7-Mavzu: Sanoat tarmoqlari va interfeyslar. Osi modelining bosqichlari

Ammo bu maqolaning maqsadi o'qitish metodikasi haqida falsafiy munozara emas. Men yangi boshlanuvchilar e'tiboriga shuni aytmoqchiman umumiy va eng muhimi, undan pechka kabi, eng chiroyli xususiy do'konlarga raqs tushishingiz mumkin. Etti qavatli OSI modelini tushunib, siz bilgan texnologiyalarda uning qatlamlarini "tanib olishni" o'rgansangiz, tarmoq sanoatining o'zingiz tanlagan istalgan yo'nalishi bo'yicha osongina harakat qilishingiz mumkin. OSI modeli - bu tarmoqlar haqidagi har qanday yangi bilimlar osib qo'yiladigan ramka.
Ushbu model tarmoqqa oid deyarli har qanday zamonaviy adabiyotlarda, shuningdek, maxsus protokollar va texnologiyalarning ko'plab spetsifikatsiyalarida u yoki bu tarzda eslatib o'tilgan. G‘ildirakni qaytadan ixtiro qilishning hojati yo‘qligini his qilib, N. Olifer, V. Olifer (Markaz) asarlaridan parchalarni nashr etishga qaror qildim. Axborot texnologiyalari) "Aloqa protokollarining roli va korporativ tarmoq uskunalarining asosiy turlarining funktsional maqsadi" deb nomlangan, men ushbu mavzu bo'yicha eng yaxshi va eng keng qamrovli nashr deb hisoblayman.
bosh muharrir
model
Protokol ikkita o'zaro ta'sir qiluvchi ob'ektlar, bu holda tarmoqda ishlaydigan ikkita kompyuter o'rtasidagi kelishuv bo'lganligi sababli, bu uning standart ekanligini anglatmaydi. Ammo amalda, tarmoqlarni amalga oshirishda ular standart protokollardan foydalanishga moyildirlar. Bular kompaniya, milliy yoki xalqaro standartlar bo'lishi mumkin.
Xalqaro standartlar tashkiloti (ISO) tizimning o'zaro ta'sirining turli darajalarini aniq belgilab beruvchi modelni ishlab chiqdi, ularga standart nomlar beradi va har bir daraja qanday ishni bajarishi kerakligini belgilaydi. Ushbu model ochiq tizim o'zaro bog'liqligi (OSI) modeli yoki ISO/OSI modeli deb ataladi.
OSI modeli aloqani yetti daraja yoki qatlamga ajratadi (1.1-rasm). Har bir daraja o'zaro ta'sirning o'ziga xos jihati bilan shug'ullanadi. Shunday qilib, o'zaro ta'sir muammosi 7 ta alohida muammoga bo'linadi, ularning har biri boshqalardan mustaqil ravishda hal qilinadi. Har bir qatlam yuqori va pastki qatlamlar bilan interfeyslarni saqlaydi.
Guruch. 1.1. ISO/OSI ochiq tizimlarining o'zaro ishlashi modeli
OSI modeli oxirgi foydalanuvchi ilovalarini emas, balki faqat tizim bo'ylab o'zaro ta'sir qilish vositalarini tavsiflaydi. Ilovalar tizim vositalariga kirish orqali o'zlarining aloqa protokollarini amalga oshiradilar. Shuni yodda tutish kerakki, dastur OSI modelining ba'zi yuqori qatlamlari funktsiyalarini o'z zimmasiga olishi mumkin, bu holda, agar kerak bo'lsa, u OSI modelining qolgan pastki qatlamlari funktsiyalarini bajaradigan tizim vositalariga kirishi mumkin. o'zaro ishlash talab etiladi.
Yakuniy foydalanuvchi ilovasi tizim aloqa vositalaridan nafaqat boshqa mashinada ishlaydigan boshqa dastur bilan muloqot o‘rnatish, balki ma’lum bir tarmoq xizmati xizmatlarini, masalan, masofaviy fayllarga kirish, pochta xabarlarini qabul qilish yoki umumiy printerda chop etish uchun ham foydalanishi mumkin. .
Shunday qilib, ilova dastur qatlamiga, masalan, fayl xizmatiga so'rov yuborsin. Ushbu so'rov asosida amaliy qatlam dasturiy ta'minoti standart formatdagi xabarni yaratadi, unda u xizmat ma'lumotlarini (sarlavha) va, ehtimol, uzatilgan ma'lumotlarni joylashtiradi. Keyin bu xabar vakili qatlamga yuboriladi. Taqdimot sathi xabarga o'z sarlavhasini qo'shadi va natijani seans qatlamiga o'tkazadi, bu esa o'z navbatida sarlavhasini qo'shadi va hokazo. Protokollarning ba'zi ilovalari xabarda nafaqat sarlavhaning, balki treylerning ham mavjudligini ta'minlaydi. Nihoyat, xabar eng past, jismoniy qatlamga etib boradi, bu esa uni aloqa liniyalari orqali uzatadi.
Xabar tarmoq orqali boshqa mashinaga kelganda, u qatlamdan qatlamga ketma-ket yuqoriga siljiydi. Har bir daraja o'z darajasining sarlavhasini tahlil qiladi, qayta ishlaydi va olib tashlaydi, ushbu darajaga mos keladigan funktsiyalarni bajaradi va xabarni yuqori darajaga uzatadi.
"Xabar" (xabar) atamasidan tashqari, tarmoq mutaxassislari tomonidan ma'lumotlar almashinuvi birligini belgilash uchun ishlatiladigan boshqa nomlar ham mavjud. ISO standartlari har qanday darajadagi protokollar uchun "Protocol Data Unit" (PDU) atamasidan foydalanadi. Bundan tashqari, ramka (ramka), paket (paket), datagram (datagram) nomlari ko'pincha ishlatiladi.
ISO/OSI modelining qatlam funksiyalari
Fizik qatlam.Bu qatlam koaksiyal kabel, oʻralgan juftlik yoki optik tolali kabel kabi fizik kanallar orqali bitlarni uzatish bilan shugʻullanadi. Bu daraja jismoniy ma'lumotlarni uzatish vositalarining xususiyatlari bilan bog'liq, masalan, tarmoqli kengligi, shovqin immuniteti, to'lqin empedansi va boshqalar. Xuddi shu darajada, impulslarning old qismlariga qo'yiladigan talablar, uzatiladigan signalning kuchlanish yoki oqim darajalari, kodlash turi va signal uzatish tezligi kabi elektr signallarining xarakteristikalari aniqlanadi. Bundan tashqari, bu erda ulagichlarning turlari va har bir pinning maqsadi standartlashtirilgan.
Jismoniy qatlam funktsiyalari tarmoqqa ulangan barcha qurilmalarda amalga oshiriladi. Kompyuter tomonida jismoniy qatlam funksiyalari tarmoq adapteri yoki ketma-ket port orqali amalga oshiriladi.
Jismoniy qatlam protokolining misoli 10Base-T Ethernet texnologiyasining spetsifikatsiyasi bo'lib, u 100 ohm xarakterli impedansga ega, RJ-45 ulagichi, maksimal jismoniy segment uzunligi 100 bo'lgan 3-toifali himoyalanmagan burama juft sifatida ishlatiladigan kabelni belgilaydi. metr, kabeldagi ma'lumotlarni ifodalash uchun Manchester kodi va atrof-muhit va elektr signallarining boshqa xususiyatlari.
Bog'lanish qatlami. Fizik qatlamda bitlar oddiygina yuboriladi. Bunda aloqa liniyalari oʻzaro taʼsir qiluvchi bir necha juft kompyuterlar tomonidan navbatma-navbat qoʻllaniladigan (birgalikda) foydalaniladigan baʼzi tarmoqlarda jismoniy uzatish tashuvchisi band boʻlishi mumkinligini hisobga olmaydi. Shuning uchun bog'lanish qatlamining vazifalaridan biri uzatish muhitining mavjudligini tekshirishdir. Bog'lanish qatlamining yana bir vazifasi xatolarni aniqlash va tuzatish mexanizmlarini amalga oshirishdir. Buning uchun ma'lumotlar havolasi sathida bitlar ramkalar deb ataladigan to'plamlarga guruhlanadi. Bog'lanish qatlami har bir kadrni belgilash uchun har bir kadrning boshi va oxirida maxsus bitlar ketma-ketligini qo'yish orqali uning to'g'ri uzatilishini ta'minlaydi, shuningdek, ramkaning barcha baytlarini ma'lum bir tarzda yig'ish va nazorat summasini qo'shish orqali nazorat summasini hisoblab chiqadi. ramkaga. Kadr kelganda, qabul qiluvchi yana olingan ma'lumotlarning nazorat yig'indisini hisoblab chiqadi va natijani ramkadagi nazorat summasi bilan taqqoslaydi. Agar ular mos kelsa, ramka haqiqiy hisoblanadi va qabul qilinadi. Agar nazorat summalari mos kelmasa, xatolik yuzaga keladi.
Mahalliy tarmoqlarda qo'llaniladigan bog'lanish darajasi protokollari kompyuterlar o'rtasidagi ulanishlarning ma'lum bir tuzilishiga va ularni hal qilish usullariga ega. Bog'lanish qatlami mahalliy tarmoqning istalgan ikkita tugunlari o'rtasida ramkani etkazib berishni ta'minlasa-da, u buni faqat to'liq aniqlangan bog'lanish topologiyasiga ega bo'lgan tarmoqda, aynan o'zi ishlab chiqilgan topologiyada amalga oshiradi. LAN ulanish sathi protokollari tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan umumiy shina, halqa va yulduz topologiyalari keng tarqalgan. Bog'lanish darajasi protokollariga misollar Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN protokollari.
LANlarda bog'lanish darajasidagi protokollar kompyuterlar, ko'priklar, kalitlar va marshrutizatorlar tomonidan qo'llaniladi. Kompyuterlarda bog'lanish qatlamining funktsiyalari tarmoq adapterlari va ularning drayverlarining birgalikdagi sa'y-harakatlari bilan amalga oshiriladi.
Kamdan-kam hollarda muntazam topologiyaga ega bo'lgan keng tarmoqli tarmoqlarda ma'lumotlar havolasi qatlami alohida aloqa liniyasi orqali ulangan ikkita qo'shni kompyuter o'rtasida xabar almashishni ta'minlaydi. Nuqtadan nuqtaga protokollarga misollar (bunday protokollar ko'pincha shunday deb ataladi) keng qo'llaniladigan PPP va LAP-B protokollaridir.
Tarmoq darajasi.Bu daraja so'nggi tugunlar o'rtasida ma'lumot uzatishning turli printsiplariga ega bo'lgan bir nechta tarmoqlarni birlashtirgan yagona transport tizimini shakllantirishga xizmat qiladi. Mahalliy tarmoqlar misolida tarmoq qatlamining funktsiyalarini ko'rib chiqing. Mahalliy tarmoqlarning bog'lanish darajasi protokoli faqat tegishli tarmoqdagi har qanday tugunlar o'rtasida ma'lumotlarni etkazib berishni ta'minlaydi tipik topologiya. Bu rivojlangan tuzilishga ega tarmoqlarni, masalan, bir nechta korporativ tarmoqlarni bitta tarmoqqa birlashtiruvchi tarmoqlarni yoki tugunlar o'rtasida ortiqcha aloqalar mavjud bo'lgan yuqori ishonchli tarmoqlarni qurishga imkon bermaydigan juda qattiq cheklovdir. Bir tomondan, tipik topologiyalar uchun ma'lumotlarni uzatish protseduralarining soddaligini saqlab qolish uchun, ikkinchi tomondan, ixtiyoriy topologiyalardan foydalanishga imkon berish uchun qo'shimcha tarmoq qatlami qo'llaniladi. Bu darajada “tarmoq” tushunchasi kiritiladi. Bunday holda, tarmoq deganda standart tipik topologiyalardan biriga muvofiq o'zaro bog'langan va ma'lumotlarni uzatish uchun ushbu topologiya uchun belgilangan havola qatlami protokollaridan birini qo'llagan kompyuterlar to'plami tushuniladi.
Shunday qilib, tarmoq ichida ma'lumotlarni yetkazib berish havola qatlami tomonidan tartibga solinadi, biroq tarmoqlar o'rtasida ma'lumotlarni etkazib berish tarmoq qatlami tomonidan boshqariladi.
Tarmoq sathi xabarlari chaqiriladi paketlar. Tarmoq darajasida paketlarni yetkazib berishni tashkil qilishda kontseptsiyadan foydalaniladi "tarmoq raqami". Bunday holda, qabul qiluvchining manzili tarmoq raqami va ushbu tarmoqdagi kompyuterning raqamidan iborat.
Tarmoqlar marshrutizatorlar deb ataladigan maxsus qurilmalar orqali o'zaro bog'langan. router oʻzaro bogʻlanishlar topologiyasi haqidagi maʼlumotlarni yigʻuvchi va uning asosida tarmoq sathi paketlarini maqsadli tarmoqqa yoʻnaltiruvchi qurilma. Bitta tarmoqda joylashgan jo‘natuvchidan boshqa tarmoqda joylashgan qabul qiluvchiga xabarni o‘tkazish uchun har safar tegishli marshrutni tanlagan holda tarmoqlar o‘rtasida ma’lum miqdordagi tranzit uzatishlarni (hops) amalga oshirish kerak bo‘ladi. Shunday qilib, marshrut - bu paket o'tadigan marshrutizatorlar ketma-ketligi.
Eng yaxshi yo'lni tanlash muammosi deyiladi marshrutlash va uning yechimi tarmoq qatlamining asosiy vazifasi hisoblanadi. Bu muammo eng qisqa yo'l har doim ham eng yaxshisi emasligi bilan murakkablashadi. Ko'pincha marshrutni tanlash mezoni bu marshrut bo'ylab ma'lumotlarni uzatish vaqti bo'lib, u aloqa kanallarining o'tkazish qobiliyatiga va vaqt o'tishi bilan o'zgarishi mumkin bo'lgan trafik intensivligiga bog'liq. Ba'zi marshrutlash algoritmlari yuk o'zgarishlariga moslashishga harakat qiladi, boshqalari esa uzoq muddatli o'rtacha ko'rsatkichlar asosida qaror qabul qiladi. Marshrutni tanlash, shuningdek, uzatish ishonchliligi kabi boshqa mezonlarga asoslanishi mumkin.
Tarmoq qatlami ikki turdagi protokollarni belgilaydi. Birinchi tur tugundan marshrutizatorga va marshrutizatorlar o'rtasida oxirgi tugunlar ma'lumotlari bo'lgan paketlarni uzatish qoidalarini ta'riflaydi. Tarmoq sathi protokollari haqida gap ketganda, odatda, aynan shu protokollar haqida gap boradi. Tarmoq qatlami, shuningdek, deb nomlangan protokolning boshqa turini ham o'z ichiga oladi marshrutlash ma'lumotlarini almashish protokollari. Routerlar ushbu protokollardan o'zaro ulanishlar topologiyasi haqida ma'lumot to'plash uchun foydalanadilar. Dasturiy ta'minot modullari tomonidan amalga oshirilgan tarmoq sathi protokollari operatsion tizim, shuningdek, marshrutizatorlarning dasturiy va apparat vositalari.
Tarmoq sathi protokollariga TCP/IP stekining IP Internet bilan ishlash protokoli va Novell stekining IPX paketli Internet bilan ishlash protokoli misol bo‘la oladi.
Transport qatlami. Yuboruvchidan qabul qiluvchiga boradigan yo'lda paketlar buzilishi yoki yo'qolishi mumkin. Ba'zi ilovalar o'z xatolarini qayta ishlashga ega bo'lsa-da, ba'zilari ishonchli ulanishni darhol hal qilishni afzal ko'radi. Transport qatlamining vazifasi ilovalar yoki stekning yuqori qatlamlari - ilova va sessiya ma'lumotlarni o'zlari talab qiladigan ishonchlilik darajasida uzatishini ta'minlashdan iborat. OSI modeli transport qatlami tomonidan taqdim etiladigan xizmatlarning beshta sinfini belgilaydi. Ushbu turdagi xizmatlar ko'rsatilayotgan xizmatlar sifati bilan farqlanadi: tezkorlik, uzilgan aloqalarni tiklash imkoniyati, umumiy transport protokoli orqali turli amaliy protokollar o'rtasida bir nechta ulanishlar uchun multiplekslash vositalarining mavjudligi va eng muhimi, aniqlash va tuzatish qobiliyati. uzatish xatolari, masalan, paketlarning buzilishi, yo'qolishi va takrorlanishi.
Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими приложениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является вся система транспортировки данных tarmoqda. Shunday qilib, masalan, agar aloqa kanallarining sifati juda yuqori bo'lsa va pastki qatlam protokollari tomonidan aniqlanmagan xatolarning yuzaga kelish ehtimoli kichik bo'lsa, unda ko'p sonli yuklanmagan engil transport qatlami xizmatlaridan foydalanish oqilona bo'ladi. tekshirishlar, qo'l siqish va ishonchlilikni oshirishning boshqa usullari. Agar transport vositalari dastlab juda ishonchsiz bo'lsa, unda xatolarni aniqlash va yo'q qilishning maksimal vositalaridan foydalangan holda ishlaydigan eng rivojlangan transport qatlami xizmatiga murojaat qilish tavsiya etiladi - mantiqiy aloqani oldindan o'rnatish, nazorat summalari va tsiklik raqamlash yordamida xabarlarni etkazib berishni boshqarish. paketlar soni, yetkazib berish vaqtini belgilash va h.k.
Qoidaga ko'ra, transport qatlami va undan yuqori bo'lgan barcha protokollar amalga oshiriladi dasturiy vositalar tarmoqning so'nggi tugunlari - ularning tarmoq operatsion tizimlarining tarkibiy qismlari. Transport protokollariga TCP/IP stekining TCP va UDP protokollari va Novell stekining SPX protokollari misol bo‘la oladi.
Sessiya qatlami hozirda qaysi tomon faol ekanligini kuzatish uchun suhbatni boshqarishni ta'minlaydi va sinxronizatsiya vositalarini ham ta'minlaydi. Ikkinchisi sizga uzoq o'tkazmalarga nazorat punktlarini kiritish imkonini beradi, shunda muvaffaqiyatsizlikka uchragan taqdirda hammasini qaytadan boshlash o'rniga oxirgi nazorat punktiga qaytishingiz mumkin. Amalda, bir nechta ilovalar seans qatlamidan foydalanadi va u kamdan-kam hollarda amalga oshiriladi.
Taqdimot sathi.Ushbu qavat amaliy qatlam tomonidan uzatiladigan ma’lumotlar boshqa tizimdagi amaliy qatlam tomonidan tushunilishini kafolatlaydi. Agar kerak bo'lsa, taqdimot qatlami ma'lumotlar formatlarini qandaydir umumiy taqdimot formatiga aylantirishni amalga oshiradi va qabul qilishda mos ravishda teskari o'zgartirishni amalga oshiradi. Shunday qilib, amaliy qatlamlar, masalan, ma'lumotlarni taqdim etishdagi sintaktik farqlarni engib o'tishlari mumkin. Ushbu darajada ma'lumotlarni shifrlash va parolini hal qilish amalga oshirilishi mumkin, buning natijasida barcha amaliy xizmatlar uchun ma'lumotlar almashinuvining maxfiyligi darhol ta'minlanadi. Taqdimot sathida ishlaydigan protokolga misol qilib TCP/IP stekining amaliy sathi protokollari uchun xavfsiz xabar almashishni ta'minlovchi Secure Socket Layer (SSL) protokoli hisoblanadi.
Ilova qatlami.Amaliy sath haqiqatda tarmoq foydalanuvchilari fayllar, printerlar yoki gipermatnli veb-sahifalar kabi umumiy resurslarga kirishlari va oʻz hamkorliklarini, masalan, elektron pochta protokoli yordamida tashkil etishlari mumkin boʻlgan turli xil protokollar toʻplamidir. Amaliy qatlam ishlaydigan ma'lumotlar birligi odatda deyiladi xabar .
Amaliy qatlam protokollarining juda keng assortimenti mavjud. Fayl xizmatlarining eng keng tarqalgan ilovalariga bir nechta misollar: Novell NetWare operatsion tizimidagi NCP, Microsoft Windows NT da SMB, TCP/IP stekining bir qismi bo'lgan NFS, FTP va TFTP.
OSI modeli, garchi juda muhim bo'lsa ham, ko'plab aloqa modellaridan biridir. Ushbu modellar va ular bilan bog'liq protokol steklari qatlamlar soni, ularning funktsiyalari, xabar formatlari, yuqori qatlamlarda taqdim etiladigan xizmatlar va boshqa parametrlarda farq qilishi mumkin.