Читать книгу Курс АСУ ТП непрерывных производств. Конспект лекций - Станислав Львович Горобченко - Страница 9

7 уровней модели ISO-OSI

– Уровень приложений (уровень 7);

– Уровень представления данных;

– Сеансовый уровень;

– Транспортный уровень;

– Сетевой уровень;

– Канальный уровень;

– Физический уровень (уровень 1).

Стеки протоколов

– Если для реализации взаимодействия требуется больше одного протокола, протоколы объединяются в стек.

– Стек – это группа организованных по вертикали протоколов, которая осуществляет весь коммуникационный процесс.

– С каждым уровнем модели OSI связан свой протокол.

– Уровень N обслуживается уровнем, находящимся под ним (N-1), и обслуживает уровень, находящийся над ним (N+1).

– Для осуществления связи между двумя компьютерами на них должны стоять одинаковые стеки протоколов.

Взаимодействие стеков протоколов

Каждый уровень стека протоколов на одном компьютере сообщается с подобным уровнем (или партнером) на другом. Взаимодействовать могут даже компьютеры с разными операционными системами, если они используют одинаковые стеки протоколов.

Рис. 3.7. Каждый уровень сообщается со своим аналогом на другом узле сети

Рис. 3.8. Когда пакеты проходят вверх и вниз по стекам, каждый уровень добавляет или удаляет соответствующую управляющую информацию

Когда сообщение спускается вниз по первому стеку, на каждом уровне этого стека (кроме канального уровня) добавляется заголовок. Заголовки содержат управляющую информацию, которая считывается и обрабатывается соответствующим уровнем стека получателя. При переходе вверх по стеку принимающего компьютера добавленные заголовки удаляются соответствующими уровнями, которые используют полученную информацию, чтобы определить, как поступить с содержимым сообщения

Физический уровень

Физический уровень отвечает за все элементы фактического соединения между компьютером и сетевым носителем, в том числе:

– Типы сетевых соединений, включая многоточечные и двухточечные

– Физическую топологию сети (например, шинную, звездообразную или кольцевую)

– Методы аналоговой и цифровой передачи сигналов, используемые для кодирования данных в аналоговых и цифровых сигналах

– Синхронизацию бит, благодаря которой отправитель и получатель синхронизируются во время чтения и записи данных

– Мультиплексирование, т.е. процесс объединения нескольких каналов данных в один

– Согласование нагрузки линии, которое предотвращает отражение сигналов по кабелю, приводящее к искажению сигналов и пакетов.

Рис. 3.9. Физический уровень создает физическую цепь для передачи электрических, оптических или радиосигналов

Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает передачу потока данных по одному физическому каналу от одного устройства к другому. Он принимает пакеты от сетевого уровня и упаковывает эту информацию в единицы данных, называемые кадрами; кадры направляются на физический уровень для передачи. Канальный уровень добавляет передаваемым данным управляющую информацию, а именно: тип кадра, сведения о маршрутизации и сегментации. Канальный уровень отвечает также за устранение ошибок во время передачи кадров от одного компьютера к другому, выявляет потерю кадров и может запросить их повторную отправку.

Рис. 3.10. Уровень канала передачи данных устанавливает соединение между двумя устройствами, обеспечивая передачу данных без ошибок

Сетевой уровень

Сетевой уровень отвечает за перемещение пакетов между устройствами, находящимися на расстоянии, превышающем одно прямое соединение. Он определяет маршрут и направляет пакеты так, чтобы они дошли до предполагаемого получателя. Сетевой уровень позволяет транспортному и более высоким уровням отправлять пакеты, не заботясь о том, находится ли оконечная система на том же кабеле или на другом конце глобальной сети.

Рис. 3.11. Сетевой уровень перемещает пакеты по каналам и получателям

Транспортный уровень

Транспортный уровень отвечает за безошибочную передачу данных в нужной последовательности, без потерь и повторов. Кроме того, этот уровень разбивает большие сообщения, поступающие с сеансового уровня, на меньшие пакеты для отправки к получателю и собирает пакеты в сообщения, предоставляемые с сетевого уровня. Обычно транспортный уровень посылает отправителю подтверждение о получении сообщений.

Рис.3.12. Транспортный уровень обеспечивает сквозную передачу с гарантированной целостностью данных и производительностью.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня:

– TCP – протокол управления передачей

– NCP – NetwareCoreProtocol

– SPX – упорядоченный обмен пакетами

– TP4 – протокол передачи класса 4

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень разрешает приложениям на разных компьютерах совместно использовать соединение, называемое сеансом. Этот уровень предоставляет такие услуги, как просмотр имен и защиту, чтобы две программы могли найти друг друга и установить соединение. Сеансовый уровень обеспечивает также синхронизацию данных и сохранение состояния процесса в контрольных точках, чтобы при сбое сети в повторной отправке нуждались только те данные, которые были посланы после сбоя. Кроме того, этот уровень управляет диалогом между двумя процессами и определяет, кто может передавать (или принимать) данные в конкретный момент.

Рис.3.13. Сеансовый уровень

Уровень представления данных

Уровень представления данных преобразует данные из формата сети в формат, который ожидает пользовательская программа. Этот уровень осуществляет: преобразование протоколов; преобразование данных, уплотнение и шифрование; преобразование наборов символов и интерпретацию команд графики.

Прикладной уровень

На прикладном уровне работают приложения, использующие нижние уровни для реализации своих задач.

Рис. 3.14. Прикладной уровень

Именно на прикладном уровне работают приложения, использующие нижние уровни для реализации своих задач

Рис.3.15. Привязка архитектур

Привязка позволяет с достаточной гибкостью настраивать сеть, то есть сочетать протоколы и платы сетевых адаптеров, как того требует ситуация. Например, два стека протоколов IPX/SPX могут быть привязаны к одной плате СА. Если на компьютере более одной платы СА, то стек протоколов (СП) может быть привязан как к одной, так и нескольким платам СА. Порядок привязки определяет очередность, с которой ОС выполняет протоколы. Если с одной платой СА связано несколько протоколов, то порядок привязки определяет очередность, с которой будут использоваться протоколы при попытках установить соединение. Обычно привязку выполняют при установке ОС или протокола. Например, если TCP/IP первый протокол в списке привязки, то именно он будет использоваться, при попытке установить связь. Если попытка неудачна, компьютер попытается установить соединение, используя следующий по порядку протокол в списке привязки.

Рис. 3.16. Схема работы протоколов