Меню

Какие уровни сетевого оборудования



Распределение сетевого оборудования по уровням модели OSI

Повторитель, регенерирующий сигналы, позволяет увеличивать длину сети и работает на физическом уровне.

Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера — это уже функция канального уровня.

Мосты выполняют большую часть своей работы на канальном уровне. Для них сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.

Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть — это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. При выборе могут приниматься во внимание и другие факторы, например, состояние промежуточных узлов и линий связи, пропускная способность линий или стоимость передачи данных.

Для того, чтобы маршрутизатор мог выполнять возложенные на него функции ему должна быть доступна более развернутая информация о сети, нежели та, которая доступна мосту. В заголовке пакета сетевого уровня кроме сетевого адреса имеются данные, например, о критерии, который должен быть использован при выборе маршрута, о времени жизни пакета в сети, о том, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет.

Благодаря использованию дополнительной информации, маршрутизатор может осуществлять больше операций с пакетами, чем мост/коммутатор. Поэтому программное обеспечение, необходимое для работы маршрутизатора, является более сложным.

На рисунке показан еще один тип коммуникационных устройств — шлюз, который может работать на любом уровне модели OSI. Шлюз (gateway) — это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера. Трансляция одного стека протоколов в другой представляет собой сложную интеллектуальную задачу, требующую максимально полной информации о сети, поэтому шлюз использует заголовки всех транслируемых протоколов.

Сетевые адаптеры (сетевые платы)

Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) — это периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи обмена двоичными данными по внешним линиям связи. Сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Сетевой адаптер обычно выполняет следующие функции:

· Оформление передаваемой информации в виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации.

· Получение доступа к среде передачи данных. При использовании индивидуальных линий связи в функции сетевого адаптера часто входит установление соединения с коммутатором сети.

· Кодирование последовательности бит кадра последовательностью электрических сигналов при передаче данных и декодирование при их приеме.

· Преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно.

· Синхронизация битов, байтов и кадров. Для устойчивого приема передаваемой информации необходимо поддержание постоянного синхронизма приемника и передатчика информации. Сетевой адаптер использует для решения этой задачи специальные методы кодирования, не использующие дополнительной шины с тактовыми синхросигналами. Эти методы обеспечивают периодическое изменение состояния передаваемого сигнала, которое используется тактовым генератором приемника для подстройки синхронизма. Кроме синхронизации на уровне битов, сетевой адаптер решает задачу синхронизации и на уровне байтов, и на уровне кадров.

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в компьютере внутренней шины данных, а также по типу принятой в сети сетевой технологии — Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Как правило, конкретная модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии (например, Ethernet). В связи с тем, что для каждой технологии сейчас имеется возможность использования различных сред передачи данных (тот же Ethernet поддерживает коаксиальный кабель, неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель), сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую, применяются трансиверы и конверторы.

Трансивер (приемопередатчик, transmitter+re ceiver) — это часть сетевого адаптера, его оконечное устройство, выходящее на кабель. Современные сетевые адаптеры имеют интегрированные трансиверы. Вместо подбора подходящего трансивера можно использовать конвертор, который может согласовать выход приемопередатчика, предназначенного для одной среды, с другой средой передачи данных (например, выход на витую пару преобразуется в выход на коаксиальный кабель).

Для построения простейшей односегментной сети достаточно иметь сетевые адаптеры и кабель подходящего типа. Но даже в этом простом случае часто используются дополнительные устройства — повторители сигналов, позволяющие преодолеть ограничения на максимальную длину кабельного сегмента.

Основная функция повторителя (repeater), как это следует из его названия — повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet) или на следующем в логическом кольце порте (Token Ring, FDDI) синхронно с сигналами-оригиналами. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором (hub, concentrator), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть.

Отрезки кабеля, соединяющие два компьютера или какие либо два других сетевых устройства называются физическими сегментам. Таким образом, концентраторы и повторители, которые используются для добавления новых физических сегментов, являются средством физической структуризации сети.

Концентраторы образуют из отдельных физических отрезков кабеля общую среду передачи данных — логический сегмент. Логический сегмент также называют доменом коллизий, поскольку при попытке одновременной передачи данных любых двух компьютеров этого сегмента, хотя бы и принадлежащих разным физическим сегментам, возникает блокировка передающей среды. Следует особо подчеркнуть, что какую бы сложную структуру не образовывали концентраторы, например, путем иерархического соединения, все компьютеры, подключенные к ним, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих компьютеров полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров.

Появление устройств, централизующих соединения между отдельными сетевыми устройствами, потенциально позволяет улучшить управляемость сети и ее эксплуатационные характеристики (модифицируемость, ремонтопригодность и т.п.). С этой целью разработчики концентраторов часто встраивают в свои устройства, кроме основной функции повторителя, ряд вспомогательных функций, весьма полезных для улучшения качества сети, из них наиболее часто встречаются следующие:

· Объединение сегментов с различными физическими средами (например, коаксиал, витая пара и оптоволокно) в единый логический сегмент.

· Автосегментация портов — автоматическое отключение порта при его некорректном поведении (повреждение кабеля, интенсивная генерация пакетов ошибочной длины и т.п.).

· Поддержка между концентраторами резервных связей, которые используются при отказе основных.

· Защита передаваемых по сети данных от несанкционированного доступа (например, путем искажения поля данных в кадрах, повторяемых на портах, не содержащих компьютера с адресом назначения).

· Поддержка средств управления сетями — протокола SNMP, баз управляющей информации MIB.

Источник

Отличия коммутаторов 1, 2 и 3 уровня

Уровень сетевого коммутатора — это его положение в сетевой модели OSI, определяющее степень интеллектуальности и функциональности устройства, а также, что важно для покупателей, его цену.

Что такое уровень коммутатора?

Говоря простыми словами, это — способность устройства более или менее интеллектуально обрабатывать данные, которые на него поступают. Если рассматривать модель OSI в целом, мы увидим в ней 7 уровней. Применительно к коммутаторам нас интересует «нижние этажи» модели — уровни с 1 по 3.

Особенности коммутатора первого уровня (L1)

Такое устройство работает на физическом уровне. Это означает, что оно способно обрабатывать лишь электрические сигналы, не выделяя и не анализируя
их информационную составляющую. В группу коммутаторов уровня L1 входят концентраторы, которые широко использовались в прошлом, репитеры, некоторые другие подобные устройства.
Их плюс — дешевизна, минус — минимальная функциональность.

Особенности коммутатора второго уровня (L2)

Он работает на канальном уровне. Коммутатор уровня 2 способен обрабатывать не просто электрические сигналы, но кадры информации (так называемые фреймы). В нём реализована логика физической адресации на основе MAC-адресов передающих и принимающих устройств.

Особенности коммутатора третьего уровня (L3)

Такое устройство работает на сетевом уровне. В сравнении коммутаторов level 2 и уровня 3 последний выигрывает — он способен оперировать IP-адресами отправителей и получателей информации и строить оптимальные маршруты передачи данных. Именно поэтому коммутатор уровня 3 имеет альтернативное название — маршрутизатор.

Отличие коммутаторов layer 1, layer 2 и layer 3

Обобщим сказанное выше:

коммутаторы layer 1 не способны на интеллектуальную обработку данных — они лишь передают электрические сигналы. В настоящее время эти устройства почти не используются — их вытеснила более совершенная аппаратура;

коммутаторы layer 2 идентифицируют устройства по MAC-адресам и передают кадры информации между строго определёнными отправителями и получателями;

Читайте также:  Стоимость строительного оборудования и инструмента

коммутаторы layer 3 работают с IP-адресами и не просто идентифицируют отправителей и получателей, но строят оптимальные маршруты передачи данных.

Источник

Устройство сетей операторов связи

В зависимости от оператора сеть может быть организована на основе нескольких технологий. Зачастую используются технологии Ethernet и PON, все зависит от предпочтений провайдера, списка востребованных услуг, плотности абонентов и еще многих факторов. В нашей статье мы будем рассматривать классическую Ethernet сеть, развернутую в рамках города с высокой плотностью абонентов.

Для наглядности рассмотрим схему сети интернет провайдера, основанную на модели OSI, но заметим, что «в жизни» схема сети модифицируется и перерабатывается провайдером в рамках собственных задач и возможностей.

Сеть провайдера состоит из следующих уровней:

  1. Пограничный уровень – граница сети провайдера, стык с другими операторами. На этом уровне обычно ведется работа с магистральными операторами, которые предоставляют интернет трафик. Реализуется при помощи маршрутизатора или L3-коммутатора.
  2. Серверный уровень – представляет собой кластер серверов, необходимых для работы провайдера. Может быть реализован, как на серверных платформах, так и при помощи специализированного оборудования. В данный уровень входят: DHCP-сервер, DNS-сервер, сервер AAA (radius или diameter), биллинг-сервер, СОРМ, BRAS, сервисы развлечений для пользователей, серверы контента. Часто данный уровень сети объединяют с уровнем ядра сети.
  3. Уровень ядра сети – коммутаторы ядра сети, которые распределяют трафик по всей сети. Реализуется на маршрутизаторах или L3-коммутаторах.
  4. Уровень агрегации – это уровень распределения трафика между ядром сети и абонентами. Как правило, для организации данного уровня сети используются L3-коммутаторы.
  5. Уровень доступа – это точка клиентского доступа. Чаще всего в качестве активного сетевого оборудования используются простые L2-коммутаторы.

Как видно по схеме сеть провайдера весьма большая, и для ее реализации необходима масса разнообразного оборудования, начиная от маршрутизаторов и коммутаторов, заканчивая оптическими патч-кордами для стыковки трансиверов. Именно на примере такой сети можно показать и достаточно легко объяснить существующее множество модификаций трансиверов.

Уровень доступа

Начнем снизу сети – с уровня доступа. Это ближайший к конечным абонентам сегмент операторской сети. В качестве коммутатора доступа, расположенного на чердаке или в подвале многоквартирного дома, зачастую используются бюджетное и неприхотливое оборудование такое как L2-коммутатор, например D-Link XXX или его аналоги от компаний Cisco, Huawei, Eltex и так далее. Все эти модели объединяют схожие характеристики – 24 или 48 10/100Base-T портов для подключения абонентов (в последнее время становится востребована модификация с портами 100/1000Base-T) и двумя или четырьмя 1,25 Гбит/с SFP-портов для подключения к соседним коммутаторам доступа и к уровню агрегации.

Для организации соединений 1,25 Гбит/с зачастую используются оптические модули WDM SFP или одноволоконные трансиверы SFP. Для этого типа подключения выбираются именно одноволоконные модули в связи с удобством их инсталляции и обслуживания. Для образования соединения нужно только одно волокно, в качестве оптического коннектора используются простые и надежные коннекторы типа SC/UPC (Subscriber Connector). Реже используются трансиверы с разъемом LC/UPC (Lucent Connector), меньшая распространённость LC разъемов объясняется их недостаточной надежностью по сравнению с SC.

В связи с небольшой удаленностью коммутаторов доступа друг от друга и от уровня агрегации, используются SFP модули с дальностью передачи 3 км или 20 км. Также некоторыми провайдерами используется модификация WDM SFP трансивера на 10 км, которая представляет собой универсальное решение для организации каналов уровня доступа. Стандартные одноволоконные трансиверы ведут передачу на длинах волн 1310 нм и 1550 нм и работают парно, то есть один трансивер передает на длине волны 1310 нм, принимает на 1550 нм, а второй передает на 1550 нм и принимает на 1310 нм. Но иногда сети операторов связи, построены по принципу PON-сетей в рамках, когда по одному волокну передается интернет трафик и КТВ-сигнал. В таком случае используются нестандартные WDM SFP модули с длинами волн передачи 1310 нм и 1490 нм, это позволяет освободить длину волны 1550 нм, которая необходима для передачи КТВ.

Все вышеперечисленное по большей части относится к подключению физических лиц, юридические лица часто подключаются при помощи WDM медиаконвертера 10/100. Медиаконвертер позволяет организовать на удаленной площадке порт RJ45 с пропускной способностью 100Мб/с. Зачастую их используют для подключения отдельных объектов, на которых не требуется большой пропускной способности. Наиболее востребованы модификации конвертеров со средней дальностью передачи – до 20 км. Также существуют медиаконвертеры с SFP слотом, которые позволяют использовать нестандартные SFP модули для подключения абонента. На рынке встречаются модели, предполагающие установку 1,25 Гбит/с модулей или 100 Мбит/с модулей, также встречаются гибридные модели, работающие с обоими типами SFP трансиверов.

Уровень агрегации

Коммутаторы уровня агрегации подключаются к ядру сети по топологии «Звезда», реже применяется топология «Шина». Объем и скорость передаваемой информации на этом уровне сети заметно выше, чем на уровне доступа. Для организации каналов связи «агрегация – ядро сети» зачастую используются трансиверы со скоростью передачи 10 Гбит/с. В зависимости от схемы прокладки оптических кабелей и их волоконной емкости на уровне агрегации, могут применяться технологии спектрального уплотнения WDM и CWDM, в основном это вызвано дефицитом волокон и необходимостью их экономить. В случае, если уровень агрегации подключается к ядру сети по топологии «Звезда» с организацией одного канала 10 Гбит/с, с каждой точки агрегации логично использовать WDM трансиверы форм-фактора SFP+ или XFP (форм-фактор зависит от используемых коммутаторов агрегации).

В том же случае, если топология подключения уровня агрегации сложнее, чем классическая «Звезда» или же до каждой точки агрегации необходимо доставить больше одного канала 10 Гбит/с, то экономически оправданным является построение CWDM системы, которая позволяет организовать 9 дуплексных каналов связи в рамках одного оптического волокна. Необходимо отметить, что CWDM системы позволяют строить как простые трассы типа «точка-точка», так и трассы со сложной топологией «точка-многоточие» или «кольцо».

Вне зависимости от топологии сети, удаленность узлов агрегации от ядра сети может составлять от нескольких километров до нескольких десятков километров, редко расстояние превышает 20 км.

Уровень ядра сети

Уровень ядра сети самый ответственный, на нем важна и высокая производительность, и максимальная отказоустойчивость. Резервирование оборудования ядра сети производится с использованием топологии «каждый-с-каждым» и физическим резервированием каналов связи и сервисов. Расстояние между активным сетевым оборудованием на данном уровне может составлять как десятки метров и находиться в рамках одного здания, так и десятков километров с разнесением ядра сети на несколько площадок. Передаваемые скорости внутри ядра сети могут составлять 40 – 100 Гбит/с, все зависит от величины провайдера и объема его абонентской базы.

Соответственно, для организации соединений между коммутаторами ядра сети могут использоваться, как 10 Гбит/с трансиверы, так и высокоскоростные 40 и 100 Гбит/с трансиверы. В зависимости от удаленности сетевого оборудования соответственно применяются, как многомодовые трансиверы типа SR, так и высокопроизводительные системы уплотнения CWDM или DWDM с использованием транспондеров или мукспондеров для передачи высокоскоростных каналов связи.

Серверный уровень

Серверный уровень, по факту являясь неотъемлемой частью ядра сети, зачастую располагается недалеко, в пределах одного здания. Его подключение также требует резервирования для обеспечения бесперебойности работы сервисов. В связи с небольшими расстояниями между оборудованием, в пределах машинного зала или здания, на этом уровне сети распространены трансиверы для «коротких» соединений, такие как, DAC-кабели, AOC-кабели, всевозможные вариации Break-out кабелей и трансиверы типа SR и LRM. В основном все соединения имеют скорость передачи 10 Гбит/с и 40 Гбит/с, но с растущим объемом потребляемого трафика все чаще начинает использоваться связка 25 Гбит/с и 100 Гбит/с.

Трансиверы, обеспечивающие скорость передачи 25 Гбит/с это новый форм-фактор – SFP28. Являясь развитием форм-фактора SFP, новый тип трансиверов сохранил компактные габариты корпуса, при этом увеличил скорость передачи до 25 Гбит/с. Важной особенностью данного форм-фактора стала возможность соединения с трансиверами QSFP28 100G. Дело в том, что трансиверы QSFP28 являются четырёх поточными, т.е. номинальная скорость 100 Гбит/с образуется в результате объединения четырёх потоков по 25 Гбит/с. Таким образом, с одним трансивером QSFP28 можно агрегировать до четырёх потоков предаваемых трансиверами SFP28. Для этого нужно подобрать правильные модификации, например MT-QSFP-100G-DF-31-LR4-CD-MPO; при помощи breakout патчкорда можно соединить с модулями MT-SFP28-25G-DF-31-LR-CD. А любой двухволоконный QSFP28 можно соединять с SFP28 при помощи мультиплексоров, CWDM, DWDM или LWDM, в зависимости от модели.

Кроме трансиверов и кабелей на серверном уровне для организации соединений используются сетевые карты или NIC. На данный момент самыми распространёнными стали карты со скоростью передачи на один порт 10/25/40 Гбит/с, реже встречаются высокоскоростные 100Гбит/с. В зависимости от производителя сетевые карты могут быть построены на основе процессоров от Intel, Broadcom, Mellanox, Qlogic и других менее известных. По стечению обстоятельств в России массовую популярность завоевали карты на основе процессоров Intel, например, X520-DA2 на основе чипа Intel 82599ES. Такая популярность породила большой объем OEM продукции на основе оригинальных чипсетов от Intel.

Зачастую доустановка или смена сетевой карты в сервере вызвана увеличением пропускной способности сети, которую спровоцировало повышение запросов абонентов к качеству сервисов. По опыту, выход из строя сетевой карты маловероятен, так как заложенной прочности достаточно для безаварийной работы весь жизненный цикл сервера.

Пограничный уровень сети

Данный уровень сети не изображается на классической схеме сети, но представляет собой важный сегмент сети, а именно точку сопряжения с вышестоящим провайдером. Данный уровень представляет собой границу между локальной сетью провайдера и Интернетом.

Читайте также:  Каневская магазин газового оборудования

На данном уровне используются высокоскоростные модули, дальность которых напрямую зависит от удаленности точки подключения маршрутизатора.

Источник

Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача

Всем привет, и с вами снова Бородач! У нас очередной курс «Для самых маленьких», и поговорим мы про модель OSI. Многие системные администраторы и юные IT инженеры что-то слышали про это, но боялись спросить. Сразу скажу, что любой специалист, программист, инженер или администратор, работающий с сетями и интернетом, должен на зубок знать всё то, о чем я расскажу ниже. Статья подойдет как для специалистов, так и для чайников.

OSI модель, или модель стека протоколов TCP/IP, или модель открытых систем, или модель сетевого взаимодействия – это ядро, на котором управляется и взаимодействует любая современная сеть и подключенные к ней устройства. Поэтому её желательно знать всем тем, кто работает в «сетевой» индустрии. Без данных знаний даже в том же программировании будет достаточно тяжело.

Модели OSI позволяют взаимодействовать устройствам в компьютерной сети по определенным правилам и протоколам. Если раскрыть расшифровку аббревиатуры термина, то получится английская надпись: «Open Systems Interconnection Basic Reference Model», – что дословно можно перевести как: «Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем». В модели существует 7 уровней, которые используются для передачи информации от одного устройства к другому.

Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача

  1. Уровни
  2. Принцип работы
  3. Уровень 1 – Физический
  4. Уровень 2 – Канальный
  5. Уровень 3 – Сетевой уровень
  6. Уровень 4 – Транспортный
  7. Уровень 5 – Сеансовый
  8. Уровень 6 – Представительский
  9. Уровень 7 – Прикладной уровень
  10. Видео

Уровни

Представим себе, что у нас есть два компьютера. Один принадлежит Василию, а второй Диме. Они подключены к одной сети. Василий отправил письмо напрямую к Диме. Теперь встает вопрос – а как теперь это письмо передать по сетевому кабелю? Как мы можем вспомнить компьютер может понимать только одну информацию – нулей (0) и единиц (1).

Также и по кабелю мы не можем передать информацию в обычном буквенном виде. И то если письмо содержит только буквы. Тогда встает вопрос о том, чтобы как-то перевести данное письмо на второе устройство. Именно для этих целей и нужна эталонная модель OSI с 7 уровнями.

При отправке письма информация проходит 7 стадий от верхнего к нижнему уровню, чтобы перевести его в обычные биты. Далее эти биты передаются по кабелю к компьютеру Димы. И уже его устройство делает обратный процесс – перевод битов в понятное для человека письмо.

При этом чаще всего используются протоколы TCP/IP. Когда вы будете читать любую информацию по данной теме, смотреть таблицы, то помните, что сейчас используются именно протоколы модели TCP/IP. Те же протоколы, которые описаны в таблицах, есть, но они уже давно устарели и являются просто ознакомительной информацией.

Давайте взглянем на все уровни OSI 7, и вам станет немного понятнее, о чем я говорю:

  • Уровень 7 – Прикладной – application.
  • Уровень 6 – Представительский – presentation.
  • Уровень 5 – Сеансовый – session.
  • Уровень 4 – Транспортный – transport.
  • Уровень 3 – Сетевой –
  • Уровень 2 – Канальный – data link.
  • Уровень 1 – Физический – physical layer.

Нумерация идет сверху вниз от высокого до низшего уровня: от седьмого прикладного уровня до первого – физического.

ПРИМЕЧАНИЕ! Для специалистов я советую выписать и запомнить все уровни в нужном порядке. Также нужно запомнить и английские названия, так как они часто встречаются в книгах и на иностранных порталах, посвященных данной тематике.

Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача

Каждый уровень выполняет определенные цели для перевода информации из одного вида в другой. Также вы можете видеть, что информация передается в разном виде. Почти у каждого уровня есть свой PDU (protocol data unit) или единица измерения информационных данных. Например, на физическом (самом низком уровне) – это обычные биты или последовательность нулей и единиц, которые уже можно передавать по кабелю.

Почти каждый сетевой уровень оперирует своими протоколами данных. Можно посмотреть примерную последовательность перехода информации от одного вида PDU в другой:

  1. С седьмого по пятый уровень – идет операция с данными.
  2. Далее на транспортном уровне данные переводятся в сегменты или дейтаграммы.
  3. На сетевом уровне они переводятся в пакеты.
  4. Далее идет перевод в кадры или фреймы.
  5. Ну и в самом конце вся информация переводится в обычные биты.

Также, исходя из таблицы, вы можете заметить два названия:

  • Media Layers (нижние уровни) – чаще всего уже используются в коммутаторах, маршрутизаторах, хабах – где идет задача передачи информации по кабелю.
  • Host Layers (верхние уровни) – используются уже на самих устройствах: телефонах, планшетах, компьютерах, ноутбуках и т.д.

Это примерное разделение всех уровней на две градации. Самые интересные из уровней – это как раз класс «Media Layers», так как ими чаще всего и оперируют сетевые инженеры. И они же за них отвечают головой.

ПРИМЕЧАНИЕ! Вы можете посмотреть в таблицу на протоколы модели OSI, и вам станет примерно понятен уровень взаимодействия данных при передаче и приеме.

Принцип работы

Для удобства представления работы 7-ми уровней модели OSI давайте посмотрим на картинку ниже.

Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача

У нас есть два компьютера, которые на определенном уровне могут взаимодействовать только по протоколам. Можно сказать – это определенные вид данных, который понятен компьютерам на выделенном уровне. Например, на физическом уровне модели OSI используются протоколы, а данные передаются битами. На том же канальном уровне модели OSI информация передается кадрами используя свои протоколы.

Но для перевода информации от одного уровня к другому используются специальные службы. Также обратите внимание, что на транспортном уровне данные впервые разбиваются на сегменты. Каждый сегмент имеет «нумерованную» метку. Данная метка нужна, чтобы второе принимающее устройство поняло – в каком порядке склеивать эти сегменты, чтобы получить нужные данные. Далее на других уровнях идет разбиение на пакеты, кадры и в самом конце на биты. Пакеты, кадры также имеют свои очередные метки.

Немножко поподробнее о том, каким образом идет перевод информации с одного уровня на другой. Советую прям вникнуть в эту информацию, так как это нужно для понимания всей сути модели OSI. Если что-то будет непонятно, то прочтите её ещё раз или можете спросить меня какие-то нюансы ниже в комментариях. Чтобы было наглядно понятнее, давайте посмотрим на картинку ниже – тут представлена схема перевода информации к разному виду по всем уровням сетевой модели OSI.

Сетевая модель OSI и ее 7 уровней: обзор с примерами от Бородача

  1. Первые 3 верхних уровня: прикладной, представительский и сеансовый – оперируют данными почти в чистом виде. Поэтому про них говорить нет смысла. Но я напишу о них пару строк в самом конце статьи.
  2. Далее на транспортном уровне OSI с помощью служб данные переходят в Сегменты (Дейтаграммы). Посмотрите внимательно как это происходит. Идет разбиение на несколько сегментов. Каждому сегменту приписывается заголовок, которые нужен для того, чтобы знать в каком порядке нужно соединять данные сегменты в будущем. Можно сказать, что сегмент – это фрагмент данных с заголовком.
  3. На этом этапе из транспортного уровня сегменты переводятся в пакеты. Это происходит достаточно просто – каждому сегменты, приписывается свой заголовок пакета. Наверное, вы уже заметили, что наша информация растет в размерах. Как раз из-за дописания заголовков. В итоге пакеты имеют больший размер чем сегменты.
  4. Далее информация из пакетов переходит на нижележащий канальный уровень. И так давайте перечислим все то, что у нас тут есть:
    1. Сегменты – данные с заголовком сегмента.
    2. Заголовок пакета, который расположен выше сегмента.
    3. Заголовок кадра, который приписывается пакету.
    4. Подсчитывается контрольная сумма и приписывается каждой доле информации. Она необходима для того, чтобы принимающая информация поняла, что получила нужную информацию. В общем для проверки. Если контрольная сумма будет неправильной, то принимающий компьютер может запросить повторную отправку данных.
  5. Ну и в самом конце все кадры будут переведены в биты и отправлены по кабелю.

Весь этот процесс запаковки данных называется инкапсуляцией данных. Когда информация дойдет до принимающего компьютера начнется обратный процесс – декапсуляции данных, которая проходит по той же схеме, только в обратно порядке.

Уровень 1 – Физический

Физический или первый уровень – является самым низшим уровнем, так как передаваемая информация имеет вид нулей и единиц. При этом могут использоваться различные протоколы, от которых зависит вид этих самых нулей и единиц. На данном уровне может определяться топология сетей и передача данных по ним.

Разделяют два вида передачи битовых потоков:

  • Дуплексная – когда устройство может одновременно принимать и отправлять данные. Например, во время игры, когда приложению нужно постоянно получать и отправлять информацию. По-другому ещё называется – двунаправленная передача.
  • Полудуплексная – когда устройство может только принимать, либо отправлять данные. Можно сравнить с потоком. Ещё называют – однонаправленная передача данных.

На физическом уровне на данный момент используют несколько сред. При кабельном подключении используют витую пару или оптоволокно. Коаксиальный кабель используется, но реже. Есть ещё беспроводная среда, в которой используются радиоволны: 802.11 Wi-Fi, Bluetooth, DSL, GSM и т.д.

Тут нужно определять не только среду, но и тип подключения (портов), а также дальность, на которую можно передать информацию при использовании кабельной или беспроводной среды.

Советую почитать про среды физического уровня отдельно:

Уровень 2 – Канальный

Данный уровень в семиуровневой модели является одним из самых главных, так как тут появляется адресация. Чтобы знать, куда нужно передавать информацию в сети, которая может состоять из сотни устройств – нужно использовать адреса. На канальном уровне используются MAC-адреса.

Читайте также:  Газ оборудование в кургане

Также этот уровень умеет связывать два устройства с помощью последовательности команд. С помощью команд можно запросить повторную отправку данных, если они пришли не в том виде, или контрольная сумма не прошла на определенном кадре. Именно на канальном уровне чаще всего работают коммутаторы, так как адресация между устройствами идет именно с помощью таблицы коммутации, в которой содержатся MAC-адреса подключенных устройств.

Уровень 3 – Сетевой уровень

Сетевой уровень работает с протоколами, которые используют IP адресацию. К таким устройствам относят почти все оборудование, но чаще в пример приводят роутеры (маршрутизаторы). Есть, конечно, и коммутаторы, которые работают на данном уровне.

Сетевой уровень решает важную задачу передачи пакетов нужному узлу. Например, отдаленный компьютер может находиться в другой подсети или вообще в другой сети. Тогда для отправки пакетов и определяется оптимальный путь до конечного узла.

Обязательно читаем подробную статью про роутер.

Уровень 4 – Транспортный

Транспортный уровень – позволяет напрямую обмениваться данными между двумя узлами. Например, протокол TCP используется для передачи четкой информации: картинки, тексты, файлы. UDP же чаще всего используются в потоках: видео, аудио, онлайн-игры и т.д.

При этом часто используется сквозное соединение, когда данные отправляются напрямую. Также транспортный уровень первый, который взаимодействует с прямыми данными и сеансовым уровнем.

Например, для связи устройств в канальном уровне используется физическая топология сетей. На сетевом уровне логическая топология. А вот на данном уровне идет прямая связь «узел-узел». Например, если вы заходите на какой-то сайт, то вы напрямую связываетесь с определённым сервером через DNS или IP адрес.

Уровень 5 – Сеансовый

Окончательно переводит сегменты или дейтаграммы в уже понятные компьютеру данные. Также на этом этапе может быть разрыв прямой связи между отправляющим или передающим компьютером.

Уровень 6 – Представительский

Окончательно переводит информацию к определенному виду данных, уже понятному для человека. Один из примеров – это кодировка текста. Когда данные приходят в кодировке ASCII, а их нужно перевести в UTF-8 или в другой вид.

Уровень 7 – Прикладной уровень

Уровень, который представляет данные в презентабельном для человека виде. Именно этот уровень также обменивается информацией напрямую с пользователем. Один из часто встречаемых протоколов на последнем уровне – это протокол HTTPS, которые позволяет представлять и читать данные в браузере.

Видео

Источник

Уровни модели OSI

Только начали работать сетевым администратором? Не хотите оказаться сбитым с толку? Наша статья вам пригодится. Слышали, как проверенный временем администратор говорит о сетевых неполадках и упоминает какие-то уровни? Может вас когда-нибудь спрашивали на работе, какие уровни защищены и работают, если вы используете старый брандмауэр? Чтобы разобраться с основами информационной безопасности, нужно понять принцип иерархии модели OSI. Попробуем увидеть возможности данной модели.

Сетевая модель OSI

Уважающий себя системный администратор должен хорошо разбираться в сетевых терминах

Сетевая модель OSI

В переводе с английского — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Точнее, сетевая модель стека сетевых протоколов OSI/ISO. Введена в 1984 году в качестве концептуальной основы, разделившей процесс отправки данных во всемирной паутине на семь несложных этапов. Она не является самой популярной, так как затянулась разработка спецификации OSI. Стек протоколов TCP/IP выгоднее и считается основной используемой моделью. Впрочем, у вас есть огромный шанс столкнуться с моделью OSI на должности системного администратора или в IT-сфере.

Создано множество спецификаций и технологий для сетевых устройств. В таком разнообразии легко запутаться. Именно модель взаимодействия открытых систем помогает понимать друг друга сетевым устройствам, использующим различные методы общения. Заметим, что наиболее полезна OSI для производителей программного и аппаратного обеспечения, занимающихся проектированием совместимой продукции.

Спросите, какая же в этом польза для вас? Знание многоуровневой модели даст вам возможность свободного общения с сотрудниками IT-компаний, обсуждение сетевых неполадок уже не будет гнетущей скукой. А когда вы научитесь понимать, на каком этапе произошёл сбой, сможете легко находить причины и значительно сокращать диапазон своей работы.

7 уровней модели OSI

Уровни OSI

Модель содержит в себе семь упрощённых этапов:

  • Физический.
  • Канальный.
  • Сетевой.
  • Транспортный.
  • Сеансовый.
  • Представительский.
  • Прикладной.

Почему разложение на шаги упрощает жизнь? Каждый из уровней соответствует определённому этапу отправки сетевого сообщения. Все шаги последовательны, значит, функции выполняются независимо, нет необходимости в информации о работе на предыдущем уровне. Единственная необходимая составляющая — способ получения данных с предшествующего шага, и каким образом пересылается информация на последующий шаг.

Перейдём к непосредственному знакомству с уровнями.

Физический уровень

Главная задача первого этапа — пересылка битов через физические каналы связи. Физические каналы связи — устройства, созданные для передачи и приёма информационных сигналов. К примеру, оптоволокно, коаксиальный кабель или витая пара. Пересылка может проходить и через беспроводную связь. Первый этап характеризуется средой передачи данных: защитой от помех, полосой пропускания, волновым сопротивлением. Так же задаются качества электрических конечных сигналов (вид кодирования, уровни напряжения и скорость передачи сигнала) и подводятся к стандартным типам разъёмов, назначаются контактные соединения.

Физический этап модели

Функции физического этапа осуществляются абсолютно на каждом устройстве, подключённом к сети. Например, сетевой адаптер реализовывает эти функции со стороны компьютера. Вы могли уже столкнуться с протоколами первого шага: RS -232, DSL и 10Base-T, определяющими физические характеристики канала связи.

Канальный уровень

На втором этапе связываются абстрактный адрес устройства с физическим устройством, проверяется доступность среды передачи. Биты сформировываются в наборы — кадры. Основная задача канального уровня — выявление и правка ошибок. Для корректной пересылки перед и после кадра вставляются специализированные последовательности битов и добавляется высчитанная контрольная сумма. Когда кадр достигает адресата, вновь высчитывается контрольная сумма, уже прибывших данных, если она совпадает с контрольной суммой в кадре, кадр признаётся правильным. В ином случае появляется ошибка, исправляемая через повторную передачу информации.

Канальный уровень OSI

Канальный этап делает возможным передачу информации, благодаря специальной структуре связей. В частности, через протоколы канального уровня работают шины, мосты, коммутаторы. В спецификации второго шага входят: Ethernet, Token Ring и PPP. Функции канального этапа в компьютере исполняют сетевые адаптеры и драйверы к ним.

Сетевой уровень

В стандартных ситуациях функций канального этапа не хватает для высококачественной передачи информации. Спецификации второго шага могут передавать данные лишь между узлами с одинаковой топологией, к примеру, дерева. Появляется необходимость в третьем этапе. Нужно образовать объединённую транспортную систему с разветвлённой структурой для нескольких сетей, обладающих произвольной структурой и различающихся методом пересылки данных.

Сетевой этап модели OSI

Если объяснить по-другому, то третий шаг обрабатывает интернет-протокол и исполняет функцию маршрутизатора: поиск наилучшего пути для информации. Маршрутизатор — устройство, собирающее данные о структуре межсетевых соединений и передающее пакеты в сеть назначения (транзитные передачи — хопы). Если вы сталкиваетесь с ошибкой в IP-адресе, то это проблема, возникшая на сетевом уровне. Протоколы третьего этапа разбиваются на сетевые, маршрутизации или разрешения адресов: ICMP, IPSec, ARP и BGP.

Транспортный уровень

Чтобы данные дошли до приложений и верхних уровней стека, необходим четвёртый этап. Он предоставляет нужную степень надёжности передачи информации. Значатся пять классов услуг транспортного этапа. Их отличие заключается в срочности, осуществимости восстановления прерванной связи, способности обнаружить и исправить ошибки передачи. К примеру, потеря или дублирование пакетов.

Верхний транспортный уровень

Как выбрать класс услуг транспортного этапа? Когда качество каналов транспортировки связи высокое, адекватным выбором окажется облегчённый сервис. Если каналы связи в самом начале работают небезопасно, целесообразно прибегнуть к развитому сервису, который обеспечит максимальные возможности для поиска и решения проблем (контроль поставки данных, тайм-ауты доставки). Спецификации четвёртого этапа: TCP и UDP стека TCP/IP, SPX стека Novell.

Объединение первых четырёх уровней называется транспортной подсистемой. Она сполна предоставляет выбранный уровень качества.

Сеансовый уровень

Пятый этап помогает в регулировании диалогов. Нельзя, чтобы собеседники прерывали друг друга или говорили синхронно. Сеансовый уровень запоминает активную сторону в конкретный момент и синхронизирует информацию, согласуя и поддерживая соединения между устройствами. Его функции позволяют возвратиться к контрольной точке во время длинной пересылки и не начинать всё заново. Также на пятом этапе можно прекратить соединение, когда завершается обмен информацией. Спецификации сеансового уровня: NetBIOS.

Сеансовый этап сетевой модели

Представительский уровень

Шестой этап участвует в трансформации данных в универсальный распознаваемый формат без изменения содержания. Так как в разных устройствах утилизируются различные форматы, информация, обработанная на представительском уровне, даёт возможность системам понимать друг друга, преодолевая синтаксические и кодовые различия. Кроме того, на шестом этапе появляется возможность шифровки и дешифровки данных, что обеспечивает секретность. Примеры протоколов: ASCII и MIDI, SSL.

Уровень представления OSI

Прикладной уровень

Седьмой этап в нашем списке и первый, если программа отправляет данные через сеть. Состоит из наборов спецификаций, через которые юзер приобретает доступ к файлам, Web-страницам. Например, при отправке сообщений по почте именно на прикладном уровне выбирается удобный протокол. Состав спецификаций седьмого этапа очень разнообразен. К примеру, SMTP и HTTP, FTP, TFTP или SMB.

Вы можете услышать где-нибудь о восьмом уровне модели ISO. Официально, его не существует, но среди работников IT-сферы появился шуточный восьмой этап. Всё из-за того, что проблемы могут возникнуть по вине пользователя, а как известно, человек находится у вершины эволюции, вот и появился восьмой уровень.

Прикладной уровень OSI

Рассмотрев модель OSI, вы смогли разобраться со сложной структурой работы сети и теперь понимаете суть вашей работы. Всё становится довольно просто, когда процесс разбивается на части!

Источник