!_Лекция_7_Эталонная_модель_взаимодействия_открытых_систем

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2. 35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3. Контроль освоения обучающимися учебного материала предыдущего занятия

Контрольный вопрос № 1:
Поясните аббревиатуры UTP, FTP, STP
UTP (Unshielded twisted pair) – незащищенная витая пара, кабель, витые пары которого
не имеют индивидуального экранирования;
FTP (Foiled Twisted Pair) – фольгированная витая пара, общий экран из фольги, однако у
каждой пары нет индивидуальной защиты;
STP (shielded twisted pair) – защищенная витая пара, каждая пара имеет экран.
Контрольный вопрос № 2:
Для чего нужна скрутка отдельных проводников симметричного кабеля?
Скрутка отдельных проводников уменьшает подверженность цепи электромагнитным
влияниям от других пар кабеля, других кабелей, либо иных источников
электромагнитного поля; увеличивает стойкость пары к различным механическим
растягивающим изгибным, сжимающим воздействиям, которые могут возникнуть на
кабеле в процессе инсталляции или эксплуатации.
Контрольный вопрос № 3
Что представляет из себя коаксиальный кабель?
Коаксиальный кабель - электрический кабель, состоящий из центрального медного
провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем
диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.
3

4. Сети и телекоммуникации

Лекция № 7. Эталонная модель
взаимодействия открытых систем
Цель: Получить общее представление о функциональном
назначении уровней Эталонной модели взаимодействия
открытых систем.
Учебные вопросы:
1.Структура вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем.
2.Функции уровней ЭМВОС и протоколы их взаимодействия.
4

5. Учебный вопрос № 1

Структура вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
5

6. Основные понятия

6
Протокол - формализованное правило, определяющее последовательность и
формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на
одном уровне, но в разных узлах.
Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле,
также взаимодействуют друг с другом с помощью стандартизованных форматов
сообщений и в соответствии с определенными правилами - интерфейсами.
Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации
взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T
и др. - разработали Эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open
System Interconnection, OSI).
Открытыми называются
взаимодействия.
системы,
использующие
одинаковые
протоколы

7. Особенности функционирования реальных протоколов в рамках модели OSI

Уровень
модели BOC
Прикладной
IBM/Microsof
t
SMB
Представления
Стек протоколов
TCP/IP
Novell
Telnet, FTP, TFTP,
SNMP, SMTP, WWW
NCP, SAP
Канальный
Физический
Протокол представления OSI
Сеансовый
протокол OSI
TCP, UDP
Транспортный
Сетевой
OSI
X.400, X.500, FTAM
Сеансовый
NetBIOS
IP, RIP, OSPF
7
SPX
Транспортный
протокол OSI
IPX, RIP,
NLSP
ES-ES, IS-IS
Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, SLIP, l00VG-AnyLAN,
X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PРР
Медный кабель, оптическое волокно, радиолиния

8. Протокольный блок данных

8
В OSI для обозначения порции данных, с которыми работают протоколы разных уровней
модели, используется общее название - протокольный блок данных (Protocol Data Unit,
PDU).
Для обозначения блоков данных определенных уровней часто используются
специальные названия: бит (bit), кадр (frame), пакет (packet), сегмент (segment).

9. Взаимодействие уровней ЭМ ВОС

9
Инкапсуляция – процесс передачи данных с верхнего уровня приложений вниз к
физическому уровню.
При передаче на каждом уровне блок данных принимается от вышестоящего уровня, к
данным добавляется управляющая информация и блок передается нижестоящему уровню.
Декапсуляция - процесс передачи данных с нижнего физического уровня вверх к уровню
приложений.
На приемном конце каждый уровень использует только соответствующий заголовок, не
просматривая остальную часть принятого блока данных

10. Учебный вопрос № 2

Функции уровней ЭМВОС и протоколы их взаимодействия
10

11. Функции физического уровня ЭМВОС

11
1) Физический уровень - определяет метод передачи данных, представленных в двоичном
виде, от одного устройства к другому.
Задачи физического уровня:
•стандартизация типов разъемов и назначения их контактов;
•определение стандартов, предъявляемых производителями к средам передачи данных:
─ тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),
─ тип модуляции сигнала,
─ сигнальные уровни логических дискретных состояний (нули и единицы).
Примеры сетевых интерфейсов
RS-232C, RJ-11, RJ-45, разъем ВNС, USB.

12. Функции канального уровня ЭМВОС

12
2) Канальный уровень формирует блоки данных – кадры (frame), осуществляет управление
доступом к передающей среде, обнаруживает, исправляет ошибки и определяет структуру
связей между узлами и способы их адресации.
Примеры протоколов канального уровня:
Ethernet, Token Ring, FDDI, Bluetooth, Wi-Fi,
Wi-Max, X.25, FrameRelay, ATM.
Для локальных сетей канальный уровень
разбивается на два подуровня:
•LLC (LogicalLinkControl) – отвечает за
установление канала связи и за безошибочную
посылку и прием сообщений данных;
•MAC (MediaAccessControl) – обеспечивает
совместный доступ сетевых адаптеров к
физическому уровню, определение границ
кадров, распознавание адресов назначения
(например, доступ к общей шине).

13. Функции сетевого уровня ЭМВОС

3) Сетевой уровень реализует функции определения пути передачи данных,
определения кратчайшего маршрута, отслеживания неполадок и заторов в сети.
Задачи сетевого уровня:
согласование разных технологий;
упрощение адресации в крупных сетях;
создание
барьеров
на
пути
нежелательного трафика между сетями.
Виды протоколов сетевого уровня:
«межсетевой протокол» IP (Internet Protocol);
протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message
Protocol);
протокол маршрутной информации RIP (Routing Information Protocol);
протокол динамической маршрутизации OSPF (Open Shortest Path First);
протокол определения адреса ARP (Address Resolution Protocol).
13

14. Соответствие функций сетевых устройств протокольным уровням ЭМВОС

14

15. Функции транспортного уровня ЭМВОС

15
4) Транспортный уровень обеспечивает передачу данных от отправителя к получателю,
управление потоком данных и реализации запрошенного сеансовым уровнем качества
обслуживания.
Задачи транспортного уровня:
•обеспечение передачи данных с требуемой степенью надежности:
•мультиплексирование и демультиплексирование данных (сбор и разборка пакетов).
Примеры протоколов:
протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol)
протокол пользовательских датаграмм UDP (User Datagram Protocol).

16. Функции сеансового уровня ЭМВОС

16
5) Сеансовый уровень – поддержание диалога между устройствами сети, обеспечение
функций по организации передачи данных и по синхронизации процедур начала и
завершения взаимодействия.
А
Установление
соединения
соединить
не согласен
соединить
согласен
данные
Передача
данных
данные
завершить
не завершать
завершить
Разъединение
разъединить
Задачи сеансового уровня:
•создание/завершение сеанса;
•обмен информацией;
•синхронизацией задач;
•определение права на передачу данных;
•поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой
длительное время и в периоды неактивности.
Б

17. Функции уровня представления ЭМВОС

17
6) Уровень представления – преобразование данных между устройствами с различными
форматами данных (анализ представления символов, формата страниц, кодирования и др.),
шифрование и дешифровка данных.
•Задачи уровня представления:
•преобразование
протоколов
и
кодирование/декодирование
данных.
сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных;
•перенаправления запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть
обработаны локально.
Примеры протоколов:
ASCII, EBCDIC, JPEG, MIDI

18. Функции прикладного уровня ЭМВОС

18
7) Прикладной уровень служит пользовательским интерфейсом с сетью,
непосредственно взаимодействует с пользовательскими прикладными программами,
предоставляя им доступ в сеть, обеспечивает выполнение всех информационновычислительных процессов в сети.
Прикладной уровень
•обеспечивает взаимодействие сети и
пользователя;
•предоставляет
пользователям
сети
возможность
получить
доступ
к
разделяемым ресурсам;
•разрешает
приложениям
пользователя
иметь доступ к сетевым службам;
•отвечает
за
передачу
служебной
информации;
•предоставляет приложениям информацию
об ошибках.
Примеры протоколов:
«протокол передачи гипертекста HTTP (HyperText Transfer Protocol);
протокол почтового отделения, версия 3) – POP3 (Post Office Protocol Version 3);
простой протокол сетевого управления – SNMP (Simple Network Management Protocol);
протокол передачи файлов – FTP (File Transfer Protocol).

19.

19
Модель
Уровень (layer)
Тип данных
(PDU)
Функции
Примеры
HTTP, FTP, POP3,
WebSocket
Данные
Доступ к сетевым
службам
Представление
и шифрование данн
ых
Управление сеансом
связи
7. Прикладной
(application)
6. Представления
(presentation)
Host
layers
5. Сеансовый
(session)
RPC, PAP, L2TP,
gRPC
Хосты
(клиенты сети),
Межсетевой экран
Сегменты
(segment)
/Датаграммы
(datagram)
Прямая связь между
конечными пунктами
и надёжность
TCP, UDP, SCTP,
Порты
3. Сетевой
(network)
Пакеты (packet)
Определение
маршрута и
логическая
адресация
IPv4, IPv6, IPsec, Apple
Talk,
ICMP
Маршрутизатор,
Сетевой шлюз,
Межсетевой экран
2. Канальный
(data link)
Биты (bit)/
Кадры (frame)
Физическая
адресация
Сетевой мост,
Коммутатор,
точка доступа
Биты (bit)
Работа со средой
передачи,
сигналами и
двоичными данными
PPP, IEEE
802.22, Ethernet,
DSL, ARP,
сетевая карта.
USB, RJ
(«витая пара»,
коаксиальный,
оптоволоконный),
радиоканал
4. Транспортный
(transport)
Media
layers
ASCII, EBCDIC,
JPEG, MIDI
Оборудование
1. Физический
(physical)
Концентратор,
Повторитель (сетевое
оборудование)

20. Контроль освоения обучающимися учебного материала

Контрольный вопрос № 1:
Перечислите уровни Эталонной модели взаимодействия открытых систем?
Уровни Эталонной модели взаимодействия открытых систем:
Физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления, прикладной
Контрольный вопрос № 2:
Перечислите протоколы сетевого уровня
Виды протоколов сетевого уровня:
«межсетевой протокол» IP (Internet Protocol);
протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol);
протокол маршрутной информации RIP (Routing Information Protocol);
протокол динамической маршрутизации OSPF (Open Shortest Path First);
протокол определения адреса ARP (Address Resolution Protocol).
Контрольный вопрос № 3
Функции прикладного уровня ЭМВОС
Прикладной уровень служит пользовательским интерфейсом с сетью, непосредственно
взаимодействует с пользовательскими прикладными программами, предоставляя им доступ в
сеть, обеспечивает выполнение всех информационно-вычислительных процессов в сети.
20

21. Задание на самостоятельную работу

Задание 1:
Изучить структуру вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить функциональное назначение уровней вычислительной
сети на основе Эталонной модели взаимодействия открытых
систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
21

22. Сети и телекоммуникации

Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
22