Практика 6. Практика Функции уровней модели osi
 Скачать 23.28 Kb.
|
|
Практика 6. Функции уровней модели OSI. Физический уровень (1). Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таких например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. Этого уровня касаются характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехоустойчивость, волновое сопротивление и т.п. На этом самом уровне определяются характеристики электрических сигналов, которые передают дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока переданного сигнала, тип кодировки, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъемов и назначения каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Канальный уровень (2). На физическом уровне пересылаются биты информации. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) по времени несколькими парами взаимодействующих компьютеров физическая среда передачи может быть занятой. Поэтому одним из заданий канального уровня есть проверка доступности среды передачи. Другим заданием канального уровня является реализация механизмов определения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, которые называют кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, размещая специальную последовательность битов в начале и в конце каждого кадра для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель опять вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается как действительное сообщение и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например в Ethernet и Frame relay. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. В глобальных сетях, которые редко имеют регулярную топологию, канальный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов «точка-точка» (как часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы РРР и LAP-B. В таких случаях для доставки сообщений между конечными узлами через всю сеть используются средства сетевого уровня. Сетевой уровень (3). Сетевой уровень служит для образования единственной транспортной системы, объединяя несколько сетей, причем эти сети могут использовать абсолютно разные принципы передачи сообщений между конечными узлами и иметь произвольную структуру связей. Функции сетевого уровня достаточно многообразны. Начнем их рассмотрение на примере объединения локальных сетей.Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типичной топологией, например топологией иерархической звезды. Это очень жесткое ограничение, которое не дает возможности строить сети с развитой структурой, например сети, которые объединяют несколько сетей предприятия в единственную сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Можно было бы осложнять протоколы канального уровня для поддержки петлеобразных избыточных связей, но принцип деления обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы, с одной стороны, сохранить простоту процедур передачи данных для типичной топологии, а со второй - допустить использование произвольной топологии, вводится дополнительный сетевой уровень. На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значениям. В этом случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартной типичной топологий, которая использует для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот о доставке данных между сетями заботится сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составными сетями имеет характер, отличающийся от приемлемого в протоколах канального уровня. Сети соединяются между собой специальными устройствами, которые называют маршрутизаторами. Чтобы передать сообщение от отправителя, который находится в одной сети, получателю, который находится в другой сети, нужно сделать некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от hop - прыжок), каждый раз выбирая соответствующий маршрут. Таким образом, маршрут является последовательностью маршрутизаторов, через которые проходит пакет. Сообщения сетевого уровня называются пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие «номер сети». В этом случае адрес получателя состоит из старшей части - номера сети и младшей - номера узла в этой сети. Все узлы одной сети должны иметь одну и ту же старшую часть адреса, поэтому термину «сеть» на сетевом уровне можно дать и другое, более формальное определение: сеть - это совокупность узлов, сетевые адреса которых содержат один и тот же номер сети. На сетевом уровне определяются такие виды протоколов: сетевые протоколы (routed protocols) - реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня; протоколы маршрутизации (routing protocols) - протоколы обмена маршрутной информацией. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений; протоколы разрешения адресов - (Address Resolution Protocol, ARP), которые отвечают за отображение адреса узла локальной сети. Иногда их относят не к сетевому, а к канальному уровню, хотя тонкости классификации не изменяют их назначения. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. Примерами протоколов сетевого уровня является протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell. Транспортный уровень (4). На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или потеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые считают лучшим сразу иметь дело с надежным соединением. Транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням стека (прикладному и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, которая им необходима. Модель OSI определяет пять классов сервиса, которые предоставляются транспортным уровнем.Эти виды сервиса отличаются качеством услуг, которые предоставляются: срочностью, возможностью возобновления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между разными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к определению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов. Сеансовый уровень (5). Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной сейчас, предоставляет средства синхронизации. Последние дают возможность вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться обратно к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. На практике немного приложений используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе. Представительский уровень (6). Представительский уровень имеет дело с формой представления информации, которая передается по сети, не изменяя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, которая передается прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические отличия в представлении данных или же отличия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря чему секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Прикладной уровень (7). Прикладной уровень - это в действительности просто набор многообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к распределенным ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организовывают свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). Задания для самостоятельной работы Изучите представленный теоретический материал. Расставьте по уровням модели OSI следующее: повторитель (repeater); концентратор (hub); мост (bridge); коммутатор (switch); маршрутизатор (router); шлюз (gateway); разъем RJ-45; МАС-адрес; IP-адрес; документ RFC792; стандарт IEEE 802.3; единицу данных "кадр" (frame); единицу данных "пакет" (packet); единицу данных "сообщение" (message); протокол SSL; протокол SPX; протокол HTTP; протокЬл ARP; протокол OSPF; протокол РРР; стек протоколов NetBIOS/SMB. Многое из приведенного списка может соответствовать сразу нескольким уровням модели OSI, в ответе это необходимо учитывать. Пользователь компьютера под управлением ОС Windows (comp.win.com) решил определить маршрут прохождения пакетов до компьютера пользователя ОС Linux (comp.iinux.com). Для этого он набрал на консоли следующую команду: tracert comp.iinux.com. То же самое решил проделать пользователь компьютера ОС Linux, т. е. определить маршрут прохождения пакетов до компьютера пользователя ОС Windows, поэтому он задал команду: l raceroute сотр.win.com (рис. 1.). Что покажет утилита трассировки первого пользователя, а что— второго? Определите все возможные маршруты, которые могут выдать утилиты в первом и во втором случаях. Примечание В ответе достаточно указать только порядок следования номеров устройств, не отмечая время прохождения пакетов. Кроме того, следует ограничиться только полными маршрутами от источника до цели. Все ограничения, установленные на файерволах, показаны на рис. 1., например, DENY ICMP "ECHO-REPLY" означает, что запрещено (DENY) прохождение ICMP-пакетов "ECHO-REPLY", соответственно DENY ICMP ALL означает, что запрещено прохождение абсолютно всех ICMP-пакетов. Запреты одинаково действуют как на входящие, так и исходящие сообщения. Примечание В задаче следует принять, что все файерволы на схеме кроме фильтрации пакетов занимаются также маршрутизацией, т. е. выполняют функции роутера. Рекомендуемая литература Пятибратов, А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. / А.П. Пятибратов, Л.П.Гудыно, А.А.Кириченко. - М.: Издательский центр «ЕАОИ», 2009. - 292 с. . Бройдо, В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник для вузов /В.Л.Бройдо. - СПб.: Питер, 2006. - 703 с. OSI#.D0.A3.D1.80.D0.BE.D0.B2.D0.BD.D0.B8_.D0.BC.D0.BE.D0.B4.D0.B5.D0.BB.D0.B8_OSI . http://www.opennet.ru/docs/RUS/linux_base/node294.html . http://docstore.mik.ua/manuals/ru/linux_base/node293.html . http://bolizm.ihep.su/Liber/Internet.Green/iso_osi.html |