Сім рівнів мережних функцій - модель OSІ.

Тема 2. Функціювання і характеристики локальних мереж

План.

1. Апаратура локальної мережі.

2. Пакети і протоколи.

3. Сім рівнів мережних функцій — модель OSІ.

4. Типи локальних мереж.

5. Стандарт Project IEEE 802 і типи безкабельних ло­кальних мереж.

1. Апаратура локальної мережі.

До апаратної частини локальної мережі належать головні пристрої (адаптери, кабе­лі, роз'єми тощо) і допоміжні (термінатори, репітери, трансивери, концентратори, мости, маршрутизатори, шлюзи тощо).

Головних пристроїв достатньо, щоб створити невелику мережу чи сегмент (частину) великої.

Канал зв'язку фактично є найважливішою складовою мережі.

Дані циркулюють каналами зв'язку між комп'ютерами маленькими порціями, які називають пакетами. Вони пере­даються лініями зв'язку електричними, світловими чи висо­кочастотними радіосигналами певними способами згідно із спеціальними технологіями.

Розглянемо призначення пристроїв:

Термінатор - (заглушку) встановлюють на кінцях шини, щоб сигнал не відбивався від кінця кабелю.

Вампір - пристрій для проколювання коаксиального кабелю в точці під'єднання комп'ютера до мережі.

Репітер - (повторювач) відновлює амплітуду і форму по­слабленого сигналу в довгих лініях зв'язку.

Трансивер - не лише підсилює сигнали між двома сегмен­тами великої мережі або між адаптером і кабелем, а й змінює форму сигналу відповідно до властивостей кабелю чи сегмен­та мережі. Трансивер може бути вбудований в адаптер.

Концентратори - (інший термін хаби) об'єднують в єди­ну мережу декілька однорідних сегментів. Концентратори бу­вають пасивні (більш поширені) та активні. Пасивний кон­центратор - це декілька зібраних в одному блоці репітерів, що живляться від одного джерела струму (мал. 2.1).

Усі пристрої, які підключені до концентратора, «бачи­тимуть» передані дані, але ігноруватимуть їх, крім пристрою, якому вони призначені. Якщо комп'ютерів багато, для їхньо­го об'єднання в єдину мережу можна використовувати декілька концентраторів, з'єднаних між собою. Недолік концентрато­рів - можливе перевантаження мережі зайвими даними і не­можливість захистити дані на фізичному рівні від «прослуховування». Зауважимо, що адаптери захищають дані на логіч­ному рівні, кодуючи їх.

Мал.2.1. Мережне обладнання, багатопортовий мережний концентратор. Активний концентратор (інші терміни - комутатор, свіч), окрім підсилення сигналів, читає заголовки пакетів і стежить, щоб з одного сегмента в інший потрапляли не всі, а лише адресовані сегменту пакети, що зменшує навантаження на мережу.

Мости, маршрутизатори і шлюзи призначені для об'єд­нання декількох різнорідних мереж, тобто мереж з неоднако­вими протоколами обміну і керування, методами кодування і швидкостями передачі. Вони реалізуються на базі окремих комп'ютерів.

Мости - це засоби, що у разі потреби виконують кому­туючі функції і найпростіше опрацювання пакетів. Часто міст - це комп'ютер з декількома адаптерами (до чотирьох), що з'єднують мережі чи сегменти одної мережі з різними швидкостями передачі даних і відповідним програмним за­безпеченням. Конфігурація мережі з мостами може бути складною, але в ній не повинно бути замкнутих маршрутів (петель) для уникнення штормів (повторного проходження пакетів), що перевантажує мережу. Мости дають змогу роз­ділити одну велику повільну мережу на декілька швидших сегментів.

Маршрутизатори - це комп'ютери, які вибирають для кожного пакета оптимальний маршрут, якщо їх є декілька, забезпечують обхід перевантажених і пошкоджених ділянок. Маршрутизатори з'єднують однойменні мережі чи мережі, протоколи яких несуттєво відрізняються. Маршрутизатори працюють з ІР-адресами і ретранслюють лише ті пакети, які адресовані їм безпосередньо. їх використовують для зв'язку локальних мереж з глобальними, зокрема з мережею Інтернет. Вважають, що особливо ефективно з'єднувати ло­кальні мережі з хмарами - кільцем чи іншим поєднанням маршрутизаторів. Це забезпечує гнучкий і надійний зв'язок між усіма мережами.

Шлюзи - це комп'ютери з відповідним програмним за­безпеченням, щоз'єднують цілком різні мережі. їх, зокрема, застосовують для під'єднання локальної мережі до глобальної.

Уся ця апаратура після відповідного з'єднання і налаш­тування функціонує автоматично завдяки низці відповідних протоколів, створюючи ілюзію у користувача, що всі ком­п'ютери світу розміщені у сусідній кімнаті.

Висновок. Локальні мережі та їхні сегменти можуть взаємодіяти між собою, якщо вони з'єднані за допомогою спе­ціально обладнаних комп'ютерів. Для об'єднання локальних мереж використовують комп'ютери і програми, які називають шлюзами для мереж з різними протоколами і мостами для мереж з однаковими протоколами.

2. Пакети і протоколи. Відповідно до стандарту інституту IEEE мережним адаптерам ще на стадії виготовлення присво­юється унікальна мережна адреса, яку називають МАС-адресою. Вона має 48-бітний формат, що дає змогу заадресувати близько 280 трильйонів адаптерів.

Драйвери адаптерів формують пакети даних для відси­лання, отримують пакети з мережі та інформують комп'ютер про надходження пакета.

Пакет — це порція інформації, яку пересилають. За один сеанс зв'язку пересилається велика кількість пакетів. Довжина одного пакета може становити від декількох де­сятків байтів до кількох кілобайтів. Вона залежить від типу конкретної мережі.

Пакети бувають інформаційні та керуючі. Інформацій­ний пакет складається з декількох структурних елементів:

1) стартових бітів (преамбула);

2) ідентифікатора (МАС-адреси) приймача;

3) ідентифікатора передавача;

4) керуючої інформації (тип пакета, обсяг, формат тощо);

5) поля даних - це головна частина пакета;

6) контрольної суми;

7) стоп-комбінації бітів, яка забезпечує вихід апаратури приймача зі стану прийому.

Елементи 1-4 утворюють заголовок пакета, а 6-7 — висновок (трейлер)(рис. 2.2). Пакет без поля даних називають керуючим.

Рис. 2.2. Структура інформаційного пакета

Протокол - це сукупність правил і процедур, які ре­гламентують порядок налагодження зв'язку і пересилання даних у мережі. Мережний адаптер і його драйвер (програма, яка керує роботою адаптера і автоматично завантажується операційною системою в оперативну пам'ять ПК) вміють розпізнавати відповідні протоколи і функціонують за їхніми правилами.

Протоколи класифікують за назвами фірм-розробників: ISO, IBM, Novell, Apple тощо. За функційним призначенням протоколи поділяють на декілька груп. З них три вважають головними: прикладні (HTTP, SMTP, FTP, Telnet); транс­портні (TCP та інші); мережні (IP, Ipv6 тощо). їх розглядати­мемо згодом, вивчаючи Інтернет. Зверніть увагу, що сучасні локальні мережі функціонують як за власними протоколами (їх є величезна кількість), так і за протоколами глобальної мережі Інтернет, що гарантує їхню сумісність. Такі локальні мережі називають мережами класу Інтранет.

Розглянемо структуру транспортного протоколу передачі даних. Спочатку адаптер-передавач відсилає керуючий пакет-запит чи готовий приймач отримувати дані. Приймач відси­лає керуючий пакет про свою готовність. Передавач відсилає перший інформаційний пакет і отримує у відповідь керуючий пакет, що підтверджує отримання пакета приймачем і пра­вильність контрольної суми. Тепер передавач відсилає на­ступний інформаційний пакет і т.д. Останнім приймачеві від­силається пакет про закінчення сеансу зв'язку.

В одному сегменті мережі не можуть здійснювати одно­часно передачу даних два адаптери, інакше можлива колізія (конфлікт) та втрата пакетів. Щоб уникнути цього, застосо­вують один з можливих методів керування обміном (метод доступу, метод арбітражу), який визначає чергу передавання пакетів адаптерами:

1) випадковий (незалежний від користу­вача, наприклад, CSMA/CD);

2) детермінований (на базі пріо­ритетів, визначених користувачем чи топологією мережі). їх порівняльні властивості розглянемо далі.

Сім рівнів мережних функцій - модель OSІ.

Міжна­родна організація стандартів ISO 1984 року запропонувала мо­дель обміну інформацією відкритої (для взаємодії з іншими) мережної системи під назвою Open System Interchange - OSI.

У ній вирізняють сім рівнів мережних функцій, які на стороні передавача задіяні в такому спадному порядку:

7) прикладний; 6) подання даних; 5) сеансовий; 4) транспортний; 3) мережний; 2) канальний; 1) фізичний.

На стороні приймача усі рівні задіяні у зворотному пооядку (рис. 2.3)

Рис. 2.3. Функціювання моделі OSI.

Вищі рівні працюють з програмним забезпеченням і лише останні два рівні - з апаратурою (адаптером, кабелями тощо).

Прикладний рівень вважають найвищим. Він забезпечує послуги, які надають мережні прикладні програми (броузери, клієнти електронної пошти, програми пересилання файлів чи інші комунікаційні програми). Цей рівень керує іншими шістьма рівнями, функціювання яких визначається мережними протоколами.

На рівні подання даних дані автоматично готуються до пересилання (шифруються, дешифруються, стискуються тощо).

Сеансовий рівень забезпечує проведення сенсів зв'язку.

Транспортний рівень працює з полями даних (готує дані до розташування в пакетах або збирає в одне ціле дані з отри­маних пакетів).

Мережний рівень адресує пакети.

Канальний рівень формує пакети, виявляє помилки пе­ресилання і, якщо потрібно, виконує повторне пересилання.

Фізичний рівень забезпечує передачу пакетів на рівні сигналів лініями зв'язку (каналами).

---

Дата добавления: 2015-07-08