Эталонные модели
Преимущества использования многоуровневой модели
На самом деле вы не можете наблюдать, как реальные пакеты перемещаются по реальной сети, как вы можете наблюдать, как компоненты автомобиля собираются вместе на конвейере. В таких ситуациях может помочь модель.
Сложные понятия, такие как функционирование сети, трудно объяснить и понять. По этой причине многоуровневая модель используется для модуляции операций сети в управляемые уровни.
Многоуровневая модель для описания сетевых протоколов и операций обеспечивает следующие преимущества.
- Упрощение разработки протоколов, поскольку протоколы, работающие на определенном уровне, определяют формат обрабатываемых данных и интерфейс верхних и нижних уровней.
- Стимулирование конкуренции, так как продукты разных поставщиков могут взаимодействовать друг с другом.
- Предотвращение влияния изменений технологий или функций одного уровня на другие уровни (верхние и нижние).
- Общий язык для описания функций сетевого взаимодействия.
Как показано на рисунке, существуют две многоуровневые модели, которые используются для описания сетевых операций:
- Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI)
- Эталонная модель TCP/IP
В верхней части изображения расположены две локальные сети, соединенные через глобальную сеть с текстом: сетевая модель — это только представление сетевой операции. Данная модель не является фактической сетью. Под ними находятся уровни и протоколы модели OSI и TCP/IP. Семь уровней модели OSI сверху вниз и связанные с ними протоколы: прикладной, представления, сеансовый (протоколы в трех верхних уровнях HTTP, DNS, DHCP и FTP), транспортный (TCP и UDP), сетевой (IPv4, IPv6, ICMPv4 и ICMPv6), канальный и физический (протоколы в нижних двух являются Ethernet, WLAN, SONET и SDH). Четыре уровня модели TCP/IP сверху вниз и связанные с ними протоколы: приложения (HTTP, DNS, DHCP и FTP), транспортный (TCP и UDP), межсетевой (IPv4, IPv6, ICMPv4 и ICMPv6) и доступ к сети (Ethernet, WLAN, SONET и SDH).
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.5/01.png)
Эталонная модель OSI
Модель OSI определяет широкий список функций и сервисов, реализуемых на каждом уровне. Эталонная модель обеспечивает единообразное применение всех сетевых протоколов и сервисов, описывая то, что необходимо сделать на определенном уровне, но не предписывая конкретные способы выполнения.
Кроме того, она описывает взаимодействие каждого уровня с вышестоящими и нижестоящими уровнями. Рассматриваемые в рамках этого курса протоколы TCP/IP соотносятся как с моделью OSI, так и с моделью TCP/IP. В таблице приведены подробные сведения о каждом уровне модели. Функциональные возможности каждого уровня и связь между уровнями станут более понятны по мере подробного рассмотрения протоколов в этом курсе.
Уровни модели OSI | Описание |
---|---|
7 - Прикладной уровень | Уровень приложений содержит протоколы для обмена данными между процессами. |
6 - Уровень представления | Уровень представления обеспечивает общее представление данных, передаваемых между службами уровня приложений. |
5 - Сеансовый уровень | Сеансовый уровень предоставляет услуги уровню представления для организации его диалога и управления обменом данными. |
4 - Транспортный уровень | Транспортный уровень определяет службы для сегментирования, передачи и повторной сборки данных для индивидуальной связи между конечными устройствами. |
3 - Сетевой уровень | Сетевой уровень предоставляет функции для обмена отдельными частями данных по сети между указанными оконечными устройствами. |
2 - Канальный уровень | Протоколы канального уровня описывают способы обмена кадрами данных при обмене данными между устройствами по общей среде передачи данных. |
1 - Физический уровень | Протоколы физического уровня описывают механические, электрические, функциональные и процедурные средства для активации, поддержания и деактивации физических соединений для передачи бит к и от сетевого устройства. |
Примечание: Если уровни модели TCP/IP обозначаются только по названию, то 7 уровней модели OSI часто обозначаются по номеру. Например, физический уровень упоминается как уровень 1 модели OSI, уровень канала передачи данных - уровень 2 и так далее.
Модель протоколов TCP/IP
Протокольная модель сетевого взаимодействия TCP/IP была создана в начале 70-х годов и иногда называется моделью сети Интернет. Протокольная модель соответствует структуре определенного набора протоколов. TCP/IP является протокольной моделью, поскольку в ней описываются функции, которые выполняются на каждом уровне протоколов, входящих в набор протоколов TCP/IP. TCP/IP также используется в качестве эталонной модели. В таблице приведены сведения о каждом уровне модели OSI.
Уровни модели TCP/IP | Описание |
---|---|
4 - Прикладной уровень | Представляет данные пользователю, а также обеспечивает кодирование и управление диалоговыми окнами. |
3 - Транспортный уровень | Поддерживает связь между различными устройствами в разных сетях. |
2 - Межсетевой уровень | Определяет наилучший путь через сеть. |
1 - Уровень сетевого доступа | Управляет устройствами и средcтвами подключения, формирующими сеть. |
Стандарт протоколов TCP/IP рассматривается на общедоступном форуме и определяется в общедоступных документах RFC. RFC создан сетевыми инженерами и отправляется другим членам IETF для комментариев.
Сравнение моделей OSI и TCP/IP
Набор протоколов TCP/IP может быть описан с точки зрения эталонной модели OSI. В модели OSI уровень доступа к сети и прикладной уровень модели TCP/IP дополнительно подразделяются для описания отдельных функций, которые реализуются на этих уровнях.
На уровне доступа к сети набор протоколов TCP/IP не определяет список протоколов, используемых для передачи по физическому средству подключения; он описывает только передачу с сетевого уровня физическим сетевым протоколам. Уровни 1 и 2 модели OSI описывают процедуры доступа к средствам подключения и физическим средствам отправки данных по сети.
На рисунке показано сравнение уровней модели OSI и TCP/IP. Модель OSI показана слева. Сверху вниз расположены следующие номера и имена уровней: 7) Приложений, 6) Представления, 5) Сеансовый, 4) Транспортный, 3) Сетевой, 2) Канальный и 1) Физический. Модель TCP/IP показана справа. Сверху вниз имена уровней и соответствующие номера уровней модели OSI: приложений (уровни OSI 7, 6 и 5), транспортный (уровень OSI 4), Межсетевой (уровень OSI 3) и Сетевой доступ (уровни OSI 2 и 1). Текст внизу гласит: ключевые сходства на транспортном и сетевом уровнях; однако эти две модели различаются по тому, как они относятся к уровням выше и ниже каждого уровня: уровень 3 OSI, сетевой уровень, отображается непосредственно на межсетевой уровень TCP/IP. Этот уровень описывает протоколы, определяющие пути передачи данных в сети. Уровень 4 модели OSI, или транспортный уровень, соответствует транспортному уровню модели TCP/IP. Этот уровень описывает общие сервисы и функции, которые обеспечивают упорядоченную и надежную доставку данных от источника до места назначения. Прикладной уровень TCP/IP включает в себя ряд протоколов, которые поддерживают определенные функции для работы разнообразных приложений конечных пользователей. Уровни 5, 6 и 7 модели OSI используются в качестве эталонов для разработчиков и поставщиков прикладного программного обеспечения для создания приложений, работающих в сетях. Обе модели (TCP/IP и OSI) широко применяются в отношении протоколов различных уровней. Так как модель OSI разделяет канальный и физический уровни, именно она используется для этих уровней.
Packet Tracer - Изучение моделей TCP/IP и OSI в действии
Данное упражнение по моделированию — первый шаг на пути к пониманию принципов работы пакета проколов TCP/IP и его взаимосвязи с моделью OSI. Режим моделирования позволяет просматривать содержимое пересылаемых по сети данных на каждом из уровней.
По мере продвижения данных по сети они разбиваются на более мелкие фрагменты и идентифицируются таким образом, чтобы их можно было воссоединить по прибытию в пункт назначения. Каждый фрагмент получает собственное имя (единица данных протокола — PDU) и ассоциируется с конкретным уровнем моделей TCP/IP и OSI. Назначенное имя называется блоком данных протокола (PDU). Режим моделирования программы Packet Tracer позволяет просматривать все уровни и относящиеся к ним PDU. Ниже описана последовательность шагов пользователя для запроса веб-страницы с веб-сервера с помощью установленного на клиентском ПК веб-браузера.
Хотя большая часть показанной на экране информации будет подробнее рассмотрена далее, это даст вам возможность ознакомиться с возможностями программы Packet Tracer, а также наглядно рассмотреть процесс инкапсуляции.