Il concetto di "sistema aperto"

In senso lato sistema aperto Qualsiasi sistema può essere denominato (computer, rete di computer, sistema operativo, pacchetto software, altro hardware e prodotti software) creato per aprire le specifiche.

Ricordiamo che il termine "specifica" (nella tecnologia informatica) è inteso come una descrizione formalizzata di componenti hardware o software, come funzionano, interagiscono con altri componenti, condizioni operative, limitazioni e caratteristiche speciali. È chiaro che non tutte le specifiche sono uno standard. A loro volta, le specifiche aperte sono intese come specifiche pubblicate, disponibili al pubblico, conformi agli standard e accettate in seguito al raggiungimento di un accordo dopo un'approfondita discussione da parte di tutte le parti interessate.

L'uso di specifiche aperte nello sviluppo di sistemi consente a terzi di sviluppare varie estensioni e modifiche hardware o software per questi sistemi, nonché di creare sistemi software e hardware da prodotti di diversi produttori.

Per i sistemi reali, la completa apertura è un ideale irraggiungibile. Di norma, anche nei sistemi detti aperti, solo alcune parti che supportano interfacce esterne soddisfano questa definizione. Ad esempio, l'apertura della famiglia di sistemi operativi Unix risiede, tra l'altro, nella presenza di un'interfaccia di programmazione standardizzata tra il kernel e le applicazioni, che facilita il porting delle applicazioni da una versione di Unix all'altra. Un altro esempio di apertura parziale è l'uso dell'Open Driver Interface (ODI) da parte del sistema operativo Novell NetWare relativamente chiuso per includere nel sistema driver di schede di rete di terze parti. Più sono aperte le specifiche utilizzate nello sviluppo del sistema, più questo è aperto.

Il modello OSI riguarda solo un aspetto dell'apertura, ovvero l'apertura dei mezzi di interazione tra dispositivi connessi in una rete di computer. In questo caso, un sistema aperto si riferisce a un dispositivo di rete pronto a interagire con altri dispositivi di rete utilizzando regole standard che determinano il formato, il contenuto e il significato dei messaggi ricevuti e inviati.

Se due reti sono costruite in conformità con i principi di apertura, ciò offre i seguenti vantaggi:

la capacità di costruire una rete di hardware e strumenti software diversi produttori che aderiscono allo stesso standard;

la possibilità di sostituzione indolore dei singoli componenti di rete con altri più avanzati, che consente alla rete di svilupparsi a costi minimi;

la capacità di interfacciare facilmente una rete con un'altra;

facilità di sviluppo e manutenzione della rete.

Un esempio lampante di sistema aperto è la rete internazionale Internet. Questa rete si è evoluta in piena conformità con i requisiti dei sistemi aperti. Migliaia di utenti specializzati di questa rete provenienti da varie università, organizzazioni scientifiche e produttori di hardware e software per computer operanti in diversi paesi hanno preso parte allo sviluppo dei suoi standard. Il nome stesso degli standard che definiscono il funzionamento di Internet - Request For Comments (RFC), che può essere tradotto come "request for comments", - mostra la natura pubblica e aperta degli standard adottati. Di conseguenza, Internet è riuscita a combinare l'hardware e il software più diversi di un numero enorme di reti sparse in tutto il mondo.

Modello OSI

L'International Standards Organization (ISO) ha sviluppato un modello che definisce chiaramente i diversi livelli di interazione del sistema, assegna loro nomi standard e specifica quale lavoro dovrebbe svolgere ciascun livello. Questo modello è chiamato modello OSI (Open System Interconnection) o modello ISO/OSI.

Il modello OSI suddivide la comunicazione in sette livelli o strati (Figura 1.1). Ogni livello si occupa di un aspetto specifico dell'interazione. Pertanto, il problema dell'interazione viene scomposto in 7 problemi particolari, ciascuno dei quali può essere risolto indipendentemente dagli altri. Ogni livello mantiene le interfacce con i livelli superiori e inferiori.

Riso. 1.1. Modello di interoperabilità dei sistemi aperti ISO/OSI

Il modello OSI descrive solo i mezzi di interazione a livello di sistema, non le applicazioni dell'utente finale. Le applicazioni implementano i propri protocolli di comunicazione chiamando strumenti di sistema. Va tenuto presente che l'applicazione può assumere le funzioni di alcuni dei livelli superiori del modello OSI, nel qual caso, se necessario, accede agli strumenti di sistema che svolgono le funzioni dei restanti livelli inferiori del modello OSI quando è richiesta l'interazione.

Un'applicazione utente finale può utilizzare gli strumenti di interazione del sistema non solo per organizzare un dialogo con un'altra applicazione in esecuzione su un'altra macchina, ma anche semplicemente per ricevere i servizi di un particolare servizio di rete, ad esempio l'accesso a file eliminati, ricevere posta o stampare su una stampante condivisa.

Quindi, lascia che l'applicazione effettui una richiesta al livello dell'applicazione, ad esempio, a un servizio di file. Sulla base di questa richiesta, il software del livello applicativo genera un messaggio in un formato standard, in cui inserisce le informazioni di servizio (header) e, eventualmente, i dati trasmessi. Questo messaggio viene quindi inviato al livello rappresentativo. Il livello di presentazione aggiunge la sua intestazione al messaggio e passa il risultato al livello di sessione, che a sua volta aggiunge la sua intestazione e così via. Alcune implementazioni dei protocolli prevedono la presenza nel messaggio non solo dell'header, ma anche del trailer. Infine, il messaggio raggiunge il livello fisico più basso, che lo trasmette effettivamente attraverso le linee di comunicazione.

Quando un messaggio arriva sulla rete a un'altra macchina, si sposta in sequenza da un livello all'altro. Ogni livello analizza, elabora e rimuove l'intestazione del proprio livello, esegue le funzioni corrispondenti a questo livello e passa il messaggio al livello superiore.

Oltre al termine "messaggio" (messaggio), ci sono altri nomi usati dagli specialisti di rete per indicare un'unità di scambio di dati. Gli standard ISO utilizzano il termine "Protocol Data Unit" (PDU) per i protocolli a qualsiasi livello. Inoltre, vengono spesso utilizzati i nomi frame (frame), pacchetto (pacchetto), datagramma (datagramma).

Funzioni di livello del modello ISO/OSI

Strato fisico . Questo livello si occupa della trasmissione di bit su canali fisici, come il cavo coassiale, doppino o cavo in fibra ottica. Questo livello è correlato alle caratteristiche dei mezzi fisici di trasmissione dei dati, come la larghezza di banda, l'immunità al rumore, l'impedenza delle onde e altri. Allo stesso livello vengono determinate le caratteristiche dei segnali elettrici, come i requisiti per i fronti degli impulsi, i livelli di tensione o corrente del segnale trasmesso, il tipo di codifica e la velocità di trasmissione del segnale. Inoltre, qui vengono standardizzati i tipi di connettori e lo scopo di ciascun pin.

Le funzioni del livello fisico sono implementate in tutti i dispositivi connessi alla rete. Sul lato computer, le funzioni del livello fisico vengono eseguite da una scheda di rete o da una porta seriale.

Un esempio di protocollo di livello fisico è la specifica per la tecnologia 10Base-T Ethernet, che definisce il cavo utilizzato come un doppino intrecciato non schermato di categoria 3 con un'impedenza caratteristica di 100 ohm, un connettore RJ-45, una lunghezza massima del segmento fisico di 100 metri, un codice Manchester per rappresentare i dati su un cavo e altre caratteristiche dell'ambiente e dei segnali elettrici.

livello del canale. A livello fisico, i bit vengono semplicemente inviati. Ciò non tiene conto del fatto che in alcune reti in cui le linee di comunicazione sono utilizzate (condivise) alternativamente da più coppie di computer interagenti, il mezzo trasmissivo fisico può essere occupato. Pertanto, uno dei compiti del livello di collegamento è verificare la disponibilità del mezzo trasmissivo. Un altro compito del livello di collegamento è implementare meccanismi di rilevamento e correzione degli errori. Per fare ciò, a livello di collegamento dati, i bit vengono raggruppati in insiemi chiamati frame. Livello di collegamento assicura che ogni frame sia trasmesso correttamente posizionando una speciale sequenza di bit all'inizio e alla fine di ogni frame per contrassegnarlo, e calcola anche un checksum sommando tutti i byte di un frame in un certo modo e aggiungendo un checksum al frame . Quando arriva un frame, il ricevitore calcola nuovamente il checksum dei dati ricevuti e confronta il risultato con il checksum del frame. Se corrispondono, il frame è considerato valido e accettato. Se i checksum non corrispondono, viene generato un errore.

I protocolli del livello di collegamento utilizzati in reti locali, viene stabilita una certa struttura di connessioni tra computer e modi per affrontarle. Sebbene il livello di collegamento fornisca la consegna dei frame tra due nodi qualsiasi della rete locale, lo fa solo in una rete con una topologia di collegamento completamente definita, esattamente la topologia per la quale è stato progettato. Le comuni topologie a bus, ad anello ea stella supportate dai protocolli del livello di collegamento LAN sono comuni. Esempi di protocolli a livello di collegamento sono i protocolli Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Nelle LAN, i protocolli a livello di collegamento vengono utilizzati da computer, bridge, switch e router. Nei computer, le funzioni del livello di collegamento sono implementate dagli sforzi congiunti delle schede di rete e dei loro driver.

IN reti globali, che raramente hanno una topologia regolare, il livello di collegamento prevede lo scambio di messaggi tra due computer vicini collegati da una singola linea di comunicazione. Esempi di protocolli point-to-point (come vengono spesso chiamati tali protocolli) sono i protocolli PPP e LAP-B ampiamente utilizzati.

livello di rete. Questo livello serve a formare un unico sistema di trasporto che combina diverse reti con diversi principi di trasferimento delle informazioni tra i nodi finali. Considera le funzioni del livello di rete sull'esempio delle reti locali. Il protocollo del livello di collegamento delle reti locali garantisce la consegna dei dati tra tutti i nodi solo in una rete con un appropriato topologia tipica. Si tratta di una limitazione molto rigida che non consente di costruire reti con una struttura sviluppata, ad esempio reti che combinano diverse reti aziendali in un'unica rete o reti altamente affidabili in cui sono presenti collegamenti ridondanti tra i nodi. Al fine, da un lato, di preservare la semplicità delle procedure di trasferimento dei dati per topologie tipiche e, dall'altro, di consentire l'uso di topologie arbitrarie, viene utilizzato un ulteriore livello di rete. A questo livello viene introdotto il concetto di "rete". In questo caso, una rete è intesa come un insieme di computer interconnessi secondo una delle topologie tipiche standard e utilizzando uno dei protocolli del livello di collegamento definiti per questa topologia per il trasferimento dei dati.

Pertanto, all'interno della rete, la consegna dei dati è regolata dal livello di collegamento, ma la consegna dei dati tra le reti è gestita dal livello di rete.

Vengono chiamati i messaggi del livello di rete Pacchetti. Quando si organizza la consegna dei pacchetti a livello di rete, viene utilizzato il concetto "numero di rete". In questo caso, l'indirizzo del destinatario è costituito dal numero di rete e dal numero del computer su tale rete.

Le reti sono interconnesse da dispositivi speciali chiamati router. routerè un dispositivo che raccoglie informazioni sulla topologia delle interconnessioni e, sulla base di esse, inoltra i pacchetti del livello di rete alla rete di destinazione. Per trasferire un messaggio da un mittente situato in una rete ad un destinatario situato in un'altra rete, è necessario effettuare un certo numero di trasmissioni di transito (hop) tra le reti, scegliendo di volta in volta il percorso appropriato. Pertanto, un percorso è una sequenza di router attraverso i quali passa un pacchetto.

Si chiama il problema di scegliere il percorso migliore instradamento e la sua soluzione è il compito principale del livello di rete. Questo problema è aggravato dal fatto che il percorso più breve non è sempre il migliore. Spesso il criterio per la scelta di un percorso è il tempo di trasferimento dei dati lungo questo percorso, dipende dalla larghezza di banda dei canali di comunicazione e dall'intensità del traffico, che può cambiare nel tempo. Alcuni algoritmi di routing tentano di adattarsi ai cambiamenti di carico, mentre altri prendono decisioni basate su medie a lungo termine. La selezione del percorso può essere basata anche su altri criteri, come l'affidabilità della trasmissione.

Il livello di rete definisce due tipi di protocolli. Il primo tipo si riferisce alla definizione di regole per la trasmissione di pacchetti con dati di nodi finali da un nodo a un router e tra router. Sono questi i protocolli a cui si fa solitamente riferimento quando si parla di protocolli a livello di rete. Il livello di rete include anche un altro tipo di protocollo chiamato protocolli di scambio di informazioni di instradamento. I router utilizzano questi protocolli per raccogliere informazioni sulla topologia delle interconnessioni. Protocolli a livello di rete implementati da moduli software sistema operativo, nonché software e hardware dei router.

Esempi di protocolli a livello di rete sono l'IP Internetworking Protocol dello stack TCP/IP e l'IPX Packet Internetworking Protocol dello stack Novell.

strato di trasporto. Lungo il percorso dal mittente al destinatario, i pacchetti possono essere danneggiati o persi. Mentre alcune applicazioni hanno la propria gestione degli errori, ce ne sono alcune che preferiscono gestire subito una connessione affidabile. Il compito del livello di trasporto è garantire che le applicazioni oi livelli superiori dello stack (applicazione e sessione) trasferiscano i dati con il grado di affidabilità richiesto. Il modello OSI definisce cinque classi di servizio fornite dal livello di trasporto. Questi tipi di servizi si differenziano per la qualità dei servizi forniti: urgenza, capacità di ripristinare le comunicazioni interrotte, disponibilità di funzionalità di multiplexing per connessioni multiple tra diversi protocolli applicativi attraverso un protocollo di trasporto comune e, soprattutto, capacità di rilevare e correggere errori di trasmissione, come distorsione, perdita e duplicazione dei pacchetti.

La scelta della classe di servizio del livello di trasporto è determinata, da un lato, dalla misura in cui il compito di garantire l'affidabilità è risolto dalle applicazioni stesse e dai protocolli superiori ai livelli di trasporto, e dall'altro, questo la scelta dipende dall'affidabilità dell'intero sistema di trasporto dei dati online. Quindi, ad esempio, se la qualità dei canali di comunicazione è molto elevata e la probabilità che si verifichino errori non rilevati dai protocolli di livello inferiore è ridotta, è ragionevole utilizzare uno dei servizi di livello di trasporto leggero che non sono gravati da numerosi controlli, handshaking e altri metodi per migliorare l'affidabilità. Se inizialmente i veicoli sono molto inaffidabili, è consigliabile rivolgersi al servizio di livello di trasporto più sviluppato che funziona utilizzando i mezzi massimi per rilevare ed eliminare gli errori - utilizzando la creazione preliminare di una connessione logica, il controllo della consegna dei messaggi utilizzando checksum e numerazione round-robin dei pacchetti, impostazione dei timeout di consegna e simili.

Di norma, tutti i protocolli, a partire dal livello di trasporto e oltre, sono implementati dal software dei nodi finali della rete, componenti dei loro sistemi operativi di rete. Esempi di protocolli di trasporto includono i protocolli TCP e UDP dello stack TCP/IP e il protocollo SPX dello stack Novell.

livello di sessione. Il livello di sessione fornisce il controllo della conversazione per tenere traccia di quale lato è attualmente attivo e fornisce anche un mezzo di sincronizzazione. Questi ultimi permettono di inserire dei checkpoint nei lunghi trasferimenti in modo che in caso di fallimento si possa tornare all'ultimo checkpoint, invece di ricominciare tutto da capo. In pratica, poche applicazioni utilizzano il livello di sessione ed è raramente implementato.

Livello di presentazione. Questo livello garantisce che le informazioni trasmesse dal livello dell'applicazione saranno comprese dal livello dell'applicazione in un altro sistema. Se necessario, il livello di presentazione esegue la trasformazione dei formati di dati in un formato di presentazione comune e alla ricezione, di conseguenza, esegue la trasformazione inversa. Pertanto, i livelli applicativi possono superare, ad esempio, le differenze sintattiche nella rappresentazione dei dati. A questo livello è possibile eseguire la crittografia e decrittografia dei dati, grazie alla quale la segretezza dello scambio dei dati è assicurata immediatamente per tutti i servizi applicativi. Un esempio di protocollo che opera a livello di presentazione è il protocollo SSL (Secure Socket Layer), che fornisce messaggistica sicura per i protocolli a livello di applicazione dello stack TCP/IP.

Livello di applicazione. Il livello dell'applicazione è in realtà solo un insieme di vari protocolli mediante i quali gli utenti della rete accedono a risorse condivise come file, stampanti o pagine Web ipertestuali e organizzano la loro collaborazione, ad esempio utilizzando il protocollo E-mail. Di solito viene chiamata l'unità di dati su cui opera il livello dell'applicazione Messaggio.

Esiste un'ampia varietà di protocolli a livello di applicazione. Di seguito sono riportati solo alcuni esempi delle implementazioni più comuni dei servizi di file: NCP nel sistema operativo Novell NetWare, SMB in Microsoft Windows NT, NFS, FTP e TFTP, che fanno parte dello stack TCP/IP.

Il modello OSI, sebbene molto importante, è solo uno dei tanti modelli di comunicazione. Questi modelli e i loro stack di protocollo associati possono differire nel numero di livelli, nelle loro funzioni, nei formati dei messaggi, nei servizi forniti ai livelli superiori e in altri parametri.

Questo articolo è dedicato al riferimento modello OSI a sette livelli di rete. Qui troverai la risposta alla domanda sul perché gli amministratori di sistema devono comprendere questo modello di rete, verranno presi in considerazione tutti i 7 livelli del modello e imparerai anche le basi del modello TCP / IP, che è stato costruito sulla base di il modello di riferimento OSI.

Quando ho iniziato a farmi coinvolgere in varie tecnologie informatiche, ho iniziato a lavorare in quest'area, ovviamente non conoscevo nessun modello, non ci pensavo nemmeno, ma uno specialista più esperto mi ha consigliato di studiare, o piuttosto, basta capire questo modello, aggiungendo che “ se comprendi tutti i principi dell'interazione, sarà molto più facile gestire, configurare la rete e risolvere tutti i tipi di rete e altri problemi". Io, ovviamente, gli ho obbedito e ho iniziato a spalare libri, Internet e altre fonti di informazione, verificando allo stesso tempo sulla rete esistente se tutto ciò fosse vero nella realtà.

IN mondo moderno lo sviluppo dell'infrastruttura di rete ha raggiunto tale alto livello che senza costruire, anche una piccola rete, un'impresa ( Compreso e piccolo) non sarà in grado di esistere semplicemente normalmente, quindi gli amministratori di sistema stanno diventando sempre più richiesti. E per la costruzione e la configurazione di alta qualità di qualsiasi rete, l'amministratore di sistema deve comprendere i principi del modello di riferimento OSI, solo per imparare a comprendere l'interazione delle applicazioni di rete e, in generale, i principi del trasferimento dei dati di rete, io cercherà di presentare questo materiale in modo accessibile anche agli amministratori alle prime armi.

Rete Modello OSI (modello di riferimento di base per l'interconnessione di sistemi aperti) è un modello astratto di come computer, applicazioni e altri dispositivi interagiscono su una rete. In breve, l'essenza di questo modello è che l'organizzazione ISO ( Organizzazione internazionale per la standardizzazione) ha sviluppato uno standard per il funzionamento della rete in modo che tutti potessero fare affidamento su di esso, e c'era compatibilità di tutte le reti e interazione tra di loro. Uno dei protocolli di interazione di rete più diffusi, utilizzato in tutto il mondo, è il TCP/IP ed è costruito sulla base del modello di riferimento.

Bene, andiamo direttamente ai livelli di questo modello e, prima, conosciamo il quadro generale di questo modello nel contesto dei suoi livelli.

Ora parliamo più in dettaglio di ogni livello, è consuetudine descrivere i livelli del modello di riferimento dall'alto verso il basso, è lungo questo percorso che avviene l'interazione, su un computer dall'alto verso il basso, e sul computer dove i dati è ricevuto dal basso verso l'alto, cioè i dati passano attraverso ogni livello in sequenza.

Descrizione dei livelli del modello di rete

Livello applicazione (7) (strato di applicazione) è il punto di partenza e allo stesso tempo il punto di arrivo dei dati che vuoi trasferire in rete. Questo livello è responsabile dell'interazione delle applicazioni sulla rete, ad es. Le applicazioni comunicano a questo livello. Questo è il livello più alto e devi ricordarlo quando risolvi i problemi che si presentano.

HTTP, POP3, SMTP, FTP, TELNET e altri. In altre parole, l'applicazione 1 invia una richiesta all'applicazione 2 utilizzando questi protocolli, e per scoprire che l'applicazione 1 ha inviato una richiesta all'applicazione 2, deve esserci una connessione tra di loro, ed è il protocollo che è responsabile di questo connessione.

Strato di presentazione (6)- questo livello è responsabile della codifica dei dati in modo che possano essere trasmessi sulla rete e li riconverte di conseguenza in modo che l'applicazione comprenda questi dati. Dopo questo livello, i dati per gli altri livelli diventano gli stessi, ad es. non importa che tipo di dati sia, sia esso documento verbale o messaggio di posta elettronica.

I seguenti protocolli funzionano a questo livello: RDP, LPP, NDR e altri.

Livello sessione (5)– è responsabile del mantenimento della sessione tra i trasferimenti di dati, vale a dire la durata della sessione è diversa a seconda dei dati trasmessi, quindi deve essere mantenuta o terminata.

I seguenti protocolli funzionano a questo livello: ASP, L2TP, PPTP e altri.

Strato di trasporto (4)- Responsabile dell'affidabilità della trasmissione dei dati. Inoltre, divide i dati in segmenti e li riassembla, poiché i dati hanno dimensioni diverse. Esistono due protocolli ben noti di questo livello: questi sono TCP e UDP. Protocollo TCP fornisce una garanzia che i dati verranno consegnati per intero e il protocollo UDP non lo garantisce, motivo per cui vengono utilizzati per scopi diversi.

Livello di rete (3)- ha lo scopo di determinare il percorso che i dati dovrebbero prendere. I router funzionano a questo livello. È inoltre responsabile di: tradurre indirizzi e nomi logici in indirizzi fisici, determinare un percorso breve, commutazione e instradamento e monitorare i problemi di rete. Funziona a questo livello. Protocollo IP e protocolli di routing come Rip, OSPF.

Livello di collegamento (2)- fornisce interazione a livello fisico, a questo livello sono determinati indirizzi MAC dispositivi di rete, anche gli errori vengono monitorati e corretti qui, ad es. richiedere nuovamente il frame danneggiato.

Strato fisico (1)- questa è direttamente la conversione di tutti i frame in impulsi elettrici e viceversa. In altre parole trasmissione fisica dati. Lavora a questo livello concentratori.

Questo è l'aspetto dell'intero processo di trasferimento dei dati dal punto di vista di questo modello. È un riferimento e standardizzato e quindi su di esso si basano altre tecnologie e modelli di rete, in particolare il modello TCP/IP.

Modello IP TCP

Modello TCP/IP leggermente diverso dal modello OSI, per essere più precisi, in questo modello sono stati combinati alcuni strati del modello OSI e ce ne sono solo 4 qui:

• Applicato;
• Trasporto;
• Rete;
• Canale.

L'immagine mostra la differenza tra i due modelli, e mostra anche ancora una volta a quali livelli funzionano i noti protocolli.

È possibile parlare a lungo del modello di rete OSI e in particolare dell'interazione dei computer sulla rete e non si adatterà a un articolo, e sarà un po 'incomprensibile, quindi qui ho provato a presentare, come erano, la base di questo modello e una descrizione di tutti i livelli. L'importante è capire che tutto questo è proprio vero e il file che hai inviato in rete passa attraverso " Enorme» percorso prima di arrivare all'utente finale, ma avviene così velocemente che non te ne accorgi, grazie in gran parte alle avanzate tecnologie di rete.

Spero che tutto questo ti aiuti a capire l'interazione delle reti.

Modello di riferimento OSI

Per chiarezza, il processo di networking nel modello di riferimento OSI è suddiviso in sette livelli. Questo costrutto teorico facilita l'apprendimento e la comprensione di concetti abbastanza complessi. In cima al modello OSI c'è l'applicazione che ha bisogno di accedere alle risorse di rete, in fondo c'è la rete stessa. Man mano che i dati si spostano da un livello all'altro, i protocolli che operano su questi livelli li preparano gradualmente per la trasmissione sulla rete. Dopo aver raggiunto il sistema di destinazione, i dati si spostano attraverso i livelli, con gli stessi protocolli che eseguono le stesse azioni, solo in ordine inverso. Nel 1983 Organizzazione internazionale per la standardizzazione(Organizzazione internazionale per la standardizzazione, ISO) e Settore della normalizzazioneTelecomunicazioni dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni(Telecommunication Standardization Sector of International Telecommunication Union, ITU-T) ha pubblicato il documento "The Basic Reference Model for Open Systems Interconnection", che descriveva il modello di distribuzione delle funzioni di rete tra 7 diversi livelli (Fig. 1.7). Questa struttura a sette livelli doveva essere la base per un nuovo stack di protocolli, ma non è mai stata implementata commercialmente. Invece, il modello OSI viene utilizzato con gli stack di protocollo esistenti come strumento didattico e di riferimento. La maggior parte dei protocolli oggi popolari sono antecedenti allo sviluppo del modello OSI, quindi non si adattano esattamente alla sua struttura a sette livelli. Spesso le funzioni di due o anche più livelli del modello sono combinate in un protocollo e i limiti del protocollo spesso non corrispondono ai limiti dei livelli OSI. Tuttavia, il modello OSI rimane un eccellente aiuto visivo per la ricerca sulla rete e i professionisti spesso associano funzioni e protocolli a livelli specifici.

Incapsulamento dei dati

In effetti, l'interazione di protocolli che operano a diversi livelli del modello OSI si manifesta nel fatto che ogni protocollo aggiunge intestazione(intestazione) o (in un caso) trailer(piè di pagina) alle informazioni che ha ricevuto dal livello superiore. Ad esempio, un'applicazione genera una richiesta per una risorsa di rete. Questa richiesta si sposta verso il basso nello stack del protocollo. Quando raggiunge il livello di trasporto, i protocolli del livello di trasporto aggiungono la propria intestazione alla richiesta, costituita da campi con informazioni specifiche per le funzioni di questo protocollo. La richiesta originale stessa diventa un campo dati (payload) per il protocollo del livello di trasporto. Dopo aver aggiunto la sua intestazione, il protocollo del livello di trasporto passa la richiesta al livello di rete. Il protocollo del livello di rete aggiunge la propria intestazione all'intestazione del protocollo del livello di trasporto. Pertanto, per un protocollo a livello di rete, la richiesta originale e l'intestazione del protocollo a livello di trasporto diventano il payload. L'intero costrutto diventa il carico utile per il protocollo del livello di collegamento, che aggiunge un'intestazione e un trailer. Il risultato di questa attività è sacchetto di plastica(pacchetto) pronto per la trasmissione sulla rete. Quando il pacchetto raggiunge la sua destinazione, il processo viene invertito. Il protocollo di ogni livello successivo dello stack (ora dal basso verso l'alto) elabora e rimuove l'intestazione del protocollo equivalente del sistema trasmittente. Al termine del processo, la richiesta originaria raggiunge l'applicazione a cui era destinata, nella stessa forma in cui è stata generata. Viene richiamato il processo di aggiunta di intestazioni a una richiesta (Figura 1-8) generata da un'applicazione incapsulamento dei dati(incapsulamento dei dati). In sostanza, questa procedura assomiglia al processo di preparazione di una lettera per la spedizione. La richiesta è la lettera stessa e l'aggiunta di intestazioni è simile a mettere la lettera in una busta, scrivere l'indirizzo, timbrare e inviarla effettivamente.

Strato fisico

Al livello più basso del modello OSI - fisico(fisico) - vengono determinate le caratteristiche degli elementi dell'apparecchiatura di rete - l'ambiente di rete, il metodo di installazione, il tipo di segnali utilizzati per trasmettere dati binari sulla rete. Inoltre, il livello fisico determina quale tipo di scheda di rete deve essere installata su ciascun computer e quale tipo di hub (se presente) deve essere utilizzato. A livello fisico, abbiamo a che fare con un cavo in rame o in fibra ottica, o con qualsiasi altro connessione senza fili. In una LAN, le specifiche del livello fisico sono direttamente correlate al protocollo del livello di collegamento utilizzato sulla rete. Quando si sceglie un protocollo del livello di collegamento, è necessario utilizzare una delle specifiche del livello fisico supportate da tale protocollo. Ad esempio, il protocollo del livello di collegamento Ethernet supporta diverse opzioni di livello fisico: uno dei due tipi di cavo coassiale, qualsiasi cavo a doppino intrecciato, cavo in fibra ottica. I parametri di ciascuna di queste opzioni sono formati da numerose informazioni sui requisiti del livello fisico, ad esempio il tipo di cavo e connettori, la lunghezza consentita dei cavi, il numero di hub, ecc. Il rispetto di questi requisiti è necessario per il normale funzionamento dei protocolli. Ad esempio, in un cavo troppo lungo, il sistema Ethernet potrebbe non rilevare le collisioni di pacchetti e, se il sistema non è in grado di rilevare gli errori, non può correggerli, con conseguente perdita di dati. Lo standard del protocollo del livello di collegamento non definisce tutti gli aspetti del livello fisico. Alcuni di essi sono definiti separatamente. Una delle specifiche del livello fisico più comunemente utilizzate è descritta nello standard di cablaggio per le telecomunicazioni degli edifici commerciali, noto come EIA/TIA 568A. È stato pubblicato congiuntamente Istituto Nazionale Americanofreccette(Istituto nazionale americano per gli standard, ANSI), Associazioni dabranca dell'industria elettronica(Associazione dell'industria elettronica, VIA) e Associazione dell'industria delle comunicazioni(Associazione dell'industria delle telecomunicazioni, TIA). Questo documento include descrizione dettagliata cavi per reti di trasmissione dati in ambienti industriali, compresa la distanza minima dalle fonti di interferenza elettromagnetica e altre regole di posa dei cavi. Oggi la posa dei cavi nelle grandi reti è spesso affidata a ditte specializzate. L'appaltatore assunto deve avere familiarità con EIA/TIA 568A e altri documenti simili, nonché con le regole per il funzionamento degli edifici in città. Un altro elemento di comunicazione definito a livello fisico è un tipo di segnale per la trasmissione di dati su un mezzo di rete. Per i cavi con base in rame, questo segnale è una carica elettrica, per un cavo in fibra ottica - un impulso luminoso. Altri tipi di ambienti di rete possono utilizzare onde radio, impulsi a infrarossi e altri segnali. Oltre alla natura dei segnali, a livello fisico viene stabilito uno schema per la loro trasmissione, ovvero una combinazione cariche elettriche o impulsi luminosi utilizzati per la codifica informazioni binarie, che è generato da livelli superiori. I sistemi Ethernet utilizzano uno schema di segnalazione noto come Codifica Manchester(codifica Manchester) e nei sistemi anello simbolico usato differenzialeManchester(Differenziale di Manchester).

Livello di collegamento

Protocollo canale Il livello (data-link) prevede lo scambio di informazioni tra l'hardware di un computer incluso nella rete e il software di rete. Si prepara a inviare alla rete i dati trasmessi dal protocollo del livello di rete e trasmette al livello di rete i dati ricevuti dal sistema dalla rete. Quando si progetta e si costruisce una LAN, il protocollo del livello di collegamento utilizzato è il fattore più importante nella selezione delle apparecchiature e nella modalità di installazione. Il protocollo del livello di collegamento richiede il seguente hardware e software: adattatori interfaccia di rete(se l'adattatore è un dispositivo separato connesso al bus, viene chiamato scheda di interfaccia di rete o semplicemente scheda di rete); driver per schede di rete; cavi di rete(o altro ambiente di rete) e apparecchiature di collegamento ausiliarie; hub di rete (in alcuni casi). Sia gli adattatori di rete che gli hub sono progettati per specifici protocolli a livello di collegamento. Alcuni cavi di rete sono progettati anche per protocolli specifici, ma esistono anche cavi adatti a protocolli diversi. Di gran lunga, oggi (come sempre) il protocollo a livello di collegamento più popolare è Ethernet. Molto indietro c'è Token Ring, seguito da altri protocolli come FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Una specifica del protocollo del livello di collegamento include tipicamente tre elementi principali: un formato di frame (ovvero un'intestazione e un trailer aggiunti ai dati del livello di rete prima che vengano trasmessi alla rete); meccanismo per controllare l'accesso all'ambiente di rete; una o più specifiche del livello fisico utilizzate con un dato protocollo.

Formato cornice

Il protocollo del livello di collegamento aggiunge un'intestazione e un trailer ai dati ricevuti dal protocollo del livello di rete, trasformandoli in telaio(telaio) (Fig. 1.9). Per usare di nuovo l'analogia della posta, l'intestazione e la coda sono la busta in cui spedire la lettera. Contengono gli indirizzi del sistema mittente e del sistema ricevente del pacchetto. Per i protocolli LAN come Ethernet e Token Ring, questi indirizzi sono stringhe esadecimali a 6 byte assegnate adattatori di rete in fabbrica. Essi, a differenza degli indirizzi utilizzati ad altri livelli del modello OSI, vengono chiamati appa indirizzi militari(indirizzo hardware) o indirizzi MAC (vedi sotto).

Nota I protocolli a diversi livelli del modello OSI hanno nomi diversi per le strutture che creano aggiungendo un'intestazione ai dati provenienti da un protocollo superiore. Ad esempio, ciò che il protocollo del livello di collegamento chiama frame sarebbe un datagramma al livello di rete. Un nome più generale per un'unità strutturale di dati a qualsiasi livello è sacchetto di plastica.

È importante comprendere che i protocolli del livello di collegamento consentono solo la comunicazione tra computer sulla stessa LAN. L'indirizzo hardware nell'intestazione appartiene sempre a un computer sulla stessa LAN, anche se il sistema di destinazione si trova su una rete diversa. Altre funzioni importanti del frame del livello di collegamento sono l'identificazione del protocollo del livello di rete che ha generato i dati nel pacchetto e le informazioni per il rilevamento degli errori. Diversi protocolli possono essere utilizzati a livello di rete e quindi il frame del protocollo del livello di collegamento include solitamente il codice che può essere utilizzato per determinare quale protocollo del livello di rete ha generato i dati in questo pacchetto. Guidato da questo codice, il protocollo del livello di collegamento del computer ricevente invia i dati al protocollo corrispondente del suo livello di rete. Per rilevare gli errori, il sistema di trasmissione calcola ciclicamente cue codice ridondante(cyclic redundancy check, CRC) payload e lo scrive nel frame trailer. Dopo aver ricevuto il pacchetto, il computer di destinazione esegue gli stessi calcoli e confronta il risultato con il contenuto del trailer. Se i risultati corrispondono, le informazioni sono state trasmesse senza errori. In caso contrario, il destinatario presuppone che il pacchetto sia corrotto e non lo accetta.

Controllo dell'accesso ai media

I computer su una LAN utilizzano in genere un mezzo di rete condiviso half-duplex. In questo caso, è del tutto possibile che due computer inizino a trasmettere dati contemporaneamente. In questi casi si verifica una sorta di collisione di pacchetti, collisione(collisione), in cui i dati in entrambi i pacchetti vengono persi. Una delle funzioni principali del protocollo del livello di collegamento è il controllo dell'accesso ai media (MAC), ovvero il controllo sulla trasmissione dei dati da parte di ciascuno dei computer e la riduzione al minimo delle collisioni di pacchetti. Il meccanismo di controllo dell'accesso ai media è una delle caratteristiche più importanti di un protocollo a livello di collegamento. Ethernet utilizza CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) per controllare l'accesso ai media. Alcuni altri protocolli, come Token Ring, utilizzano il passaggio di token.

Specifiche del livello fisico

I protocolli del livello di collegamento utilizzati sulla LAN spesso supportano più di un mezzo di rete e una o più specifiche del livello fisico sono incluse nello standard del protocollo. Il collegamento dati e i livelli fisici sono strettamente correlati, poiché le proprietà del supporto di rete influenzano in modo significativo il modo in cui il protocollo controlla l'accesso al supporto. Pertanto, possiamo dire che nelle reti locali i protocolli del livello di collegamento svolgono anche le funzioni del livello fisico. Le WAN utilizzano protocolli a livello di collegamento che non includono informazioni sul livello fisico, come SLIP (Serial Line Internet Protocol) e PPP (Point-to-Point Protocol).

livello di rete

A prima vista potrebbe sembrare così rete Il livello (di rete) duplica alcune delle funzionalità del livello di collegamento. Ma non è così: i protocolli del livello di rete sono "responsabili". Attraverso(end-to-end), mentre i protocolli a livello di collegamento funzionano solo all'interno della LAN. In altre parole, i protocolli del livello di rete assicurano completamente la trasmissione del pacchetto dal sistema di origine al sistema di destinazione. A seconda del tipo di rete, il mittente e il destinatario possono trovarsi sulla stessa LAN, su LAN diverse all'interno dello stesso edificio o su LAN separate da migliaia di chilometri. Ad esempio, quando ti connetti a un server su Internet, i pacchetti creati dal tuo computer passano attraverso dozzine di reti prima di raggiungerlo. Adattandosi a queste reti, il protocollo del livello di collegamento cambierà molte volte, ma il protocollo del livello di rete rimarrà sempre lo stesso. La pietra angolare della suite di protocolli TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) e il protocollo a livello di rete più comunemente utilizzato è IP (Internet Protocol). Novell NetWare ha il proprio protocollo di rete IPX (Internetwork Packet Exchange) e le reti Microsoft Windows più piccole utilizzano in genere il protocollo NetBEUI (NetBIOS Enhanced User Interface). La maggior parte delle funzioni attribuite al livello di rete sono definite dalle capacità del protocollo IP. Come un protocollo a livello di collegamento, un protocollo a livello di rete aggiunge un'intestazione ai dati che riceve da un livello superiore (Figura 1.10). Un elemento di dati creato da un protocollo di livello di rete è costituito da dati di livello di trasporto e un'intestazione di livello di rete e viene chiamato datagramma(datagramma).

Indirizzamento

L'intestazione del protocollo del livello di rete, come l'intestazione del protocollo del livello di collegamento, contiene campi con gli indirizzi dei sistemi di origine e di destinazione. Tuttavia, in questo caso, l'indirizzo del sistema di destinazione appartiene alla destinazione finale del pacchetto e può differire dall'indirizzo di destinazione nell'intestazione del protocollo del livello di collegamento. Ad esempio, quando entri barra degli indirizzi indirizzo del browser del sito Web, nel pacchetto generato dal tuo computer, l'indirizzo del server Web è indicato come indirizzo del sistema target a livello di rete, mentre a livello di collegamento l'indirizzo del router della tua LAN che fornisce L'accesso a Internet indica il sistema di destinazione. IP utilizza il proprio sistema di indirizzamento, che è completamente indipendente dagli indirizzi del livello di collegamento. A ogni computer su una rete IP viene assegnato manualmente o automaticamente un 32 bit indirizzo IP, che identifica sia il computer stesso che la rete su cui si trova. In IPX, l'indirizzo hardware viene utilizzato per identificare il computer stesso, inoltre, viene utilizzato un indirizzo speciale per identificare la rete in cui si trova il computer. NetBEUI distingue i computer in base ai nomi NetBIOS assegnati a ciascun sistema durante l'installazione.

Frammentazione

I datagrammi a livello di rete devono attraversare molte reti nel loro percorso verso la loro destinazione, incontrando le proprietà e le limitazioni specifiche di vari protocolli a livello di collegamento nel processo. Una di queste limitazioni è la dimensione massima del pacchetto consentita dal protocollo. Ad esempio, un frame Token Ring può essere fino a 4500 byte, mentre un frame Ethernet può essere fino a 1500 byte. Quando un datagramma di grandi dimensioni generato su una rete Token Ring viene trasferito a una rete Ethernet, il protocollo del livello di rete deve suddividerlo in più frammenti non più grandi di 1500 byte. Questo processo è chiamato frammentazione(frammentazione). Nel processo di frammentazione, il protocollo del livello di rete suddivide il datagramma in frammenti, la cui dimensione corrisponde alle capacità del protocollo del livello di collegamento utilizzato. Ogni frammento diventa il proprio pacchetto e continua il suo percorso verso il sistema del livello di rete di destinazione. Il datagramma sorgente si forma solo dopo che tutti i frammenti hanno raggiunto la destinazione. A volte, lungo il percorso verso il sistema di destinazione, i frammenti in cui è suddiviso un datagramma devono essere nuovamente frammentati.

Instradamento

Instradamento(routing) è il processo di scelta del percorso più efficiente su Internet per la trasmissione di datagrammi dal sistema mittente al sistema ricevente. Nelle reti Internet complesse, come Internet o le grandi reti aziendali, ci sono spesso più percorsi per passare da un computer all'altro. I progettisti di rete creano deliberatamente collegamenti ridondanti in modo che il traffico raggiunga la sua destinazione anche se uno dei router si guasta. I router collegano LAN separate che fanno parte di Internet. Lo scopo di un router è ricevere il traffico in entrata da una rete e inoltrarlo a un sistema specifico su un'altra. Esistono due tipi di sistemi in Internet: terminale(sistemi finali) e intermedio(sistemi intermedi). I sistemi finali sono mittenti e ricevitori di pacchetti. Il router è un sistema intermedio. I sistemi finali utilizzano tutti e sette i livelli del modello OSI, mentre i pacchetti che arrivano ai sistemi intermedi non superano il livello di rete. Lì, il router elabora il pacchetto e lo invia lungo lo stack per la trasmissione al successivo sistema di destinazione (Figura 1.11).

Per instradare correttamente un pacchetto verso la sua destinazione, i router mantengono in memoria tabelle di informazioni di rete. Queste informazioni possono essere inserite manualmente dall'amministratore o raccolte automaticamente da altri router utilizzando protocolli specializzati. Una tipica voce della tabella di instradamento contiene l'indirizzo di un'altra rete e l'indirizzo del router attraverso il quale i pacchetti devono raggiungere quella rete. Inoltre, la voce della tabella di routing contiene metrica del percorso - valutazione condizionale della sua efficacia. Se ci sono più percorsi verso un sistema, il router sceglie quello più efficiente e invia il datagramma al livello di collegamento per la trasmissione al router specificato nella voce della tabella con la metrica migliore. Nelle reti di grandi dimensioni, l'instradamento può essere un processo straordinariamente complesso, ma il più delle volte viene eseguito automaticamente e in modo trasparente per l'utente.

Identificazione del protocollo del livello di trasporto

Proprio come l'intestazione del livello di collegamento indica il protocollo del livello di rete che ha generato e trasmesso i dati, l'intestazione del livello di rete contiene informazioni sul protocollo del livello di trasporto da cui sono stati ricevuti i dati. Sulla base di queste informazioni, il sistema ricevente inoltra i datagrammi in arrivo al protocollo del livello di trasporto appropriato.

strato di trasporto

Funzioni svolte dai protocolli trasporto Il livello (trasporto) completa le funzioni dei protocolli del livello di rete. Spesso i protocolli di questi livelli utilizzati per la trasmissione dei dati formano una coppia interconnessa, che può essere vista nell'esempio di TCP / IP: il protocollo TCP opera a livello di trasporto, IP - a livello di rete. La maggior parte delle suite di protocolli dispone di due o più protocolli di livello di trasporto che eseguono funzioni diverse. Un'alternativa a TCP è UDP (User Datagram Protocol). La suite di protocolli IPX include anche diversi protocolli a livello di trasporto, tra cui NCP (NetWare Core Protocol) e SPX (Sequenced Packet Exchange). La differenza tra i protocolli del livello di trasporto di un certo set è che alcuni di essi sono orientati alla connessione e altri no. Sistemi che utilizzano il protocollo orientato alla connessione(orientati alla connessione), prima di inviare dati, si scambiano messaggi per stabilire una comunicazione tra loro. Ciò garantisce che i sistemi siano accesi e pronti all'uso. Il protocollo TCP, ad esempio, è orientato alla connessione. Quando si utilizza un browser per connettersi a un server Internet, il browser e il server eseguono prima un cosiddetto stretta di mano in tre fasi(stretta di mano a tre). Solo allora il browser invia al server l'indirizzo della pagina Web desiderata. Al termine del trasferimento dei dati, i sistemi eseguono lo stesso handshake per terminare la connessione. Inoltre, i protocolli orientati alla connessione eseguono azioni aggiuntive, come l'invio di un segnale di riconoscimento del pacchetto, la segmentazione dei dati, il controllo del flusso e il rilevamento e la correzione degli errori. In genere, i protocolli di questo tipo vengono utilizzati per trasferire grandi quantità di informazioni che non dovrebbero contenere un singolo bit errato, come file di dati o programmi. Funzionalità aggiuntive dei protocolli orientati alla connessione assicurano il corretto trasferimento dei dati. Ecco perché questi protocolli sono spesso chiamati affidabile(affidabile). Affidabilità in questo caso è un termine tecnico e significa che ogni pacchetto trasmesso viene verificato per eventuali errori, inoltre, il sistema di invio viene informato della consegna di ogni pacchetto. Lo svantaggio di protocolli di questo tipo è la notevole quantità di dati di controllo scambiati tra i due sistemi. Innanzitutto, vengono inviati messaggi aggiuntivi quando viene stabilita e terminata una connessione. In secondo luogo, l'intestazione aggiunta al pacchetto da un protocollo orientato alla connessione è molto più grande dell'intestazione di un protocollo senza connessione. Ad esempio, l'intestazione del protocollo TCP/IP è di 20 byte, mentre l'intestazione UDP è di 8 byte. Protocollo, non orientato alla connessione(senza connessione), non stabilisce una connessione tra due sistemi prima del trasferimento dei dati. Il mittente trasmette semplicemente le informazioni al sistema di destinazione, senza preoccuparsi se è pronto a ricevere dati e se questo sistema esiste. I sistemi in genere ricorrono a protocolli senza connessione come UDP per transazioni brevi costituite solo da richieste e risposte. Il segnale di risposta dal ricevitore funziona implicitamente come un segnale di conferma della trasmissione.

Nota Esistono protocolli orientati alla connessione e non orientati alla connessione non solo a livello di trasporto. Ad esempio, i protocolli a livello di rete di solito non sono orientati alla connessione perché si basano su strato di trasporto.

I protocolli del livello di trasporto (così come i livelli di rete e di collegamento) di solito contengono informazioni provenienti da livelli superiori. Ad esempio, le intestazioni TCP e UDP includono i numeri di porta che identificano l'applicazione che ha originato il pacchetto e l'applicazione a cui è destinato. SU sessione(di sessione), inizia una significativa discrepanza tra i protocolli effettivamente utilizzati e il modello OSI. A differenza dei livelli inferiori, non esistono protocolli di livello di sessione dedicati. Le funzioni di questo livello sono integrate in protocolli che svolgono anche le funzioni dei livelli di presentazione e applicazione. I livelli di trasporto, rete, collegamento dati e fisico sono responsabili dell'effettiva trasmissione dei dati sulla rete. I protocolli della sessione e dei livelli superiori non hanno nulla a che fare con il processo di comunicazione. Il livello di sessione comprende 22 servizi, molti dei quali definiscono il modo in cui le informazioni vengono scambiate tra i sistemi nella rete. I servizi più importanti sono la gestione del dialogo e la separazione del dialogo. Viene chiamato lo scambio di informazioni tra due sistemi in una rete dialogo(dialogo). Gestione dei dialoghi(dialog control) è selezionare la modalità in cui i sistemi si scambieranno i messaggi. Esistono due di queste modalità: mezzo duplex(alternativa a due vie, TWA) e duplex(simultaneo a due vie, TWS). In modalità half-duplex, i due sistemi trasmettono anche i token insieme ai dati. Puoi trasferire informazioni solo su un computer che ha questo momento c'è un indicatore. Ciò evita collisioni di messaggi lungo il percorso. Il modello duplex è più complesso. Non ci sono marcatori in esso; entrambi i sistemi possono trasmettere dati in qualsiasi momento, anche contemporaneamente. Separazione dialogica(separazione del dialogo) consiste nell'includere nel flusso di dati punti di controllo(punti di controllo) che consentono di sincronizzare il lavoro di due sistemi. Il grado di complessità della separazione del dialogo dipende dalla modalità con cui si svolge. In modalità half-duplex, i sistemi eseguono una piccola sincronizzazione consistente nello scambio di messaggi circa punti di controllo. In modalità duplex, i sistemi eseguono la sincronizzazione completa utilizzando il token master/attivo.

Livello dirigenziale

SU rappresentante(presentazione) livello, viene eseguita un'unica funzione: la traduzione della sintassi tra vari sistemi. A volte i computer su una rete utilizzano sintassi diverse. Il livello di presentazione consente loro di "accordarsi" su una sintassi comune per lo scambio di dati. Quando si stabilisce una connessione a livello di presentazione, i sistemi scambiano messaggi su quali sintassi hanno e scelgono quale useranno durante la sessione. Entrambi i sistemi coinvolti nella connessione hanno astrattosintassi(sintassi astratta) - la loro forma di comunicazione "nativa". Le sintassi astratte di diverse piattaforme di computer possono differire. Nel processo di coordinamento del sistema, un comune sintassi di trasferimentodati(sintassi di trasferimento). Il sistema trasmittente converte la sua sintassi astratta nella sintassi di trasferimento dei dati e il sistema ricevente, al termine del trasferimento, viceversa. Se necessario, il sistema può selezionare la sintassi di trasferimento dei dati con caratteristiche aggiuntive come la compressione o la crittografia dei dati.

Livello di applicazione

Il livello dell'applicazione è il punto di ingresso attraverso il quale i programmi accedono al modello OSI e alle risorse di rete. La maggior parte dei protocolli a livello di applicazione fornisce servizi di accesso alla rete. Ad esempio, il protocollo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) viene utilizzato dalla maggior parte dei programmi di posta elettronica per inviare messaggi. Altri protocolli a livello di applicazione come FTP ( Trasferimento di file Protocol) sono essi stessi programmi. I protocolli a livello di applicazione includono spesso funzioni a livello di sessione e presentazione. Di conseguenza, un tipico stack di protocollo contiene quattro protocolli separati che operano a livello di applicazione, trasporto, rete e collegamento.

Questo sistema è composto da sette livelli del modello OSI. Ogni protocollo funziona con protocolli del suo livello, un livello inferiore o superiore a se stesso.

Ogni livello opera su un tipo di dati specifico:

1. Fisico - bit;
2. Canale - cornice;
3. Rete - pacchetto;
4. Trasporto - segmenti/datagrammi;
5. Sessione - sessione;
6. Esecutivo - flusso;
7. Applicato - Dati

Livelli del modello OSI

Livello applicazione ( strato di applicazione)

Questo è il migliore Livello del modello di rete OSI. È anche chiamato il livello dell'applicazione. Progettato per l'interazione dell'utente con la rete. Il livello fornisce alle applicazioni la possibilità di utilizzare vari servizi di rete.

Funzioni:

• accesso remoto;
• Servizio postale;
• formazione di richieste al livello successivo ( livello di presentazione)

Protocolli a livello di rete:

• bittorrent
• http
• SMTP
• SNMP
• TELNET

livello di presentazione ( livello di presentazione)

Questo è il secondo livello. Altrimenti noto come livello rappresentativo. Progettato per la conversione del protocollo, nonché per la codifica e la decodifica dei dati. In questa fase, le richieste fornite dal livello dell'applicazione vengono trasformate in dati per la trasmissione sulla rete e viceversa.

Funzioni:

• compressione/decompressione dati;
• codifica/decodifica dati;
• richieste di reindirizzamento

Protocolli a livello di rete:

• LPP
• NDR

livello di sessione ( livello di sessione)

Questo Livello del modello di rete OSI responsabile del mantenimento della sessione. Grazie a questo livello, le applicazioni possono interagire tra loro per molto tempo.

Funzioni:

• concedere diritti
• creare/sospendere/ripristinare/terminare la comunicazione

Protocolli a livello di rete:

• ISO SP
• L2TP
• NetBIOS
• PPTP
• SMPP

strato di trasporto ( strato di trasporto)

Questo è il quarto livello, se conti dall'alto. Progettato per un trasferimento dati affidabile. Tuttavia, la trasmissione potrebbe non essere sempre affidabile. Sono possibili la duplicazione e la mancata consegna del pacchetto dati.

Protocolli a livello di rete:

• UDP
• SST
• RTP

livello di rete ( livello di rete)

IL Livello del modello di rete OSIè responsabile della determinazione del percorso migliore e più breve per il trasferimento dei dati.

Funzioni:

• assegnazione dell'indirizzo
• monitoraggio delle collisioni
• definizione del percorso
• commutazione

Protocolli a livello di rete:

• IPv4/IPv6
  
• CLNP
• IPSec
• RIP
• OSPF

Livello di collegamento ( livello di collegamento dati)

Questo è il sesto livello, che è responsabile della consegna dei dati tra dispositivi che si trovano nella stessa area di rete.

Funzioni:

• indirizzamento a livello hardware
• controllo degli errori
• Correzione dell'errore

Protocolli a livello di rete:

• SCONTRINO
• LAPD
• LAN senza fili IEEE 802.11,
• FDI
• ARCnet

Strato fisico ( strato fisico)

Il più basso e il più recente Livello del modello di rete OSI. Serve a definire la modalità di trasmissione dei dati in ambiente fisico/elettrico. Diciamo qualsiasi sito, ad esempio " giocare al casinò online http://bestforplay.net ", si trova su una sorta di server, le cui interfacce trasmettono anche una sorta di segnale elettrico attraverso cavi e fili.

Funzioni:

• determinazione del tipo di trasferimento dei dati
• trasferimento dati

Protocolli a livello di rete:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• Wi-Fi 802.11
• Interfaccia radio GSMUm
• ITU e ITU-T
• EIARS-232

Tabella del modello OSI a 7 livelli

Per creare nuove (e aggiornare vecchie) reti di computer e allo stesso tempo non affrontare problemi di compatibilità e interazione tra vari dispositivi di rete, sono stati sviluppati standard speciali: modelli di rete. Esistono vari modelli di rete, ma i più comuni e generalmente riconosciuti sono: il modello di rete OSI e. Questi modelli si basano sul principio della divisione della rete in livelli.

Modello di riferimento OSI

I primi giorni delle reti LAN, MAN e WAN erano caotici sotto molti aspetti. All'inizio degli anni '80, le dimensioni delle reti e il loro numero sono aumentate notevolmente. Quando le aziende si sono rese conto che potevano risparmiare denaro e aumentare la loro efficienza utilizzando le tecnologie di rete, hanno creato nuove reti e ampliato quelle esistenti non appena sono apparse nuove tecnologie di rete e nuove apparecchiature.

Tuttavia, verso la metà degli anni '80, queste stesse società iniziarono a incontrare difficoltà nell'espandere già il proprio reti esistenti. Reti che utilizzavano specifiche diverse e implementate diversi modi divenne sempre più difficile comunicare tra loro. Le aziende in questa situazione sono state le prime a rendersi conto che avevano bisogno di abbandonare l'utilizzo di marca (di proprietà) sistemi di rete.

Per risolvere il problema dell'incompatibilità di rete e dell'impossibilità di comunicare tra loro, l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) ha sviluppato vari schemi di rete come DECnet, Systems Network Architecture (SNA) e TCP/IP. Lo scopo della creazione di tali schemi era quello di sviluppare un insieme comune di regole di rete per tutti gli utenti. Come risultato di questa ricerca, ISO ha sviluppato un modello di rete che è stato in grado di aiutare i produttori di apparecchiature a creare reti compatibili tra loro e interoperare con successo. Il processo di suddivisione di un complesso compito di comunicazione di rete in attività più piccole separate può essere paragonato al processo di assemblaggio di un'auto.
Il processo di progettazione, produzione di parti e assemblaggio di un'auto, se considerato nel suo insieme, è molto complesso. È improbabile che ci sia uno specialista in grado di risolvere tutti i compiti richiesti durante l'assemblaggio di un'auto: assemblare un'auto da parti selezionate a caso o, diciamo,
nella fabbricazione del prodotto finale direttamente dal minerale di ferro. Per questo motivo, gli ingegneri progettisti sono coinvolti nella progettazione di un'auto, gli ingegneri di fonderia progettano stampi per la fusione di parti e ingegneri e tecnici di assemblaggio sono impegnati nell'assemblaggio di componenti e un'auto da parti finite.

Modello di riferimento OSI (Modello di riferimento OSI), pubblicato nel 1984, era uno schema descrittivo creato dall'ISO. Questo modello di riferimento ha fornito ai produttori di apparecchiature una serie di standard che hanno garantito una maggiore interoperabilità e interoperabilità tra varie tecnologie di rete e apparecchiature prodotte da numerose aziende in tutto il mondo.
Il modello di riferimento OSI è il modello principale utilizzato come
nozioni di base per le comunicazioni di rete.
Sebbene esistano altri modelli, la maggior parte degli OEM e Software sono guidati dal modello di riferimento OSI, soprattutto quando vogliono istruire gli utenti su come utilizzare i loro prodotti. Il modello di riferimento OSI è attualmente considerato il miglior strumento disponibile per istruire gli utenti su come funzionano le reti e su come inviare e ricevere dati su una rete.

Il modello di riferimento OSI definisce le funzioni di rete svolte da ciascuno dei suoi livelli. Ancora più importante, è la base per capire come le informazioni vengono trasmesse sulla rete. Inoltre, il modello OSI descrive come le informazioni o i pacchetti di dati si spostano dalle applicazioni software (come fogli di calcolo o elaboratori di testi) su un mezzo di trasmissione di rete (come cavi) ad altri programmi/applicazioni in esecuzione su un altro computer su tale rete, anche se il mittente e il destinatario utilizzano tipi diversi mezzi di trasmissione.

Livelli del modello di rete OSI (chiamato anche modello di riferimento OSI)

Il modello di rete OSI contiene sette livelli numerati, ognuno dei quali svolge le proprie funzioni. funzioni speciali in linea.

• Livello 7- livello di applicazione.
• Livello 6- livello di presentazione dei dati.
• Livello 5- livello di sessione.
• Livello 4- strato di trasporto.
• Livello 3- livello di rete.
• Livello 2- livello del canale.
• Livello 1- livello fisico.

Diagramma a strati del modello di rete OSI

Questa divisione delle funzioni svolte dalla rete è chiamata tiering. Dividere la rete in sette livelli offre i seguenti vantaggi:

• il processo di comunicazione in rete è suddiviso in passaggi più piccoli e più semplici;
• i componenti di rete sono standardizzati, il che consente di utilizzare e supportare apparecchiature di diversi produttori nella rete;
• la divisione del processo di scambio dati in livelli consente la comunicazione tra vari tipi hardware e software;
• le modifiche a un livello non influiscono sul funzionamento di altri livelli, il che consente di sviluppare rapidamente nuovi prodotti software e hardware;
• la comunicazione in una rete è suddivisa in componenti più piccola che li rende più facili da studiare.

Strati del modello di rete OSI e loro funzioni

Per trasferire i pacchetti di dati sulla rete dal mittente al destinatario, ogni livello del modello OSI deve eseguire il proprio insieme di funzioni. Queste funzioni sono descritte di seguito.

Livello 7: livello dell'applicazione

Livello di applicazioneè più vicino all'utente e fornisce servizi alle loro applicazioni. Si differenzia dagli altri livelli in quanto non fornisce servizi ad altri livelli; invece, fornisce solo servizi alle applicazioni che non rientrano nell'ambito del modello di riferimento OSI. Esempi di tali applicazioni sono i fogli di calcolo (ad esempio, Programma Excel) o elaboratori di testi (come Word). Il livello dell'applicazione determina la disponibilità reciproca dei partner della sessione di comunicazione, inoltre sincronizza la comunicazione e stabilisce un accordo sulle procedure di ripristino dei dati in caso di errori e sulle procedure di controllo dell'integrità dei dati. Esempi di applicazioni di livello 7 sono i protocolli telnet E http.

Livello 6: livello di presentazione

Compito livello di presentazioneè che le informazioni del livello dell'applicazione inviate da un sistema (mittente) possono essere lette dal livello dell'applicazione di un altro sistema (ricevitore). Se necessario, il livello di presentazione converte i dati in uno dei numerosi formati esistenti supportati da entrambi i sistemi. Un altro compito importante di questo livello è la crittografia e la decrittografia dei dati. Gli standard grafici tipici di livello 6 sono PICT, TIFF e JPEG. Esempi di standard del sesto livello del modello di riferimento, che descrivono il formato per la presentazione di audio e video, sono gli standard MIDI e MPEG.

Livello 5: livello di sessione

Come indica il nome stesso di questo livello, livello di sessione stabilisce una sessione di comunicazione tra due postazioni di lavoro, la gestisce e la interrompe. Il livello di sessione fornisce i propri servizi al livello di presentazione. Sincronizza inoltre il dialogo tra i livelli di presentazione dei due sistemi e gestisce lo scambio di dati. Oltre al suo principale funzione permanente- gestione, fornisce il livello di sessione trasmissione efficiente dati, la classe di servizio richiesta e l'invio di messaggi di emergenza relativi a problemi a livello di sessione, di presentazione o di applicazione. Esempi di protocolli di livello 5 sono network sistema di file(Network File System - NFS), X-Window System e AppleTalk Session Protocol (ASP).

Livello 4: livello di trasporto

Strato di trasporto segmenta i dati della stazione trasmittente e li riassembla in un unico insieme sul lato ricevente. Il confine tra il livello di trasporto e il livello di sessione può essere considerato come il confine tra protocolli applicativi e protocolli di comunicazione. Mentre i livelli dell'applicazione, della presentazione e della sessione si occupano degli aspetti di comunicazione correlati al funzionamento delle applicazioni, i quattro livelli inferiori si occupano del trasporto dei dati sulla rete. Il livello di trasporto cerca di fornire il servizio di trasferimento dei dati in modo tale che i dettagli del processo di trasferimento dei dati siano nascosti ai livelli superiori. In particolare, il compito del livello di trasporto è garantire l'affidabilità della trasmissione dei dati tra due postazioni di lavoro.
Quando si fornisce un servizio di comunicazione, il livello di trasporto stabilisce, mantiene e termina i circuiti virtuali come appropriato. Il rilevamento e il controllo degli errori di trasmissione vengono utilizzati per garantire l'affidabilità del servizio di trasporto. flussi informativi. Esempi di protocolli di livello 4 sono TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) e SPX (Sequenced Packet Exchange).

Livello 3: livello di rete

Strato di reteè un livello complesso che fornisce la selezione del percorso e l'interconnessione di due workstation che possono trovarsi in reti geograficamente distanti. Inoltre, il livello di rete si occupa dei problemi di indirizzamento logico. Esempi di protocolli di livello 3 sono il protocollo Internet (IP), il protocollo IPX (Internetwork Packet Exchange) e il protocollo AppleTalk.

Livello 2: livello di collegamento

Livello di collegamento (livello di collegamento dati) fornisce una trasmissione affidabile dei dati su un canale fisico. In questo caso, il livello di collegamento risolve i problemi di indirizzamento fisico (anziché logico), analisi della topologia di rete, accesso alla rete, notifica degli errori, consegna ordinata dei frame e controllo del flusso.

Livello 1: livello fisico

Livello fisico (livello fisico) definisce le specifiche elettriche, procedurali e funzionali per abilitare, mantenere e disattivare i collegamenti fisici tra i sistemi finali. Le specifiche del livello fisico definiscono i livelli di tensione, i tempi delle variazioni di tensione, la velocità dei dati fisici, la distanza massima di trasmissione, le connessioni fisiche e altri parametri simili.

P.S. Il modello di rete OSI non è invano considerato il modello di riferimento, perché. consente di standardizzare varie tecnologie di rete, garantisce l'interazione di dispositivi di rete e applicazioni di diversi livelli. Una chiara comprensione della divisione in livelli fornisce un quadro completo dell'organizzazione del lavoro reti di computer. Se qualcosa non è chiaro ora, allora devi colmare questa lacuna ora, perché. imparare cose più complesse sarà molto difficile.
In pratica se ne usa uno più semplice, che ha 4 livelli.