Чем занимается сетевой уровень
Сетевой уровень
Содержание
Введение, сервисы [ править ]
Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.
Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
Возможны два типа сервисов:
Принципиальные отличия представлены в таблице:
Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня. Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).
Роутинг на сетевом уровне [ править ]
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Схемы доставки данных [ править ]
Алгоритмы роутинга [ править ]
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.
В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
Алгоритм на основе расстояния между устройствами [ править ]
Используют алгоритм Форда-Беллмана. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.
Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.
Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
Link-state algorithm [ править ]
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.
Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается алгоритм Дейкстры, в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.
Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
Path vector algorithm [ править ]
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.
Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
Зачем вообще нужен роутинг [ править ]
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
Пример [ править ]
Представим следующий граф:
Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.
Сетевой уровень TCP/IP
Уровень приложений включает в себя множество протоколов. Транспортный уровень включает меньшее количество протоколов (в первую очередь TCP и UDP). Сетевой уровень TCP/IP включает в себя очень небольшое количество протоколов, но только один основной протокол: IP (Internet Protocol, Интернет-протокол). Фактически, название TCP/IP – это просто названия двух наиболее распространенных протоколов (TCP и IP), разделенные знаком /.
IP обеспечивает несколько функций, в первую очередь адресацию и маршрутизацию. Этот раздел начинается со сравнения IP-адресации и маршрутизации с другой широко известной системой, использующей адресацию и маршрутизацию: почтовой службой. Затем в данном разделе рассказывается об IP-адресации и маршрутизации (более подробная информация представлена в главе 3 «Основы WAN и IP-маршрутизации»).
Интернет-протокол и почтовая служба
Представьте, что вы только что написали два письма: одно другу на другом конце страны и одно другу на другом конце города. Вы указали на конвертах адреса, приклеили марки и готовы отдать обоих на почту. Есть ли разница в том, как вы поступите с каждым письмом? На самом деле, нет. Обычно вы просто кладете их в один почтовый ящик и ожидаете, что почтовая служба доставит оба письма.
Но почтовая служба должна думать о каждом письме отдельно, а затем принимать решение о том, куда отправить каждое письмо, чтобы оно было доставлено. Что касается письма, пересылаемого внутри города, людям в местном почтовом отделении, вероятно, просто нужно переместить письмо в другой грузовик.
В случае с письмом, которое должно пересечь страну, почтовая служба отправляет его в другое почтовое отделение, затем в другое и так далее, пока письмо не будет доставлено через всю страну. В каждом почтовом отделении почтовая служба должна обработать письмо и выбрать, куда его отправить дальше.
Чтобы всё это работало, у почтовой службы есть регулярные маршруты для небольших грузовиков, больших грузовиков, самолетов, лодок и т.д. для перемещения писем между почтовыми отделениями. Служба должна иметь возможность получать и пересылать письма, а также принимать правильные решения о том, куда отправлять каждое письмо в следующий раз, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 – Пересылка (маршрутизация) писем почтовой службой
Продолжая размышлять о почтовой службе, подумайте о разнице между человеком, отправляющим письмо, и работой, которую выполняет почтовая служба. Человек, отправляющий письма, ожидает, что почтовая служба будет доставлять письмо большую часть времени. Однако человеку, отправляющему письмо, не нужно знать подробности того, по какому пути идут письма. Почтовая служба, напротив, не создает письмо, а принимает его от клиента. Затем почтовая служба должна знать подробности об адресах и почтовых индексах, которые группируют адреса в более крупные группы, и должна иметь возможность доставлять письма.
Приложение TCP/IP и транспортный уровень действуют как человек, отправляющий письма через почтовую службу. Эти верхние уровни работают одинаково, независимо от того, находятся ли хост-компьютеры конечных точек в той же локальной сети или отделены всем Интернетом. Чтобы отправить сообщение, эти верхние уровни запрашивают уровень ниже, сетевой уровень, чтобы доставить сообщение.
Нижние уровни модели TCP/IP действуют больше как почтовая служба, доставляя эти сообщения правильным адресатам. Для этого эти нижние уровни должны понимать используемую физическую сеть, потому что они должны выбирать, как лучше всего доставлять данные от одного хоста к другому.
Итак, какое всё это имеет значение для сетей? Что ж, сетевой уровень сетевой модели TCP/IP, в первую очередь определяемый Интернет-протоколом (IP), работает во многом как почтовая служба. IP определяет, что каждый хост-компьютер должен иметь свой IP-адрес, так же как почтовая служба определяет адресацию, которая позволяет использовать уникальные адреса для каждого дома, квартиры или предприятия. Точно так же IP определяет процесс маршрутизации, и поэтому устройства, называемые маршрутизаторами, пересылая пакеты данных, чтобы те были доставлены в правильные места назначения, могут работать как почтовое отделение. Подобно тому, как почтовая служба создала необходимую инфраструктуру для доставки писем (почтовые отделения, сортировочные машины, грузовики, самолеты и персонал), сетевой уровень определяет детали того, как должна быть создана сетевая инфраструктура, чтобы сеть могла доставлять данные на все компьютеры в сети.
Основы адресации интернет-протокола
IP определяет адреса по нескольким важным причинам. Во-первых, каждому устройству, использующему TCP/IP, (каждому хосту TCP/IP) нужен уникальный адрес, чтобы его можно было идентифицировать в сети. IP также определяет, как группировать адреса вместе, точно так же, как почтовая система группирует адреса на основе почтовых индексов (например, почтовые индексы в РФ).
Чтобы понять основы, посмотрите на рисунок 2, на котором показаны знакомые нам веб-сервер Гарри и веб-браузер Роба; но теперь сеть между этими двумя компьютерами уже не игнорируется, и показана часть сетевой инфраструктуры.
Рисунок 2 – Простая сеть TCP/IP: три маршрутизатора с группами IP-адресов
Кроме того, на рисунке 2 представлены значки, представляющие IP-маршрутизаторы. Маршрутизаторы – это сетевые устройства, которые соединяют части сети TCP/IP вместе с целью маршрутизации (пересылки) IP-пакетов в правильное место назначения. Маршрутизаторы выполняют аналогичную работу, выполняемую каждым почтовым отделением: они получают IP-пакеты на различных физических интерфейсах, принимают решения на основе IP-адреса, включенного в пакет, а затем физически пересылают этот пакет через какой-либо другой сетевой интерфейс.
Основы IP-маршрутизации
Сетевой уровень TCP/IP, использующий протокол IP, предоставляет услугу пересылки IP-пакетов от одного устройства к другому. Любое устройство с IP-адресом может подключаться к сети TCP/IP и отправлять пакеты. В данном разделе для понимания показан простой пример IP-маршрутизации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Термин IP-хост относится к любому устройству, независимо от размера и мощности, которое имеет IP-адрес и подключается к любой сети TCP/IP.
На рисунке 3 повторяется знакомый случай, когда веб-сервер Гарри хочет отправить часть веб-страницы Робу, но теперь с подробностями, относящимися к IP. Обратите внимание на левый нижний угол, где показаны готовые к отправке сервером Гарри уже знакомые данные приложения, заголовок HTTP и заголовок TCP. Кроме того, сообщение теперь содержит заголовок IP, который включает в себя IP-адрес источника (IP-адрес Гарри, 1.1.1.1) и IP-адрес назначения (IP-адреса Боба, 2.2.2.2).
Рисунок 3 – Простой пример маршрутизации
Шаг 1 (слева на рисунке 3) начинается с того, что Гарри готов отправить IP-пакет. IP-процесс сервера Гарри решает отправить пакет на какой-то маршрутизатор (ближайший маршрутизатор в той же локальной сети), ожидая, что маршрутизатор будет знать, как пересылать пакет (эта логика очень похожа на то, как мы с вами отправляем все наши письма, кладя их в ближайший почтовый ящик). Гарри не нужно больше ничего знать о топологии сети или о других маршрутизаторах.
На шаге 2 маршрутизатор R1 получает IP-пакет, и IP-процесс R1 принимает решение. R1 смотрит на адрес назначения (2.2.2.2), сравнивает этот адрес со своими известными IP-маршрутами и выбирает пересылку пакета на маршрутизатор R2. Этот процесс пересылки IP-пакета называется IP-маршрутизацией (или просто маршрутизацией).
На шаге 3 маршрутизатор R2 повторяет ту же логику, что и маршрутизатор R1. IP-процесс R2 сравнивает IP-адрес назначения пакета (2.2.2.2) с известными IP-маршрутами R2 и выбирает пересылку пакета направо, к Робу.
При подготовке к CCNA, вы изучите IP глубже, чем любой другой протокол. Более чем в половине статей данной серии обсуждаются особенности, связанные с адресацией, IP-маршрутизацией и тем, как маршрутизаторы выполняют маршрутизацию.
Функции сетевого уровня модели OSI.
В данной статье мы рассмотрим функции сетевого уровня. Вспомним чем занимается сетевой уровень.
Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имен в физические адреса. Сетевой уровень обеспечивает установление, поддержание и разъединение сетевых соединений между системами, содержащими взаимодействующие прикладные объекты, а также предоставляет функциональные и процедурные средства для блочного обмена данными между транспортными объектами по сетевым соединениям.
Сетевой уровень определяет маршрут транспортного объекта-отправителя к транспортному объекту-получателю и обеспечивает независимость от особенностей маршрутизации и ретрансляции, связанных с установлением и использованием данного сетевого соединения. Это тот случай, когда несколько [под]сетей используются последовательно или параллельно.
Как работает сетевой уровень?
Оборудование, работающее на сетевом уровне: маршрутизатор.
Маршрутизатор (проф. жарг. раутер, рутер, роутер (router) — специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации.
Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.
Виды протоколов сетевого уровня:
Функции сетевого уровня
Сетевые протоколы
ICMP (Internet Control Message Protocol — протокол межсетевых управляющих сообщений) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. Также на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.
IP-адрес (IP address, Internet Protocol Address «адрес Интернет-протокола») — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP.
Протоколы маршрутизации
RIP – протокол маршрутной информации (Routing Information Protocol) — один из самых простых протоколов маршрутизации. Применяется в небольших компьютерных сетях, позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах (участок сети между двумя узлами)), получая ее от соседних маршрутизаторов.
OSPF (Open Shortest Path First) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры (Алгоритм, который находит кратчайшие пути от одной из вершин графа до всех остальных.).
Протоколы разрешения адресов
ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол в компьютерных сетях, предназначенный для определения MAC-адреса, имея IP-адрес другого компьютера.
Простое пособие по сетевой модели OSI для начинающих
Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.
Модель OSI является эталонной. Эталонная она потому, что полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model означает «эталонная модель». Вначале рассмотрим общую информацию, а потом перейдем к частным аспектам.
Принцип устройства сетевой модели
Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений.
В процессе передачи данных всегда участвуют устройство-отправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных, детально описывает семиуровневая модель OSI.
На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).
Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.
Первый, физический уровень (physical layer, L1)
Начнем с самого нижнего уровня. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами, «железом». Компьютерное железо не понимает, что такое картинка или что на ней изображено, железу картинка понятна только в виде набора нулей и единиц, то есть бит. В данном случае бит является блоком данных протокола, сокращенно PDU (Protocol Data Unit).
Каждый уровень имеет свои PDU, представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.
Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по проводам (например, через оптоволокно) или без проводов (например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее).
Второй уровень, канальный (data link layer, L2)
Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?
Второй уровень решает проблему адресации при передаче информации. Канальный уровень получает биты и превращает их в кадры (frame, также «фреймы»). Задача здесь — сформировать кадры с адресом отправителя и получателя, после чего отправить их по сети.
У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей.
На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.
Третий уровень, сетевой (network layer, L3)
На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.
На сетевом уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса преобразуются в 32-битные IP-адреса и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.
Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)
Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:
Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.
Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.
Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.
При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.
Главное отличие датаграмм в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. Датаграмма и сегмент — это два PDU транспортного уровня модели OSI. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.
Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.
Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)
Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.
Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).
Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.
Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)
О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень занимается тем, что представляет данные (которые все еще являются PDU) в понятном человеку и машине виде. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне.
Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). Помимо перечисленного, шестой уровень занимается шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.
Седьмой уровень, прикладной (application layer)
Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.
Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.
Протоколы здесь используют UDP (например, DHCP, FTP) или TCP (например, HTTP, HTTPS, SFTP (Simple FTP), DNS). Прикладной уровень является самым верхним по иерархии, но при этом его легче всего объяснить.
Критика модели OSI
Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.
Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.
Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.
Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.
Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.
Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.
Вывод, роль модели OSI при построении сетей
В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, сервисный, который встречается в интеллектуальных или сотовых сетях, или восьмой — так называют самого пользователя.
Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.
Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.
Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.