Информатика и базы данных. Модель взаимодействия открытых систем OSI (тема № 5)

1. Информатика и базы данных

Москин Николай Дмитриевич
Институт математики и информационных
технологий, ПетрГУ
1

2. § 5 Модель взаимодействия открытых систем OSI

В 80-х годах Международной организацией по
стандартизации (ISO – International Organization for
Standardization), а также Международным союзом
электросвязи (ITU - International Telecommunications
Union) и некоторыми другими организациями была
разработана система стандартных протоколов,
называемая моделью взаимодействия открытых
систем (OSI – Open System Interconnection). Эта
модель сыграла значительную роль в развитии
компьютерных сетей.
2

3. Модель взаимодействия открытых систем OSI

Протокол – это набор правил и методов
взаимодействия объектов вычислительной сети,
охватывающий основные процедуры, алгоритмы и
форматы взаимодействия, обеспечивающие
корректность согласования, преобразования и
передачи данных в сети.
Открытая система – это система, доступная для
взаимодействия с другими системами в соответствии
с принятыми стандартами.
3

4. Модель взаимодействия открытых систем OSI

Модель OSI базируется на разделении всех
процедур взаимодействия на отдельные функциональные уровни, для каждого из которых легче
создать стандартные алгоритмы их построения.
OSI представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов сетевого
взаимодействия.
4

5. Функциональные уровни OSI

Прикладной
(application)
Уровень представления (presentation)
Сеансовый (session)
Транспортный
(transport)
Сетевой (network)
Канальный (data-link)
Физический (physical)
5

6. Физический уровень (physical)

Здесь устанавливается, поддерживается и растор-гается
соединение с физическим каналом связи (например,
коаксиальный кабель или витая пара).
Физической уровень не вникает в смысл информации,
которую передает. Для него эта информация
представляет собой однородный поток битов, которые
нужно доставить без искажений и в соответствии с
заданной тактовой частотой (интервалом между
соседними битами).
6

7. Физический уровень (physical)

Примером протокола физического уровня может
служить спецификация 10Base-T технологии
Ethernet, которая определяет в качестве
используемого кабеля неэкранированную витую пару
категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом,
разъем RJ-45, максимальную длину физического
сегмента 100 метров, манчестерский код для
представления данных в кабеле, а также некоторые
другие характеристики среды и электрических
сигналов.
7

8. Канальный уровень (data-link)

Канальный уровень устанавливает логическое
соединение между взаимодействующими узлами,
согласовывает скорости передатчика и приемника
информации, обеспечивает надежную передачу,
обнаружение и коррекцию ошибок.
Для решения этих задач из пакетов формируются
собственные протокольные единицы данных – кадры
(frame), состоящие из поля данных и заголовка.
8

9. Канальный уровень (data-link)

В сетях, построенных на основе разделяемой среды,
проверяется ее доступность. Эту функцию иногда выделяют
в отдельный подуровень управления доступом к среде
(Media Access Control, MAC).
Надежность передачи (обнаружение и коррекцию ошибок)
можно обеспечить, например, путем фиксирования границ
кадра, помещая специальную последовательность битов в
его начало и конец, а затем добавляя к кадру контрольную
сумму (FCS – Frame Check Sequence).
9

10. Канальный уровень (data-link)

В функции канального уровня входит не только
обнаружение ошибок, но и их исправление за счет
повторной передачи поврежденных кадров (в
некоторых реализациях канального уровня она
отсутствует).
Протокол канального уровня обычно работает в
пределах сети, являющейся одной из составляющих
более крупной составной сети, объединенной уже
протоколами сетевого уровня.
10

11. Сетевой уровень (network)

Сетевой уровень служит для образования единой
транспортной системы, объединяющей несколько
сетей, называемой составной сетью. Предназначен
для определения пути передачи данных. Отвечает за
трансляцию логических адресов и имён в физические,
определение кратчайших маршрутов, коммутацию
(каналов, сообщений, пакетов) и маршрутизацию,
отслеживание неполадок и «заторов» в сети. Функции
сетевого уровня реализуются группами протоколов
(например, IP - Internet Protocol) и специальными
устройствами – маршрутизаторами.
11

12. Транспортный уровень (transport)

Транспортный уровень предназначен для
обеспечения надёжной передачи данных от
отправителя к получателю. Например, протокол
TCP (Transmission Control Protocol) обеспечивает
надёжную непрерывную передачу данных,
исключающую потерю данных (в отличие от
протокола UDP - User Datagram Protocol),
нарушение порядка их поступления или
дублирование, может перераспределять данные,
разбивая большие порции данных на фрагменты
и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.
12

13. Сеансовый уровень (session)

Сеансовый уровень обеспечивает поддержание сеанса
связи, позволяя приложениям взаимодействовать между
собой длительное время. Уровень управляет
созданием/завершением сеанса, обменом информацией,
синхронизацией задач, определением права на передачу
данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности
приложений. Функции этого уровня часто объединяют с
функциями прикладного уровня и реализуют в одном
протоколе.
13

14.

Уровень представления
(presentation)
Обеспечивает представление передаваемой по сети
информации, не меняя при этом ее содержания
(шифрование/дешифрование данных, их
сжатие/распаковка, приведение в согласованный
формат и синтаксис, трансляция и интерпретация с
различных языков).
Пример: криптографический протокол SSL (Secure
Socket Layer).
14

15. Прикладной уровень (application)

Протоколы прикладного уровня обеспечивают
взаимодействие сети и пользователя. Уровень
разрешает приложениям пользователя иметь доступ
к сетевым службам, таким, как обработчик запросов
к базам данных, доступ к файлам, пересылке
электронной почты и др.
Примеры протоколов: HTTP (HyperText Transfer
Protocol), FTP (File Transfer Protocol), POP3 (Post
Office Protocol Version 3), SMTP (Simple Mail Transfer
Protocol).
15

16. Аналогия с почтовой службой США

Прикладной – лист бумаги
Представления – конверт с местом для адреса
Сеансовый – конверт с именами отправителя и
адресата
Транспортный – почтовое отделение
Сетевой – функции почтальона
Канальный – почтовый ящик
Физический – служба доставки почты
16