Передача данных по сети. Компьютерные сети. Раздел 3

1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

2.

Раздел 3
Передача данных по сети

3.

Понятие разделяемой среды

4. Разделяемая среда

Для упрощения и удешевления
аппаратных и программных решений
разработчики первых ЛВС остановились
на принципе совместного использования
общей среды передачи данных.

5. Разделяемая среда

Например, при создании ЛВС ALOHA
Гавайского университета в начале 70-х
общей средой для всех передатчиков
являлся радиоканал определенного
диапазона частот, использующих этот
диапазон для работы.

6. Разделяемая среда

Сеть ALOHA работала по методу
случайного доступа, когда каждый узел
мог начать передачу пакета в любой
момент времени, т.е. общая среда для
передачи разделялась между всеми по
времени.

7. Разделяемая среда

Немного позже идея разделяемой
среды была повторена уже для
проводного варианта технологии LAN.
Непрерывный сегмент коаксиального
кабеля стал аналогом общей радиосреды.

8. Разделяемая среда

Все компьютеры присоединялись к
этому сегменту кабеля по схеме
монтажного ИЛИ, поэтому при передаче
сигналов одним из передатчиков все
приемники получали один и тот же сигнал,
как и при использовании радиоволн.

9. Разделяемая среда

В такой сети все компьютеры сети
разделяют во времени единственный канал
связи, образованный сегментом
коаксиального кабеля.

10. Разделяемая среда

Использование разделяемых сред
упрощает логику работы узлов сети.
Поскольку в каждый момент времени
выполняется только одна передача, отпадает
необходимость хранения кадров в транзитных
узлах и, как, следствие, необходимость самих
транзитных узлов.

11. Разделяемая среда

Поэтому не нужны сложные процедуры
управления потоком и борьбы с перегрузками.
Основной недостаток разделяемой среды
- плохая масштабируемость - независимо от
метода доступа к среде ее пропускная
способность делится между всеми узлами
сети.

12.

Тема 3.1. Принципы пакетной
передачи

13. Функции пакетов

При использовании разделяемой
среды важную для пользователей роль
играет время доступа к среде.

14. Функции пакетов

В таких сетях в один конкретный
момент времени не может происходить
несколько передач одновременно.
Передача узлами информации в таких
сетях происходит поочередно.

15. Функции пакетов

Очередность обеспечивается
получением узлом права на передачу (в
зависимости от метода доступа к среде передачи
данных).

16. Функции пакетов

Поэтому, когда рабочей станции
необходимо переслать данные по сети,
она пытается получить доступ к
разделяемой среде передачи данных.

17. Функции пакетов

Время ожидания с момента, когда
станция готова начать пересылку, и до
момента, когда станция получает доступ к
среде и начинает пересылку данных,
называется временем доступа к среде.

18. Функции пакетов

Для более быстрой работы сети
это время доступа должно быть как
можно меньше.

19. Функции пакетов

(Но!) В случае пересылки по сети
крупного блока данных время доступа к
среде будет большим, и узлы, не
участвующие в обмене данными,
вынуждены будут ждать завершения
передачи.

20. Функции пакетов

При этом вероятность возникновения
ошибки при передаче большого блока
информации весьма высока.
Возникновение такой ошибки приведет
к необходимости в повторной передаче
всего блока информации, что опять же не
сокращает время ожидания других узлов
сети.

21. Функции пакетов

При этом высока вероятность
возникновения ошибки при передаче
большого блока информации.

22. Функции пакетов

Поэтому для того чтобы уменьшить
время доступа к разделяемой среде
передачи данных для любого узла, вся
передаваемая информация разбивается
на небольшие блоки, называемые
пакетами или кадрами, при этом
максимальная длина каждого пакета
строго ограничена.

23. Функции пакетов

В процессе пакетной передачи
информация, передаваемая по сети,
представляет собой очереди пакетов,
отправленных разными узлами.

24. Функции пакетов

Сети, информационный обмен
которых основан на передаче пакетов,
чаще основываются на принципах сетей с
коммутацией пакетов.

25. Функции пакетов

Разбиение данных на пакеты - это деление
исходных данных на отдельные блоки
небольшого размера, снабженные специальной
служебной и управляющей информацией,
которое обеспечивает:
– возможность адресной передачи данных;
– сбор данных в надлежащем порядке на стороне
получателя;
– проверку целостности и достоверности данных
после их пересылки.

26. Структура пакетов

Т.Е. каждый пакет снабжается
служебной информацией (заголовком):
–
–
–
–
коды начала и окончания пакета,
адреса отправителя и получателя,
номер пакета в сообщении,
информация для контроля достоверности
передаваемых данных в промежуточных
узлах связи и в пункте назначения.

27. Структура пакетов

Структура и размер пакетов и формат
размещения в них служебной
информации определяются технологией
построения сети и зависят от
используемой среды передачи данных,
топологии сети, а также от особенностей
ее аппаратных средств.

28. Структура пакетов

Синонимами термина «пакет»
являются термины «кадр»,
«дейтаграмма», выбор термина зависит
от контекста.
Например, когда речь идет о физической
среде передачи данных, обычно используется
термин «кадр».

29. Структура пакетов

Любой пакет или кадр содержит поля:
• преамбула пакета последовательность битов, которая
позволяет сетевым устройствам
обнаружить присутствие сигнала в среде
передачи и приготовиться к приему
данных;

30. Структура пакетов

• стартовый ограничитель — обозначает
начало пакета;
• адрес назначения — адрес узла,
которому адресован данный пакет (лично
группе, в которую он входит, или всем
абонентам локальной сети одновременно
при широковещательной передаче);
http://asdtuk.narod2.ru/

31. Структура пакетов

• адрес отправителя;
• служебная информация - обычно
содержит характеристики пакета:
–
–
–
–
–
размер;
формат;
маршрут;
тип;
номер.

32. Структура пакетов

данные - информация, которую
необходимо передать по сети (может
иметь переменную длину);

33. Структура пакетов

• контрольная сумма пакета - некоторое
число, рассчитанное по определенным
алгоритмам; формируется отправителем
и используется для выявления ошибок
передачи;
• конечный ограничитель - окончание
пакета.

34. Структура пакетов

Структура пакета: 1 - преамбула; 2 - стартовый
ограничитель; 3 - адрес назначения; 4 - адрес
отправителя; 5 - служебная информация; 6 контрольная сумма; 7 - конечный ограничитель.

35.

36.

37.

Прохождение пакетов

38. Прохождение пакетов

В процессе сеанса обмена информацией
по сети между передающим и принимающим
абонентами происходит обмен
информационными и управляющими пакетами
по установленным правилам, называемым
протоколом обмена.

39. Прохождение пакетов

Пример обмена пакетами при сеансе связи

40. Прохождение пакетов

Сеанс обмена начинается с запроса
передатчиком готовности приемника
принять данные.
Для этого используется управляющий
пакет "Запрос". Если приемник не готов, он
отказывается от сеанса специальным пакетом.

41. Прохождение пакетов

В случае, когда приемник готов, он
посылает в ответ управляющий пакет
"Готовность".
Затем начинается передача данных; на
каждый полученный информационный пакет
приемник отвечает управляющим пакетом
"Подтверждение".

42. Прохождение пакетов

В случае, когда пакет данных передан с
ошибками, в ответ на него приемник
запрашивает повторную передачу.
Заканчивается сеанс управляющим
пакетом "Конец", которым передатчик
сообщает о разрыве связи.

43. Прохождение пакетов

Существует множество стандартных
протоколов, которые используют как
передачу с подтверждением (с
гарантированной доставкой пакета), так и
передачу без подтверждения (без гарантии
доставки пакета).

44. Прохождение пакетов

При реальном обмене по сети применяются
многоуровневые протоколы, каждый из
уровней которых предполагает свою структуру
пакета (адресацию, управляющую
информацию, формат данных и т.д.).

45. Прохождение пакетов

Все пакеты более высоких уровней
последовательно вкладываются в
передаваемый пакет, этот процесс
последовательной упаковки данных для
передачи называется также инкапсуляцией
пакетов.

46. Прохождение пакетов

Каждый следующий вкладываемый
пакет может содержать собственную
служебную информацию,
располагающуюся как до данных
(заголовок), так и после них (трейлер),
причем ее назначение может быть
различным.

47. Прохождение пакетов

Многоуровневая система вложения пакетов

48. Прохождение пакетов

Доля вспомогательной информации в
пакетах возрастает с каждым следующим
уровнем, что снижает эффективную
скорость передачи данных.
Для увеличения этой скорости
предпочтительнее, чтобы протоколы
обмена были проще, и уровней этих
протоколов было меньше.

49. Прохождение пакетов

Обратный процесс последовательной
распаковки данных приемником называется
декапсуляцией пакетов.

50.

Процесс передачи данных в сети
с коммутацией пакетов

51. Передача пакетов

Процесс передачи данных с
коммутацией пакетов (КП) представляется
последовательностью операций:
• сообщение разбивается на части - пакеты,
содержащие адрес конечного пункта
получателя;

52. Передача пакетов

в узле КП пакет запоминается в
оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу
определяется канал, по которому он
должен быть передан;

53. Передача пакетов

– если этот канал связи с соседним узлом
свободен, то пакет передается на этот узел
КП, в котором повторяется та же операция;
– если канал связи занят, то пакет
некоторое время хранится в ОЗУ до
освобождения канала;

54. Передача пакетов

• сохраняемые пакеты помещаются
в очередь, длина очереди не
превышает 3-4 пакета;

55. Передача пакетов

• если длина очереди превышает
допустимую, пакеты стираются из
ОЗУ и их передача должна быть
повторена.

56. Передача пакетов

Пакеты, относящиеся к одному
сообщению, могут передаваться по
разным маршрутам в зависимости от
того, по какому из них в данный момент
они с наименьшей задержкой могут
пойти к адресату.

57. Передача пакетов

Поскольку время прохождения по сети
пакетов одного сообщения может быть различным
(в зависимости от маршрута и задержки в
узлах коммутации), порядок их прихода к
получателю может не соответствовать
отправляемому порядку.

58.

Тема 3.2
Методы продвижения пакетов

59.

Методы пакетной коммутации

60. Коммутация пакетов

Существует два метода пакетной
коммутации:
• дейтаграммный (датаграммный)
• способ виртуальных соединений.

61.

Дейтаграммный метод

62. Дейтаграммный метод

Термин "дейтаграмма" (датаграмма,
datagram) применяют для обозначения
самостоятельного пакета, движущегося по
сети независимо от других пакетов.

63. Дейтаграммный метод

Этот метод эффективен для передачи
коротких сообщений, и не требует
процедуры установления соединения
между абонентами.

64. Дейтаграммный метод

Пакеты доставляются получателю
различными маршрутами.
Эти маршруты определяются
сложившейся динамической ситуаций
на сети.

65. Дейтаграммный метод

Каждый пакет снабжается
необходимым служебным
маршрутным признаком, куда входит
и адрес получателя.

66. Дейтаграммный метод

Пакеты поступают на прием не в той
последовательности, в которой они
были переданы, поэтому «приёмнику»
приходится выполнять функции,
связанные со сборкой пакетов.

67. Дейтаграммный метод

Получив дейтаграмму, узел
коммутации направляет ее в сторону
смежного узла, максимально
приближенного к адресату.
Когда этот узел подтверждает
получение пакета, узел коммутации
стирает его в своей памяти.

68. Дейтаграммный метод

Если подтверждение не получено,
узел коммутации отправляет пакет в
другой смежный узел, и так до тех пор,
пока пакет не будет отправлен.

69. Дейтаграммный метод

Все узлы, окружающие данный узел
коммутации, ранжируются по степени
близости к адресату, и каждому
присваивается 1, 2 и т.д. ранг.

70. Дейтаграммный метод

Пакет сначала посылается в узел
первого ранга, при неудаче - в узел
второго ранга и т.д.
Это один из алгоритмов
маршрутизации.

71.

Виртуальный метод

72. Виртуальный метод

Этот метод предполагает
предварительное установление
маршрута передачи всего сообщения от
отправителя до получателя с помощью
специального служебного пакета запроса вызова.

73. Виртуальный метод

Для этого пакета выбирается
маршрут, который в случае согласия
получателя этого пакета на соединение
закрепляется для прохождения по нему
всего трафика.

74. Виртуальный метод

Пакет запроса на соединение как бы
прокладывает через сеть путь , по
которому пойдут все пакеты,
относящиеся к этому вызову.

75. Виртуальный метод

Метод называется виртуальным потому,
что здесь реальный физический тракт не
коммутируется (как в телефонной сети), а
устанавливается логическая связка между
отправителем и получателем, - т.е.
коммутируется виртуальный
(воображаемый) тракт.

76. Виртуальный метод

Служебный пакет, прокладывающий
виртуальное соединение в каждом узле
оставляет «распоряжение» вида: пакеты k-го
виртуального соединения, пришедшие из i-го
канала, следует направлять в j-й канал.

77. Виртуальный метод

Виртуальное соединение существует
только в памяти управляющего компьютера.
Дойдя до абонента-получателя, служебный
пакет запрашивает у него разрешение на
передачу, сообщив, какой объем памяти
понадобится для приема.

78. Виртуальный метод

Если компьютер-получатель располагает
такой памятью и свободен, то посылается
согласие абоненту-отправителю на передачу
сообщения. Получив подтверждение,
абонент-отправитель приступает к передаче
сообщения обычными пакетами.

79. Виртуальный метод

Пакеты беспрепятственно проходят друг за
другом по виртуальному соединению и в том
же порядке попадают абоненту-получателю,
где, освободившись от служебной
информации, образуют передаваемое
сообщение.

80. Виртуальный метод

Виртуальное соединение существует до
тех пор, пока отправленный одним из
абонентов специальный служебный пакет не
сотрет виртуальный канал (соответствующие
инструкции в узлах).

81. Виртуальный метод

Преимущества режима виртуальных
соединений: упорядоченность пакетов,
поступающих в адрес получателя, и
сравнительной простоте управления
потоком данных вдоль маршрута.

82. Виртуальный метод

К недостаткам следует отнести
отсутствие воздействия изменившейся
ситуации в сети на маршрут, который не
корректируется до конца связи.

83.

Тема 3.3.
Компьютерные глобальные сети с
коммутацией пакетов

84.

Технология АТМ

85. Технология АТМ

Технология АТМ (Asynchronous
Transfer Mode или сети с трансляцией
ячеек) имеет широкое применение и
состоит из изменяющихся стандартов и
продуктов, которые не всегда
соответствуют этим стандартам..

86. Технология АТМ

Организациями по стандартизации
ATM разрабатываются стандарты на
совместимость ATM, дающие
возможность производителям создавать
сетевое оборудование, совместимые с
оборудованием других производителей.

87. Технология АТМ

Технология ATM используется для
построения высокоскоростных
локальных сетей и магистралей,
объединяющих традиционные локальные
сети.

88.

Принцип функционирования сети
с трансляцией ячеек

89. Сети с трансляцией ячеек

ATM ( Asynchronous Transfer Mode —
асинхронный способ передачи
данных) — сетевая технология
коммутации, основанная на передаче
данных в виде ячеек фиксированного
размера (53 байта).

90. Сети с трансляцией ячеек

Технология ATM применяется для
передачи данных с сильно
изменяющимся битрейтом.

91. Сети с трансляцией ячеек

Т.о. данные передаются по сети
небольшими пакетами фиксированного
размера, называемыми ячейками (cells), в
отличие от других сетей (Ethernet), где
передача данных осуществляется пакетами
переменной длины, которые называют
кадрами (frames).

92. Сети с трансляцией ячеек

ЯЧЕЙКИ имеют преимущества перед
кадрами:
1. Каждый пакет должен сохраняться в памяти
(буферизоваться), что гарантирует его
целостность до начала передачи.
Кадры имеют переменную длину, а ячейки
– постоянную и требуют меньшей
буферизации.

93. Сети с трансляцией ячеек

2. все ячейки имеют одинаковую длину,
поэтому поля структуры всегда находятся на
одном и том же месте.
В результате обработка ячеек
коммутатором происходит быстрее.

94. Сети с трансляцией ячеек

Для эффективной передачи размер
ячеек должен быть достаточно мал,
чтобы сократить время ожидания, но
достаточно велик, чтобы
минимизировать издержки.

95. Сети с трансляцией ячеек

Особенно это принципиально в сети, по
которой передается критичный к задержкам
трафик (например, звук или видео), т.е.
должно обеспечиваться минимальное время
ожидания.

96. Сети с трансляцией ячеек

Чтобы уменьшить время ожидания в
коммутаторе, размер ячейки должен быть
достаточно маленьким; тогда время, для
передачи, будет незначительно влиять на
следующие ячейки, ожидающие передачи.

97. Сети с трансляцией ячеек

Уменьшать размер ячейки можно до
разумных пределов: чем меньше ячейка, тем
большая ее часть приходится на "издержки"
(то есть на служебную информацию), а
соответственно, тем меньшая часть
представляет реальные передаваемые
данные.

98. Сети с трансляцией ячеек

Если размер ячейки слишком мал, часть
полосы пропускания занимается впустую и
передача ячеек происходит за большее время,
даже если время ожидания мало.

99. Сети с трансляцией ячеек

Для того, чтобы пакеты содержали адрес узла
назначения и в то же время процент служебной
информации не был большим по сравнению с
размером поля данных пакета, в технологии ATM
применен стандартный для глобальных вычислительных
сетей прием - эти сети всегда работают по протоколу
с установлением соединения и адреса конечных
узлов используются только на этапе установления
соединения.

100. Сети с трансляцией ячеек

При установлении соединения ему
присваивается текущий номер соединения и в
дальнейших передачах пакетов в рамках
этого соединения (то есть до момента
разрыва связи) в служебных полях пакета
используется не адрес узла назначения, а
номер соединения, который намного короче.

101. Сети с трансляцией ячеек

Поскольку виртуальные устройства
подобны реальным, они также могут быть
"выделенными" или "коммутируемыми".

102. Сети с трансляцией ячеек

В сетях ATM "выделенные" соединения
называются постоянными виртуальными
устройствами (PVC), создаваемыми по
соглашению между пользователем и
оператором (подобно выделенной телефонной
линии).

103. Технология АТМ

Коммутируемые соединения ATM
используют коммутируемые виртуальные
устройства (SVC), которые устанавливаются
путем передачи специальных сигналов
между пользователем и сетью.

104. Технология АТМ

При передаче ячеек в сетях ATM
могут наступать ситуации превышения
(насыщения) пропускной способности.

105. Технология АТМ

Для сохранения скорости (пропускной
способности) технология ATM может
отбрасывать отдельные ячейки при
насыщении.

106. Технология АТМ

Реализация стратегии отбрасывания
ячеек зависит от производителя
оборудования ATM, но в общем случае
обычно отбрасываются ячейки с низким
приоритетом например, данные, для которых
достаточно просто повторить передачу без
потери информации.

107. Технология АТМ

Правила отбрасывания ячеек, задержки
данных и т.п. определяются набором
параметров, называемым качеством
обслуживания (Quality of Service) или QoS.
Разным приложениям требуется
различный уровень QoS и ATM может
обеспечить этот уровень.

108. Технология АТМ

Класс
QoS
Класс
обслуживания
Описание
1
A
производительность частных цифровых линий (эмуляция
устройств или CBR)
2
B
пакетные аудио/видео-конференции и multimedia (rt-VBR)
3
C
ориентированные на соединения протоколы типа frame
relay (nrt-VBR)
4
D
протоколы без организации соединений типа IP, эмуляция
ЛВС (ABR)
5
Unspecified
наилучшие возможности в соответствии с определением
оператора (UBR)

109.

Критика ATM

110. Технология АТМ

Защитники ATM - представители
телекоммуникационных, телефонных компаний,
а противники — представители компаний разработчиков компьютерных сетей и сетевого
оборудования.

111. Технология АТМ

В случае резкого увеличения
трафика, коммутатор ATM просто
вынужден отбрасывать невмещающиеся
пакеты, а это означает ухудшение
качества обслуживания.

112. Технология АТМ

В конце 90-х появляется технология Gigabit
Ethernet, которая начинает конкурировать с
ATM.
Главными достоинствами этой технологии
является значительно более низкая стоимость,
простота, легкость в настройке и эксплуатации.

113. Технология АТМ

Переход с Ethernet и Fast Ethernet на Gigabit
Ethernet произошёл значительно легче и
дешевле, чем ожидалось.
Проблему качества обслуживания Gigabit
Ethernet решает за счет покупки более дешевой
полосы пропускания с запасом, нежели за счет
«умного» оборудования.

114. Технология АТМ

К окончанию 90-х гг. стало ясно, что ATM
будет продолжать доминировать только в
глобальных сетях.
Продажи оборудования ATM для WAN
продолжали расти, в то время как продажи
оборудования ATM для LAN стремительно
падали.

115.

Раздел 4
Сетевые модели

116.

Тема 4.1.
Модель OSI. Модель IEEE
Project 802

117. Сетевые модели

В процессе передачb данных от одного
компьютера к другому можно выделить
несколько отдельных задач:
1.распознать данные;
2.разбить данные на управляемые блоки;

118. Сетевые модели

1. добавить служебную информацию к
каждому блоку, чтобы:
– указать местонахождение данных;
– указать получателя;
– добавить информацию синхронизации и
информацию для проверки ошибок;
– поместить данные в сеть и отправить их по
заданному адресу.

119. Сетевые модели

Эти задачи следует строгому набору
процедур, которые называются
протоколами или правилами поведения.

120. Сетевые модели

Протоколы регламентируют каждую
сетевую операцию.
Стандартные протоколы позволяют
программному и аппаратному обеспечению
различных производителей нормально
взаимодействовать.

121. Сетевые модели

Существует два главных набора
стандартов сетевой передачи: модель
OSI и ее модификация, называемая
Project 802.

122.

Модель OSI

123. Модель OSI

В 1978 году International Standards
Organization (ISO) выпустила набор
спецификаций, описывающих
архитектуру сети с неоднородными
устройствами.

124. Модель OSI

Документ относился к открытым
системам, чтобы все могли
использовать одинаковые протоколы и
стандарты для обмена информацией –
т.н. принцип открытой архитектуры.

125. Модель OSI

В 1984 году ISO выпустила новую
версию своей модели, названную
эталонной моделью взаимодействия
открытых систем - Open System
Interconnection reference model, OSI.

126. Модель OSI

Эта версия 1984 года стала
международным стандартом и ее
спецификации используют
производители при разработке сетевых
продуктов и при построении сетей.

127.

Многоуровневая архитектура

128. Модель OSI

В модели OSI сетевые функции
распределены между семью уровнями.
Каждому уровню соответствуют
различные сетевые операции,
оборудование и протоколы.

129. Модель OSI

Модель OSI содержит:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Прикладной уровень
Представительский уровень
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Физический уровень

130. Модель OSI

131.

132. Модель OSI

На каждом уровне модели OSI
выполняются определенные сетевые
функции, которые взаимодействуют с
функциями соседних уровней, выше и
нижележащего.

133. Модель OSI

Например, Сеансовый уровень
должен взаимодействовать только с
Представительским и Транспортным
уровнем и т.п.

134. Модель OSI

Каждый уровень предоставляет
несколько услуг (т.е. выполняет
несколько операций),
подготавливающих данные для доставки
по сети на другой компьютер.

135. Модель OSI

Уровни отделяются друг от друга
границами – интерфейсами, т.е. все
запросы от одного уровня к другому
передаются через интерфейс.

136.

Взаимодействие уровней модели
OSI

137. Модель OSI

Задача каждого уровня предоставление услуг вышележащему
уровню, «маскируя» детали реализации
этих услуг.

138.

139. Модель OSI

При этом каждый уровень на одном
компьютере работает так, будто он напрямую
связан с таким же уровнем на другом
компьютере, хотя в действительности связь
осуществляется между смежными уровнями
одного компьютера.

140. Модель OSI

Программное обеспечение, работающее
на каждом уровне, реализует определенные
сетевые функции в соответствии с набором
протоколов.

141. Модель OSI

Перед подачей в сеть данные
разбиваются на пакеты (packet) единицы информации, передаваемые
между устройствами сети как единое
целое.
Пакет проходит последовательно
через все уровни ПО (модели OSI).

142. Модель OSI

На каждом уровне к пакету
добавляется некоторая информация,
форматирующая или адресная, которая
необходима для успешной передачи
данных по сети.
На принимающей стороне пакет
проходит через все уровни в обратном
порядке.

143.

144. Модель OSI

ПО каждом уровне читает информацию
пакета, затем удаляет информацию,
добавленную к пакету на этом же уровне
отправляющей стороной, и передает
пакет следующему уровню.

145. Модель OSI

Когда пакет дойдет до Прикладного
уровня (№1, верхний), вся адресная
информация будет удалена и данные
примут свой первоначальный вид.

146. Модель OSI

Таким образом, за исключением
самого нижнего уровня сетевой
модели, никакой иной уровень не
может непосредственно послать
информацию соответствующему
уровню другого компьютера.

147. Модель OSI

Информация на компьютереотправителе должна пройти через все
уровни.
Затем она передается на компьютерполучатель и опять проходит сквозь все
слои.

148. Модель OSI

Например, если Сетевой уровень передает
информацию с компьютера А, то она проходит
через Канальный и Физический уровни в
сетевой кабель, далее по нему попадает в
компьютер В, где поднимается через
Физический и Канальный уровни и достигает
Сетевого уровня.

149.

150.

151. Модель OSI

152. Модель OSI

153.

Прикладной уровень (7)

154. Модель OSI

Уровень 7, Прикладной (Application) самый верхний уровень модели OSI.
Предоставляет окно для доступа
прикладных процессов ( задач
пользователя, приложений) к сетевым
услугам.

155. Модель OSI

Этот уровень обеспечивает услуги,
напрямую поддерживающие
приложения, такие, как ПО для
передачи файлов, доступа к базам
данных и электронная почта.

156. Модель OSI

Прикладной уровень управляет
общим доступом к сети, потоком данных
и обработкой ошибок.

157. Модель OSI

Уровень 7, Прикладной уровень (уровень
приложений; (application layer) - верхний
уровень модели, обеспечивающий
взаимодействие пользовательских
приложений с сетью.

158. Модель OSI

Реализует функции:
• позволяет приложениям использовать сетевые
службы, например:
– удалённый доступ к файлам и базам
данных,
– пересылка электронной почты;

159. Модель OSI

отвечает за передачу служебной
информации;
• предоставляет приложениям информацию
об ошибках;
• формирует запросы к уровню
представления.

160.

Уровень представлений (6)
(представительский/презентационный
уровень)

161. Модель OSI

Уровень 6, Представительский
(Presentation), определяет формат,
используемый для обмена данными
между сетевыми компьютерами.

162. Модель OSI

Этот уровень можно назвать
«переводчиком».
На компьютере-отправителе данные,
поступившие от Прикладного уровня, на
этом уровне переводятся в
общепонятный промежуточный формат.

163. Модель OSI

На компьютере-получателе на этом
уровне (6) происходит перевод из
промежуточного формата в тот, который
используется Прикладным уровнем
данного компьютера.

164. Модель OSI

Уровень представлений – это
обычно промежуточный протокол для
преобразования информации из
соседних уровней.

165. Модель OSI

Это позволяет осуществлять обмен
между приложениями на разнородных
компьютерных системах прозрачным
для приложений образом.

166. Модель OSI

Уровень представлений также
занимается структурами данных,
которые используются программами и
обеспечивает организацию данных при
их пересылке.

167. Модель OSI

Например, одна система использует для
представления данных расширенный двоичный код
EBCDIC ( мейнфрейм компании IBM), а другая —
американский стандартный код ASCII (большинство
других производителей).
Если этим двум системам необходимо обменяться
информацией, то нужен уровень представлений,
который выполнит преобразование и осуществит
перевод между двумя различными форматами.

168. Модель OSI

Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных,
которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию
от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды,
находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом
уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают
графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети.
Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических
изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений,
применяемый для передачи графики QuickDraw между программами.
Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF,
который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением.
Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для
графических изображений, является стандарт, разработанный Объединенной экспертной
группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); в повседневном пользовании этот
стандарт называют просто JPEG.
Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет
представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных
инструментов (англ. Musical Instrument Digital Interface, MIDI) для цифрового представления
музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG,
используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в
оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт,
описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах
Macintosh и PowerPC.

169. Модель OSI

Представительский уровень отвечает за
преобразование протоколов, трансляцию
данных, их шифрование, смену или
преобразование применяемого набора
символов (кодовой таблицы) и расширение
графических команд и сжатием данных для
уменьшения передаваемых битов.

170. Модель OSI

На уровне обеспечивается
форматирование и преобразование
кода, для того, чтобы гарантировать
приложению поступление информации
для обработки, которая имела бы для
него смысл.

171.

Сеансовый Уровень(Session), 5

172. Модель OSI

Уровень 5, Сеансовый (Session), позволяет
двум приложениям на разных компьютерах
устанавливать, использовать и завершать
соединение, называемое сеансом.

173. Модель OSI

На этом уровне выполняются функции
распознавания имен и защита, необходимые для
связи двух приложений в сети.
Сеансовый уровень обеспечивает
синхронизацию между пользовательскими
задачами, если в случае сетевой ошибки
потребуется заново передать данные.

174. Модель OSI

На уровне также выполняется управление
диалогом между взаимодействующими
процессами, т.е. регулируется, какая из сторон
осуществляет передачу, когда, как долго и т.д.

175. Модель OSI

На практике многие приложения не
используют сеансовый уровень, и он редко
реализуется в виде отдельных протоколов.
Функции этого уровня часто объединяют с
функциями прикладного и представительного
уровней и реализуют в одном протоколе.

176.

Транспортный уровень (4)

177. Модель OSI

Протоколы нижних четырех уровней
обобщенно называют сетевым
транспортом, или транспортной
подсистемой, так как они полностью решают
задачу транспортировки сообщений с
заданным уровнем качества в составных
сетях с произвольной топологией и
различными технологиями.

178. Модель OSI

179. Модель OSI

Оставшиеся три верхних уровня решают
задачи предоставления прикладных
сервисов, используя нижележащую
транспортную подсистему

180. Модель OSI

Уровень 4, Транспортный (Transport)
гарантирует доставку пакетов без ошибок, в
той же последовательности, без потерь и
дублирования.

181. Модель OSI

На этом уровне сообщения
переупаковываются: длинные
разбиваются на несколько пакетов, а
короткие объединяются в один, что
увеличивает эффективность передачи
пакетов по сети.

182. Модель OSI

На Транспортном уровне компьютераполучателя сообщения распаковываются,
восстанавливаются в первоначальном виде, и
посылается сигнал подтверждения приема.

183. Модель OSI

Транспортный уровень управляет потоком,
проверяет ошибки и участвует в решении
проблем, связанных с отправкой и
получением пакетов.

184. Модель OSI

Модель OSI определяет пять классов
транспортного сервиса от низшего класса 0
до высшего класса 4.

185. Модель OSI

Эти виды сервиса отличаются качеством
предоставляемых услуг: срочностью,
возможностью восстановления прерванной
связи и т.д.

186. Модель OSI

Главное — способностью к обнаружению
и исправлению ошибок передачи, таких как
искажение, потеря и дублирование пакетов.

187.

Сетевой уровень (3)

188. Модель OSI

Уровень 3, Сетевой (Network),
отвечает за адресацию сообщений и
перевод логических адресов и имен в
физические адреса, т.е. определяется
маршрут от компьютера-отправителя к
компьютеру-получателю.

189. Модель OSI

На этом уровне решаются также
такие задачи и проблемы, связанные с
сетевым трафиком, как коммутация
пакетов, маршрутизация и перегрузки.

190. Модель OSI

Протоколы сетевого уровня
маршрутизируют данные от источника к
получателю. Работающие на этом
уровне устройства (маршрутизаторы)
условно называют устройствами
третьего уровня (по номеру уровня в
модели OSI).

191. Модель OSI

Сетевой уровень (network layer)
служит для образования единой
транспортной системы, объединяющей
несколько сетей, называемой
составной сетью, или интернетом.

192.

Необходимость сетевого уровня

193.

194.

195.

Канальный уровень (2)

196. Модель OSI

Уровень 2, Канальный, осуществляет
на отправителе передачу кадров
(frames) данных от Сетевого уровня к
Физическому.

197. Модель OSI

Канальный уровень получателя
упаковывает «сырой» поток битов,
поступающих от Физического уровня, в кадры
данных.
Кадры - это логически организованная
структура, в которую можно помещать данные.

198. Модель OSI

Управляющая
информация
используется для
маршрутизации, а также
указывает на тип пакета и
сегментацию.
Данные - передаваемая
информация. CRC – контрольная
сумма.

199. Модель OSI

Канальный уровень (Data link)
обеспечивает точность передачи кадров
между компьютерами через Физический
уровень.
Это позволяет Сетевому уровню считать
передачу данных по сетевому соединению
фактически безошибочной.

200. Модель OSI

Когда Канальный уровень посылает кадр, он
ожидает со стороны получателя
подтверждения приема.
Канальный уровень получателя проверяет
наличие возможных ошибок передачи. Кадры,
поврежденные при передаче посылаются
вторично.

201. Модель OSI

На этом уровне работают
коммутаторы, мосты и другие
устройства.
Эти устройства используют
адресацию второго уровня (по
номеру уровня в модели OSI).

202. Модель OSI

В программировании этот уровень
представляет драйвер сетевой платы, в
операционных системах имеется
программный интерфейс взаимодействия
канального и сетевого уровней между собой.
Это не новый уровень, а просто
реализация модели для конкретной ОС.

203.

Физический уровень (1)

204. Модель OSI

Уровень 1, Физический - самый нижний в
модели OSI.
Этот уровень осуществляет передачу
неструктурированного, «сырого» потока битов
по физической среде (например, по сетевому
кабелю).

205. Модель OSI

Здесь реализуются электрический,
оптический, механический и функциональный
интерфейсы с кабелем.

206. Модель OSI

Функции физического уровня реализуются
на всех устройствах, подключенных к сети.
Со стороны компьютера функции
физического уровня выполняются сетевым
адаптером или последовательным портом.
На этом уровне также работают
концентраторы, повторители сигнала и
медиаконвертеры.

207. Модель OSI

Физический уровень формирует
сигналы, которые переносят данные,
поступившие от всех вышележащих
уровней.

208. Модель OSI

На этом уровне определяется способ
соединения сетевого кабеля с платой сетевого
адаптера, в частности, количество контактов в
разъемах и их функции т.е. определяется
способ передачи данных по сетевому кабелю.

209. Модель OSI

На уровне передаются биты (нули и
единицы) от одного компьютера к
другому, содержание самих битов
значения не имеет.

210. Модель OSI

Также производится кодирование
данных и синхронизация битов (0 или
1).

211. Модель OSI

Устанавливается длительность
каждого бита и способ перевода бита в
соответствующие электрические или
оптические импульсы, передаваемые по
сетевому кабелю.

212.

Заключение

213. Модель OSI

Модель OSI рассматривается как эталонное
теоретическое описание, удобное для
обсуждения общих принципов построения
сетей, выработки общих подходов и
рекомендаций, а не как реально используемая
совокупность сетевых программных и
аппаратных средств и стандартов.

214. Модель OSI

Назначение модели OSI состоит в
обобщенном представлении средств
сетевого взаимодействия.
Она разрабатывалась в качестве
универсального языка сетевых
специалистов, именно поэтому ее называют
справочной моделью.

215.

Модель IEEE Project 802

216. IEEE

Институт инженеров по электротехнике и
электронике — IEEE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers) (I triple E — «Ай трипл и») —
международная некоммерческая ассоциация
специалистов в области техники, мировой лидер в
области разработки стандартов по радиоэлектронике и
электротехнике.
Международная организация по стандартизации, ISO
(International Organization for Standardization) — международная
организация, занимающаяся выпуском стандартов.

217. Project 802

В конце 70-х годов силами IEEE был
выпущен Project 802, названный в
соответствии с годом и месяцем своего
издания (1980 год, февраль), содержащий
стандарты сетевого взаимодействия.

218. Project 802

Публикация стандартов IEEE опередила
публикацию стандартов ISO, но оба проекта
велись приблизительно в одно время и при
полном обмене информацией, что и привело
к рождению двух совместимых моделей.

219. Project 802

Project 802 установил стандарты для
физических компонентов сети - интерфейсных
плат и кабельной системы, с которыми имеют
дело Физический и Канальный уровни модели
OSI.

220. Project 802

Стандарты ЛВС, определенные Project
802, делятся на 12 категорий, каждая из
которых имеет свой номер.

221. Project 802

802.1 - задает стандарты управления
сетью на MAC-уровне и спецификации
сетевого управления и межсетевого
взаимодействия.

222. Project 802

802.2 - определяет функционирование
канального уровня модели OSI и
обеспечивает интерфейс между методами
доступа к среде и сетевым уровнем,
включают кадрирование, адресацию,
контроль ошибок.

223. Project 802

802.3 - стандарт был разработан совместно
с компаниями Digital, Intel, Xerox и близок к
стандарту Ethernet.
Однако стандарты Ethernet II и IEEE 802.3 не
полностью идентичны и для обеспечения
совместимости разнотипных узлов применяются
специальные уточнения для технологий Fast
Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl).

224.

802.4 — ЛВС топологии «шина» с
передачей маркера.

225. Project 802

802.5 - описывает физический уровень
для сетей с кольцевой топологией и
передачей маркеров (сети IBM Token Ring
4/16 Мбит/с).

226. Project 802

802.8 - содержит обсуждение
использования оптических кабелей в сетях
802.3 - 802.6, а также рекомендации по
установке оптических кабельных систем.

227. Project 802

802.9 - стандарт по интеграции голоса
и данных (IVD), задает архитектуру и
интерфейсы устройств для
одновременной передачи данных и
голоса по одной линии.

228. Project 802

802.10 - Безопасность сетей.

229. Project 802

802.11 - Беспроводная сеть.

230. Project 802

Часть стандартов IEEE (802.1 - 802.11)
была адаптирована ISO (8801-1 - 8802-11,
соответственно), получив статус
международных стандартов.
В литературе чаще упоминаются
исходные стандарты, а не международные
(IEEE 802.3, а не ISO/IEC 8802-3).

231. Project 802

1. 802.2 — Управление логической связью
2. 802.3 — ЛВС на базе Ethernet.
3. 802.4 — ЛВС топологии «шина» с
передачей маркера.
4. 802.5 — ЛВС топологии «кольцо» с
передачей маркера.
5. 802.6 — сеть масштаба города (Metropolitan
Area Network, MAN).

232. Project 802

7. 802.7 - стандарт широковещательной технологии
(Broadcast Technical Advisory Group).
8. 802.8 - стандарт оптоволоконной технологии (FiberOptic Technical Advisory Group).
9. 802.9 - Интегрированные сети с передачей речи и
данных (Integrated Voice/Data Networks).
10. 802.10 - Безопасность сетей.
11. 802.11 - Беспроводная сеть.
12. 802.12 - ЛВС с доступом по приоритету запроса
(Demand Priority Access LAN, lOObaseVG-AnyLan).

233.

Расширения модели OSI

234. Расширения модели OSI

Два нижних уровня модели OSI,
Физический и Канальный, устанавливают,
каким образом несколько компьютеров могут
одновременно использовать сеть, чтобы при
этом не мешать друг другу.

235. Расширения модели OSI

Стандарт IEEE Project 802 ввел
спецификации, разделившие его на два
подуровня:
– Управление логической связью (Logical Link
Control, LLC) — контроль ошибок и управление
потоком данных;
– Управление доступом к среде (Media Access
Control, MAC).

236. Расширения модели OSI

В результате получилось расширение стандарта
OSI:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Прикладной уровень
Представительский уровень
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Управление логической связью (LLC)
Управление доступом к среде (MAC)
Физический уровень

237.

Другие сетевые стандарты

238. ITU

Международный
телекоммуникационный союз (ITU).
ITU представляет собой международную
организацию в области стандартизации при
ООН, ответственную за разработку
стандартов для телекоммуникационного
оборудования и услуг.

239. ITU

ITU включает три подразделения:
ITU-T (телекоммуникационный сектор, ранее
Международный консультативный комитет по
телефонной и телеграфной связи - CCITT)
отвечает за коммуникационные стандарты.
Эта группа является наиболее активным
разработчиком стандартов в сфере передачи
данных по сетям.

240. ITU

• CCIR - международный консультативный
комитет по радиосвязи.
• IFRB - международный комитет по
регистрации частот, отвечающий за выделение
радиочастот для телекоммуникаций.

241.

Стандарты ITU

242. Стандарты ITU

V.22, V.22bis - работа синхронных и
асинхронных модемов по выделенным и
коммутируемым линиям при скоростях до
1200 бит/с и до 2400 бит/с с
возможностью снижения до 1200 бит/с.

243. Стандарты ITU

• V.24 - устройства физического обмена
данными для подключения
компьютерного оборудования. RS232D является частью V.24. V.28
определяет электрические параметры
устройства.

244. Стандарты ITU

• V.25bis - процедура автоматических
звонков (соединений) и ответа,
ориентированных на поддержку систем
международной связи.

245. Стандарты ITU

• V.32, V.32ter, V.32 bis - работа
синхронных и асинхронных модемов по
выделенным и коммутируемым линиям
при скоростях до 9600 и 4800 бит/с,
19200 бит/с и 14400 бит/с
соответственно.

246. Стандарты ITU

V.35 - для подключения компьютерного
оборудования при скоростях до 48 Кбит/с
взамен устаревших V.36 и V.37. Сейчас V.35
является базовым термином для описания
физического соединения и электрических
параметров при скоростях до 2 Мбит/с.
V.42 - Стандарт CCITT для контроля
ошибок при связи асинхронных модемов
(протокол LAP-M).

247. Стандарты ITU

• V.42bis - Стандарт CCITT для встроенного в
модемы протокола коррекции ошибок и
компрессии данных.
• V.34 - работа синхронных и асинхронных
модемов по выделенным и коммутируемым
линиям при скоростях до 28800 бит/с.

248. Другие стандарты

Американский национальный
институт стандартов (ANSI).
• Представляет США в ISO. К числу
наиболее важных стандартов ANSI относится
FDDI.

249. Другие стандарты

ATM Forum.
Некоммерческая организация
(консорциум), задачей которой является
обеспечение стандартов ATM :
• Эмуляция ЛВС (ATM LAN Emulation v. 1.0)
• Спецификация АТМ взаимодействия
пользователь-сеть (FUNI)
• И др.

250. Другие стандарты

Ассоциация электронной
промышленности (EIA).
Наиболее важные стандарты EIA:
• Интерфейс RS-232D
• Кабельные системы EIA/TIA-568