Уровневая модель сетевых соединений OSI

В современных компьютерных сетях, разумеется также информация переходит с одного уровня сетевого соединения на другой. Но процесс значительно сложнее описанного выше. Стандартом является модель OSI – Open System Interconnect, взаимодействие открытых систем. Обычно в ней различают 7 уровней (рисунок 6).

Прикладной уровень. На этом уровне мы с помощью прикладных программ читаем, смотрим, прослушиваем то, что к нам поступило. Или наоборот – пишем, играем и т.д. Здесь мы работаем с информацией в ее конечном виде, и на этом уровне не нужно вообще никаких знаний о том, как работает компьютер. Достаточно знать самые простые функции прикладных программ. Здесь действуют прикладные протоколы Интернета: HTTP, FTP, ESMTP и другие.

Уровень представления. Здесь данныепреобразуются в некий общий формат представления. На этом же уровне происходит шифровка/дешифровка данных.

Сеансовый уровень. Начинает и заканчивает диалог между двумя компьютерами. Обеспечивает синхронизацию – вставку контрольных точек в передачу для возврата в случае отказа к последней контрольной точке. Используется не всегда, может отсутствовать.

Транспортный уровень. Именно здесь происходит разбиение данных на информационные пакеты. Основным протоколом является TSP. Это строгий протокол, он открывает сообщение только после того, как адресату будут доставлены все без исключения информационные пакеты. Существуют и другие протоколы, например UDP. В протоколе UDP основной целью ставится доставка сообщения без задержек, пусть и с частичной потерей информации. Он используется для потоковых информационных технологий: в интернет-телефонии, интернет-телевидении и пр.

Сетевой уровень. Служит для доставки данных между сетями. Сети соединяются между собой маршрутизаторами (роутерами), которые решают задачу выбора наилучшего пути передачи пакета с точки зрения времени и надежности. В Интернете базовым протоколом сетевого уровня является IP (Internet Protocol).

Канальный уровень. Здесь биты данных объединяются в кадры, для каждого кадра при передаче вычисляется так называемая контрольная сумма и проставляется в кадр. На приеме из кадра вновь вычисляется контрольная сумма и сравнивается с полученной. Если они совпадают, кадр принимается, в противном случае фиксируется ошибка. В компьютерах канальный уровень реализуется сетевыми адаптерами.

Физический уровень. На этом уровне существуют электромагнитные сигналы той физической природы, для которых предназначена конкретная линия связи. Сигналы перемещаются от компьютера к компьютеру. В пути физическая природа сигналов может меняться, если будем меняться линия связи.

Используются следующие линии связи:

· аналоговые кабельные линии телефонной связи;

· цифровые кабельные линии связи;

· беспроводная связь в радиочастотном диапазоне Bluetooth, Wi-Fi;

· волоконно-оптические кабели – это стеклянный кабель, по которому движутся световые лучи, он многократно превосходит металлический кабель по скорости, надежности, невосприимчивости к помехам и другим свойствам;

· линии спутниковой радиосвязи.

Последние два типа связи чаще используются для соединения сетей, а не для подключения персональных компьютеров.

4. Пакетный способ передачи данных. Он был разработан в 1960 году Полом Бэрэном.

Суть его состоит в том, что любые данные передаются в виде последовательности дискретных порций – пакетов. Пакет всегда состоит из двух частей (рисунок 2). Первая часть называется заголовком. Это набор служебных данных, которые требуются для реализации соответствующих протоколов.

Рис. 2. Структура пакетов, их фрагментация.

То есть осуществлять передачу или иные действия в соответствии с назначением пакета. Вторая часть пакета – это собственно полезная информация, которая должна быть передана.

Сейчас пакетный способ передачи информации является основой работы любой сети. Файлы данных, имеющие произвольную величину, делятся на одинаковые порции (фрагменты), пригодные к передаче (рис. 2). А на приеме файл собирается из пришедших пакетов.

Кроме деления, с пакетами производят и другие операции. В частности, ним относятся.

А) Формирование файлов в единый прикладной пакет MIME.

Web-страница обычно компонуется из нескольких отдельных файлов: текста, иллюстраций, скриптов и т.д. Для передачи по сети из них формируется единый пакет MIME, с общим заголовком (рисунок 3).

Б) Инкапсуляция, то есть вложение пакетов друг в друга.

На транспортном уровне Интернета пакет MIME делится на одинаковые TCP-пакеты размером порядка 0,5 – 1,5 килобайт. А затем, на сетевом уровне к каждому TCP-пакету добавляется IP-заголовок и он превращается в пригодную к передаче IP-датаграмму. То есть происходит вложение TCP-пакета в IP-пакет (рисунок 4). Обратите внимание на то, что при создании информационного пакета вложенный пакет рассматривается как единое целое, его заголовок уже ничем не отличается от остальных данных.

2. Основы построения World Wide Web