Передаваемое сообщение разбивается на сегменты в сетях

Обновлено: 30.06.2024

Международная организация по стандартизации(ISO - International Standards Organization).

Международная организация по стандартизации разработала в 1978 году базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection).

В 1984 году спецификация модели OSI 802 была принята как международный стандарт для сетевых коммуникаций.

Модель OSI пытается определить правила, относящиеся к следующим вопросам:

• Способы установки связи и обмена данными между сетевыми устройствами при использовании ими "разных языков"

• Методы, позволяющие сетевым устройствам знать, когда нужно передавать данные, а когда нет

• Методы, обеспечивающие корректное получение передаваемой по сети информации нужным адресатом

• Организация и соединение физической среды передачи данных

• Поддержание нужной скорости передачи данныхвсеми сетевыми устройствами

• Методы представления битов в среде передачи данных

В каждом узле передаваемые данные проходят семь уровней преобразований, образующих стек интерфейсов и протоколов взаимодействия

Уровни модели OSI:

Физический - битовые протоколы передачи информации.

Канальный - формирование кадров, управление доступом к среде.

Сетевой - маршрутизация, управление потоками данных.

Транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процессов.

Сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами.

Представления данных - интерпретация передаваемых данных.

Прикладной - пользовательское управление данными.

Семь уровней OSI модели могут быть разделены на две категории: верхние и нижние уровни.

Верхние уровни – прикладной, представлений и сеансовый, уровни приложений, взаимодействуют с прикладной программой и могут быть реализованы только программным способом. Прикладной уровень работает непосредственно с прикладной программой, которая должна иметь в своем составе специальный компонент для взаимодействия с приложениями других систем.

Нижние уровни модели называются уровнями передачи данных. Реализация физического и канального уровней обеспечивается программными средствами и специальной сетевой аппаратурой. При этом физический уровень является ответственным за непосредственную передачу данных между устройствами.

Физический уровень (Physical layer)

Физический уровень выполняет следующие функции:

• передача битов по физическим каналам;

• формирование электрических сигналов;

• кодирование информации;

• синхронизация;

Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов.

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел.

Канальный уровень (Data Link layer)

Функции канального уровня заключаются в надежной доставке пакетов:

• Между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией.

• Между любыми станциями в сети с типовой топологией:

– проверка доступности разделяемой среды;

– выделение кадров из потока данных, поступающих по сети и формирование кадров при отправке данных;

подсчет и проверка контрольной суммы.

Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frame). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра.

Типы топологий: "общая шина", "кольцо" и "звезда".

Сетевой уровень (Network layer)

Сетевой уровень обеспечивает доставку пакетов:

• между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией;

• между любыми двумя сетями в составной сети.

Это позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Транспортный уровень (Transport layer)

Транспортный уровень выполняет функции обеспечения доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети:

• буферизация принимаемых пакетов;

• упорядочивание прибывающих пакетов;

• адресация прикладных процессов;

• управление потоком.

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

Модель OSI определяет пять классов (услуг)сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

3 ответа 3

Затем, что по ip работает не только tcp, но и udp, и icmp. У каждого протокола свой предел.

А сети бывают не только ethernet.

Эталонная модель — это идеальная модель передачи данных. OSI помогает иллюстрировать зависимость одних протоколов от других, и кто кем погоняет, но она не может диктовать, как им функционировать.

MTU и модель OSI

В большинстве типов локальных и глобальных сетей определяется такое понятие как максимальный размер поля данных кадра или пакета, в которые должен инкапсулировать свой пакет протокол IP. Эту величину обычно называют максимальной единицей транспортировки - Maximum Transfer Unit, MTU. Сети Ethernet имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI - 4096 байт, а сети Х.25 чаще всего работают с MTU в 128 байт.

MTU является характеристикой канального уровня модели OSI. Если IP хочет отослать датаграмму, которая больше чем MTU канального уровня, осуществляется фрагментация (fragmentation), при этом датаграмма разбивается на меньшие части (фрагменты). Каждый фрагмент должен быть меньше чем MTU.

Теоретически, максимальный размер IP-дейтаграммы составляет 65 535 байтов, что обусловлено 16-разрядным полем полной длины в IP-заголовке.

Вам пользователь @Smithson сообщил правильный ответ, ведь IP работает не только над Ethernet, в каждой сети свой размер.

Зачем нужен MTU?

Когда общаются два компьютера в одной и той же сети, важным является MTU для этой сети. Однако, когда общаются два компьютера в разных сетях, каждый промежуточный канал может иметь различные MTU. В данном случае важным является не MTU двух сетей, к которым подключены компьютеры, а наименьший MTU любого канала данных, находящегося между двумя компьютерами. Он называется транспортным MTU (path MTU).

Транспортный MTU между любыми двумя хостами может быть не постоянным. MTU зависит от загруженности канала на настоящий момент. Также он зависит от маршрута. Маршрут может быть несимметричным (маршрут от A до B может быть совсем не тем, что маршрут от B к A), поэтому MTU может быть неодинаков для этих двух направлений.

У протокола TCP есть MSS

Есть такое понятие, как максимальный Размер TCP Сегмента (MSS), который определяет максимальное количество данных, которые хост желает принимать в единственной TCP/IP датаграмме.

Мало того, эта TCP/IP датаграмма может быть фрагментирована в уровне IP.

Значение MSS посылают как опцию TCP заголовка только в сегменте TCP SYN. Каждая сторона на TCP соединении сообщает свое значение MSS другой стороне. Хост отправитель обязан ограничивать размер данных в единственном TCP сегменте в значение, меньшем или равном MSS, о котором сообщает хост получатель.

Механизм работы MSS следующий: при создании TCP соединения, машина определяет размер буфера исходящего интерфейса и MTU этого интерфейса. Дальше эти два числа сравниваются и выбирается наименьшее. Тут следует оговориться, что за MTU выбирается число по формуле MTU минус 40 байт, для учета TCP и IP заголовков. Затем выбранное число сравнивается с размером MSS, переданным принимающей стороной, и снова выберется наименьшее значение. Пример работы MSS:

Машина А сравнивает размер своего буфера интерфейса (16 Кбайт) со значение MTU этого интерфейса (1500-40 = 1460 байт) и использует наименьшее число как MSS при отправке к машине B.
Машина B принимает значение MSS машины A (1460) и сравнивает его со значением MTU своего исходящего интерфейса (4462 — 40 = 4422 байт).
Машина B выбирает наименьшее из получившихся значений (1460) как значение MSS при отправке TCP сегментов к машине A.
Машина B сравнивает размер своего буфера интерфейса (8 Кбайт) со значение MTU этого интерфейса (4462-40 = 4422 байт) и использует наименьшее число как MSS при отправке к машине A.
Машина A принимает значение MSS машины B (4422) и сравнивает его со значение MTU своего исходящего интерфейса (1500 — 40 = 1460 байт).
Машина A выбирает наименьшее из получившихся значений (1460) как значение MSS при отправке TCP сегментов к машине B.

Таким образом MSS на обеих сторонах установлено равным 1460 байтам, это наиболее частая ситуация.

Например, tcp-сегмент при использовании технологии передачи ethernet2 может быть максимально 1500 байт

Проблемы начинаются где-то здесь. 1 500 — это вполне стандартный размер пакета (любого протокола сетевого уровня, не обязательно АйПи), который умещается в езернетный кадр. Длина сегмента ТиСиПи ещё меньше, вполне обычным значением является 1 460, как раз для того, чтобы конечный пакет (с заголовками ТиСиПи и АйПи), мог уложиться в 1 500 октетов. Стандартный размер, если не согласовано иное, и вовсе 536 (как указано в разделе 4.2.2.6 РФЦ 1122, жаль что нет перевода РФЦ 6691 (англ)).

В принципе, размер сегмента выбирается сетевым стеком ОС, как раз таки с учётом максимальных параметров передачи, потому как и в Езернет может пролазить 9 000 октетов, и не только Езернет бывает в этом мире.

идет разбиение на куски по 1500 байт на транспортном уровне, зачем указан размер 65535 байт, если передаваемые куски имеют размер 1500 байт?

Важно понимать, что вся матрёшка слоёв сетевого стека изначально задумана для жёсткого разделения решаемых в разных слоях вопросов и принципиально подразумевает независимость протоколов разного уровня. И при возникновении подобных вопросов, первое о чём имеет смысл задуматься, это что будет, если вместо протокола А на каком-то уровне будет использоваться неведомый протокол Б. Поэтому, теоретические ограничения на каждом из уровней свои и согласование реальных параметров идёт уже исходя из реальных условий. Например, для АйПи поверх Инфинибэнда типично ограничение по размеру пакета в 2 044 октета (размер сегмента ТиСиПи предлагаю посчитать самостоятельно).

Примером же практически естественного использования МТУ в 64К является интерфейс обратной петли, по умолчанию в Линуксах на нём именно такой МТУ (причём его до 2ГБ можно увеличивать! только это уже как раз бесполезно для рядовых протоколов верхних уровней), и именно на такие куски будет биться тисипишный поток, упаковываясь по дороге в айпишные пакетики (плюс-минус накладные расходы на заголовки).

Аннотация: Приведены основные элементы и устройства телекоммуникационных сетей, их классификация, описание семиуровневой модели взаимодействия открытых систем.

1.1. Основы сетевых технологий

При создании сетей телекоммуникаций невозможно соединить всех абонентов между собой отдельными (выделенными) линиями связи . Это нецелесообразно экономически и невыполнимо практически. Поэтому соединение многочисленных абонентов (А), находящихся на большом расстоянии, обычно производится через транзитные (телекоммуникационные) узлы (ТУ) связи ( рис. 1.1).

В некоторых сетях все возможные маршруты уже созданы и необходимо только выбрать наиболее оптимальный. Процесс выбора оптимального маршрута получил название маршрутизация, а устройство, ее реализующее, – маршрутизатор. Выбор оптимального маршрута узлы производят на основе таблиц маршрутизации (или коммутации) с использованием определенного критерия – метрики.

В настоящее время в соответствии с концепцией Единой сети электросвязи Российской Федерации создаются сети нового (следующего) поколения ( Next Generation Network – NGN ), в которых все виды трафика передаются по единой сети связи в цифровой форме. Подобные сети также называют мультисервисными ( Internet Multi Service – IMS ), в отличие от ранее существовавших моносервисных сетей.

В сетях NGN обеспечивается слияние ( конвергенция ) всех существующих сетей в единую информационную сеть для передачи мультимедийной информации. Пользователи такой сети должны иметь широкий выбор услуг с гарантированным качеством, что обеспечивается соответствующим уровнем управления, транспортным уровнем и уровнем доступа пользователей к мультисервисной сети ( рис. 1.2).

Транспортный уровень сети NGN создается на базе IP -сетей с распределенной коммутацией пакетов . Доступ к транспортной сети обеспечивается через соответствующие устройства и шлюзы .

Сети следующего поколения NGN обеспечивают широкий набор услуг с гибкими возможностями по их управлению. Телекоммуникационные сети нового поколения используются для передачи различных видов информации: дискретных данных, аудио- и видеоинформации. Услуга передачи указанной триады (голоса, данных и видеоинформации) по единой мультисервисной сети получила название Triple Play.

1.2. Классификация сетей передачи данных

Методы и устройства, используемые в вычислительных (компьютерных) сетях передачи данных , широко применяются при создании сетей NGN. Поэтому в настоящем курсе лекций основное внимание уделено аппаратным и программным средствам вычислительных (компьютерных) сетей, т. е. сетей передачи данных , на базе которых и создаются современные мультисервисные сети. В сетях передачи данных (компьютерных или вычислительных) поток может быть представлен различными информационными единицами: битами, байтами, кадрами, пакетами, ячейками, образующими информационный поток . Сети передачи данных, как правило, относятся к сетям с коммутацией пакетов.

Согласно одной из классификаций сети передачи данных подразделяются на локальные и глобальные ( рис. 1.4). Сеть может размещаться на ограниченном пространстве, например, в отдельном здании, в аудитории. При этом она называется локальной вычислительной сетью – ЛВС ( Local Area Network – LAN ). Основными технологиями локальных вычислительных сетей , которые применяются в настоящее время, являются Ethernet , Fast Ethernet , Gigabit Ethernet . Другие технологии ЛВС ( Token Ring , 100VG-AnyLAN , FDDI и др.) используются редко.

Совокупность нескольких локальных сетей называют составной, распределенной или глобальной сетью ( Internetwork , Internet ). В составную сеть могут входить подсети ( Subnet ) различных технологий. Крупные фирмы (корпорации) создают свои собственные корпоративные сети ( Intranet ), которые используют технологии как глобальных, так и локальных сетей. Таким образом, объединение пользователей, расположенных на широком географическом пространстве, например в разных городах, для совместного использования информационных данных, производится с помощью глобальных вычислительных сетей – ГВС (Wide Area Network – WAN ).

Глобальные сети передачи данных часто классифицируют ( рис. 1.4) на:

сети с коммутацией каналов ;
сети, использующие выделенные линии;
сети с коммутацией пакетов .

Сети с коммутацией каналов и с использованием выделенных линий строят на основе различных сетевых технологий . При этом применяются следующие технологии и линии связи :

цифровые линии, которые бывают постоянные, арендуемые, а также коммутируемые. В цифровых линиях применяют технологии плезиохронной цифровой иерархии ( Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH ), синхронной цифровой иерархии ( Synchronous Digital Hierarchy – SDH ), а также технологии оптических линий связи спектрального уплотнения по длине волны ( Wave -length Division Multiplexing – WDM, Dense WDM – DWDM );
цифровые сети интегральных служб с коммутацией каналов ( Integrated Services Digital Network – ISDN );
цифровые абонентские линии (Digital Subscriber Line – DSL );
аналоговые выделенные линии и линии с коммутацией каналов ( dialup ) с применением модемов, т. е. аналоговые АТС.

Технологии PDH и SDH характеризуются высокой скоростью передачи данных. Например, скорость передачи данных по сетям технологии PDH составляет от 2 Мбит/с до 139 Мбит/с; технологии SDH – от 155 Мбит/с до 2,5 Гбит/с и выше. Дальнейшее увеличение скорости передачи данных достигнуто в системах со спектральным уплотнением по длине волны (технологии WDM и DWDM ) на волоконно-оптических кабелях. Основными аппаратными средствами высокоскоростных технологий с коммутируемыми цифровыми линиями являются мультиплексоры ( MUX ).

Широкое распространение в настоящее время получили сети с коммутацией пакетов, в которых применяются следующие сетевые технологии :

Технологии виртуальных каналов предусматривают предварительное соединение конечных узлов (источника и назначения), при этом прокладывается маршрут ( виртуальный канал ), по которому затем передаются данные. Получение данных подтверждается приемной стороной. Технология X.25 ориентирована на ненадежные аналоговые линии связи , поэтому характеризуется низкой скоростью передачи данных (до 48 Кбит/с). Однако данная технология применяется до настоящего времени, например в сетях банкоматов, из-за своей высокой надежности при ненадежных линиях. Технология Frame Relay обеспечивает более высокую по сравнению с Х.25 скорость передачи данных – до 2-4 Мбит/с. Но линии связи должны быть более надежными по сравнению с Х.25. Наибольшую скорость передачи данных (155 Мбит/c, 620 Мбит/c, а также 2,4 Гбит/c) обеспечивают сети АТМ. Однако развитие этих сетей сдерживает их высокая стоимость .

Правильные ответы выделены зелёным цветом.
Все ответы: В предлагаемом курсе лекций рассматриваются принципы построения компьютерных сетей, основные технологии локальных сетей, средства межсетевого взаимодействия, функционирование и основные характеристики коммутаторов и маршрутизаторов.

Совокупность сетей, представленных набором маршрутизаторов под общим административным управлением образует:

Какая команда пользовательского режима конфигурирования коммутатора дает информацию о программных и аппаратных средствах?

Как называются сети, которые обеспечивают слияние всех существующих сетей в единую информационную сеть для передачи мультимедийной информации?

Как называются маршрутизирующие протоколы, которые создают полную картину топологии сети и вычисляют кратчайший путь ко всем сетям назначения?

C помощью какой команды привилегированного режима конфигурирования коммутатора можно посмотреть статус и конфигурацию интерфейсов?

Метрика, отображающая количество маршрутизаторов, через которые должен протии пакет на пути к адресату, называется:

Что создает и поддерживает протокол OSPF для того, чтобы избежать появления маршрутных петель в сети?

Если администратору выделен адрес сети 130.55.0.0, и ему необходимо разбить данную сеть на 7 подсетей, маска будет:

Если в сети не задано никаких дополнительных параметров и приоритет всех маршрутизаторов одинаков, главным определяющим маршрутизатором становится:

Какой уровень модели OSI задает логические адреса и определяет маршрут, по которому будет передаваться пакет:

В какой физической топологии выход из строя одного узла не повлияет на работоспособность остальной сети?

Какой режим функционирования маршрутизатора выполняет процесс начальной загрузки и обеспечивает диагностику аппаратных средств?

(4) происходит широковещательная передача во все порты широковещательного домена, кроме порта из которого пришел кадр

В каком режиме конфигурирования маршрутизатора нельзя сделать никаких изменений в конфигурационном файле?

(1) полосой пропускания самого медленного соединения и самой большой задержкой выходных интерфейсов маршрутизаторов

(2) полосой пропускания самого быстрого соединения и самой большой задержкой выходных интерфейсов маршрутизаторов

(3) полосой пропускания самого быстрого соединения и самой маленькой задержкой выходных интерфейсов маршрутизаторов

(4) полосой пропускания самого медленного соединения и суммарной задержкой всех выходных интерфейсов маршрутизаторов

Какой тип пакетов используется для поддержки отношений смежности между соседними устройствами в протоколе EIGRP?

В каком режиме конфигурирования коммутатора доступен ограниченный набор команд, которые выполняют основные тесты и отображают основные установки и параметры коммутатора?

Какую метку в таблице маршрутизации имеют сети, которые непосредственно присоединены к маршрутизатору?

С помощью какой команды пользовательского режима конфигурирования коммутатора можно посмотреть отброшенные кадры, отсроченные кадры, ошибки установки, коллизии и т.д.?

Какая команда привилегированного режима конфигурирования коммутатора позволяет перейти в другие режимы?

Какой подуровень физического уровня в технологии Fast Ethernet предназначен для того, чтобы MAC-уровень мог работать с интерфейсом MII:

Если в области сети все маршрутизаторы имеют приоритеты, какой маршрутизатор будет выбран в качестве главного определяющего маршрутизатора?

Если в сети класса С 192.168.10.0 выделено две подсети - 192.168.10.16/28 и 192.168.10.32/27, то родительской называется сеть:

Какое ID будет у маршрутизатора, который имеет виртуальные логические интерфейсы и простые интерфейсы?

Какой уровень модели OSI формирует из пакетов кадры и задает физические адреса устройства-отправителя и устройства-получателя?

В какой физической топологии выход из строя одного узла приведет к прекращению функционирования всей сети?

Какая организация выделяет общедоступные адреса провайдерам, которые в свою очередь выделяют их отдельным пользователям и администраторам?

Как называется файл, который содержит команды и параметры для управления потоком трафика, проходящим через маршрутизатор:

Сколько списков доступа может быть сконфигурировано для маршрутизатора с 3 интерфейсами и 3 используемыми протоколами?

На основе чего маршрутизатор осуществляет передачу пакетов между конечными узлами составной сети по определенному маршруту:

(1) IP-адреса узла назначения и узла источника остаются неизменными, МАС-адреса назначения и источника меняются при прохождении каждого маршрутизатора

(2) MAC-адреса узла назначения и узла источника остаются неизменными, IP-адреса назначения и источника меняются при прохождении каждого маршрутизатора

(3) IP-адрес и MAC-адрес узла назначения остаются неизменными, МАС-адрес и IP-адрес источника меняются при прохождении каждого маршрутизатора

(4) IP-адрес и MAC-адрес источника и узла назначения остаются неизменными при прохождении данных по сети

Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.

Принцип устройства сетевой модели

Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений.

На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).

Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.

Первый, физический уровень (physical layer, L1)

Каждый уровень имеет свои PDU, представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.

Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по проводам (например, через оптоволокно) или без проводов (например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее).

Второй уровень, канальный (data link layer, L2)

Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?

У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей.

На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.

Третий уровень, сетевой (network layer, L3)

На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.

На сетевом уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса преобразуются в 32-битные IP-адреса и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.

Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)

Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:

Media layers (уровни среды),
Host layers (уровни хоста).

Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.

Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.

Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.

При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.

Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)

О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень занимается тем, что представляет данные (которые все еще являются PDU) в понятном человеку и машине виде. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне.

Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). Помимо перечисленного, шестой уровень занимается шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.

Седьмой уровень, прикладной (application layer)

Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.

Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.

Критика модели OSI

Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.

Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.

Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.

Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.

Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.

Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.

Вывод, роль модели OSI при построении сетей

В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, сервисный, который встречается в интеллектуальных или сотовых сетях, или восьмой — так называют самого пользователя.

Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.

Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.

Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.

Читайте также: