Как называется процесс формирования кадра из данных прикладного уровня: Канальный уровень модели OSI. Общие понятия.

Канальный уровень модели OSI. Общие понятия.

Канальный уровень — уровень сетевой модели OSI, предназначенный для обмена данными между узлам находящимся в том же сегменте локальной сети, путем передачи специальных блоков данных, которые называются кадрами (frame). В процессе формирования кадров данные снабжаются служебной информацией (заголовком), необходимой для корректной доставки получателю, и, в соответствии с правилами доступа к среде передачи, отправляются на физический уровень. Таким образом канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных.

Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов.

Кадры канального уровня не пересекают границ сетевого сегмента. Межсетевая маршрутизация и глобальная адресация это функция более высокого уровня, что позволяет протоколам канального уровня сосредоточится на локальной доставке и адресации.

В локальных сетях канальный уровень разделяется на два подуровня:

• уровень управления логическим каналом (logical link control, LLC).
• уровень доступа к среде (media access layer, MAC),

Процедура доступа к среде и является главной функцией МАС-уровня. В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier sense multiple access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод).

Когда устройства пытаются использовать среду одновременно, возникают коллизии кадров. Протоколы канального уровня выявляют такие случаи и обеспечивают механизмы для уменьшения их количества или же их предотвращения.

Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.

Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую шину.

Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием  несущей частоты (carrier-sense).

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации — методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии — это следствие распределенного характера сети.

Заголовок кадра содержит аппаратные адреса отправителя и получателя, что позволяет определить, какое устройство отправило кадр и какое устройство должно получить и обработать его. В отличии от иерархических и маршрутизируемых адресов, аппаратные адреса одноуровневые. Это означает, что никакая часть адреса не может указывать на принадлежность к какой либо логической или физической группе.

Для успешной доставки одного адреса назначения явно недостаточно. Нужна дополнительная служебная информация — длина поля данных, тип сетевого протокола и др.

Формат кадра Ethernet

• Преамбула (Preamble). Состоит из 8 байтов. Первые семь содержат одну и ту же циклическую последовательность битов (10101010), которая хорошо подходит для синхронизации приемопередатчиков. Последний (Start-of-frame-delimiter, SFD), 1 байт (10101011), служит меткой начала информационной части кадра. Это поле не учитывается при определении длины кадра и не рассчитывается в контрольной сумме.
• МАС-адрес получателя (Destination Address, DA).
• МАС-адрес отправителя (Source Address, SA). Первый бит всегда равен нулю.
• Поле длины либо тип данных (Length/Type, L/T). Два байта, которые содержат явное указание длины (в байтах) поля данных в кадре или указывают на тип данных. Ниже, в описании LLC будет показано, что возможно простое автоматическое распознавание разных типов кадров.
• Данные (Data). Полезная нагрузка кадра, данные верхних уровней OSI. Может иметь длину от 0 до 1500 байт.
• Для корректного распознавания коллизий необходим кадр не менее чем из 64 байт. Если поле данных менее 46 байт, то кадр дополняется полем заполнения (Padding).
• Контрольная сумма (Frame Check Sequence, FCS). 4 байта, которые содержит контрольную сумму всех информационных полей кадра. Вычисление выполняется по алгоритму CRC-32 отправителем и добавляется в кадр. После приема кадра в буфер, приемник выполняет аналогичный расчет. В случае расхождения результата вычислений, предполагается ошибка при передаче, и кадр уничтожается.

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Кадр приведенный выше является кадром MAС-подуровня, и в соответствии со стандартом 802. 2 в его поле данных вкладывается кадр подуровня LLC с удаленными флагами начала и конца кадра. Данный подуровень обеспечивает единый, независимый от используемого метода доступа, интерфейс с верхним (сетевым) уровнем.

Служебный заголовок кадра LLC имеет три поля: точка входа в сервис назначения (Destination Service Access Point, DSAP), точка входа в сервис источника (Source Service Access Point, SSAP) и поле управления. Первые два поля могут использоваться для характеризации протоколов верхнего уровня, данные которых представлены в поле данных кадра LLC. Поле управления используется для реализации процедуры установления соединения на канальном уровне, но оно редко используется в протоколах локальных сетей. Результирующий кадр MAC/LLC изображен в левой части рисунка ниже:

В локальных сетях адресация узлов назначения и узлов источника производится на основе МАС-адресов, которые «прошиты» в ПЗУ сетевых интерфейсов.

 MAC-адрес может быть записан в различной форме. Наиболее часто используется шестнадцатеричная, в которой пары байтов отделяются друг от друга символами «-» или «:».

Старшие три байта представляют собой идентификатор производителя оборудования (Vendor codes или OUI — Organizational Unique Identifier), младшие — индивидуальный идентификатор устройства или номер интерфейса.

За уникальность последних несет ответственность производитель оборудования, их значение устанавливается на заводе и является уникальным для каждого выпущенного устройства.

С идентификаторами производителя дело обстоит сложнее. Существует специальная организация в составе IEEE, которая ведет список вендоров, выделяя каждому из них свой диапазон адресов.

Такой механизм существует для того, что бы физический адрес любого устройства был уникальным, и не возникло ситуации его случайного совпадения в одной локальной сети.

Нужно особо отметить, что на большинстве современных адаптеров можно программным путем установить любой адрес. А существуют еще и виртуальные (программные) интерфейсы, где адрес задается только программным путем. Это представляет определенную угрозу работоспособности локальной сети, и может быть причиной серьезных сбоев в работе сети.

Модель ISO/OSI

Модель ISO/OSI

ПРИЛОЖЕНИЕ

Модель ISO/OSI

Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной проблемой, она включает много аспектов, начиная с согласования уровней электрических сигналов, формирования кадров, проверки контрольных сумм и кончая вопросами аутентификации приложений. Для ее решения используется универсальный прием — разбиение одной сложной задачи на несколько частных, более простых задач. Средства решения отдельных задач упорядочены в виде иерархии уровней. Для решения задачи некоторого уровня могут быть использованы средства непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы средств некоторого уровня могут быть переданы только средствам соседнего вышележащего уровня.

Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою специфику, связанную с тем, что в процессе обмена сообщениями участвуют
две машины, то есть в данном случае необходимо организовать согласованную работу двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать способ кодирования электрических сигналов, правило определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т. п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов до самого высокого уровня, предоставляющего услуги пользователям сети.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются
протоколом.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другое в соответствии с четко
определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть
интерфейсом. Интерфейс определяет услуги, предоставляемые данным уровнем соседнему уровню.

В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы — модулей соседних уровней в одном узле.

Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется
стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средства протоколы верхних уровней, как правило, чисто программными
средствами.

В начале 80-х годов — ряд международных организаций по стандартизации — ISO, ITU-T и некоторые другие
— разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется
моделью взаимодействия открытых систем (Open System interconnection, OSI),
или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В модели OSI (рис. П.1) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Рис. П.1. Модель взаимодействия открытых систем
ISO/OSI

Физический уровень

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по. физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как
полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.

Канальный уровень

На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются)
попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые
кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи кадров, помещая для выделения каждого кадра специальную последовательность бит в его начало и конец, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

В глобальных сетях, которые в отличие от локальных сетей редко обладают регулярной топологией, канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов «точка-точка» (как часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы РРР и
LAP-B.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать
совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной; структурой связей.

Сети соединяются между Собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами.
Маршрутизатор— это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщения сетевого уровня, или, как их принято называть,
пакеты (packets), от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество
транзитных передач между сетями. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. Проблема выбора наилучшего пути называется
маршрутизацией, и ее решение является одной из главных задач сетевого уровня.

Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных
сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека
Novell.

Транспортный уровень

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня (Transport layer) заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов услуг, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды услуг отличаются качеством: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как,, искажение, потеря и дублирование пакетов.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети — компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера .транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека
Novell.

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке вместо того, чтобы начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Уровень представления

Уровень представления (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда будет понятна прикладному уровню в другой системе. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия кодов символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться-; шифрование и дешифрирование данных, благодаря которому секретность ‘обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека
TCP/IP.

Прикладной уровень

Прикладной уровень (Application layer) — это в действительности прости *на6ер разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует Прикладной уровень, обычно называется
сообщением (message).

Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. Приведем в качестве примеров протоколов прикладного уровня хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых служб: NCP в операционной системе Novell NetWare, 8MB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек
TCP/IP.

Тема 1. Базовая информация о компьютерных сетях

Эталонная модель сетевого взаимодействия OSI 7 и ее уровни. Семь уровней модели открытых систем

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. Ранее мы детально разобрались с декомпозицией задачи сетевого взаимодействия и поговорили о службах и протоколах для того, чтобы сейчас посвятить всё свое время модели открытых систем или модели сетевого взаимодействия OSI 7, просто в этой публикации мне не хотелось тратить время на темы, которые не имеют непосредственного отношения к рассматриваемой модели передачи данных.

Дело все в том, что модель OSI или модель стека протоколов TCP/IP, которая будет рассмотрена в следующей по порядку теме, описывает архитектуру и функции компьютерной сети на каждом из уровней, поэтому важно понимать и знать функции каждого уровня модели передачи данных, чтобы понимать принципы функционирования компьютерных сетей в целом.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.14.1 Введение

Содержание статьи:

Две предыдущих темы подводили нас к разговору о модели взаимодействия в компьютерных сетях. В данном случае слово модель можно заменить на принципы взаимодействия в компьютерных сетях или принципиальная схема работы компьютерной сети. Для нас будет существовать две модели: модель OSI 7 или модель стека протоколов TCP/IP. В этой теме мы разберемся с моделью OSI 7 или если написать полностью, то по-русски это будет выглядеть так: Базовая Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем, а по-английски вот так: open systems interconnection basic reference model.

Чаще всего я буду просто говорить OSI 7 или просто OSI, а иногда использовать словосочетание эталонная модель или эталонная модель передачи данных, думаю, не стоит объяснять, что цифра семь означает семь уровней, через которые проходят данные при их передаче от компьютера А к компьютеру Б, кстати, стоит отметить что в некоторых источниках эталонную модель называют: OSI/ISO.

1.14.2 Семь уровней модели OSI 7

Итак, я уже упоминал, что модель OSI представляет собой семь уровней, грубо говоря, это означает, что электронное письмо при передаче с компьютера А на компьютер Б должно пройти семь стадий обработки сначала сверху вниз на компьютере А (то есть каким-то образом, за семь шагов, текст, который вы напечатали и видите в почтовом клиенте, превращается в поток битов) так, чтобы его можно было передать по проводам, а затем компьютер Б принимает этот поток битов и точно также за семь шагов превращает этот поток нулей и единиц в понятное письмо, которое сможет прочесть тот человек, которому было адресовано это письмо.

Прежде чем продолжить мне стоит дать небольшое пояснение. Дело в том, что протоколы эталонной модели не используются на практике по той простой причине, что ее разрабатывали теоретики с большим запаздыванием (в том время, когда протоколы модели OSI были описаны, повсеместно уже использовались протоколы модели TCP/IP), поэтому, когда мы будем говорить о уровнях модели OSI и перечислять протоколы, чаще всего я буду указывать протоколы модели TCP/IP, которые соответствуют тому или иному уровню модели OSI 7. Тем же, кому интересны теоретические изыскания, история модели OSI 7 и другая некрофилия, могут обратиться к книге Таненбаума «Компьютерная сеть», в ней вы сможете найти ссылки на другие книги, которые целиком и полностью посвящены этим вопросам.

Итак, сейчас нам важно понимать, что модель OSI состоит из следующих семи уровней:

Каждый из этих уровней выполняет свои определенные задачи, на каждом уровне есть свои единицы измерения информации или тип данных – PDU (protocol data unit), это единицы измерения данных, которыми оперирует протокол на том или ином уровне, так, например, на уровнях с седьмого по пятый включительно PDU называется просто – данные, на транспортном уровне в случае протокола TCP данные представляются в виде сегментов, а в случае протокола UDP единицей измерения данных являются дейтаграммы или датаграммы, мне удобнее первый вариант. На сетевом уровне PDU называются пакетами, на канальном уровне – это кадры, а на физическом уровне – это последовательность нулей и единиц или просто биты.

Также стоит отметить, что условно уровни эталонной модели делятся на верхние и нижние:

• физический, канальный и сетевой уровни можно отнести к нижним уровням или уровням среды передачи данных, в английской литературе это называется media layers;
• а вот транспортный, сеансовый, представительский и уровень приложений относятся к host layers или к верхним уровням, ну или к уровням хоста.

В принципе, это справедливо ведь хабы, коммутаторы и маршрутизаторы в классическом своем виде работают с протоколами и стандартами, которые относятся к первым трем уровням, их задача – передать данные из точки А в точку Б, эти устройства не являются генераторами трафика, если не считать служебный трафик, который они генерируют для поддержания сети в рабочем состояние (подробнее о видах сетевого взаимодействия можно почитать здесь).

А вот протоколы и стандарты транспортного и вышестоящих уровней уже работают на конечных устройствах (компьютерах, планшетах, ноутбуках и т.д.). Для сетевого инженера наибольший интерес представляют уровни с первого по четвертый, именно им мы и уделим свое внимание, хотя на вышестоящих уровнях есть важные, интересные и полезные протоколы, которые облегчают нам жизнь: telnet, DNS, SSH, DHCP, SNMP и другие, но о них мы будем говорить отдельно.

1.14.3 Общие принципы работы сетевой модели OSI 7

Для начала давайте обобщим полученную ранее информацию о модели сетевого взаимодействия OSI 7, ее уровнях, протоколах и PDU на каждом из уровней, для этого сведем эти данные одну таблицу, так будет гораздо нагляднее.

Рисунок 1.14.1 Таблица с общими сведения о принципах работы сетевой модели OSI

В этой таблице наглядно показана вся основная информация о модели OSI 7, теперь давайте вспомним предыдущие темы, в которых мы говорили про декомпозицию задачи сетевого взаимодействия и разбирались с службами и протоколами. Попробуем совместить эти темы с моделью OSI 7 и сделать концептуальную схему работы этой модели передачи данных. Схема работы модели OSI 7 показана на Рисунке 1.14.2, здесь показано: где работают протоколы, где работают межсетевые интерфейсы (службы) и что происходит с данными на нижних четырех уровнях (три верхних нас не очень интересуют).

Рисунок 1.14.2 Простая схема, описывающая принцип работы модели OSI 7

Что из этого рисунка видно? Здесь видно, что седьмой уровень не оказывает никаких услуг другим уровням, по-хорошему мне нужно было дорисовать человека, который взаимодействует с седьмым уровнем, если хотите, то прикладной уровень оказывает услугу конечному пользователю.

Также здесь мы видим, что модель OSI 7 проводит четкую границу между протоколом и службой, службы работают между уровнями внутри одного устройства, а протоколы отвечают за взаимодействие двух устройств на одном уровне. Еще по рисунку можно понять, что данные разбиваются на более мелкие фрагменты два раза:

1. Первый раз данные разбиваются на сегменты, когда приходят с сеансового уровня на транспортный, при этом на транспортном уровне сегменты получают специальные метки, по которым принимающая сторона сможет понять в какой последовательности склеивать полученные сегменты, чтобы получить исходные данные.
2. Второй раз деление происходит, когда передающее устройство готовится отправить кадр в среду передачи данных, для этого оно разбивает кадр на последовательность нулей и единиц (биты).

Процесс сборки происходит в обратном порядке: сперва принимающая сторона из последовательности бит склеит кадр (обратите внимание: принимающая сторона не знает правильную последовательность, поэтому если она получит биты не в той последовательности, то не сможет верно собрать кадр), а затем принимающее устройство из сегментов соберет данные.

При этом стоит сказать следующее: возьмем для примера «Сегмент 1», который затем у нас превратится в «Кадр 1» (для начала попробуйте ответить самостоятельно на вот такой вопрос: что больше, «Кадр 1» или «Сегмент 1»). Правильный ответ здесь: «Кадр 1» больше и вот почему: дело все в том, что, когда данные поступают с сеансового уровня на транспортный, они разбиваются на фрагменты, к каждому фрагменту данных на транспортном уровне добавляется заголовок, по которому можно будет восстановить исходные данные, давайте сейчас будем называть фрагмент данных с заголовком транспортного уровня сегментом.

Дальше сегмент спускается с транспортного уровня на сетевой, для сетевого уровня данными (или просто полезной информацией) является заголовок транспортного уровня плюс, закрепленный за ним фрагмент данных, то есть сегмент целиком, поверх этого сегмента сетевой уровень ставит свой заголовок, с помощью которого будет определен маршрут, по которому получившаяся конструкция, называемая пакетом, пройдет по сети, таким образом получается, что пакет – это сегмент, поверх которого проставлен заголовок сетевого уровня. То есть «Пакет 1» по размеру уже больше, чем «Сегмент 1» (мы сейчас имеем ввиду стандартную ситуацию, когда не происходит фрагментации IP-пакетов, про фрагментацию мы поговорим отдельно).

Дальше данные опустятся с сетевого уровня на канальный, для канального уровня данными является вот такая конструкция: небольшой фрагмент действительно полезных данных, который пользователь хотел передать, над которым был повешан заголовок транспортного уровня, над которым есть заголовок сетевого уровня, то есть сетевой пакет – это и есть полезные данные для канального уровня, поверх пакета на канальному уровне будет установлен еще один заголовок, но это будет еще не кадр, поскольку после того, как над пакетом будет установлен заголовок, узел посчитает контрольную сумму, которую запишет в конце кадра, то есть после того, как закончится пакет, эта контрольная сумма нужна для проверки целостности кадра на принимающей стороне. Для наглядности можете обратить внимание на Рисунок 1.14.3.

Рисунок 1.14.3 Что происходит, когда данные переходят с верхнего уровня на нижний

Здесь наглядно показано все то, о чем я так долго и упорно писал. Перед тем как отправить кадр в среду передачи данных, передающий узел превратит его в последовательность бит. На принимающей стороне действия будут происходить в обратном порядке. Процесс упаковки данных в заголовки называется инкапсуляцией данных, а процесс распаковки данных называется декапсуляцией, об этом мы поговорим в отдельной теме.

1.14.4 Физический уровень эталонной модели сетевого взаимодействия

Название первого уровня эталонной модели сетевого взаимодействия говорит само за себя, на физическом уровне определяются основные характеристики сигналов и среды, в которой эти сигналы распространяются. Единицей измерения на физическом уровне или PDU физического уровня является бит – логический ноль и логическая единица, при этом стоит отметить, что за каждым состоянием (нулем или единицей) закреплен определенный сигнал с определенными характеристиками, то есть логический ноль – это не сигнал нулевого уровня, иначе как понять, что передача данных не ведется.

На физическом уровне учитывается и то, что сигналы передаются не мгновенно, у каждого сигнала есть длительность (интервал времени, когда сигнал начинается и когда заканчивается), а также время, за которое сигнал проходит расстояние из точки А в точку Б. Также физический уровень вместе с канальным определяет возможную физическую топологию компьютерной сети и режим передачи данных: двунаправленный (дуплексный) или однонаправленный (полудуплексный). В первом случае устройство может одновременно и передавать, и принимать данные, во втором случае одно устройство отправляет данные, а другое слушает и принимает.

На физическом уровне происходит выбор среды передачи данных и характеристики этой среды, условно мы можем разделить все среды на два вида: проводные и беспроводные. Проводные и беспроводные среды тоже делятся. Так, например, если говорить о проводах, то чаще всего вам будут встречаться медные и оптические линии связи, про оптические мы поверхностно поговорим в отдельной теме, сейчас даже не будем трогать этот зоопарк. На данный момент в Ethernet сетях в качестве медных проводников чаще всего используется витая пара, которая вытеснила коаксиальный кабель из-за того, что Ethernet сеть на коаксиальном кабеле имеет топологию общая шина, а как мы в дальнейшем узнаем, топология общая шина – это страшный сон сетевого инженера.

Стоит отметить, что от выбранного проводника зависит расстояние, на которое можно предавать данные между двумя точками (из этой публикации вы сможете узнать о деление компьютерных сетей в зависимости от их масштаба), то есть физический уровень определяет и эту характеристику компьютерной сети. Еще на физическом уровне определяется скорость передачи данных между двумя точками сети. Также физический уровень и выбранный тип проводника определяет тип портов на конечных устройствах и способы оконечивания линий (об этом мы немного говорили, когда рассматривали взаимодействие двух компьютеров по сети в Cisco Packet Tracer).

Если говорить про беспроводные среды передачи данных, то главным фактором, определяющим технологию беспроводной передачи данных, является частота волн, которыми обмениваются приемопередающими устройствами. Наиболее распространенной технологией беспроводной передачи данных является Wi-Fi.

Стоит выделить устройства, работающие на физическом уровне: во-первых, это всевозможные усилители и ретрансляторы сигнала, которые используются тогда, когда расстояние для выбранной среды передачи данных слишком велико, во-вторых, это приемопередающие антенны. Далее можно выделить всевозможные конвертора, которые позволяют передавать сигнал между различными средами. Так, например, SFP-модуль, вставляемый в коммутатор, превращает выходной электрический сигнал в оптический сигнал (оптическая линия имеет большую пропускную способность по сравнению с медной линией и позволяет передавать данные на большей скорости), а входной оптический сигнал в электрический, с которым может работать процессор и другие электрические модули коммутатора. Стоит вспомнить и о хабах и сетевых концентраторах, которые являются типичными устройствами физического уровня, чуть подробнее мы о них поговорим позже, сейчас же просто запомните: не нужно путать хабы с неуправляемыми коммутаторами и не нужно вообще использовать хабы и сетевые концентраторы.

Если вам интересны протоколы физического уровня, то вот вам список: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960. Сюда же можно отнести и технологию Ethernet, которая работает одновременно и на канальном, и на физическом уровнях, она для нас наиболее интересна, также мы немного поговорим о Wi-Fi сетях.

1.14.5 Канальный уровень модели OSI 7, его устройства и протоколы

Канальный уровень идет вторым по счету в семиуровневой модели. На этом уровне у устройств появляются адреса, которые однозначно их идентифицируют, сейчас я говорю про MAC-адреса, но не стоит думать, что на физическом уровне адресов нет, они есть и о них мы поговорим, когда будем разбираться с адресацией в компьютерных сетях. У канального уровня есть две очень важных задачи:

1. Первая заключается в формирование сообщений из последовательности бит. Эти сообщения имеют строгий формат, благодаря которому будет легко управлять логикой передачи в канале связи, а также процессом доступа к ресурсам канальной среды.
2. Вторая задача заключается в обнаружении ошибок, некоторые технологии канального уровня умеют только обнаруживать ошибки, некоторые обнаруживать и исправлять, а некоторые обнаруживать и запрашивать повторную передачу. Количество ошибок, которые можно обнаружить и/или исправить зависит от используемых канальных кодов (подробнее читайте у Таненбаума и Скляра, список литературы есть в первой публикации, в которой мы говорили о данном курсе по компьютерным сетям).

Иногда на канальном уровне решается проблема быстрого передатчика и медленного приемника, то есть может быть реализован механизм, который позволяет приемнику давать указанию передатчику о том, с какой скоростью следует передавать данные.

Типичным устройством канального уровня является сетевой коммутатор, именно благодаря появлению коммутатора в Ethernet сетях появилась возможность реализовать топологию звезда, а после того, как появился протокол STP, у нас появилась возможность строить кольца в Ethernet сетях.

По большей мере на канальном уровне в рамках данного курса нас будут интересовать протокол ARP и технология Ethernet (а также протоколы и технологии канального уровня, которые тесно связаны с сетями Ethernet). Если же вам интересно: какие протоколы и технологии есть еще на канальном уровне, то вот небольшой список: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, IEEE 802.3 (Ethernet), Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (предоставляет функции LLC для подуровня IEEE 802 MAC), Link Access Procedures, D channel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25, ARP.

1.14.6 Сетевой уровень эталонной модели, протоколы и оборудование сетевого уровня

На сетевом уровне модели OSI есть один самый важный протокол – это протокол IP и есть протоколы, которые помогают работать инженеру с IP. Сетевой уровень является третьим по счету в иерархии эталонной модели. Если говорит про физические устройства компьютерной сети, работающие на третьем уровне, то это маршрутизаторы/роутеры, нет, тут конечно можно выделить коммутаторы уровня L3, но маршрутизация в них происходит не совсем честная.

Задача сетевого уровня заключается в том, чтобы обеспечить связь и выбор оптимального пути (с точки зрения сетевого инженера) между двумя узлами компьютерной сети, при этом сами узлы могут находиться в разных подсетях, а с географической точки зрения могут быть очень сильно удалены друг от друга. Если говорить коротко, то сетевой уровень в модели OSI 7 решает две важные задачи:

1. Решается задача логической адресации узлов.
2. Происходит выбор оптимального пути для доставки данных.

Для адресации узлов компьютерной сети на третьем уровне мы будем использовать IP-адреса, единицей измерения данных на сетевом уровне или PDU является пакет, для нас это будет IP-пакет. Тут стоит отметить, что протокол IP не имеет никакого отношения к модели OSI, этот протокол из модели TCP/IP, но так уж получилось, что в реальном мире протоколы модели OSI 7 практически не используются, и я не вижу смысла разбираться с тем, что никому и нигде ненужно. Добавим, что протокол IP передает данные без установления соединения, в то время как модель OSI 7 на сетевом уровне предлагает два варианта связи: с установлением соединения и без установления соединения. Еще одной важной задачей сетевого уровня является балансировка нагрузки.

Для нас одним из самых важных протоколов сетевого уровня является протокол IP, который обеспечивает логическую адресацию компьютерной сети. Также на сетевом уровне работают протоколы динамической маршрутизации, эти протоколы дают возможность роутерам обмениваться информацией о известных сетях практически без участия человека, позже мы узнаем о том, на какие виды делятся протоколы динамической маршрутизации, сейчас же просто перечислим некоторые: RIP (скорее всего вы уже нигде не встретите этот протокол, но мы с ним разберемся, так как он очень прост и на его примере будут легко разобраться с основными принципами динамической маршрутизации), EIGRP, OSPF, IS-IS.

1.14.7 Транспортный уровень семиуровневой модели и протоколы TCP, UDP

Транспортный уровень модели OSI 7 – это последний уровень, за который отвечает сетевой инженер, правильнее будет сказать так: на транспортном уровне компьютерной сети находится граница между зонами ответственности сетевых инженеров и людей, занимающихся обслуживанием непосредственно узлов компьютерной сети (системных администраторов, программистов DevOps-инженеров).

Транспортный уровень компьютерной сети обеспечивает сквозное соединение между двумя узлами компьютерной сети поверх ненадежной сети передачи данных. Два конечных узла (то есть компьютера) из разных подсетей по сути общаются на транспортном уровне эталонной модели. К модели OSI 7 это не относится, так как здесь на транспортном уровне поддерживается только один вид соединения, но в большинстве компьютерных сетей на транспортном уровне определяется вид соединения: протокол TCP позволяет организовать связь с установлением соединения, он используется для передачи данных, для которых потери критичны (файлы, тексты и т.д.), а протокол UDP позволяет организовать связь без установления соединения, этот протокол используется для передачи данных, для которых более критичны задержки (аудио и видео связь в режиме реального времени, онлайн игры).
Уровни эталонной модели, которые находятся выше транспортного, решают задачи взаимодействия пользователя с приложениями компьютера и представления данных в удобном для конечного потребителя услуги виде. Уровни с первого по четвертый решают задачи передачи данных между узлами компьютерной сети.

Мы уже отмечали, что транспортный уровень нужен для передачи данных между узлами поверх ненадежной компьютерной сети, то есть транспортный уровень создает для конечного узла виртуальный канал (с определенными характеристиками в зависимости от типа передаваемых данных), таким образом транспортный уровень взаимодействует с нижележащими уровнями, но помимо этого транспортный уровень взаимодействует с вышестоящим уровнем, то есть предоставляет ему услугу, с сеансового уровня на транспортный информация поступает в виде данных, эти данные транспортный уровень делит на небольшие фрагменты, которые можно передавать по сети, в случае протокола TCP такие фрагменты называются сегментами, а в случае протокола UDP такие фрагменты называются дейтаграммами или датаграммами.

Например, взаимодействие между клиентом и сервером по протоколу HTTP происходит поверх транспортного протокола TCP, при этом взаимодействующим устройствам (то есть клиентскому компьютеру, на котором установлен браузер и серверу, на котором работает серверное приложение, например, веб-сервер Apache) совсем неважно сколько узлов находится между ними и каким маршрутом пойдет трафик, поэтому соединение на транспортном уровне называется сквозным (о схеме взаимодействия клиент-сервер можно почитать подробнее здесь). Если же говорить совсем коротко, то на транспортном уровне решается несколько важных задач:

1. Организовывается сквозное соединение между конечными узлами с приемлемым качеством.
2. Обеспечивается надежная связь между узлами поверх ненадежной сети, то есть транспортный уровень может гарантировать, что принимающая сторона получит неповрежденные данные в той последовательности, в которой они были отправлены.
3. На транспортном уровне происходит процесс управления соединением между обменивающимися сторонами, то есть устанавливается и разрывается соединение.
4. Транспортный уровень получается данные от сеансового уровня и разбивает их на сообщения, которые будет удобно передавать по сети.

Также стоит отметить следующее: если физический и канальный уровень определяли физическую топологию компьютерной сети, а сетевой уровень определял ее логическую топологию. То на транспортном уровне всегда одна топология, которую можно назвать точка-точка. Почему так? Да потому что вам всегда нужно устанавливать связь с удаленными машинами и если вы хотите смотреть YouTube и слушать музыку в Вконтакте, то вам нужно будет установить соединение с этими серверами, а если вы захотите еще и почитать Википедию, то вам придется установить связь еще и с этим сервером. И понятно, что сервер, на котором работает YouTube не сможет обратиться к серверам Википедии через вашу машину.

1.14.8 Что нужно знать сетевому инженеру про верхние уровни модели OSI 7

Мы уже отмечали, что процессы, происходящие на уровнях модели OSI 7 выше транспортного, сетевого инженера волновать не должны, но на этих уровнях есть несколько интересных и полезных для сетевого инженера технологий и протоколов, о которых стоит упомянуть, а также стоит сказать о функциях вышестоящих уровней. Пойдем по порядку.

Сеансовый или пятый уровень модели OSI 7

На сеансовом уровне мы сразу же сталкиваемся с одним из главных недостатков эталонной модели – повторением и дублированием функционала между уровнями. На пятом уровне модели OSI 7 происходит создание, управлением и завершение сеанса связи между двумя хостами. Также сеансовый уровень оказывает услугу представительскому в виде синхронизации и управления обмена данными.

Представления — шестой уровень эталонной модели

Уровень представления или представительский уровень является шестым по счету в эталонной модели передачи данных, этот уровень гарантирует, что данные отправленные прикладным уровнем одной машины, будут распознаны прикладным уровнем другой машины. Например, одна машина использует кодировку UTF-8, а вторая машина умеет представлять данные пользователю только ASCII, уровень представления решает как раз-таки отвечает за преобразование текста из кодировки UTF-8 в кодировку ASCII и обратно.

Прикладной уровень или уровень приложений

Прикладной уровень или уровень приложений – это верхушка айсберга под названием эталонная модель передачи данных, именно с этим уровнем работают пользователи, безжалостно и хаотично кликая устройством ввода типа мышь по поверхностям своих мониторов. Этот уровень не предоставляет услуги другим уровням, на этом уровне приложения обмениваются данными напрямую, например, ваш браузер и веб-сервер в интернете обмениваются данными по протоколу HTTP, а файловый клиент взаимодействует с удаленным файловым сервером по протоколу FTP или SFTP (s – это не security, s – это simple, FTP в качестве транспорта использует TCP, а SFTP использует UDP).

Про уровни мы поговорили, теперь давайте обсудим полезные протоколы и технологии. Мы уже упоминали протокол SFTP, производители сетевого оборудования очень его любят, так как он дешевле и проще в реализации, нежели FTP (реализовать TCP гораздо сложнее и дороже, нежели UDP). Зачем нужен протокол передачи файлов? Например, вы подготовили совершенно новый конфигурационный файл для своего сетевого устройства и не хотите тратить время на построчное выполнение команд через интерфейс командной строки, тогда вы можете воспользоваться файловым протоколом и загрузить новый конфиг на устройство.
Есть еще древний протокол telnet, который создавался в те времена, когда не было мышек, но он до сих пор используется для удаленного управления сетевыми устройствами при помощи специальных клиентов, одним из таких клиентов является Putty, можете почитать про него отдельно. Кстати говоря, клиентское приложение решает проблему с мышью.

Не удивляйтесь, но протокол HTTP знать полезно. Во-первых, у многих сетевых устройств есть графический веб-интерфейс, правда использовать его для диагностики и конфигурирования – это боль, страдание и унижение, даже если вы попытаетесь сконфигурировать простенький коммутатор уровня доступа. Во-вторых, если вы попадете в тех. поддержку провайдера, то поймете, что 90% обращений абонентов связаны с глупостью абонентов, а не проблемами на вашей сети, чтобы понимать, что у абонента случилось, вам нужно уметь интерпретировать сообщения на экране абонентского браузера и знать коды состояния HTTP сервера.
Стоит сказать и про протокол SNMP, который используется в более-менее масштабных компьютерных сетях для мониторинга, протокол очень интересный и полезный, но к сожалению, мы не уделим ему никакого внимания. Протокол SSH также будет вам полезен, этот протокол не просто позволяет удаленно управлять различными устройствами, но еще и шифрует весь трафик.
Есть два очень полезных протокола: DHCP и DNS, о этих протоколах мы будем говорить отдельно, сейчас лишь отметим, что первый позволяет выдавать узлам вашей сети IP-адреса и другие сетевые настройки динамически, то есть без вашего участия (узел сам делает запрос на получение нужных данных к серверу), что очень удобно, когда узлов в вашей сети больше десяти. Второй отвечает за магию превращения доменных имен в IP-адреса и наоборот.

Естественно, я упомянул не все протоколы, которые находятся на уровне выше транспортного и могут быть полезны сетевому инженеру, их гораздо больше и всё зависит от сферы и выбранного вам профиля.

1.14.9 Выводы

Итак, мы с вами разобрались с основными принципами работы эталонной модели сетевого взаимодействия, которую еще называют семиуровневая модель или просто модель OSI 7. Здесь важно отметить, что модель OSI 7 описывает принципы и архитектуры работы компьютерной сети, то есть определяет функции компьютерной сети на каждом из уровней.

Физический уровень определяет параметры и характеристики среды передачи данных, а также описывает реальные сигналы, которые бегают по проводам или летают по воздуху. Канальный уровень определяет методы доступа физических устройств к ресурсам сети передачи данных, а также отвечает за проверку целостности данных.

На сетевом уровне происходит логическая адресация устройств компьютерной сети, а также определяется маршрут, по которому будут передаваться пакеты по сети, в добавок к этому сетевой уровень обеспечивает связь между разными сетями. Благодаря функциям сетевого уровня компьютер, находящийся в Австралии может взаимодействовать с узлом, находящимся в Европе.
Транспортный уровень реализует туннельную связь между двумя конечными узлами, то есть он отвечает за надежную передачу данных между удаленными узлами поверх ненадёжной сети, в котором в любой момент времени может случиться всё что угодно, также транспортный уровень позволяет компьютеру разделять трафик различных приложений, а еще он выполняет фрагментацию, то есть разбивает данные, получаемые с верхнего уровня на мелкие фрагменты.

Уровни выше транспортного нам не так интересны, но все же стоит отметить, что сеансовый уровень эталонной модели управляет сеансом связи, представительский уровень выполняет функцию переводчика, то есть он отвечает за то, что компьютер одного производителя поймет и сможет обработать формат данных, полученный от компьютера другого производителя, ну и на конец прикладной уровень в модели OSI 7 служит для взаимодействия с конечным потребителем услуги, то есть с человеком.

Разное с Windows XP

Windows XP

Статьи

1 — 3 из 4

Начало | Пред. |

1

2
|

След. |
Конец

| Все

Не показывает видео

Вы не можете просмотреть видео фильм?

Итак, если у вас только что купленный свежий компьютер еще пахнет заводом и вы пытаетесь разобраться, почему же у вас не показывает видео. На самом деле, тут все просто, не нужно впадать в панику и обзванивать всех кого только можно, вы сами прекрасно справитесь с данной проблемой, а я вам в этом немного помогу. Для начала следует проверить установлены ли у вас все драйвера. Откройте «Диспетчер устройств». У многих возникает вопрос, что такое Диспетчер устройств? Если не вдаваться в подробности, то в нем можно посмотреть полную конфигурацию вашего компьютера. То есть, то из чего состоит ваш компьютер. Если вы не знаете, где он находится, я вам покажу наглядно.

Что сделать чтобы IE не ломился на microsoft?

Чтобы при запуске IE не ломился на http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=74005

Добавляем в реестр следующую строчку:

[HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Internet Explorer\Main]

«RunOnceComplete»=dword:00000001

«RunOnceHasShown»=dword:00000001

Не знаете, как выгрузить данные из SQL в Excel для отчета?

Итак, перед нами поставлена задача сделать автоматизированный отчет на основании данных сервера SQL . Есть несколько способов решения данной задачи: вы можете использовать Microsoft Office Access, но мы п ойдем простым путем и сделаем этот отчет в Microsoft Office Excel. ВНИМАНИЕ: для создания данного отчета Вам необходимо проверить настройки (Источники данных (ODBC) в панели управления. В разделе системный DNS добавьте коннектор, который будет смотреть на Ваш сервер SQL . Также проверьте, что для Вашей учетной записи доступны те вьюхи и те таблицы которые вам нужны для отчета. После настройки ODBC мы открываем Microsoft Office Excel.

Статьи

1 — 3 из 4

Начало | Пред. |

1

2
|

След. |
Конец

| Все

Обзор

В течение двух последних десятилетий наблюдался значительный рост глобальных сетей. Убедившись, что использование сетевых технологий сулит существенную экономию денежных средств и повышение производительности труда, крупные организации стали уделять особое внимание этому направлению. Новые технологии и продукты внедрялись сразу после их появления, и поэтому многие сети были сформированы с использованием различных аппаратных и программных средств. Вследствие этого многие сети оказались несовместимыми и стало сложным организовывать обмен информацией между компьютерами, использующими различные сетевые спецификации. К середине 80-х годов компании начали испытывать трудности от развития сетей. Становилось всё сложнее объединять сети, использующие разные спецификации и исполнения. Эти компании осознали, что пора прекращать закрытое использование сетевых систем – систем, которые отдельно развиваются, используются и управляются. Закрытость системы значит, что только одна компания или маленькая группа компаний контролирует всё использование технологии. Открытость системы означает, что она доступна для использования любому желающему. Для решения проблемы взаимодействия различных сетей Международная Организация Стандартизации приступила к поискам схемы межсетевого взаимодействия. Результатом исследований стало создание модели OSI, которая должна способствовать созданию совместимых сетевых технологий. Модель OSI снабдила разработчиков набором стандартов, обеспечивающих совместимость и способность соединения различных типов сетей разработанных разными компаниями по всему миру. Хотя существуют и другие модели, большинство разработчиков сетей сегодня связывают свои продукты с моделью OSI, особенно если они хотят обучить клиентов использовать свою продукцию. Модель OSI признана лучшим инструментом для изучения тем, связанных с передачей и приёмом данных в сети. Модель OSI состоит из 7-ми уровней, каждый из которых соответствует определённой сетевой функции. Модель OSI определяет сетевые функции, соответствующие каждому уровню. Что ещё более важно, модель OSI способствует пониманию, как информация путешествует по сети. Если смотреть глубже, модель OSI описывает, как данные путешествуют от одного приложения пользователя, через сетевые коммуникации, к приложению пользователя, расположенному на другом компьютере, даже если подключены к сети разными кабелями.

Описание модели OSI

Эталонная модель OSI — это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Кроме того, она иллюстрирует процесс перемещения информации по сетям. Это концептуальная структура, определяющая сетевые функции, реализуемые на каждом ее уровне. Модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через сетевую среду (например, провода) от одной прикладной программы (например, программы обработки таблиц) к другой прикладной программе, находящейся в другом подключенном к сети компьютере. По мере того, как подлежащая отсылке информация проходит вниз через уровни системы, она становится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно на «единицы» и «нули». Эталонная модель OSI делит задачу перемещения информации между компьютерами через сетевую среду на семь менее крупных и, следовательно, более легко разрешимых подзадач. Каждая из этих семи подзадач выбрана потому, что она относительно автономна и, следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением. Каждый уровень соответствует одной из семи подзадач.
Модель OSI упрощает понимание сетевых функций благодаря следующим чертам:

• Уменьшение сложности: Модель OSI разбивает процесс сетевой передачи данных на меньшие, более простые части.
• Стандартизация интерфейсов: Модель OSI стандартизирует компоненты сети чтобы позволить поставщикам смешанного сетевого оборудования развивать и поддерживать развёрнутые сети.
• Продвижение модульных технологий: Модель OSI позволяет различным типам сетевого аппаратного и программного обеспечения обмениваться данными друг с другом.
• Обеспечение возможности взаимодействия между различными технологиями: Модель OSI предупреждает такие изменения на одном уровне, которые воздействовали бы на другие уровни, что способствует более быстрому развитию сетевых технологий.
• Ускорение развития: Модель OSI предоставляет возможность эффективного обновления и улучшения отдельных компонентов сети без воздействия на другие компоненты и без необходимости переписывать протоколы.
• Упрощение обучения: Модель OSI разбивает процесс передачи данных по сети на меньшие компоненты, тем самым облегчая обучение.

Уровни модели OSI и их функции.

Каждый уровень модели OSI имеет специальные функции, соответствующие программному обеспечению или устройствам.

Уровень 1: Физический уровень
Физический уровень – это самый нижний уровень системы, который отвечает за кодирование передаваемой информации в уровень сигналов, принятый в среде передачи, и обратное декодирование. Здесь же определяются требования к соединениям, разъёмам, электрическому согласованию, заземлению, защите от помех.

Уровень 2: Канальный уровень
Также называется уровень управления линией передачи, отвечает за формирование пакетов стандартного вида, включающих начальное и конечное управляющие поля. Здесь производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки передачи и производится повторная пересылка приёмнику ошибочных пакетов.

Уровень 3: Сетевой уровень
Отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имён в физические сетевые адреса(и обратно), а также за выбор маршрута, по которому пакет доставляется по назначению(если в сети имеется несколько маршрутов).

Уровень 4: Транспортный уровень
Сессионный уровень устанавливает, управляет и разрывает связь между двумя хостами. Этот уровень также синхронизирует диалог между представительскими уровнями 2-х хостов и управляет их обменом данных. Он же распознаёт логические имена абонентов, контролирует предоставленные им права доступа.

Уровень 5: Сеансовый уровень
Основная функция, выполняемая на сеансовом уровне, напоминает работу посредника или судьи — управление диалогом между устройствами, называемыми также узлами. Взаимодействие систем, организуемое на этом уровне, может происходить в трех различных режимах: симплексном (simplex), полудуплексном (half-duplex) и полнодуплексном (full-duplex). Сеансовый уровень обычно занимается отделением данных одного приложения от информации другого приложения.
Ниже приведены некоторые протоколы и интерфейсы сеансового уровня:

NFS (Network File System — сетевая файловая система) Создана компанией Sun Microsystems и используется на рабочих станциях Unix вместе с TCP/IP, чтобы сделать доступ к удаленным ресурсам прозрачным для пользователя.
SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов) На языке SQL, разработанном компанией IBM, пользователь может в несложной форме определить свои требования к информации, доступ к которой производится на локальных или удаленных системах.
RPC (Remote Procedure Call — вызов удаленных процедур) Является простым инструментом переадресации в среде клиент/сервер. Процедуры RPC создаются на компьютере клиента и выполняются на сервере.
X Window , Широко применяется на интеллектуальных терминалах для связи с удаленными компьютерами Unix и позволяет работать с этими компьютерами, как с локальными.
ASP (AppleTalk Session Protocol — сеансовый протокол AppleTalk) Применяется в среде клиент/сервер. Предназначен для установления и поддержки сеанса между машинами клиента и сервера по протоколу ASP.
DNA SCP (Digital Network Architecture Session Control Protocol — протокол сеансового уровня DNA) Является протоколом сеансового уровня в сетях DECnet.

Уровень 6: Представительский уровень
Представительский уровень, или уровень представления данных, определяет пригодны ли данные, посланные прикладным уровнем одной системы для чтения прикладным уровнем другой системы, если нет – определяет и преобразует формат данных в необходимый. Здесь же выполняется шифрование и дешифрование данных, а при необходимости – сжатие.

Уровень 7: Прикладной уровень
Прикладной уровень наиболее близок к пользователю из всех уровней модели OSI. Этот уровень предоставляет сетевые сервисы пользователю, такие как передача файлов, электронная почта и т.д. Уровень приложений отличается от других тем, что он не предоставляет услуги другим уровням, только приложениям вне модели OSI. Он также управляет остальными шестью уровнями.

Инкапсуляция и деинкапсуляция.

Информация, передаваемая по сети, должна быть подвергнута процессу трансформации как на передающей стороне, так и на принимающей. Процессы трансформации называются инкапсуляция и деинкапсуляция.

Инкапсуляция

Информация, передаваемая по сети, обычно называется данными или пакетами данных. Если один компьютер хочет отправить информацию другому компьютеру, данные для начала должны быть упакованы процессом, называемым инкапсуляция. Инкапсуляция добавляет к данным необходимую информацию протоколов перед передачей по сети. Когда данные переходят с одного уровня модели OSI на другой, каждый уровень добавляет к данным заголовок(или прицеп), перед тем, как отправить ниже, на следующий уровень. Заголовки и контейнеры содержат управляющую информацию для сетевых устройств и получателя, которая гарантирует правильную доставку данных и их интерпретацию.

Рисунок иллюстрирует, как происходит инкапсуляция, методы прохождения данных через уровни модели OSI. В процессе инкапсуляции данные проходят следующие шаги:

• Шаг 1. Данные пересылаются из приложения пользователя на прикладной уровень модели OSI.
• Шаг 2. Прикладной уровень добавляет свой заголовок к данным и передаёт на представительский уровень.
• Шаг 3. Представительский уровень добавляет заголовок представительского уровня и передаёт данные сессионному уровню.
• Шаг 4. Сессионный уровень добавляет заголовок сессионного уровня и передаёт данные транспортному уровню.
• Шаг 5. Транспортный уровень добавляет свой заголовок к данным и передаёт их сетевому уровню.
• Шаг 6. Сетевой уровень добавляет свой заголовок и передаёт данные канальному уровню.
• Шаг 7. Канальный уровень добавляет заголовок и прицеп к данным. Прицеп второго уровня – последовательность проверки кадра(frame check sequence — FCS), который используется приёмником информации для контроля наличия ошибок, возникших при передаче. Эта информация передаётся физическому уровню.
• Шаг 8. Физический уровень отправляет биты данных в физическую среду сети.

Пример: Отправка пакета через службу E-mail.
Инкапсуляция очень похожа на отправку письма через E-mail. Первым делом информация помешается в письмо. Потом Вы приписываете адрес, на который Вы хотите отправить письмо, к контейнеру, содержащему информацию. Затем вы поместите письмо в очередь отправки службы E-mail и пакет начнёт свой путь к месту назначения.

Деинкапсуляция
Когда удалённое устройство принимает последовательность битов, физический уровень передаёт биты информации канальному уровню для обработки. Канальный уровень выполняет следующие шаги:

• Шаг 1. Канальный уровень проверяет прицеп FCS для контроля наличия ошибок.
• Шаг 2. Если ошибки были найдены, пакет будет отвергнут и канальный уровень может запросить повторной передачи данных.
• Шаг 3. Если ошибки не были найдены, на канальном уровне происходит считывание и интерпретация заголовка канального уровня.
• Шаг 4. Канальный уровень удаляет из пакета заголовок и прицеп и отправляет оставшиеся данные сетевому уровню в соответствии с управляющей информацией из заголовка канального уровня. Этот процесс называется деинкапсуляция. Каждый последующий уровень повторяет эти же действия.

Пример: Получение письма.
Процесс деинкапсуляции схож с чтением адреса на письме, чтобы определить, Вам ли оно предназначено, и затем читаете содержимое, если да.

Одноранговая модель взаимодействия

Многоуровневая модель OSI исключает прямую связь между равными по положению уровнями, находящимися в разных системах, как показано на рис. Задача каждого уровня — предоставление услуг вышележащему уровню, маскируя детали реализации этих услуг. При этом каждый уровень на одном компьютере работает так, будто он напрямую связан с таким же уровнем на ругом компьютере. Эта логическая, или виртуальная, связь между одинаковыми уровнями показана на рисунке. Однако в действительности связь осуществляется между смежными уровнями одного компьютера — программное обеспечение, работающее на каждом уровне, реализует определенные сетевые функции в соответствии с набором протоколов. Перед подачей в сеть данные разбиваются на части. Пакет (packet) — это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. Пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. 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. Программное обеспечение на каждом уровне читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до прикладного уровня, вся адресная информация будет удалена и данные примут свой первоначальный вид. Таким образом, за исключением самого нижнего уровня сетевой модели, никакой уровень не может непосредственно послать информацию соответствующему уровню другого компьютера. Информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по сетевому кабелю на компьютер-получатель и опять проходит сквозь все слои, пока не достигнет того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе. Например, если сетевой уровень передает информацию с компьютера А, она спускается через канальный и физический уровни в сетевой кабель, далее по нему попадает в компьютер Б, где поднимается через физический и канальный уровни и достигает сетевого уровня.

Сетевые протоколы

Протоколы представляют собой набор стандартов и правил, согласно которым данные передаются по сети. Сетевые протоколы – это наборы правил и стандартов, в соответствии с которыми работают сетевые сервисы. Существует множество различных протоколов с своими функциями и задачами, соответствующих разным уровням модели OSI. Ниже приведено несколько распространённых протоколов:

• EIA-232-D — Протокол, описывающий асинхронную последовательную передачу данных. COM-порт персонального компьютера использует этот стандарт. EIA-232-D — протокол первого уровня.
• High-level Data Link Control (HDLC ) — HDLC описывает метод инкапсуляции данных при использовании синхронной последовательной передачи. Поддерживает как доступ точка-точка, так и многоточечный. HDLC — протокол второго уровня.
• Point-to-Point Protocol (PPP) — Обслуживает соединения роутер-роутер и хост-сеть, используя снихронную или асинхронную схемы. PPP протокол второго уровня.
• Integrated Services Digital Network (ISDN) — это набор протоколов передачи данных, предложенный телефонными компаниями, чтобы приспособить телефонные сети для быстрой передачи данных, голоса, графики, музыки и видео-информации. Протоколы ISDN охватывают с первого по третий уровни модели OSI. В состав ISDN входят такие протоколы как 1.430, Q.921.
• TCP – часть стека протоколов TCP/IP, описывающий надёжный механизм транспортировки IP-пакетов.

Заключение

Сети ЭВМ — Сети X.25

Начало

Глобальные сети

Рекомендация ITU-T X.25 имеет название: Interface between DTE and DCE for terminals operating in the packet mode and connected to public data networks by dedicated circuit.

Принципы построения и компоненты сети X.25

Главной особенностью сети X.25 является использование аппарата виртуальных каналов для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. Виртуальные каналы предназначены для организации вызова и непосредственной передачи данных между абонентами сети. Информационный обмен в сети X.25 во многом похож на аналогичный процесс в сетях ISDN и состоит из трех обязательных фаз:

• Установление вызова (виртуального канала)
• Информационный обмен по виртуальному каналу
• Разрывание вызова (виртуального канала)

Информационное взаимодействие в сети X.25 осуществляется на физическом, канальном и сетевом уровнях. На физическом уровне могут быть использованы любые универсальные или специализированные интерфейсы. Компонентами сети являются устройства трех основных категорий:

• Устройства DTE (Data Terminal Equipment)
• Устройства DCE (Data Circuit-Terminating Equipment)
• Устройства PSE (Packet Switching Exchange)

Устройство PAD (packet assembler/ disassembler) является специфическим устройством сети X.25. PAD предназначен для обеспечения взаимодействия неспециализированных терминалов с сетью , для преобразования потока символов, который поступает от неспециализированного терминала в пакеты X.25 и выполнения обратного преобразования.

Взаимодействие на канальном уровне сети X.25

Протоколы канального уровня HDLC/SDLC, были разработаны для того, чтобы решать следующие задачи:

• Обеспечение передачи сообщений, которые могут содержать любое количество бит и любые возможные комбинации бит — требование кодовой прозрачности.
• При передаче потока бит должны выполняться процедуры, которые позволяют обнаружить
  ошибки на приемной стороне.
• Возникновение ошибки при передаче не должно приводить к потере или дублированию
  компонентов сообщения, т.е. к его искажению.
• Протокол канального уровня должен был обеспечивать работу как двухточечных, так и
  многоточечных физических цепей
• Протокол должен обеспечивать подключение дуплексных и полудуплексных линий
• Протокол должен обеспечивать информационный обмен при значительных вариациях времени распространения сигнала

Протоколы семейства HDLC

Протоколы осуществляют передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечается специальной последовательностью битов, которая называется флагом. Для обеспечения дисциплины управления процессом передачи данных, одна из станций, которые обеспечивают информационный обмен, может быть обозначена, как первичная, а другая (или другие) станции могут быть обозначены, как вторичные. Кадр, который посылает первичная станция, называется командой (command). Кадр, который формирует и передает вторичная станция, называется ответ (response).

Режимы организации взаимодействия на канальном уровне

Вторичная станция сегмента может работать в двух режимах: режиме нормального ответа или в режиме асинхронного ответа. Вторичния станция, которая находится в режиме нормального ответа, начинает передачу данных только в том случае, если она получила разрешающую команду от первичной станции. Вторичная станция, которая находится в режиме асинхронного ответа, может по своей инициативе начать передачу кадра или группы кадров. Станции, которые сочетают в себе функции первичных и вторичных станций и называются комбинированными.Симметричный режим взаимодействия комбинированных станций называется
сбалансированным режимом.

Процедура LAPB

Процедура LAPB (Link Access Procedure Balanced) используется в сетях X.25 в качестве
протокола канального уровня.

Флаг

Протокол LAPB использует в качестве флага комбинацию из 8 бит, которая состоит из 6-ти единиц и двух нулей, которые обрамляют эту последовательность спереди и сзади (01111110). Процесс приема кадра завершается при получении следующего флага. В том случае, если к моменту получения завершающего флага приемник получил менее
32 бит, принятый кадр считается ошибочным и уничтожается. Для предотвращения появления флаговой комбинации в теле кадра используется специальная процедура.

Структура кадра LAPB

Рекомендация X.25 определяет два основных типа процедуры LAPB — основной тип (modulo 8, basic) и расширенный тип (modulo 128, extended). Эти режимы отличаются разрядностью счетчиков, которые используются для управления потоком кадров. Кадр протокола LAPB содержит 4 поля: ADRESS, CONROL, Data, FCS. Поле DATA в кадре LAPB может отсутствовать.

Поле ADRESS

Поле ADRESS занимает в кадре один байт. В этом поле располагается бит признака C/R (Command /Response)
В поле ADDRESS кадра управляющей команды размещается физический адрес принимающей станции. В поле ADRESS кадра ответа на команду размещается физический адрес передающей станции.

Поле CONTROL

Содержимое этого поля поля определяет тип кадра.

• Информационные кадры (Information Frames, I-кадры). В битах поля CONTROL размещаются 3-х разрядный номер передаваемого кадра и 3-х разрядный номер кадра, который ожидается для приема для обеспечения управления потоком.
• Управляющие кадры (Supervisory Frames, S-кадры). В поле CONTROL размещается 3-х разрядный номер информационного кадра, который ожидается для приема и два бита, которые определяют тип передаваемого управляющего кадра.
  

  Обозначение	Тип кадра	Бит №3	Бит №4
  RR	Приемник готов (Receiver Ready)	0	0
  RNR	Приемник не готов (Receiver Not Ready)	1	0
  REJ	Отказ/переспрос (Reject)	0	1

  Наиболее часто в процессе информационного взаимодействия используются управляющие кадры типа RR. Кадры данного типа передает получатель данных для того, чтобы обозначить готовность к приему очередного кадра, в том случае, когда он сам не имеет информации для передачи. Кадры RNR используются устройствами DCE и DTE для того, чтобы сообщить абоненту о возникновении аварийной ситуации, в которой дальнейший прием информационных кадров невозможен. Кадры REJ используются устройствами DCE и DTE для того, чтобы сигнализировать абоненту о разрешении аварийной ситуации, в которой был невозможен прием информационных кадров. Кадр REJ передается после кадра RNR и подтверждает факт перехода линии в нормальный режим работы.

• Ненумерованные кадры (Unnumbered Frames, U — кадры). Предназначены для организации и разрывания логического соединения, согласования параметров линии и формирования сигналов о возникновении неустранимых ошибок в процессе передачи данных I-кадрами.
  

  Обозначение	Тип	Признак
  SABM(E)	Set Asynchronous Balanced Mode	Команда
  DISC	Disconnect	Команда
  DM	Disconnect Mode	Ответ
  UA	Unnumbered Acknowledgement	Ответ
  FRMR	Frame Reject	Ответ

• Кадр FRMR передается вторичной станцией для того, чтобы указать на возникновение аварийной ситуации, которая не может быть разрешена путем повторной передачи аварийного кадра.

Сетевой уровень X.25

Для передачи по сети пакеты X.25 инкапсулируются в кадры LAPB. Протокол LAPB обеспечивает надежную доставку этих пакетов по каналу, который связывает один компонент сети с другим. Один физический канал в сети Х.25 может быть использован для того, чтобы передавать пакеты которые относятся к нескольким различным процессам сетевого уровня. В отличие от принципа статического временного разделения, который используется в сетях ISDN, в
сети X.25 для распределения канальных ресурсов используется принцип динамического разделения.

Виртуальные каналы X.25

Процесс сетевого уровня получает в свое распоряжение часть полосы пропускания физического канала в виде виртуального канала. Полная полоса пропускания канала делится в равных пропорциях между виртуальными каналами, которые активны в текущий момент. В сети X.25 существует два типа виртуальных каналов: коммутируемые (SVC) и постоянные (PVC).

Формат пакета X.25

Пакет X.25 состоит как минимум из трех байтов, которые определяют заголовок пакета. Первый байт содержит 4 бит идентификатора общего формата и 4 бита номера группы логического канала. Второй байт содержит номер логического канала, а третий — идентификатор типа пакета. Пакеты в сети бывают двух типов — управляющие пакеты и пакеты данных. Тип пакета определяется значением младшего бита идентификатора типа пакета.

Идентификатор общего формата

Поле идентификатора общего формата содержит признак, который устанавливает тип процедуры управления потоком пакетов (modulo 8 или modulo 128).

Номер логического канала

Номер логического канала задается содержимым двух полей — номер группы логического канала от 0 до 15 и номер канала в группе от 0 до 255. Таким образом, максимальное число логических каналов может достигать значения 4095. Номер логического канала определяет виртуальный порт, с которым ассоциируется конкретный пользовательский процесс.

Идентификатор типа пакета

Cетевые адреса получателя и отправителя пакета размещаются в поле «данные»,
и предназначены для управления вызовами.

Формат сетевого адреса X.25

Сетевой адрес состоит из двух частей

• Data Network ID Code (DNIC)
• Network Terminal Number

Поле DNIC содержит 4 десятичных цифры и определяет код страны и номер провайдера. Содержимое поля Network Terminal Number содержит 10 или 11 десятичных цифр, которые определяет провайдер и предназначено для определения конкретного пользователя.

Управление потоком кадров

Для управления потоком пакетов на сетевом уровне X.25 используются такие же процедуры и механизмы, какие используются для управления потоком кадров на канальном уровне сети X.25.

Рекомендации X.3, X.28 и X29 ITU-T

Для того, чтобы обеспечить возможность подключения к сети X.25 терминалов различного типа,
используются специальные алгоритмы и параметры, которые управляют процессом сборки и разборки пакетов.

Рекомендация X.3

Данная рекомендация определяет наименования и назначения основных параметров,
с помощью которых осуществляется настройка PAD. Параметры X.3 обозначаются символами P1 — P32.Параметр P1 определяет, возможен ли выход из режима передачи в режим команд по инициативе оператора терминала.

Для управления потоком используются специальные кодовые комбинации XON и XOFF.Q). Значения этих символов могут быть переопределены с помощью параметров Р28 и Р29.

Рекомендация X.28

Эта рекомендация определяет процедуры, в соответствии с которыми, пользователь может прочитать или изменить текущие значения параметров X.3 PAD. Для изменения установленных параметров X.3 PAD пользователь должен использовать команду SET. Для того, чтобы прочитать текущие значения параметров X.3 PAD пользователь должен
использовать команду PAR.

Рекомендация X.29

Эта рекомендация определяет процедуры доступа параметрам PAD со стороны сетевого устройства, с которым он взаимодействует. Для контроля и изменения текущих значений параметров X.3 PAD.

Ссылки по теме:

Что такое инкапсуляция и деинкапсуляция данных в сети?

Что такое инкапсуляция и деинкапсуляция данных в сети?

Каждый раз, когда мы отправляем данные с одного узла на другой в компьютерной сети. Данные инкапсулируются на стороне отправителя, а данные деинкапсулируются на стороне получателя. Фактически, инкапсуляция данных на различных уровнях модели реализации (OSI или TCP / IP) добавляет различные функции и возможности к передаче данных.Самая важная особенность, которую он добавляет, — это безопасность и надежность передачи данных между двумя узлами в сети.

В этом блоге мы в основном узнаем, что такое инкапсуляция. Мы также подробно изучим процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в моделях OSI и TCP / IP. Итак, теперь давайте изучим эти вещи одно за другим.

Инкапсуляция данных

Инкапсуляция данных — это процесс, в котором некоторая дополнительная информация добавляется к элементу данных для добавления к нему некоторых функций. В нашей сети мы используем модель OSI или TCP / IP, и в этих моделях передача данных происходит через различные уровни. Инкапсуляция данных добавляет к данным информацию протокола, чтобы передача данных могла происходить надлежащим образом. Эта информация может быть добавлена ​​в верхний или нижний колонтитул данных.

Данные инкапсулируются на стороне отправителя, начиная с уровня приложений и заканчивая физическим уровнем. Каждый уровень берет инкапсулированные данные из предыдущего слоя и добавляет некоторую дополнительную информацию для их инкапсуляции и некоторые другие функции с данными.Эти функции могут включать в себя надлежащую последовательность данных, обнаружение ошибок и управление ими, управление потоком, управление перегрузкой, информацию о маршрутизации и т. Д.

Деинкапсуляция данных

Деинкапсуляция данных — это процесс, обратный инкапсуляции данных. Инкапсулированная информация удаляется из полученных данных для получения исходных данных. Этот процесс происходит на стороне получателя. Данные деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя, что и инкапсулированный уровень на стороне отправителя.Добавленная информация заголовка и трейлера удаляется из данных в этом процессе.

На приведенной ниже диаграмме показано, как верхний и нижний колонтитулы добавляются и удаляются из данных в процессе инкапсуляции и деинкапсуляции соответственно.

Данные инкапсулируются на каждом уровне на стороне отправителя, а также деинкапсулируются на том же уровне на стороне получателя модели OSI или TCP / IP. Фактически, мы используем разные термины для инкапсулированной формы данных, которая описана на приведенной ниже диаграмме.

Теперь мы изучим весь процесс инкапсуляции и деинкапсуляции в модели OSI и TCP / IP, шаг за шагом, как показано на рисунке ниже.

Процесс инкапсуляции (на стороне отправителя)

1. Шаг 1: Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI или уровень приложения в модели TCP / IP принимает пользовательские данные в виде потоков данных, инкапсулирует его и пересылает данные на транспортный уровень.Это не обязательно добавляет к данным какой-либо верхний или нижний колонтитул. Но это зависит от приложения и при необходимости может добавить заголовок.
2. Шаг 2: Транспортный уровень (в модели OSI или TCP / IP) берет поток данных с верхних уровней и разделяет его на несколько частей. Транспортный уровень инкапсулирует данные, добавляя соответствующий заголовок к каждой части. Эти фрагменты данных теперь называются сегментами данных. Заголовок содержит информацию о последовательности, так что сегменты данных могут быть повторно собраны на стороне получателя.
3. Шаг 3: Сетевой уровень (в модели OSI) или Интернет-уровень (в модели TCP / IP) берет сегменты данных с транспортного уровня и инкапсулирует их, добавляя дополнительный заголовок к сегменту данных. Этот заголовок данных содержит всю информацию о маршрутизации для правильной доставки данных. Здесь инкапсулированные данные называются пакетом данных или дейтаграммой.
4. Шаг 4: Уровень канала передачи данных (в модели OSI или TCP / IP) берет пакет данных или дейтаграмму с сетевого уровня и инкапсулирует их, добавляя дополнительный заголовок и нижний колонтитул к пакету данных или дейтаграмме.Заголовок содержит всю информацию о переключении для правильной доставки данных соответствующим аппаратным компонентам, а трейлер содержит всю информацию, относящуюся к обнаружению ошибок и управлению ими. Здесь инкапсулированные данные называются фреймом данных.
5. Шаг 5: Физический уровень (в модели OSI или TCP / IP) берет кадры данных с уровня канала передачи данных и инкапсулирует их, преобразовывая их в соответствующие сигналы данных или биты (соответствующие физическому носителю).

Процесс деинкапсуляции (на стороне получателя)

1. Шаг 1: Физический уровень (в модели OSI или TCP / IP) принимает инкапсулированные сигналы данных или биты от отправителя и деинкапсулирует их в форма кадра данных, который должен быть направлен на верхний уровень, т. е. на уровень канала передачи данных.
2. Шаг 2: Уровень канала передачи данных (в модели OSI или TCP / IP) принимает кадры данных с физического уровня. Он деинкапсулирует фреймы данных и проверяет заголовок фрейма, переключен ли фрейм данных на правильное оборудование или нет.Если кадр переключается в неправильное место назначения, он отбрасывается, иначе он проверяет информацию о трейлере. Если есть какая-либо ошибка в данных, запрашивается повторная передача данных, в противном случае он деинкапсулируется, и пакет данных пересылается на верхний уровень.
3. Шаг 3: Сетевой уровень (в модели OSI) или Интернет-уровень (в модели TCP / IP) принимает пакет данных или дейтаграмму с уровня канала передачи данных. Он деинкапсулирует пакеты данных и проверяет заголовок пакета, направлен ли пакет в правильное место назначения или нет.Если пакет направляется в неправильное место назначения, пакет отбрасывается, в противном случае он деинкапсулируется, и сегмент данных пересылается на верхний уровень.
4. Шаг 4: Транспортный уровень (в модели OSI или TCP / IP) берет сегменты данных с сетевого уровня и деинкапсулирует их. Сначала он проверяет заголовок сегмента, а затем повторно собирает сегменты данных для формирования потоков данных, которые затем пересылаются на верхние уровни.
5. Шаг 5: Уровень приложения, представления и сеанса в модели OSI или уровень приложения в модели TCP / IP берет инкапсулированные данные с транспортного уровня, деинкапсулирует их, и данные, специфичные для приложения, перенаправлено в приложения.

Это все об инкапсуляции и деинкапсуляции данных в компьютерных сетях вместе с их процессом. Надеюсь, вы узнали что-то новое сегодня. Вот и все для этого блога.

Поделитесь этим блогом с друзьями, чтобы распространять знания. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Вы можете прочитать больше блогов здесь.

Продолжайте учиться 🙂

Команда AfterAcademy!

Фрейминг на канальном уровне

Фрейминг на канальном уровне

Фреймы — это единицы цифровой передачи, особенно в компьютерных сетях и телекоммуникациях.Рамки сравнимы с пакетами энергии, называемыми фотонами в случае световой энергии. Кадр постоянно используется в процессе мультиплексирования с временным разделением.
Фрейминг — это двухточечное соединение между двумя компьютерами или устройствами, состоящее из провода, по которому данные передаются в виде потока битов. Однако эти биты должны быть представлены в виде заметных блоков информации. Кадрирование — это функция уровня канала передачи данных. Он предоставляет отправителю возможность передать набор битов, значимых для получателя.Ethernet, Token Ring, Frame Relay и другие технологии канального уровня имеют свои собственные структуры кадров. У фреймов есть заголовки, которые содержат такую ​​информацию, как коды проверки ошибок.

На уровне канала данных он извлекает сообщение от отправителя и передает его получателю, предоставляя адрес отправителя и получателя. Преимущество использования фреймов заключается в том, что данные разбиваются на восстанавливаемые фрагменты, которые можно легко проверить на наличие повреждений.

Проблемы при формировании кадров —

• Определение начала кадра: При передаче кадра каждая станция должна быть способна его обнаружить.Станция обнаруживает кадры, отслеживая специальную последовательность битов, которая отмечает начало кадра, то есть SFD (начальный разделитель кадров).
• Как станция обнаруживает фрейм: Каждая станция слушает ссылку на шаблон SFD через последовательную цепь. Если обнаружен SFD, станция предупреждает последовательную цепь. Станция проверяет адрес назначения, чтобы принять или отклонить фрейм.
• Определение конца кадра: Когда прекращать чтение кадра.

Типы обрамления — Есть два типа обрамления:

1.Фиксированный размер — Фрейм имеет фиксированный размер, и нет необходимости указывать границы фрейма, длина самого фрейма выступает в качестве разделителя.

• Недостаток: Он страдает от внутренней фрагментации, если размер данных меньше размера кадра.
• Решение: Заполнение

2. Переменный размер — В этом случае необходимо определить конец кадра, а также начало следующего кадра, чтобы различать. Это можно сделать двумя способами:

1. Поле длины — Мы можем ввести поле длины в кадр, чтобы указать длину кадра.Используется в Ethernet (802.3) . Проблема в том, что иногда поле длины может быть повреждено.
2. Концевой ограничитель (ED) — Мы можем ввести ED (шаблон) для обозначения конца кадра. Используется в Token Ring . Проблема в том, что в данных может возникать ED. Это можно решить с помощью:

   1. Заполнение символов / байтов: Используется, когда кадры состоят из символов. Если данные содержат ED, тогда байт вставляется в данные, чтобы отличить их от ED.

   Пусть ED = «$» -> если данные где-либо содержат «$», их можно экранировать с помощью символа «\ O».
   -> если данные содержат «\ O $», используйте «\ O \ O \ O $» ($ экранируется с помощью \ O, а \ O экранируется с помощью \ O).

   Недостаток — Очень дорогостоящий и устаревший метод.

   2. Заполнение битов: Пусть ED = 01111 и если данные = 01111
   -> Отправитель вставляет бит, чтобы разорвать шаблон, т.е. здесь добавляет 0 в данные = 0111 0 1.
   -> Приемник получает фрейм.
   -> Если данные содержат 0111 01, получатель удаляет 0 и считывает данные.

   Примеры —

   • Если данные -> 011100011110 и ED -> 0111, то найти данные после вставки битов?

     -> 0111 0 000111 0 10

   • Если Data -> 110001001 и ED -> 1000, то найти данные после вставки битов?

     -> 1100 1 0100 1 1

   • Gate CS 2014
   • Gate IT 2004

Разница между сегментами, пакетами и кадрами

В этой статье мы узнаем, в чем точное различие между терминами который часто неправильно используется в компьютерных сетях, и при использовании этих терминов существует большая путаница.

Перед тем, как начать, лучше познакомиться с термином Protocol Data Unit (PDU) .
Термин PDU используется для обозначения пакетов на разных уровнях модели OSI. Таким образом, PDU дает абстрактное представление о пакетах данных. PDU имеет разное значение на разных уровнях, но мы можем использовать его как общий термин.

Для наглядности: —

1. PDU транспортного уровня называется сегментом.
2. PDU сетевого уровня называется пакетом.
3. PDU уровня звена данных называется кадрами.

Это основное значение различных терминов, используемых в компьютерных сетях.

Уровень приложения может передавать любое количество данных нижележащим уровням, но невозможно отправить все данные, предоставленные уровнем приложения, для отправки напрямую. Таким образом, TCP вступает в игру. Протокол TCP помогает разбить данные (предоставленные уровнем приложения) на MSS (максимальный размер сегмента), который может обрабатывать данная сеть, чтобы в маршрутизаторах не происходила дальнейшая фрагментация.

И этот TCP также отвечает за подтверждения при доставке сегментов.

1. Сегмент:
Данные уровня приложения разбиваются на более мелкие части в соответствии с MSS сети, а заголовок TCP добавляется к более мелким частям. Размер заголовка может варьироваться от 20 до 60 байт. Но обычно размер заголовка 20B (остальные 40B необязательны)

Заголовок TCP включает: —

  1.  Source Port
  2. Порт назначения
  3.  битов флагов (например, DF, MF и т. Д.)
  4.  Порядковый номер сегментов
  5.  Контрольная сумма
  6. Поле опций  

Порт источника и назначения требуются, потому что он сообщает, какой PDU должен быть доставлен на хост-приемник.

Поле контрольной суммы TCP рассчитывается с учетом заголовка TCP, данных и псевдозаголовка IP. Контрольная сумма обеспечивает отправку и получение правильных данных.

Таким образом, после всей этой обработки битые пакеты данных называются Сегментами.

2. Пакеты:
Сегменты, полученные от транспортного уровня, дополнительно обрабатываются для формирования пакетов.

IP-пакет имеет заголовок различного размера от 20 до 60 байт. Но обычно это 20B.

IP-заголовок имеет много полей, а именно: —

  1.  IP-адрес источника
  2.  IP-адрес назначения
  3.  TTL (пора уходить)
  4. Идентификация
  5.  Тип протокола
  6.  Version (версия протокола)
  7.  Опции 

Теперь давайте разберемся с концепцией, тело IP содержит Сегмент, полученный с транспортного уровня без каких-либо модификаций. К телу IP добавляется заголовок IP, в котором есть поля, указанные выше.

Заголовки IP постоянно изменяются как пакеты в сетях, поскольку TTL продолжает изменяться с каждым переходом.

Таким образом, заголовок IP вместе с телом (который содержит сегмент транспортного уровня) составляет IP-пакет или обычно только пакет.

Этот уровень также отвечает за фрагментацию, если требуется, когда MTU сети меньше. Эта фрагментация выполняется на маршрутизаторах.

3. Кадры:
Пакеты, полученные от сетевого уровня, далее обрабатываются для формирования кадров.

Вот уровень звена данных, заголовок добавлен, заголовок состоит из полей.

  1.  Исходный Mac-адрес
  2.  Mac-адрес назначения
  3.  Данные
  4. Длина
  5.  Контрольная сумма (CRC) 

MAC-адрес источника определяется с помощью ARP (протокола разрешения адресов). MAC-адреса источника и назначения будут продолжать изменяться по мере перемещения кадра в сети.

Изменение MAC-адреса выполняется маршрутизаторами.

Данные — это сегмент, полученный с сетевого уровня.

Длина — это общий MTU (максимальная передаваемая единица) сети.

Все концепции будут понятны с диаграммой, приведенной ниже.

Как данные проходят через уровни OSI

Чтобы лучше понять, как работают уровни OSI, важно знать, как данные передаются между уровнями. В этом разделе мы проследим данные по мере их прохождения через уровни модели OSI. Как вы увидите в этом разделе, каждый слой добавляет (или инкапсулирует) ту или иную форму заголовка или трейлера. (Уровень 2, уровень канала передачи данных, отвечает за добавление трейлера.) На рисунке 2.2 показан поток данных от устройства A к устройству B.

Примечание. Пример на рисунке 2.2 демонстрирует, как пакеты конечного пользователя (заголовок и данные) проходят через модель OSI. На рисунке предполагается, что промежуточных устройств нет.

Когда конечная система принимает неструктурированный поток битов от физического провода, каждый уровень удаляет информацию заголовка, применимую к нему, пока приложение не получит данные. Ниже показано, что происходит на уровнях модели OSI, когда электронное письмо отправляется с устройства A на устройство B:

1.Приложение, такое как программа электронной почты, создает данные, которые будут отправлены конечным пользователем, например сообщение электронной почты. Уровень приложения (уровень 7) помещает поле заголовка (инкапсуляция), которое содержит информацию, такую ​​как размер экрана и шрифты, и передает данные на уровень представления (уровень 6).

2. Уровень представления размещает информацию заголовка уровня 6. Например, текст сообщения может быть преобразован в ASCII. Затем уровень представления передаст новые данные на уровень сеанса (уровень 5).

3. Сеансовый уровень следует тому же процессу, добавляя информацию заголовка уровня 5, например информацию о том, что сеансовый уровень будет управлять потоком данных, и передает эти данные на транспортный уровень (уровень 4).

4. Транспортный уровень помещает информацию уровня 4, такую ​​как подтверждение того, что сегмент был получен в заголовке, и передает его на сетевой уровень (уровень 3).

5. Сетевой уровень размещает информацию заголовка уровня 3, такую ​​как адрес источника и назначения, чтобы сетевой уровень мог определить лучший путь доставки

для пакетов, и передает эти данные на уровень канала передачи данных (уровень 2).

6. Уровень канала передачи данных размещает информацию заголовка и конца уровня 2, такую ​​как последовательность проверки кадра (FCS), чтобы гарантировать, что информация не повреждена, и передает эти новые данные на физический уровень (уровень 1) для передачи через СМИ.

7. Затем битовый поток передается в виде единиц и нулей на физическом уровне. Именно в этот момент физический уровень обеспечивает битовую синхронизацию. Битовая синхронизация гарантирует, что данные конечного пользователя собраны в правильном порядке, в котором они были отправлены.

8. Шаги с 1 по 7 выполняются на целевом устройстве в обратном порядке. Устройство B собирает необработанные биты с физического провода и передает их на

.

Уровень канала передачи данных. Уровень канала передачи данных удаляет заголовки и трейлеры и передает оставшуюся информацию на сетевой уровень и так далее, пока данные не будут получены на уровне приложения. В конце концов, устройство B получит уведомление по электронной почте, в котором будет отображаться сообщение, указывающее, что было получено новое сообщение электронной почты.

Ознакомьтесь с моделью OSI и обязанностями каждого уровня.Вы должны уметь распознавать функцию каждого уровня модели OSI. Семь уровней эталонной модели OSI обычно делятся на две категории: верхние уровни (уровни с 4 по 7) и нижние уровни (уровни с 1 по 3).

Как вы можете определить из примера инкапсуляции, модель OSI предоставляет услугу, которая позволяет информации плавно перетекать с одного уровня на другой. В конце концов, информация будет представлена ​​на конечное устройство в удобочитаемом формате. Теперь, когда мы рассмотрели модель OSI, в следующем разделе мы рассмотрим, как пакеты отправляются по сети с использованием алгоритма маршрутизации.

Продолжить чтение здесь: Маршрутизация против маршрутизируемых протоколов

Была ли эта статья полезной?

Объяснение инкапсуляции и деинкапсуляции данных

В этом руководстве подробно объясняется инкапсуляция и деинкапсуляция данных с примерами. Узнайте, как данные инкапсулируются и деинкапсулируются, когда они проходят через уровни моделей OSI и TCP / IP.

В сетевой модели термины инкапсуляция и деинкапсуляция относятся к процессу, в котором информация протокола добавляется к данным и удаляется из данных, когда они проходят через уровни.

Информация о протоколе может быть добавлена ​​до и после данных. Если информация добавляется перед данными, она называется заголовком. Если информация добавляется после данных, она называется трейлером.

Заголовок и трейлер, добавленные уровнем на передающем компьютере, могут быть удалены только одноранговым уровнем на принимающем компьютере. Например, заголовок и трейлер, добавленные транспортным уровнем в компьютере-отправителе, могут быть удалены только транспортным уровнем принимающего компьютера.

Когда данные, инкапсулированные на уровне отправляющего компьютера, обрабатываются на том же уровне принимающего компьютера, это называется взаимодействием на одном уровне.

Это руководство является последней частью статьи «Сетевые эталонные модели, подробно объясненные на примерах» . В этой статье объясняется следующая тема CCNA.

Сравните и сопоставьте модели OSI и TCP / IP

Далее следуют другие части этой статьи.

Объяснение преимуществ модели OSI и базовой цели

Это руководство является первой частью статьи.В нем кратко объясняются причины, по которым была создана модель OSI, а также ее преимущества.

Семиуровневая модель OSI, объясненная на примерах

Этот туториал является второй частью статьи. Он подробно объясняет семь уровней модели OSI.

Сходства и различия между OSI и TCP / IP модели

Этот туториал является третьей частью статьи. Он сравнивает эталонную модель OSI с моделью TCP / IP и перечисляет сходства и различия между обеими моделями.

Описание эталонной модели TCP / IP

Это руководство является четвертой частью статьи. Он подробно объясняет пять уровней модели TCP / IP.

Процесс инкапсуляции происходит на передающем компьютере, а процесс деинкапсуляции — на принимающем компьютере. После инкапсуляции каждый уровень использует определенное имя или термин для представления инкапсулированных данных.

В следующей таблице перечислены термины, используемые слоями в обеих моделях для представления инкапсулированных данных.

4 904 Сессия данных

4

4 904 Сессия данных

4

4

Давайте разберемся с каждым термином подробно с пошаговым процессом инкапсуляции данных.

Данные

Верхний уровень (прикладной уровень в TCP / IP) или уровни (прикладной, презентационный и сеансовый уровни в OSI) создают поток данных и передают его транспортному уровню.

Верхние слои не используют заголовок и трейлер с данными. Но при необходимости приложение, инициирующее соединение, может добавить заголовок и трейлер с данными. Например, браузеры используют протокол HTTP для загрузки веб-сайтов с веб-серверов. Протокол HTTP использует заголовок с данными.

Поскольку использование заголовка и трейлера на верхних уровнях зависит от приложения, в диаграмме инкапсуляции и терминах инкапсулированные данные на верхних уровнях обычно называются данными.

Сегмент

Транспортный уровень разбивает принятый поток данных с верхних уровней на более мелкие части. Затем он создает заголовок для каждого фрагмента данных. Этот заголовок содержит всю необходимую информацию о фрагменте, который требуется транспортному уровню на удаленном хосте для повторной сборки потока данных из частей. После присоединения заголовка фрагмент данных называется сегментом. После создания сегменты передаются на сетевой уровень для дальнейшей обработки.

Пакет

Сетевой уровень создает заголовок для каждого полученного сегмента с транспортного уровня.Этот заголовок содержит информацию, необходимую для адресации и маршрутизации, такую ​​как адрес исходного программного обеспечения и адрес программного обеспечения назначения. После присоединения этого заголовка сегмент называется пакетом. Пакеты передаются на уровень канала передачи данных.

В исходной модели TCP / IP термин пакет упоминается как термин дейтаграмма. Оба термина «пакет» и «дейтаграмма» относятся к одному и тому же пакету данных. Этот пакет данных содержит заголовок сетевого уровня и инкапсулированный сегмент.

Рамка

Уровень канала данных принимает пакеты от сетевого уровня.В отличие от транспортного уровня и сетевого уровня, которые создают только заголовок, он также создает трейлер с заголовком для каждого полученного пакета. Заголовок содержит информацию, необходимую для переключения, такую ​​как аппаратный адрес источника и аппаратный адрес назначения. Трейлер содержит информацию, необходимую для обнаружения и удаления поврежденных пакетов данных на самой ранней стадии деинкапсуляции. Когда заголовок и трейлер прикреплены к пакету, он называется кадром. Кадры передаются на физический уровень.

Биты

Физический уровень принимает кадры с уровня канала данных и преобразует их в формат, который может нести прикрепленный носитель. Например, если хост подключен медным проводом, физический уровень преобразует кадры в напряжения. А если хост подключен к беспроводной сети, физический уровень преобразует их в радиосигналы.

Деинкапсуляция

В принимающем компьютере происходит деинкапсуляция. В процессе деинкапсуляции заголовок и трейлер, прикрепленные в процессе инкапсуляции, удаляются.

Физический уровень выбирает закодированные сигналы с носителя, преобразует их в кадры и передает их на уровень канала данных.

Уровень канала передачи данных сначала считывает конец кадра, чтобы убедиться, что полученный кадр имеет правильную форму. Он считывает остальную часть кадра, только если он имеет правильную форму.

Если с фреймом все в порядке, он считывает аппаратный адрес получателя фрейма, чтобы определить, предназначен ли он для этого или нет.

Если кадр не предназначен для этого, он немедленно отбрасывает этот кадр.Если для этого предназначен фрейм, он удалит из фрейма заголовок и трейлер. Как только заголовок и трейлер уровня канала данных удаляются из кадра, он становится пакетом. Пакеты передаются на сетевой уровень.

Сетевой уровень проверяет адрес программного обеспечения назначения в заголовке каждого пакета. Если пакет не предназначен для этого, сетевой уровень немедленно отбрасывает этот пакет. Если пакет предназначен для этого, он удалит заголовок. После удаления заголовка сетевого уровня пакет станет сегментом.Сегменты передаются транспортному уровню.

Транспортный уровень получает сегменты от сетевого уровня. Из заголовков сегментов он собирает всю необходимую информацию и на ее основе упорядочивает все сегменты в правильном порядке. Затем он удаляет заголовок сегмента из всех сегментов и повторно собирает их в исходный поток данных. Поток данных передается на верхние уровни.

Верхние уровни форматируют поток данных в таком формате, который может понять целевое приложение.

На следующем рисунке показана инкапсуляция и деинкапсуляция в модели OSI.

На следующем рисунке показана инкапсуляция и деинкапсуляция в модели TCP / IP.

Это все для статьи. Если у вас есть предложения, комментарии или отзывы об этой статье, напишите мне. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею с друзьями через свой любимый социальный сайт.

Кадр подтверждения — обзор

Ethernet Frame — обзор

9.6 Служба виртуальной выделенной линии

Услуги

VLL — это двухточечные службы для передачи общих протоколов уровня 2, таких как Ethernet, Frame Relay, асинхронный режим передачи (ATM), Point к точечному протоколу (PPP) и высокоуровневому управлению каналом передачи данных (HDLC).Каждый из этих протоколов канального уровня повсеместно используется в глобальных системах передачи данных и голоса. В попытке предоставить общий транспорт для этих протоколов был разработан ряд документов IETF RFC для их инкапсуляции в пакеты меток MPLS. Эта инкапсуляция обычно называется инкапсуляцией Мартини в честь Луки Мартини, первоначального автора.

С точки зрения QoS каждый из этих протоколов требует определенного уровня обслуживания. Например, ATM может быть развернут в одном из пяти режимов: постоянная скорость передачи данных (CBR), переменная скорость передачи данных в реальном времени (RT-VBR), переменная скорость передачи данных не в реальном времени (NRT-VBR), доступная скорость передачи ( ABR) и Unspecified Bit Rate (UBR).Каждый из этих режимов требует разной обработки как на границе, так и в ядре сети MPLS.

Обычно эти протоколы канального уровня имеют допуски атрибутов QoS, показанные в таблице 9.4.

Таблица 9.4. Атрибуты QoS протокола виртуального выделенного канала

Средний

904

Обратите внимание, что Таблица 9.4 не принимает во внимание тип информации, переносимой в каждом из протоколов канального уровня, и предполагает, что правильный тип услуги используется в правильном контексте и может использоваться только в качестве общего руководства.

Разграничение услуг на каналах HDLC / PPP для каждого физического канала; Однако Ethernet, Frame Relay и ATM могут мультиплексировать несколько сервисов на одном физическом интерфейсе. Cisco IOS предоставляет интерфейс командной строки для поддержки нескольких подинтерфейсов на одном физическом интерфейсе.Далее показан типичный пример маркировки QoS на границе. На иллюстрации мы замечаем, что карты политик прикреплены к отдельным субинтерфейсам для различных типов инкапсуляции. В нашей иллюстрации мы рассматриваем типы инкапсуляции Ethernet, ATM и Frame Relay, и каждый из них представляет собой двухточечную VPN уровня 2.

Конфигурация виртуальной выделенной линии

!

интерфейс GigabitEthernet11/4

!

интерфейс GigabitEthernet11 / 4.100

инкапсуляция dot1Q 150

xconnect 1.1.1.1 100 mpls инкапсуляции

ввод политики обслуживания <карта политики)

!

!

интерфейс Serial0

инкапсуляция Frame Relay

!

интерфейс Serial0.1 точка-точка

IP-адрес 3.1.3.1 255.255.255.0

frame-relay interface-dlci 140

вход политики обслуживания <карта политик)

!

интерфейс ATM2 / 0

!

интерфейс ATM2 / 0.1 точка-точка

IP-адрес 1.1.0.13 255.255.255.0

no ip Directed-broadcast

pvc 0/100

service-policy input

!

Конец

Далее следуют другие примеры конфигураций, чтобы помочь читателю понять эту концепцию более подробно. В нашей иллюстрации «Конфигурация ATM-over-MPLS» мы создаем карту политик с именем ATMoMPLS с ограничителем для принудительного выполнения CIR и соответствующим образом маркируем трафик экспериментальным значением MPLS, равным 5. Эта карта политик дополнительно прикрепляется к интерфейсу ATM, который размещает сеть VPN уровня 2 ATM-over-MPLS.

Конфигурация ATM-over-MPLS

!

!

соответствие карты классов любому ATMoMPLS

соответствие входному интерфейсу ATM6 / 0 ← Весь трафик на главном интерфейсе / субинтерфейсе соответствует

!

policy-map ATMoMPLS

class ATMoMPLS ← Общая политика для всего трафика на интерфейсах / субинтерфейсах

Police Cir 128000 bc 16000 be 16000

Compl-Action set-mpls-exp-send 5

превосходит -акция дроп

!

интерфейс ATM6 / 0

вход политики обслуживания ATMoMPLS

xconnect 192.168.2.1 20000 мплс инкапсуляции

!

Конец

На нашей иллюстрации «Конфигурация на основе порта EoMPLS» создается карта политик с именем REALTIME-Ingress для маркировки всего трафика экспериментальным значением MPLS, равным 5. Эта карта политик дополнительно прикрепляется к интерфейсу Ethernet, на котором размещается VPN уровня 2 Ethernet через MPLS.

Конфигурация на основе портов EoMPLS

!

!

!

мл qos

!

mls qos marking ignore port-trust

!

сопоставление карты классов любое REALTIME-Ingress

описание ### Соответствие любому ###

соответствие любому

!

policy-map REALTIME-Ingress

класс REALTIME-Ingress

set mpls экспериментальная верстка 5 ——— Установить MPLS EXP 5!

!

!

интерфейс GigabitEthernet1 / 3

описание ### Ссылка на CE — EWS Layer2 VPN Customer ###

без IP-адреса

xconnect 3.