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου. Το επίπεδο δικτύου περιλαμβάνει επίσης έναν άλλο τύπο πρωτοκόλλου που ονομάζεται πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης. Χρησιμοποιώντας αυτά τα πρωτόκολλα, οι δρομολογητές συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με την τοπολογία των συνδέσεων διαδικτύου. Τα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου υλοποιούνται από λειτουργικές μονάδες λογισμικού, καθώς και από λογισμικό και υλικό δρομολογητή.

Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου δικτύου είναι το πρωτόκολλο Internetwork IP στοίβας TCP/IP και το Πρωτόκολλο Internetwork στοίβας Novell IPX.

Επίπεδο μεταφοράς: Κατά τη διαδρομή από τον αποστολέα στον παραλήπτη, τα πακέτα ενδέχεται να καταστραφούν ή να χαθούν. Ενώ ορισμένες εφαρμογές έχουν το δικό τους χειρισμό σφαλμάτων, υπάρχουν άλλες που προτιμούν να αντιμετωπίσουν μια αξιόπιστη σύνδεση αμέσως. Η δουλειά του επιπέδου μεταφοράς είναι να διασφαλίσει ότι οι εφαρμογές ή τα ανώτερα στρώματα της στοίβας - εφαρμογή και περίοδος λειτουργίας - μεταφέρουν δεδομένα με τον βαθμό αξιοπιστίας που απαιτούν. Το μοντέλο OSI ορίζει πέντε κατηγορίες υπηρεσιών που παρέχονται από το επίπεδο μεταφοράς. Αυτοί οι τύποι υπηρεσιών διακρίνονται από την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών: επείγουσα ανάγκη, δυνατότητα επαναφοράς των διακοπτόμενων επικοινωνιών, διαθεσιμότητα μέσων για την πολυπλεξία πολλαπλών συνδέσεων μεταξύ διαφορετικών πρωτοκόλλων εφαρμογών μέσω ενός κοινού πρωτοκόλλου μεταφοράς και το σημαντικότερο, η ικανότητα εντοπισμού και διορθώσει τα σφάλματα μετάδοσης, όπως παραμόρφωση, απώλεια και αντιγραφή πακέτων.

Η επιλογή της κλάσης υπηρεσίας επιπέδου μεταφοράς καθορίζεται, αφενός, από τον βαθμό στον οποίο το πρόβλημα της διασφάλισης αξιοπιστίας επιλύεται από τις ίδιες τις εφαρμογές και τα πρωτόκολλα σε επίπεδα υψηλότερα από τα μεταφορικά και, αφετέρου, αυτή η επιλογή εξαρτάται από το πώς αξιόπιστο ολόκληρο το σύστημα μεταφοράς δεδομένων είναι online. Έτσι, για παράδειγμα, εάν η ποιότητα των καναλιών επικοινωνίας είναι πολύ υψηλή και η πιθανότητα σφαλμάτων που δεν εντοπίζονται από πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου είναι μικρή, τότε είναι λογικό να χρησιμοποιήσετε μία από τις ελαφριές υπηρεσίες επιπέδου μεταφοράς που δεν επιβαρύνονται με πολλούς ελέγχους , χειραψία και άλλες τεχνικές για την αύξηση της αξιοπιστίας. Εάν τα οχήματα είναι αρχικά πολύ αναξιόπιστα, τότε συνιστάται να απευθυνθείτε στην πιο ανεπτυγμένη υπηρεσία επιπέδου μεταφοράς, η οποία λειτουργεί χρησιμοποιώντας τα μέγιστα μέσα για τον εντοπισμό και την εξάλειψη σφαλμάτων - χρησιμοποιώντας την προκαταρκτική εγκατάσταση μιας λογικής σύνδεσης, παρακολούθηση της παράδοσης μηνυμάτων χρησιμοποιώντας αθροίσματα ελέγχου και κυκλική αρίθμηση πακέτων, καθορισμός χρονικών ορίων παράδοσης κ.λπ.

Κατά κανόνα, όλα τα πρωτόκολλα, ξεκινώντας από το επίπεδο μεταφοράς και πάνω, υλοποιούνται από λογισμικό των τελικών κόμβων του δικτύου - εξαρτημάτων 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.

Επίπεδο περιόδου λειτουργίας: Το επίπεδο συνεδρίας παρέχει διαχείριση συνομιλιών για την καταγραφή του μέρους που είναι ενεργό αυτήν τη στιγμή και παρέχει επίσης ευκολίες συγχρονισμού. Τα τελευταία σας επιτρέπουν να εισάγετε σημεία ελέγχου σε μεγάλες μεταφορές, έτσι ώστε σε περίπτωση αποτυχίας να μπορείτε να επιστρέψετε στο τελευταίο σημείο ελέγχου, αντί να ξεκινήσετε από την αρχή. Στην πράξη, λίγες εφαρμογές χρησιμοποιούν το επίπεδο συνεδρίας και σπάνια υλοποιείται.

Επίπεδο παρουσίασης: Αυτό το επίπεδο παρέχει διαβεβαίωση ότι οι πληροφορίες που μεταφέρονται από το επίπεδο εφαρμογής θα γίνουν κατανοητές από το επίπεδο εφαρμογής σε άλλο σύστημα. Εάν είναι απαραίτητο, το επίπεδο παρουσίασης μετατρέπει τις μορφές δεδομένων σε κάποια κοινή μορφή παρουσίασης και στη λήψη, κατά συνέπεια, εκτελεί την αντίστροφη μετατροπή. Με αυτόν τον τρόπο, τα επίπεδα εφαρμογής μπορούν να ξεπεράσουν, για παράδειγμα, συντακτικές διαφορές στην αναπαράσταση δεδομένων. Σε αυτό το επίπεδο μπορεί να πραγματοποιηθεί κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση δεδομένων, χάρη στην οποία διασφαλίζεται το απόρρητο της ανταλλαγής δεδομένων για όλες τις υπηρεσίες εφαρμογών ταυτόχρονα. Ένα παράδειγμα πρωτοκόλλου που λειτουργεί στο επίπεδο παρουσίασης είναι το πρωτόκολλο Secure Socket Layer (SSL), το οποίο παρέχει ασφαλή μηνύματα για τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής της στοίβας TCP/IP.

Επίπεδο εφαρμογής Το επίπεδο εφαρμογής είναι στην πραγματικότητα απλώς ένα σύνολο από διάφορα πρωτόκολλα μέσω των οποίων οι χρήστες του δικτύου έχουν πρόσβαση σε κοινόχρηστους πόρους, όπως αρχεία, εκτυπωτές ή ιστοσελίδες υπερκειμένου, και επίσης οργανώνουν τη συνεργασία τους, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο ηλεκτρονικής αλληλογραφίας. Η μονάδα δεδομένων στην οποία λειτουργεί το επίπεδο εφαρμογής συνήθως ονομάζεται μήνυμα .

Υπάρχει μια πολύ μεγάλη ποικιλία πρωτοκόλλων επιπέδου εφαρμογής. Ας δώσουμε ως παραδείγματα τουλάχιστον μερικές από τις πιο κοινές υλοποιήσεις υπηρεσιών αρχείων: NCP στο λειτουργικό σύστημα Novell NetWare, SMB στα Microsoft Windows NT, NFS, FTP και TFTP, που αποτελούν μέρος της στοίβας TCP/IP.

Το μοντέλο OSI, αν και πολύ σημαντικό, είναι μόνο ένα από τα πολλά μοντέλα επικοινωνίας. Αυτά τα μοντέλα και οι συσχετισμένες στοίβες πρωτοκόλλων τους ενδέχεται να διαφέρουν ως προς τον αριθμό των επιπέδων, τις λειτουργίες τους, τις μορφές μηνυμάτων, τις υπηρεσίες που παρέχονται στα ανώτερα επίπεδα και άλλες παραμέτρους.

Χαρακτηριστικά δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων επικοινωνίας

Έτσι, η αλληλεπίδραση των υπολογιστών στα δίκτυα συμβαίνει σύμφωνα με ορισμένους κανόνες για την ανταλλαγή μηνυμάτων και τις μορφές τους, δηλαδή σύμφωνα με ορισμένα πρωτόκολλα. Ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων που λύνουν το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των κόμβων δικτύου ονομάζεται στοίβα πρωτοκόλλων επικοινωνίας.

Υπάρχουν πολλές στοίβες πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται ευρέως στα δίκτυα. Πρόκειται για στοίβες, που είναι διεθνή και εθνικά πρότυπα, και ιδιόκτητες στοίβες, οι οποίες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες λόγω της επικράτησης εξοπλισμού από μια συγκεκριμένη εταιρεία. Παραδείγματα δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων περιλαμβάνουν τη στοίβα IPX/SPX της Novell, τη στοίβα TCP/IP που χρησιμοποιείται στο Διαδίκτυο και πολλά δίκτυα που βασίζονται στο λειτουργικό σύστημα UNIX, τη στοίβα OSI του Διεθνούς Οργανισμού Προτύπων, τη στοίβα DECnet της Digital Equipment Corporation και πολλά άλλοι.

Η χρήση μιας συγκεκριμένης στοίβας πρωτοκόλλων επικοινωνίας σε ένα δίκτυο καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την όψη του δικτύου και τα χαρακτηριστικά του. Τα μικρότερα δίκτυα μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο μία στοίβα. Σε μεγάλα εταιρικά δίκτυα που συνδέουν διάφορα δίκτυα, συνήθως χρησιμοποιούνται πολλές στοίβες παράλληλα.

Ο εξοπλισμός επικοινωνίας εφαρμόζει πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου που είναι πιο τυποποιημένα από πρωτόκολλα υψηλότερου επιπέδου και αυτό αποτελεί προϋπόθεση για επιτυχημένη συνεργασία μεταξύ εξοπλισμού διαφορετικών κατασκευαστών. Η λίστα των πρωτοκόλλων που υποστηρίζονται από μια συγκεκριμένη συσκευή επικοινωνίας είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά αυτής της συσκευής.

Οι υπολογιστές υλοποιούν πρωτόκολλα επικοινωνίας με τη μορφή των αντίστοιχων στοιχείων λογισμικού ενός λειτουργικού συστήματος δικτύου, για παράδειγμα, τα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης υλοποιούνται συνήθως με τη μορφή προγραμμάτων οδήγησης προσαρμογέα δικτύου και τα πρωτόκολλα ανώτερου επιπέδου υλοποιούνται με τη μορφή στοιχείων διακομιστή και πελάτη υπηρεσιών δικτύου.

Η ικανότητα να λειτουργεί καλά σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον λειτουργικού συστήματος είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του εξοπλισμού επικοινωνιών. Μπορείτε συχνά να διαβάσετε σε διαφημίσεις για έναν προσαρμογέα δικτύου ή διανομέα ότι έχει σχεδιαστεί ειδικά για να λειτουργεί σε δίκτυο NetWare ή UNIX. Αυτό σημαίνει ότι οι προγραμματιστές υλικού έχουν βελτιστοποιήσει τα χαρακτηριστικά του για τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το λειτουργικό σύστημα δικτύου ή για μια δεδομένη έκδοση της υλοποίησής τους εάν αυτά τα πρωτόκολλα χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της εφαρμογής πρωτοκόλλων σε διάφορα λειτουργικά συστήματα, ένα από τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού επικοινωνίας είναι η πιστοποίησή του για την ικανότητα εργασίας στο περιβάλλον ενός δεδομένου λειτουργικού συστήματος.

Στα χαμηλότερα επίπεδα - φυσικός σύνδεσμος και σύνδεση δεδομένων - σχεδόν όλες οι στοίβες χρησιμοποιούν τα ίδια πρωτόκολλα. Αυτά είναι καλά τυποποιημένα πρωτόκολλα: Ethernet, Token Ring, FDDI και μερικά άλλα, τα οποία επιτρέπουν τη χρήση του ίδιου εξοπλισμού σε όλα τα δίκτυα.

Τα πρωτόκολλα δικτύου και ανώτερων επιπέδων των υπαρχόντων τυπικών στοίβων είναι πολύ μεταβλητά και γενικά δεν συμμορφώνονται με τη διαστρωμάτωση που προτείνεται από το μοντέλο ISO. Συγκεκριμένα, σε αυτές τις στοίβες, οι συναρτήσεις του επιπέδου συνόδου και παρουσίασης συνδυάζονται συχνότερα με το επίπεδο εφαρμογής. Αυτή η απόκλιση οφείλεται στο γεγονός ότι το μοντέλο ISO εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα μιας γενίκευσης των ήδη υπαρχόντων και όντως χρησιμοποιούμενων στοίβων και όχι το αντίστροφο.

Στοίβα OSI

Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ της στοίβας πρωτοκόλλου OSI και του μοντέλου OSI. Ενώ το μοντέλο OSI ορίζει εννοιολογικά τη διαδικασία για την αλληλεπίδραση ανοιχτών συστημάτων, αποσυνθέτοντας την εργασία σε 7 επίπεδα, τυποποιεί τον σκοπό κάθε επιπέδου και εισάγει τυπικά ονόματα για τα επίπεδα, η στοίβα OSI είναι ένα σύνολο πολύ συγκεκριμένων προδιαγραφών πρωτοκόλλου που σχηματίζουν μια συνεπή στοίβα πρωτοκόλλου. Αυτή η στοίβα πρωτοκόλλων υποστηρίζεται από την κυβέρνηση των ΗΠΑ στο πρόγραμμα GOSIP. Όλα τα κυβερνητικά δίκτυα υπολογιστών που εγκαταστάθηκαν μετά το 1990 πρέπει είτε να υποστηρίζουν άμεσα τη στοίβα OSI είτε να παρέχουν ένα μέσο για τη μετεγκατάσταση στη στοίβα στο μέλλον. Ωστόσο, η στοίβα OSI είναι πιο δημοφιλής στην Ευρώπη από ό,τι στις ΗΠΑ, καθώς η Ευρώπη έχει λιγότερα εγκατεστημένα δίκτυα παλαιού τύπου που χρησιμοποιούν τα δικά τους πρωτόκολλα. Υπάρχει επίσης μεγάλη ανάγκη για ένα κοινό stack στην Ευρώπη, καθώς υπάρχουν τόσες πολλές διαφορετικές χώρες.

Αυτό είναι ένα διεθνές πρότυπο ανεξάρτητο από τον κατασκευαστή. Μπορεί να επιτρέψει τη συνεργασία μεταξύ εταιρειών, συνεργατών και προμηθευτών. Αυτή η αλληλεπίδραση περιπλέκεται από την αντιμετώπιση, την ονομασία και τα θέματα ασφάλειας δεδομένων. Όλα αυτά τα προβλήματα επιλύονται εν μέρει στη στοίβα OSI. Τα πρωτόκολλα OSI απαιτούν μεγάλη επεξεργαστική ισχύ CPU, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για ισχυρά μηχανήματα παρά για δίκτυα προσωπικών υπολογιστών. Οι περισσότεροι οργανισμοί απλώς σχεδιάζουν τη μετάβαση στη στοίβα OSI. Μεταξύ εκείνων που εργάζονται προς αυτή την κατεύθυνση είναι το Υπουργείο Ναυτικού των ΗΠΑ και το δίκτυο NFSNET. Ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές που υποστηρίζει το OSI είναι η AT&T. Το δίκτυο Stargroup του βασίζεται εξ ολοκλήρου στη στοίβα OSI.

Για προφανείς λόγους, η στοίβα OSI, σε αντίθεση με άλλες τυπικές στοίβες, συμμορφώνεται πλήρως με το μοντέλο διασύνδεσης OSI, περιλαμβάνει προδιαγραφές και για τα επτά επίπεδα του μοντέλου διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων (Εικόνα 1.3).

Ρύζι. 1.3. Στοίβα OSI

Επί Η στοίβα OSI υποστηρίζει πρωτόκολλα Ethernet, Token Ring, FDDI, καθώς και πρωτόκολλα LLC, X.25 και ISDN. Αυτά τα πρωτόκολλα θα συζητηθούν λεπτομερώς σε άλλες ενότητες του εγχειριδίου.

Υπηρεσίες δίκτυο, μεταφορά και συνεδρίαεπίπεδαείναι επίσης διαθέσιμα στη στοίβα OSI, αλλά δεν είναι πολύ συνηθισμένα. Το επίπεδο δικτύου υλοποιεί πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση και βασισμένα σε σύνδεση. Το πρωτόκολλο μεταφοράς στοίβας OSI, σύμφωνα με τις λειτουργίες που ορίζονται για αυτό στο μοντέλο OSI, κρύβει τις διαφορές μεταξύ υπηρεσιών δικτύου που προσανατολίζονται στη σύνδεση και χωρίς σύνδεση, έτσι ώστε οι χρήστες να λαμβάνουν την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας ανεξάρτητα από το υποκείμενο επίπεδο δικτύου. Για να παρέχεται αυτό, το επίπεδο μεταφοράς απαιτεί από τον χρήστη να καθορίσει την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας. Έχουν οριστεί 5 κατηγορίες υπηρεσιών μεταφοράς, από τη χαμηλότερη κλάση 0 έως την υψηλότερη κλάση 4, οι οποίες διαφέρουν ως προς τον βαθμό ανοχής σφαλμάτων και τις απαιτήσεις για ανάκτηση δεδομένων μετά από σφάλματα.

Υπηρεσίες επίπεδο εφαρμογής περιλαμβάνουν μεταφορά αρχείων, εξομοίωση τερματικού, υπηρεσίες καταλόγου και αλληλογραφία. Από αυτά, τα πιο πολλά υποσχόμενα είναι η υπηρεσία καταλόγου (πρότυπο X.500), το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (X.400), το πρωτόκολλο εικονικού τερματικού (VT), το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, πρόσβασης και διαχείρισης (FTAM), πρωτόκολλο προώθησης και διαχείρισης εργασιών (JTM) . Πρόσφατα, ο ISO έχει επικεντρώσει τις προσπάθειές του σε υπηρεσίες ανώτατου επιπέδου.

Οι συστάσεις X.400 ορίζουν το ακόλουθο ελάχιστο απαιτούμενο σύνολο υπηρεσιών που πρέπει να παρέχονται στους χρήστες: έλεγχος πρόσβασης, συντήρηση μοναδικών αναγνωριστικών μηνυμάτων συστήματος, ειδοποίηση παράδοσης ή μη παράδοσης με αιτιολογία, ένδειξη τύπου περιεχομένου μηνύματος, ένδειξη μετατροπής περιεχομένου μηνύματος, μετάδοση και χρονικές σημάνσεις παράδοσης, επιλογή κατηγορίας παράδοσης (επείγουσα, μη επείγουσα, κανονική), παράδοση πολλαπλών εκπομπών, καθυστερημένη παράδοση (μέχρι συγκεκριμένη χρονική στιγμή), μετατροπή περιεχομένου σε διασύνδεση με μη συμβατά συστήματα αλληλογραφίας, όπως υπηρεσίες τηλετύπου και φαξ, ερώτηση εάν παραδόθηκε ένα συγκεκριμένο μήνυμα, λίστες αλληλογραφίας, οι οποίες μπορεί να έχουν ένθετη δομή, μέσα προστασίας των μηνυμάτων από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση, με βάση ένα ασύμμετρο κρυπτοσύστημα δημόσιου κλειδιού.

Ο σκοπός των συστάσεων Χ.500είναι η ανάπτυξη παγκόσμιων προτύπων γραφείου υποστήριξης. Η διαδικασία παράδοσης ενός μηνύματος απαιτεί γνώση της διεύθυνσης του παραλήπτη, κάτι που αποτελεί πρόβλημα σε μεγάλα δίκτυα, επομένως είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα γραφείο βοήθειας που βοηθά στην απόκτηση των διευθύνσεων των αποστολέων και των παραληπτών. Γενικά, μια υπηρεσία X.500 είναι μια κατανεμημένη βάση δεδομένων ονομάτων και διευθύνσεων. Όλοι οι χρήστες μπορούν ενδεχομένως να συνδεθούν σε αυτήν τη βάση δεδομένων χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σύνολο χαρακτηριστικών.

Οι ακόλουθες λειτουργίες ορίζονται στη βάση δεδομένων ονομάτων και διευθύνσεων:

• ανάγνωση - λήψη διεύθυνσης με γνωστό όνομα,
• αίτημα - απόκτηση ονόματος βάσει γνωστών χαρακτηριστικών διεύθυνσης,
• τροποποίηση που περιλαμβάνει τη διαγραφή και την προσθήκη εγγραφών σε μια βάση δεδομένων.

Οι κύριες προκλήσεις για την εφαρμογή των συστάσεων X.500 πηγάζουν από την κλίμακα αυτού του έργου, το οποίο υποτίθεται ότι είναι μια παγκόσμια υπηρεσία αναφοράς. Επομένως, το λογισμικό που εφαρμόζει τις συστάσεις X.500 είναι πολύ δυσκίνητο και θέτει υψηλές απαιτήσεις στην απόδοση του υλικού.

Πρωτόκολλο VTλύνει το πρόβλημα της ασυμβατότητας μεταξύ διαφορετικών πρωτοκόλλων εξομοίωσης τερματικού. Επί του παρόντος, ένας χρήστης προσωπικού υπολογιστή συμβατού με υπολογιστή IBM, προκειμένου να εργάζεται ταυτόχρονα με υπολογιστές VAX, IBM 3090 και HP9000, πρέπει να αγοράσει τρία διαφορετικά προγράμματα για την εξομοίωση τερματικών διαφορετικών τύπων και τη χρήση διαφορετικών πρωτοκόλλων. Εάν κάθε κεντρικός υπολογιστής διέθετε λογισμικό πρωτοκόλλου εξομοίωσης τερματικού ISO, τότε ο χρήστης θα χρειαζόταν μόνο ένα πρόγραμμα που να υποστηρίζει το πρωτόκολλο VT. Στο πρότυπό του, το ISO έχει συσσωρεύσει ευρέως χρησιμοποιούμενες λειτουργίες εξομοίωσης τερματικού.

Η μεταφορά αρχείων είναι η πιο κοινή υπηρεσία υπολογιστή. Η πρόσβαση σε αρχεία, τόσο τοπικά όσο και απομακρυσμένα, απαιτείται από όλες τις εφαρμογές - επεξεργαστές κειμένου, email, βάσεις δεδομένων ή προγράμματα απομακρυσμένης εκκίνησης. Το ISO παρέχει μια τέτοια υπηρεσία στο πρωτόκολλο FTAM. Μαζί με το πρότυπο X.400, είναι το πιο δημοφιλές πρότυπο στοίβας OSI. Το FTAM παρέχει διευκολύνσεις για εντοπισμό και πρόσβαση σε περιεχόμενο αρχείων και περιλαμβάνει ένα σύνολο οδηγιών για την εισαγωγή, αντικατάσταση, επέκταση και εκκαθάριση περιεχομένου αρχείων. Το FTAM παρέχει επίσης ευκολίες για το χειρισμό του αρχείου στο σύνολό του, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας, διαγραφής, ανάγνωσης, ανοίγματος, κλεισίματος του αρχείου και επιλογής των χαρακτηριστικών του.

Πρωτόκολλο προώθησης και ελέγχου εργασίας JTMΕπιτρέπει στους χρήστες να προωθήσουν εργασίες που πρέπει να ολοκληρωθούν στον κεντρικό υπολογιστή. Η γλώσσα ελέγχου εργασιών που επιτρέπει την υποβολή εργασιών λέει στον κεντρικό υπολογιστή ποιες ενέργειες πρέπει να εκτελεστούν σε ποια προγράμματα και αρχεία. Το πρωτόκολλο JTM υποστηρίζει την παραδοσιακή επεξεργασία κατά παρτίδες, την επεξεργασία συναλλαγών, την απομακρυσμένη καταχώριση εργασίας και την κατανεμημένη πρόσβαση στη βάση δεδομένων.

Στοίβα TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP, που ονομάζεται επίσης στοίβα DoD και στοίβα Διαδικτύου, είναι μια από τις πιο δημοφιλείς και πολλά υποσχόμενες στοίβες πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Εάν προς το παρόν διανέμεται κυρίως σε δίκτυα με UNIX OS, τότε η εφαρμογή του στις τελευταίες εκδόσεις λειτουργικών συστημάτων δικτύου για προσωπικούς υπολογιστές (Windows NT, NetWare) αποτελεί καλή προϋπόθεση για την ταχεία αύξηση του αριθμού των εγκαταστάσεων του TCP/ Στοίβα IP.

Η στοίβα αναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ (DoD) πριν από περισσότερα από 20 χρόνια για τη σύνδεση του πειραματικού δικτύου ARPAnet με άλλα δορυφορικά δίκτυα ως ένα σύνολο κοινών πρωτοκόλλων για ετερογενή υπολογιστικά περιβάλλοντα. Το δίκτυο ARPA υποστήριξε προγραμματιστές και ερευνητές σε στρατιωτικούς τομείς. Στο δίκτυο ARPA, η επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP), το οποίο μέχρι σήμερα είναι ένα από τα κύρια στη στοίβα TCP / IP και εμφανίζεται στο όνομα της στοίβας.

Το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP με την εφαρμογή πρωτοκόλλων στοίβας στην έκδοση του λειτουργικού συστήματος UNIX. Η ευρεία υιοθέτηση του λειτουργικού συστήματος UNIX οδήγησε επίσης στην ευρεία υιοθέτηση των πρωτοκόλλων IP και άλλων stack. Αυτή η στοίβα τροφοδοτεί επίσης το Διαδίκτυο, του οποίου η Task Force Μηχανικής Διαδικτύου (IETF) συμβάλλει σημαντικά στην ανάπτυξη προτύπων στοίβας που δημοσιεύονται με τη μορφή προδιαγραφών RFC.

Δεδομένου ότι η στοίβα TCP/IP αναπτύχθηκε πριν από την εμφάνιση του μοντέλου διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων ISO/OSI, αν και έχει επίσης δομή πολλαπλών επιπέδων, η αντιστοιχία των επιπέδων στοίβας TCP/IP με τα επίπεδα του μοντέλου OSI είναι μάλλον υπό όρους .

Η δομή των πρωτοκόλλων TCP/IP φαίνεται στο Σχήμα 1.4. Τα πρωτόκολλα TCP/IP χωρίζονται σε 4 επίπεδα.

Ρύζι. 1.4. Στοίβα TCP/IP

Το χαμηλότερο ( επίπεδο IV ) - επίπεδο διεπαφών δικτύου - αντιστοιχεί στα φυσικά επίπεδα και τα επίπεδα ζεύξης δεδομένων του μοντέλου OSI. Αυτό το επίπεδο στα πρωτόκολλα TCP/IP δεν ρυθμίζεται, αλλά υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρότυπα του επιπέδου φυσικής σύνδεσης και σύνδεσης δεδομένων: για τοπικά κανάλια αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, για καθολικά κανάλια - τα δικά τους πρωτόκολλα για λειτουργία σε αναλογική κλήση- up και μισθωμένες γραμμές SLIP/PPP, οι οποίες δημιουργούν συνδέσεις από σημείο σε σημείο μέσω σειριακών συνδέσεων WAN και των πρωτοκόλλων WAN X.25 και ISDN. Έχει επίσης αναπτυχθεί μια ειδική προδιαγραφή που ορίζει τη χρήση της τεχνολογίας ATM ως μεταφοράς επιπέδου ζεύξης δεδομένων.

επόμενο επίπεδο ( επίπεδο III ) είναι το επίπεδο εργασίας διαδικτύου που ασχολείται με τη μετάδοση datagrams χρησιμοποιώντας διάφορα τοπικά δίκτυα, δίκτυα περιοχής X.25, γραμμές ad hoc κ.λπ. Η στοίβα χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο IP, το οποίο σχεδιάστηκε αρχικά ως πρωτόκολλο για τη μετάδοση πακέτων σε σύνθετα δίκτυα που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό τοπικών δικτύων που συνδέονται τόσο με τοπικές όσο και με καθολικές συνδέσεις. Επομένως, το πρωτόκολλο IP λειτουργεί καλά σε δίκτυα με πολύπλοκες τοπολογίες, χρησιμοποιώντας ορθολογικά την παρουσία υποσυστημάτων σε αυτά και χρησιμοποιώντας οικονομικά το εύρος ζώνης των γραμμών επικοινωνίας χαμηλής ταχύτητας. Το πρωτόκολλο IP είναι ένα πρωτόκολλο datagram.

Το επίπεδο διαδικτύου περιλαμβάνει επίσης όλα τα πρωτόκολλα που σχετίζονται με τη σύνταξη και την τροποποίηση πινάκων δρομολόγησης, όπως πρωτόκολλα για τη συλλογή πληροφοριών δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.(Πρωτόκολλο Διαδικτύου δρομολόγησης) και OSPF(Ανοίξτε πρώτα τη συντομότερη διαδρομή), καθώς και το πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Internet ICMP(Internet Control Message Protocol). Το τελευταίο πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί για την ανταλλαγή πληροφοριών σχετικά με σφάλματα μεταξύ του δρομολογητή και της πύλης, του συστήματος προέλευσης και του συστήματος προορισμού, δηλαδή για την οργάνωση ανατροφοδότησης. Χρησιμοποιώντας ειδικά πακέτα ICMP, αναφέρεται ότι είναι αδύνατη η παράδοση ενός πακέτου, ότι έχει υπερβεί η διάρκεια ζωής ή η διάρκεια της συναρμολόγησης ενός πακέτου από θραύσματα, ανώμαλες τιμές παραμέτρων, αλλαγή στη διαδρομή προώθησης και τον τύπο υπηρεσίας, την κατάσταση το σύστημα κ.λπ.

επόμενο επίπεδο ( επίπεδο II) ονομάζεται βασικός. Το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης λειτουργεί σε αυτό το επίπεδο TCP(Transmission Control Protocol) και User Datagram Protocol UDP(Πρωτόκολλο User Datagram). Το πρωτόκολλο TCP παρέχει μια σταθερή εικονική σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων διαδικασιών εφαρμογής. Το πρωτόκολλο UDP διασφαλίζει τη μετάδοση των πακέτων εφαρμογών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο datagram, δηλαδή χωρίς δημιουργία εικονικής σύνδεσης, και επομένως απαιτεί μικρότερη επιβάρυνση από το TCP.

ανώτερο επίπεδο ( επίπεδο Ι) ονομάζεται εφαρμοσμένη. Κατά τη διάρκεια πολλών ετών χρήσης σε δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει συγκεντρώσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων και υπηρεσιών σε επίπεδο εφαρμογής. Αυτά περιλαμβάνουν ευρέως χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα όπως το πρωτόκολλο αντιγραφής αρχείων FTP, το πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού telnet, το πρωτόκολλο αλληλογραφίας SMTP που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρονικό ταχυδρομείο Διαδικτύου και το ρωσικό υποκατάστημά του RELCOM, υπηρεσίες υπερκειμένου για πρόσβαση σε απομακρυσμένες πληροφορίες, όπως το WWW και πολλά άλλα. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε μερικά από αυτά που σχετίζονται πιο στενά με τα θέματα αυτού του μαθήματος.

Πρωτόκολλο SNMPΤο (Simple Network Management Protocol) χρησιμοποιείται για την οργάνωση της διαχείρισης δικτύου. Το πρόβλημα διαχείρισης χωρίζεται εδώ σε δύο προβλήματα. Η πρώτη εργασία σχετίζεται με τη μεταφορά πληροφοριών. Τα πρωτόκολλα μεταφοράς πληροφοριών ελέγχου καθορίζουν τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του διακομιστή και του προγράμματος-πελάτη που εκτελείται στον κεντρικό υπολογιστή του διαχειριστή. Καθορίζουν τις μορφές μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ πελατών και διακομιστών, καθώς και τις μορφές για ονόματα και διευθύνσεις. Η δεύτερη πρόκληση σχετίζεται με ελεγχόμενα δεδομένα. Τα πρότυπα ρυθμίζουν τα δεδομένα που πρέπει να αποθηκεύονται και να συσσωρεύονται σε πύλες, τα ονόματα αυτών των δεδομένων και τη σύνταξη αυτών των ονομάτων. Το πρότυπο SNMP ορίζει μια προδιαγραφή για μια βάση δεδομένων πληροφοριών διαχείρισης δικτύου. Αυτή η προδιαγραφή, γνωστή ως Βάση Πληροφοριών Διαχείρισης (MIB), ορίζει τα στοιχεία δεδομένων που πρέπει να αποθηκεύσει ένας κεντρικός υπολογιστής ή πύλη και τις επιτρεπόμενες λειτουργίες σε αυτά.

Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP(File Transfer Protocol) υλοποιεί απομακρυσμένη πρόσβαση σε αρχεία. Προκειμένου να διασφαλιστεί η αξιόπιστη μεταφορά, το FTP χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο προσανατολισμένο στη σύνδεση - TCP - ως μεταφορά του. Εκτός από το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, το FTP προσφέρει και άλλες υπηρεσίες. Αυτό δίνει στον χρήστη την ευκαιρία να αλληλεπιδράσει διαδραστικά με ένα απομακρυσμένο μηχάνημα, για παράδειγμα, μπορεί να εκτυπώσει τα περιεχόμενα των καταλόγων του FTP επιτρέπει στον χρήστη να καθορίσει τον τύπο και τη μορφή των δεδομένων που θα αποθηκευτούν. Τέλος, το FTP ελέγχει την ταυτότητα των χρηστών. Πριν από την πρόσβαση στο αρχείο, το πρωτόκολλο απαιτεί από τους χρήστες να δώσουν το όνομα χρήστη και τον κωδικό πρόσβασής τους.

Στη στοίβα TCP/IP, το FTP προσφέρει το πιο ολοκληρωμένο σύνολο υπηρεσιών αρχείων, αλλά είναι επίσης το πιο περίπλοκο στον προγραμματισμό. Οι εφαρμογές που δεν απαιτούν όλες τις δυνατότητες του FTP μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα άλλο, πιο οικονομικό πρωτόκολλο - το Simple File Transfer Protocol TFTP(Trivial File Transfer Protocol). Αυτό το πρωτόκολλο υλοποιεί μόνο μεταφορά αρχείων και η μεταφορά που χρησιμοποιείται είναι απλούστερο από το πρωτόκολλο TCP, χωρίς σύνδεση - UDP.

Πρωτόκολλο telnetπαρέχει τη μεταφορά μιας ροής byte μεταξύ διεργασιών, καθώς και μεταξύ μιας διεργασίας και ενός τερματικού. Τις περισσότερες φορές, αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για την εξομοίωση ενός απομακρυσμένου τερματικού υπολογιστή.

Στοίβα IPX/SPX

Αυτή η στοίβα είναι η αρχική στοίβα πρωτοκόλλου Novell, την οποία ανέπτυξε για το λειτουργικό της σύστημα δικτύου NetWare στις αρχές της δεκαετίας του '80. Τα πρωτόκολλα Internetwork Packet Exchange (IPX) και Sequence Packet Exchange (SPX), τα οποία δίνουν το όνομά της στη στοίβα, είναι άμεσες προσαρμογές των πρωτοκόλλων XNS της Xerox, τα οποία είναι πολύ λιγότερο κοινά από το IPX/SPX. Σε ό,τι αφορά τις εγκαταστάσεις, τα πρωτόκολλα IPX/SPX κατέχουν ηγετική θέση, και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ίδιο το NetWare OS κατέχει ηγετική θέση με μερίδιο εγκαταστάσεων παγκοσμίως περίπου 65%.

Η οικογένεια πρωτοκόλλων Novell και η αντιστοιχία τους με το μοντέλο ISO/OSI παρουσιάζονται στο Σχήμα 1.5.

Ρύζι. 1.5. Στοίβα IPX/SPX

Επί επίπεδα φυσικών συνδέσμων και δεδομένων Τα δίκτυα Novell χρησιμοποιούν όλα τα δημοφιλή πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων (Ethernet, Token Ring, FDDI και άλλα).

Επί επίπεδο δικτύου το πρωτόκολλο λειτουργεί στη στοίβα Novell IPX, καθώς και πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.Και NLSP(ανάλογο με το πρωτόκολλο OSPF της στοίβας TCP/IP). Το IPX είναι ένα πρωτόκολλο που ασχολείται με τη διεύθυνση και τη δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα Novell. Οι αποφάσεις δρομολόγησης IPX βασίζονται στα πεδία διευθύνσεων στην κεφαλίδα του πακέτου καθώς και σε πληροφορίες από πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών δρομολόγησης. Για παράδειγμα, το IPX χρησιμοποιεί πληροφορίες που παρέχονται είτε από το RIP είτε από το NLSP (NetWare Link State Protocol) για να προωθήσει πακέτα στον υπολογιστή προορισμού ή στον επόμενο δρομολογητή. Το πρωτόκολλο IPX υποστηρίζει μόνο τη μέθοδο datagram ανταλλαγής μηνυμάτων, λόγω της οποίας καταναλώνει οικονομικά υπολογιστικούς πόρους. Έτσι, το πρωτόκολλο IPX παρέχει τρεις λειτουργίες: τον ορισμό μιας διεύθυνσης, τη δημιουργία μιας διαδρομής και την αποστολή datagrams.

Το επίπεδο μεταφοράς του μοντέλου OSI στη στοίβα Novell αντιστοιχεί στο πρωτόκολλο SPX, το οποίο πραγματοποιεί μεταφορά μηνυμάτων προσανατολισμένη στη σύνδεση.

Στην κορυφή επίπεδα εφαρμογής, παρουσίασης και συνεδρίαςΤα πρωτόκολλα NCP και SAP λειτουργούν. Πρωτόκολλο NCP(NetWare Core Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο για αλληλεπίδραση μεταξύ του διακομιστή NetWare και του κελύφους του σταθμού εργασίας. Αυτό το πρωτόκολλο επιπέδου εφαρμογής υλοποιεί την αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή στα ανώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI. Χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες αυτού του πρωτοκόλλου, ο σταθμός εργασίας συνδέεται με τον διακομιστή, αντιστοιχίζει τους καταλόγους διακομιστή με τοπικά γράμματα μονάδας δίσκου, σαρώνει το σύστημα αρχείων διακομιστή, αντιγράφει απομακρυσμένα αρχεία, αλλάζει τα χαρακτηριστικά τους κ.λπ., και μοιράζεται επίσης έναν εκτυπωτή δικτύου μεταξύ των σταθμών εργασίας.

Οι διακομιστές και οι δρομολογητές χρησιμοποιούν το SAP για να διαφημίσουν τις υπηρεσίες και τις διευθύνσεις δικτύου τους. Το πρωτόκολλο SAP επιτρέπει στις συσκευές δικτύου να ενημερώνουν συνεχώς πληροφορίες σχετικά με τις υπηρεσίες που είναι διαθέσιμες αυτήν τη στιγμή στο δίκτυο. Κατά την εκκίνηση, οι διακομιστές χρησιμοποιούν το SAP για να ειδοποιούν το υπόλοιπο δίκτυο σχετικά με τις υπηρεσίες τους. Όταν ένας διακομιστής τερματίζεται, χρησιμοποιεί το SAP για να ειδοποιήσει το δίκτυο ότι οι υπηρεσίες του έχουν σταματήσει.

Στα δίκτυα Novell, οι διακομιστές NetWare 3.x αποστέλλουν πακέτα εκπομπής SAP κάθε λεπτό. Τα πακέτα SAP φράζουν σημαντικά το δίκτυο, επομένως ένα από τα κύρια καθήκοντα των δρομολογητών που έχουν πρόσβαση στις παγκόσμιες επικοινωνίες είναι να φιλτράρουν την κυκλοφορία από τα πακέτα SAP και τα πακέτα RIP.

Τα χαρακτηριστικά της στοίβας IPX/SPX οφείλονται στα χαρακτηριστικά του λειτουργικού συστήματος NetWare, δηλαδή στον προσανατολισμό των πρώτων εκδόσεων του (έως 4.0) για εργασία σε μικρά τοπικά δίκτυα που αποτελούνται από προσωπικούς υπολογιστές με μέτριους πόρους. Επομένως, η Novell χρειαζόταν πρωτόκολλα που απαιτούσαν μια ελάχιστη ποσότητα μνήμης RAM (περιορισμένη σε υπολογιστές συμβατούς με IBM με MS-DOS έως 640 KB) και που θα λειτουργούσαν γρήγορα σε επεξεργαστές χαμηλής κατανάλωσης. Ως αποτέλεσμα, τα πρωτόκολλα στοίβας IPX/SPX μέχρι πρόσφατα λειτουργούσαν καλά σε τοπικά δίκτυα και όχι τόσο καλά σε μεγάλα εταιρικά δίκτυα, καθώς υπερφόρτωσαν αργές παγκόσμιες συνδέσεις με πακέτα εκπομπής που χρησιμοποιούνται εντατικά από πολλά πρωτόκολλα σε αυτήν τη στοίβα (για παράδειγμα, δημιουργία επικοινωνίας μεταξύ πελατών και διακομιστών).

Αυτή η περίσταση, καθώς και το γεγονός ότι η στοίβα IPX/SPX είναι ιδιοκτησία της Novell και απαιτεί άδεια για την υλοποίησή της, έχει περιορίσει εδώ και πολύ καιρό τη διανομή της μόνο στα δίκτυα NetWare. Ωστόσο, τη στιγμή που κυκλοφόρησε το NetWare 4.0, η Novell είχε κάνει και συνεχίζει να κάνει σημαντικές αλλαγές στα πρωτόκολλά της με στόχο την προσαρμογή τους ώστε να λειτουργούν σε εταιρικά δίκτυα. Τώρα η στοίβα IPX/SPX εφαρμόζεται όχι μόνο στο NetWare, αλλά και σε πολλά άλλα δημοφιλή λειτουργικά συστήματα δικτύου - SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT.

Στοίβα NetBIOS/SMB

Η Microsoft και η IBM συνεργάστηκαν σε εργαλεία δικτύωσης για προσωπικούς υπολογιστές, επομένως η στοίβα πρωτοκόλλων NetBIOS/SMB είναι το κοινό τους πνευματικό τέκνο. Τα εργαλεία NetBIOS εμφανίστηκαν το 1984 ως επέκταση δικτύου των τυπικών λειτουργιών του βασικού συστήματος εισόδου/εξόδου (BIOS) του IBM PC για το πρόγραμμα δικτύου IBM PC Network, το οποίο σε επίπεδο εφαρμογής (Εικ. 1.6) χρησιμοποιούσε το SMB (Διακομιστής Μπλοκ μηνυμάτων) για την υλοποίηση υπηρεσιών δικτύου.

Ρύζι. 1.6. Στοίβα NetBIOS/SMB

Πρωτόκολλο NetBIOSλειτουργεί σε τρία επίπεδα του μοντέλου αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων: δίκτυο, μεταφορά και συνεδρία. Το NetBIOS μπορεί να παρέχει υψηλότερο επίπεδο υπηρεσιών από τα πρωτόκολλα IPX και SPX, αλλά δεν διαθέτει δυνατότητες δρομολόγησης. Επομένως, το NetBIOS δεν είναι πρωτόκολλο δικτύου με τη στενή έννοια της λέξης. Το NetBIOS περιέχει πολλές χρήσιμες λειτουργίες δικτύωσης που μπορούν να αποδοθούν στα επίπεδα δικτύου, μεταφοράς και συνεδρίας, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δρομολόγηση πακέτων, καθώς το πρωτόκολλο ανταλλαγής πλαισίων NetBIOS δεν εισάγει μια τέτοια έννοια ως δίκτυο. Αυτό περιορίζει τη χρήση του πρωτοκόλλου NetBIOS σε τοπικά δίκτυα που δεν είναι υποδικτυακά. Το NetBIOS υποστηρίζει τόσο το datagram όσο και τις επικοινωνίες που βασίζονται σε σύνδεση.

Πρωτόκολλο SMB, που αντιστοιχεί στα επίπεδα εφαρμογής και αντιπροσωπευτικά του μοντέλου OSI, ρυθμίζει την αλληλεπίδραση του σταθμού εργασίας με τον διακομιστή. Οι λειτουργίες SMB περιλαμβάνουν τις ακόλουθες λειτουργίες:

• Διαχείριση συνεδρίας. Δημιουργία και διακοπή ενός λογικού καναλιού μεταξύ του σταθμού εργασίας και των πόρων δικτύου του διακομιστή αρχείων.
• Πρόσβαση σε αρχείο. Ένας σταθμός εργασίας μπορεί να επικοινωνήσει με τον διακομιστή αρχείων με αιτήματα για δημιουργία και διαγραφή καταλόγων, δημιουργία, άνοιγμα και κλείσιμο αρχείων, ανάγνωση και εγγραφή σε αρχεία, μετονομασία και διαγραφή αρχείων, αναζήτηση αρχείων, λήψη και ρύθμιση χαρακτηριστικών αρχείων και κλείδωμα εγγραφών.
• Υπηρεσία εκτύπωσης. Ο σταθμός εργασίας μπορεί να βάλει στην ουρά αρχεία για εκτύπωση στον διακομιστή και να λάβει πληροφορίες σχετικά με την ουρά εκτύπωσης.
• Υπηρεσία ανταλλαγής μηνυμάτων. Η SMB υποστηρίζει απλά μηνύματα με τις ακόλουθες λειτουργίες: αποστολή απλού μηνύματος. αποστολή μηνύματος εκπομπής. αποστολή έναρξης μπλοκ μηνύματος. αποστολή κειμένου μπλοκ μηνύματος. αποστολή τέλους μπλοκ μηνύματος. προώθηση ονόματος χρήστη. ακυρώστε την αποστολή· λάβετε το όνομα του μηχανήματος.

Λόγω του μεγάλου αριθμού εφαρμογών που χρησιμοποιούν τις λειτουργίες API που παρέχονται από το NetBIOS, πολλά λειτουργικά συστήματα δικτύου υλοποιούν αυτές τις λειτουργίες ως διεπαφή με τα πρωτόκολλα μεταφοράς τους. Το NetWare έχει ένα πρόγραμμα που προσομοιώνει τις λειτουργίες NetBIOS με βάση το πρωτόκολλο IPX και υπάρχουν εξομοιωτές λογισμικού για το NetBIOS για Windows NT και τη στοίβα TCP/IP.

Γιατί χρειαζόμαστε αυτή την πολύτιμη γνώση; (σύνταξης)

Κάποτε ένας συνάδελφος μου έκανε μια δύσκολη ερώτηση. Λοιπόν, λέει, ξέρεις ποιο είναι το μοντέλο OSI... Και γιατί το χρειάζεσαι, ποιο είναι το πρακτικό όφελος αυτής της γνώσης: εκτός αν κάνεις επίδειξη μπροστά σε ανδρείκελα; Δεν είναι αλήθεια, τα οφέλη αυτής της γνώσης είναι μια συστηματική προσέγγιση για την επίλυση πολλών πρακτικών προβλημάτων. Για παράδειγμα:

• αντιμετώπιση προβλημάτων (