БИБЛИЯ ХАКЕРА

Эталонная модель OSI

Перемещение информации между компьютерами различных схем является чрезвычайно сложной задачей. Вначале 1980 гг. Международная Организация по Стандартизации (ISO) признала необходимость в созда­ния модели сети, которая могла бы помочь поставщикам создавать реали­зации взаимодействующих сетей. Эту потребность удовлетворяет эталон­ная модель «Взаимодействие Открытых Систем» (OSI), выпущенная в 1984 году.

Эталонная модель OSI быстро стала архитектурной моде­

Лью для передачи межкомпьютерных сообщений. Несмотря на то, что были разработаны другие архитектурные модели (в основном патентован­ные), большинство поставщиков сетей, когда им необходимо предоста­вить обучающую информацию пользователям поставляемых ими изде­лий, ссылаются на них как на изделия для сети, соответствующей эталонной модели OSI. И действительно, эта модель является самым луч­шим средством, имеющемся в распоряжении тех, кто надеется изучить технологию сетей.

Иерархическая связь

Эталонная модель делит проблему перемещения информации между компьютерами через среду сети на семь менее крупных, и следова­тельно, более легко разрешимых проблем. Каждая из этих семи проблем выбрана потому, что она относительно автономна, и следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию.

Каждая из семи областей проблемы решалась с помощью одного из уровней модели. Большинство устройств сети реализует все семь уровней. Однако в режиме потока информации некоторые реализации сети пропу­скают один или более уровней. Два самых низших уровня OSI реализуют­ся аппаратным и программным обеспечением; остальные пять высших уровней, как правило, реализуются программным обеспечением.

Справочная модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через среду сети (например, провода) от одной приклад­ной программы (например, программы обработки крупноформатных таб­лиц) до другой прикладной программы, находящейся в другом компьюте­ре. Так как информация, которая должна быть отослана, проходит вниз через уровни системы, по мере этого продвижения она становится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту ин­формацию, которую понимают компьютеры, а именно «единицы» и «нули».

Проблемы совместимости

Эталонная модель OSI не является реализацией сети. Она только определяет функции каждого уровня. В этом отношении она напоминает план для постройки корабля. Точно также, какдля выполнения фактиче­ской работы по плану могут быть заключены контракты с любым количе­ством кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могут построить протокол реализации по спецификации протокола. И ес­ли этот план не будет предельно понятным, корабли, построенные раз­личными компаниями, пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут отличаться друг от друга. Примером самого не­значительного отличия могут быть гвозди, забитые в разных местах.

Чем объясняется разница в реализациях одного и того же плана ко­рабля (или спецификации протокола)? Частично эта разница вызвана не­способностью любой спецификации учесть все возможные детали реали­зации. Кроме того, разные люди, реализующие один и тот же проект, всегда интерпретируют его немного по-разному. И наконец, неизбежные ошибки реализации приводят к тому, что изделия разных реализаций от­личаются исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола X одной компании не всегда взаимодействует с реализацией этого прото­кола, осуществленной другой компанией.

Уровни OSI

Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций, которые он должен выполнить для того, чтобы связь могла состояться.

Прикладной уровень

Прикладной уровень — это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI. Примерами та­ких прикладных процессов могут служить программы обработки крупно­масштабных таблиц, программы обработки слов, программы банковских терминалов.

Прикладной уровень идентифицирует устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работа­ющие прикладные программы, атакже устанавливает соглашение по про­цедурам устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

Представительный уровень

' Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, по­сылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для при­кладного уровня другой системы. При необходимости представительный уровень осуществляет трансляцию между множеством форматов пред­ставления информации путем использования общего формата представ­ления информации.

Представительный уровень занят не только форматом и представ­лением фактическихданных пользователя, но также структурами данных, которые используют программы. Поэтому кроме трансформации форма­та фактических данных (если она необходима), представительный уро­вень согласует синтаксис передачи данных для прикладного уровня.

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, уп­равляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задача­ми. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления (сеансовый уровень обеспечивает своими услугами пред­ставительный уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог меж­ду объектами представительного уровня и управляет обменом информа­ции между ними. В дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах се­ансового, представительного и прикладного уровней.

Транспортный уровень

Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представлена как граница между протоколами прикладного уровня и про­токолами низших уровней. В то время как прикладной, представитель­ный и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, четыре низ­ших уровня решают проблемы транспортировки данных.

Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по транспорти­ровке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости вни­кать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через объединенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транс­портный "уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, систем об­наружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения сис­темы данными из другой системы).

Сетевой уровень

Сетевой уровень — это комплексный уровень, который обеспечива­ет возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным «подсетям», которые могут нахо­диться в разных географических пунктах. В данном случае «подсеть» — это по сути независимый сетевой кабель (иногда называемый сегментом).

Так как две конечные системы, желающие организовать связь, мо­жет разделять значительное географическое расстояние и множество под­сетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последователь­ность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы се­тевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень

Канальный уровень (формально называемый информационно-ка­нальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физиче­ский канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической ад­ресации), топологии сети, линейнойдисциплины (каким образом конеч­ной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информа­ции.

Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механичес­кие, процедурные и функциональные характеристики активации» поддер­жания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, ско­рость передачи физической информации, максимальные расстояния пе­редачи информации, физические соединители и другие аналогичные ха­рактеристики.

Адресация

Существенным компонентом любой системы сети является опреде­ление местонахождения компьютерных систем. Существуют различные схемы адресации, используемые для этой цели, которые зависят от ис­пользуемого семейства протоколов. Другими словами, адресация Apple - Talk отличается от адресации TCP/IP, которая в свою очередь отличается от адресации OSI.

Двумя важными типами адресов являются адреса канального уров­ня и адреса сетевого уровня. Адреса канального уровня (называемые так­же физическими или аппаратными адресами), как правило, уникальны для каждого сетевого соединения. У большинства локальных сетей (LAN) адреса канального уровня размещены в схеме интерфейса; они назнача­ются той организацией, которая определяет стандарт протокола, пред­ставленный этим интерфейсом. Так как большинство компьютерных си­стем имеют одно физическое сетевое соединение, они имеют только один адрес канального уровня. Роутеры и другие системы, соединенные с мно­жеством физических сетей, могут иметь множество адресов канального уровня.

В отличие от адресов канального уровня, которые обычно сущест­вуют в пределах плоского адресного пространства, адреса сетевого уров­ня обычно иерархические. Другими словами, они похожи на почтовые ад­реса, которые описывают местонахождение человека, указывая страну, штат, почтовый индекс, город, улицу, адрес на этой улице и наконец, имя. Хорошим примером одноуровневой адресации является номерная систе­ма социальной безопасности США, в соответствии с которой каждый че­ловек имеет один уникальный номер, присвоенный ему службой безопас­ности.

Иерархические адреса делают сортировку адресов и повторный вы­зов более легкими путем исключения крупных блоков логически схожих адресов в процессе последовательности операций сравнения. Например, можно исключить все другие страны, если в адресе указана страна «Ир­ландия». Легкость сортировки и повторного вызова являются причиной того, что используют адреса сетевого уровня в качестве базиса

Маршрутизации.

Адреса сетевого уровня различаются в зависимости от используемо­го семейства протоколов, однако они, как правило, используют соответ­ствующие логические разделы для нахождения компьютерных систем в объединенной сети. Некоторые из этих логических разделов базируются на физических характеристиках сети (таких, как сегмент сети, в котором находится какая-нибудь система); другие логические разделы базируются на группировках, не имеющих физического базиса (например, «зона» AppleTalk).

Блоки данных, пакеты и сообщения

После того, как по адресам установили местоположение компью­терных систем, может быть произведен обмен информацией между двумя или более системами. В литературе по объединенным сетям наблюдается непоследовательность в наименовании логически сгруппированных бло­ков информации, которая перемещается между компьютерными система­ми. «блок данных», «пакет», «блок данных протокола», «PDU», «сегмент», «сообщение» — используются все эти и другие термины, в зависимости от прихоти тех, кто пишет спецификации протоколов.

Как правило, «блок данных» (frame) обозначает блок информации, источником и пунктом назначения которого являются объекты канально­го уровня. Термин «пакет» (packet) обозначает блок информации, у кото­рого источник и пункт назначения — объекты сетевого уровня. И нако­нец, термин «сообщение» (message) обозначает информационный блок, у которого объекты источника и места назначения находятся выше сетево­го уровня. Термин «сообщение» используется также для обозначения от­дельных информационных блоков низших уровней, которые имеют спе­циальное, хорошо сформулированное назначение.