Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Сентября 2015 в 12:34, курс лекций
Работа содержит конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии».
С канальным уровнем обычно связаны следующие сетевые соединительные устройства:
Информация, которую добавляет в начало пакета данных (заголовок) канальный уровень, может включать адрес источника и адрес назначения (физический или аппаратный), информацию о длине фрейма и информацию, об активных протоколах верхнего уровня.
В локальной сети хоть канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. К типовым топологиям, которые поддерживает канальный уровень локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов.
В глобальных сетях, в которых редко встретишь стабильную топологию, канальный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи.
Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, называют МАС-адресами.
На канальном уровне выделяют два подуровня:
Верхний (LLC- Logical Link Control) осуществляется управление логической связью, т.е. устанавливает виртуальный канал связи с помощью драйвера сетевого адаптера.
Нижний (MAC – Media Access Control) – осуществляет непосредственный доступ к среде. Эти функции выполняются аппаратурой сети
В целом канальный уровень - очень и очень мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети.
Тем не менее, для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели решение этой задачи возлагается на два следующих уровня - сетевой и транспортный уровни модели OSI.
3.4.3 Сетевой уровень
Сетевой (Network) уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. При этом эти сети могут использовать абсолютно разные принципы передачи информации и быть организованными совершенно произвольно по структуре.
Как говорилось ранее, канальный уровень обеспечивает доставку данных между узлами сети только с соответствующей типовой топологией, например, только в сети топологии "звезда". Это очень жестокое ограничение, не позволяющее строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых действуют избыточные связи между узлами.
Существует два пути выхода из сложившейся ситуации. Можно усложнять средства канального уровня, чтобы они могли поддерживать избыточные связи, но модель OSI предлагает другое решение - разделения обязанностей между уровнями. И вводит новый уровень - сетевой.
На этом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением. Здесь под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных средства канального уровня, строго определенные именно для этой типологии.
Внутри каждой сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень.
Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты уровня в сеть назначения.
Чтобы передать сообщение от отправителя, который находится в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. А выбор наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение одной из главных задач сетевого уровня.
На сетевом уровне единица информации представляется пакетами.
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 еще одно, уже более формальное определение:
сеть - это совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.
Сетевой уровень для адресации компьютеров использует составные числовые адреса (IP-адреса). Т.к. канальный уровень для доставки кадров использует физические адреса устройств, то на сетевом уровне осуществляется перевод числовых адресов в физические сетевые адреса и обратно.
Таким образом, сетевой уровень отвечает за деление узлов сети на группы (адресацию) и управление сетью. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования аппаратных адресов в сетевые адреса. При этом сетевой уровень не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных. Сетевой уровень обеспечивает передачу пакетов на транспортный уровень.
3. 4.4 Транспортный уровень
Транспортный (Transport) уровень обеспечивает доставку пакетов без ошибок и потерь, в нужной последовательности. Здесь производится разбивка передаваемых данных на блоки, которые помещаются в пакеты, и которые восстанавливаемые при приеме
Дело в том, что на пути от отправителя к получателю пакеты информации, которые сформировал сетевой уровень, могут быть искажены или утеряны. Поэтому и не только поэтому, необходимость обеспечения надежности передачи данных образовала еще появление следующего уровня модели OSI.
Транспортный уровень обеспечивает верхним уровням прикладному и сеансовому модели OSI - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, которые предоставляет транспортный уровень. Все эти виды отличаются качеством своих услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
При выборе средства транспортного уровня учитывается, с одной стороны, в какой степени само приложение сможет обеспечить защиту информации, а с другой стороны, насколько надежно обеспечивают передачу данных в сети нижние уровни - сетевой, канальный и физический. Так, например, если качество линий передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то пользуются более простым сервисом транспортного уровня, у которого нет всяких сложных и многочисленных проверок. Если же транспортные средства нижних уровней изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее сложному сервису транспортного уровня, который работает, используя максимум средств обнаружения и устранения ошибок.
Остальные три верхних уровня модели решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
3.4.5 Сеансовый уровень
Сеансовый (Session) уровень управляет проведением сеанса связи, т.е. устанавливает соединение, поддерживает и прекращает связь.
Сеансовый уровень работает с диалогом сети (сессиями), он обеспечивает его управление: фиксирует, какая сторона сетевых "переговоров" является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Эти средства позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке и не начинать все с начала. Сеансовый уровень отвечает за организацию и поддержку соединений между сессиями, администрирование (распознает логические имена абонентов, контролирует предоставляемые им права доступа) и безопасность сети, предоставляет средства управления диалогом,
3.4.6 Представительный уровень
Представительный (Presentation) уровень отвечает за возможность диалога между приложениями на разных компьютерах, т.е. выполняет функции переводчика. Этот уровень имеет дело с внешним представлением данных и обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.
Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.
3.4.7 Прикладной уровень
Прикладной (Application) уровень является самым верхним уровенем модели OSI. Это в действительности просто набор разнообразных программных средств, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).
Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Вот в качестве примера хотя бы несколько наиболее распространенных реализации файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Windows NT, FTP. Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является копирование файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.
3.4.8 Cетезависимые и сетенезависимые уровни
После того, как рассмотрены функции всех семи уровней модели OSI, сделаем некоторые выводы.
Как вы заметили, в модели отделены программная и аппаратная часть структуры сети. Первые три уровня (нижние) - это уровни, которые работают с аппаратными средствами сети, они зависят от топологии сети, сетевого и коммуникационного оборудования. Например, замена сетевого оборудования стандарта Token Ring на стандарт Ethernet означает полную смену протоколов физического и канального уровней. Верхние три уровня очень мало зависят от технических особенностей построения сети. Вы можете перейти на другую сетевую технологию, но это не потребует никаких изменений в программных средствах верхних уровней.
Транспортный уровень занимает в модели OSI промежуточное положение: к его услугам обращаются протоколы прикладного уровня, сеансового уровня и уровня представления. Для выполнения своих функций транспортный уровень вызывает функции сетевого и канального уровня, который в свою очередь обращается к средствам физического уровня. Он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних, обеспечивая надежную транспортировку сообщений.
Большинство функций двух нижних уровней модели (1 и 2) реализуются аппаратно, часть функций 2 уровня реализуется программным драйвером сетевого адаптера. Именно на этих уровнях определяется скорость передачи и топология сети, метод управления обменом и формат пакета, т.е. то , что имеет непосредственное отношение к типу сети.
Более высокие уровни 3 и 4 не работают с аппаратурой напрямую, хотя и учитывают ее особенности. Уровни 5,6,7 не имеют к аппаратуре никакого отношения, и ее замены не заметят. Что касается коммуникационного оборудования, то повторители (репитеры) и репитерные концентраторы (пассивные) связывают две сети или два сегмента сети на физическом уровне OSI, мосты на канальном уровне OSI, маршрутизаторы на сетевом (третьем уровне) OSI, шлюзы на более высоких уровнях.
Теперь нашему взгляду более четко раскрывается картина взаимодействия компьютеров в сети. Мы даже и не задумываемся, что, когда набираем в строке адреса нашего браузера, который работает в ОС Windows NT www.server.net, формируется определенное сообщение. Это сообщение последовательно опускается вниз и обрабатывается на каждом уровне модели OSI. После представительного, сетевого, сеансового и транспортного уровня сообщение - это уже четко сформированный пакет информации, который хранит адрес назначения и все необходимые атрибуты, который был обработан необходимыми средствами защиты, и направлен по определенному маршруту в определенное место, в определенной сети, определенной топологии. Информация обо всем этом помещается внутрь этого же пакета, последовательно на каждом уровне, который занимался его обработкой (обрастание пакета заголовками служебной информации). Дальше канальный и физический уровни делают черную работу - передают эту информацию, в виде электромагнитных сигналов определенной формы, с определенной частотой, по определенным линиям связи, определенному узлу, определенной сети. После приема этим узлом битов данных они обрабатываются сначала физическим, затем канальным уровнем, и так далее... Каждый уровень читает инструкцию из соответствующего служебного заголовка и затем отбрасывает его, в итоге запрос (по крайней мере, теоретически) попадает на самый верхний уровень модели OSI удаленного узла, там формируется ответ, посылается по всем уровням к нашему компьютеру (к его соответствующим уровням), и мы в результате на экране видим страничку удаленного сервера.
3.5Стандартные стеки коммуникационных протоколов
Модель OSI четко описывает процедуру взаимодействия двух узлов, т.е. приняты соглашения для всех уровней, начиная от самого низкого - уровня передачи битов - до самого высокого, реализующего сервис для пользователей сети. Формализованные правила, которые определяют, в какой последовательности и в каком формате должны обмениваться сообщениями сетевые компоненты, принадлежащие одному уровню, но в разным узлам, называются протоколом.
Каждая пара соответствующих уровней двух узлов также взаимодействует друг с другом и также по установленным определенным правилам. С помощью четко определенных правил и стандартизованных форматов сообщений взаимодействую друг с другом соседние уровни в одном узле. Эти правила называют интерфейсом.
В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и тоже, но за ними закрепили разные области действия. Таким образом, протоколы занимаются определением правил взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, и интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле.
Каждый уровень должен иметь средства, которые смогут обрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Информация о работе Конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии»