1. Еталонен модел на взаимодействие на отворени системи
Мрежовият модел OSI(opensystemsinterconnectionbasicreferencemodelе основният референтен модел за взаимно свързване на отворени системи) е мрежовият модел на стека от мрежови протоколи OSI/ISO.
Поради продължителното развитие на OSI протоколите, основният протоколен стек, който се използва в момента, е TCP/IP, който е разработен преди приемането на OSI модела и е извън връзка с него.
7. Приложено (приложение)
Достъп до онлайн услуги
6. Представител (представяне)
Представяне и криптиране на данни
5. Сесия (сесия)
Управление на сесии
4. Транспорт (транспорт)
Директна комуникация между крайните точки и надеждност
3. Мрежа (мрежа)
2. Канал (връзка за данни)
1. Физически (физически)
Работа с медии, сигнали и двоични данни
нива на osi модел
В литературата най-често се започва описването на слоевете на OSI модела от 7-ия слой, наречен приложен слой, на който потребителските приложения осъществяват достъп до мрежата. OSI моделът завършва с 1-ви слой - физическият, който определя стандартите, изисквани от независимите производители за медии за предаване на данни:
вид на предавателната среда (меден кабел, оптично влакно, радио и др.),
тип модулация на сигнала,
сигнални нива на логически дискретни състояния (нула и единица).
Всеки протокол на модела OSI трябва да взаимодейства или с протоколи на своя слой, или с протоколи над и/или под неговия слой. Взаимодействията с протоколи на тяхното ниво се наричат хоризонтални, а тези с едно по-високо или по-ниско ниво се наричат вертикални. Всеки протокол на OSI модела може да изпълнява само функциите на своя слой, а неможе да изпълнява функции от друго ниво, което не се изпълнява в протоколите на алтернативни модели.
Всяко ниво, с известна степен на условност, има свой собствен операнд - логически неделим елемент от данни, който може да се управлява на отделно ниво в рамките на модела и използваните протоколи: на физическо ниво най-малката единица е бит, на ниво връзка за данни информацията се комбинира в рамки, на ниво мрежа - в пакети (дейтаграми), на ниво транспорт - в сегменти. Всяка част от данните, която е логически комбинирана за предаване - рамка, пакет, дейтаграма - се счита за съобщение. Съобщенията в общ вид са операндите на нивата на сесията, представянето и приложението.
Основните мрежови технологии включват физическия слой и слоя на връзката.
Приложният слой (приложен слой) е най-високото ниво на модела, което осигурява взаимодействието на потребителските приложения с мрежата:
позволява на приложенията да използват мрежови услуги:
отдалечен достъп до файлове и бази данни,
препращане на имейл;
отговорен за преноса на служебна информация;
предоставя на приложенията информация за грешки;
генерира заявки към презентационния слой.
Протоколи на приложния слой: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET и други.
Презентационният слой (презентационен слой;представянеслой) осигурява преобразуване на протокол и криптиране/декриптиране на данни. Заявките за приложения, получени от приложния слой, се преобразуват във формат за предаване по мрежата на презентационния слой, а данните, получени от мрежатапреобразуван във формат на приложение. На това ниво може да се извърши компресия/декомпресия или кодиране/декодиране на данни, както и пренасочване на заявки към друг мрежов ресурс, ако те не могат да бъдат обработени локално.
Слоят за представяне обикновено е междинен протокол за трансформиране на информация от съседни слоеве. Това позволява комуникация между приложения на различни компютърни системи по начин, който е прозрачен за приложенията. Презентационният слой осигурява форматиране и трансформиране на кода. Форматирането на кода се използва, за да се гарантира, че приложението получава информация за обработка, която има смисъл за него. Ако е необходимо, този слой може да превежда от един формат на данни в друг.
Презентационният слой се занимава не само с форматите и представянето на данни, но и със структурите на данни, които се използват от програмите. По този начин слой 6 осигурява организирането на данните по време на тяхното прехвърляне.
За да разберете как работи това, представете си, че има две системи. Единият използва EBCDIC Extended Binary Information Interchange Code, като IBM мейнфрейм, за представяне на данни, а другият използва американския стандартен код за обмен на информация (ASCII) (използван от повечето други производители на компютри). Ако тези две системи трябва да обменят информация, тогава е необходим слой за представяне, който да извърши трансформацията и превода между двата различни формата.
Друга функция, изпълнявана на презентационния слой, е криптирането на данни, което се използва в случаите, когато е необходимо да се защити предаваната информация от получаване от неоторизирани получатели. За да разрешите този проблем,процесите и кодът на презентационния слой трябва да извършват трансформации на данни.
Стандартите на ниво презентация също определят как се представят графиките. За тези цели може да се използва форматът PICT, формат на изображение, използван за прехвърляне на QuickDraw графики между програми. Друг формат за представяне е етикетираният TIFF файлов формат, който обикновено се използва за растерни изображения с висока разделителна способност. Следващият стандарт за презентационен слой, който може да се използва за графики, е стандартът JPEG.
Има друга група стандарти за ниво на представяне, които определят представянето на звук и филми. Това включва интерфейса за електронни музикални инструменти (MIDI) за цифрово представяне на музика, разработен от Motion Picture Experts Group на стандарта MPEG.
Протоколи за представяне: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler/Disassembler Protocol.
Сесийният слой (англ.sessionlayer) на модела поддържа комуникационна сесия, позволявайки на приложенията да взаимодействат помежду си за дълго време. Слоят управлява създаване/прекратяване на сесия, обмен на информация, синхронизиране на задачи, определяне на правото за прехвърляне на данни и поддръжка на сесия по време на периоди на неактивност на приложението.
Сесийни протоколи: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Password Authentication Protocol), PPTP, RPC, RTCP, SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (зона)Информационен протокол), SDP (Sockets Direct Protocol)..
Транспортният слой (англ.transportlayer) на модела е предназначен да осигури надежден трансфер на данни от подателя към получателя. В същото време нивото на надеждност може да варира в широк диапазон. Има много класове протоколи на транспортния слой, вариращи от протоколи, които осигуряват само основни транспортни функции (например функции за пренос на данни без потвърждение), до протоколи, които гарантират, че множество пакети данни се доставят до местоназначението в правилната последователност, мултиплексират множество потоци от данни, осигуряват механизъм за контролиране на потоците от данни и гарантират валидността на получените данни. Например UDP е ограничен до контрол на целостта на данните в рамките на една дейтаграма и не изключва възможността за загуба на цял пакет или дублиране на пакети, нарушавайки реда, в който са получени пакетите с данни; TCP осигурява надеждно непрекъснато предаване на данни, което изключва загуба на данни или нарушаване на реда на тяхното пристигане или дублиране, може да преразпределя данни, разбивайки големи части от данни на фрагменти и, обратно, залепвайки фрагменти в един пакет.
Протоколи на транспортния слой: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Протокол за контрол на предаването), UDP (Протокол за потребителска дейтаграма).
Протоколите на мрежовия слой маршрутизират данни от източник до дестинация. Устройства (маршрутизатори), работещи на това ниво, условно се наричат устройства от трето ниво (според номера на нивото в OSI модела).
Протоколи на мрежовия слой: IP/IPv4/IPv6 (интернет протокол), IPX, X.25, CLNP (мрежов протокол без връзка), IPsec (сигурност на интернет протокола). Протоколи за маршрутизиране - RIP, OSPF.
Слоят на връзката (англ.datalinklayer) е проектиран да гарантира взаимодействието на мрежите през физическия слой и контрол върху грешките, които могат да възникнат. Той пакетира данните, получени от физическия слой, представени в битове, в кадри, проверява ги за цялост и, ако е необходимо, коригира грешки (формира повторна заявка за повреден кадър) и го изпраща на мрежовия слой. Слоят на връзката може да взаимодейства с един или повече физически слоеве, като контролира и управлява това взаимодействие.
Спецификацията IEEE 802 разделя този слой на два подслоя: MAC(mediaaccesscontrol) регулира достъпа до споделения физически носител, LLC(logical link control) предоставя услуга на мрежовия слой.
Протоколи на слоя за връзка - ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Automatic Protection Switching(EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11wireless LAN,LocalTalk, (MPLS),Point-to-Point Protocol(PPP),Point-to-Point Protocol over Ethernet(PPPoE),StarLan,Token ring,Unidirectional Link Detection(UDLD),x.25.
Физическият слой (англ.physicallayer) е долното ниво на модела, което дефинира метода за прехвърляне на данни, представени в двоична форма от едно устройство (компютър) към друго. Те предават електрически или оптични сигнали към кабел или радио ефир и съответно ги приемат и преобразуват в битове данни в съответствие с методите за кодиране на цифрови сигнали.
Хъбове, ретранслатори на сигнали и медийни конвертори също работят на това ниво.
Функциите на физическия слой се изпълняват на всички устройства, свързани към мрежата. От страна на компютъра функциите на физическия слой се изпълняват от мрежов адаптер или сериен порт. на физическо нивосе отнася до физическите, електрическите и механичните интерфейси между две системи. Физическият слой определя такива видове медии за предаване на данни като оптично влакно, усукана двойка, коаксиален кабел, сателитна връзка за данни и др. Стандартните типове мрежови интерфейси, свързани с физическия слой, са: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, AUI и BNC конектори.
Протоколи на физическия слой: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm радио интерфейс,ITU&ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G .hn/G.9960.
Семейството TCP / IP има три транспортни протокола: TCP, напълно съвместим с OSI, осигуряващ проверка на получаването на данни; UDP, съответстващ на транспортния слой само чрез наличието на порт, осигуряващ обмен на дейтаграми между приложения, без да гарантира получаването на данни; и SCTP, който е разработен за отстраняване на някои от недостатъците на TCP и който добавя някои нови функции. (В семейството на TCP/IP има около двеста други протокола, най-известният от които е сервизният протокол ICMP, който се използва вътрешно за осигуряване на работа; останалите също не са транспортни протоколи.)
Във фамилията IPX/SPX портове (наречени сокети или гнезда) се появяват в протокола на мрежовия слой IPX, което позволява обмен на дейтаграми между приложения (операционната система запазва някои от гнездата за себе си). Протоколът SPX, от своя страна, допълва IPX с всички други възможности на транспортния слой в пълно съответствие с OSI.
TCP/IP модел (5 слоя)
Приложен слой (5)или приложен слой предоставя услуги, които директно поддържат потребителски приложения, като софтуер за прехвърляне на файлове, достъп до база данниданни, средства за електронна поща, услуга за регистрация на сървър. Това ниво управлява всички останали нива. Например, ако потребител работи с електронни таблици на Excel и реши да съхрани работен файл в своята директория на мрежов файлов сървър, тогава приложният слой гарантира, че файлът се премества от работния компютър към мрежовото устройство прозрачно за потребителя.
Транспортен (4) слой (Transport Layer)осигурява доставката на пакети без грешки и загуби, както и в желаната последователност. Той също така разбива предадените блокове данни на пакети и възстановява получените данни от пакетите. Пакетите могат да се доставят със или без връзка (виртуален канал). Транспортният слой е границата и връзката между горните три, които са силно специфични за приложението, и трите долни слоя, които са силно специфични за мрежата.
Слоят на канала (2) или слоят на връзката към данни (Data link Layer)е отговорен за формирането на пакети (рамки) от стандартен тип за тази мрежа (Ethernet, Token-Ring, FDDI), включително началните и крайните контролни полета. Тук също се извършва контрол на достъпа до мрежата, грешките при предаване се откриват чрез изчисляване на контролни суми и грешните пакети се изпращат отново на получателя. Слоят на връзката е разделен на два подслоя: горен LLC и долен MAC. Междинните мрежови устройства, като комутатори, работят на слоя за връзка.
Физическият (1) слой (Physical Layer)е най-ниският слой на модела, който е отговорен за кодирането на предаваната информация в нивата на сигнала, приети в използваната среда за предаване, и обратното декодиране. Той също така определя изискванията за съединителите,конектори, електрическо съвпадение, заземяване, защита от шум и др. На физическия слой работят мрежови устройства като приемо-предаватели, повторители и хъбове на повторители.