Соответствие уровней стека tcp/ip семиуровневой модели osi

Уровни OSI	Уровни TCP/IP	Протоколы TCP/IP
7 - Прикладной	I - Прикладной	WWW	FTP	telenet	SMTP	TFTP
6 - Представительский
5 - Сеансовый	II - Транспортный	TCP				UDP
4 - Транспортный
3 - Сетевой	III - Межсетевой	IP	ICMP	RIP	OSPF	ARP
2 - Канальный	IV - Интерфейсов	Ethernet, Token Ring, FDDI и др.
1 - Физический

Модель TCP/IP [Transmission Control Protocol / Internet Protocol] – четырёхуровневая модель взаимодействия сетей, предусматривающая объединение сетей на уровне межсетевого взаимодействия.

Одноранговые ЛВС – сети, в которых сетевые приложения равномерно распределены по рабочим станциям, частично выполняющим функции серверов.

ЛВС с архитектурой клиент-сервер – локальные сети с выделенным сервером.

Топология локальной вычислительной сети определяет расположение компьютеров, соединительных кабелей и сетевых элементов. Наибольшее распространение получили три базовые технологии (рис. 9): шина (bus), звезда (star), кольцо (ring) и смешанная топология.

1.

hub

2.

3.

Рис. 1.1. Базовые топологии ЛВС: 1-звезда; 2-шина: 3-кольцо

Топология на основе звезды требует применения центрального устройства – концентратора (hub). Выход из строя одного из компьютеров не повлияет на работоспособность сети. Недостаток – уязвимость центра. Топология на основе шины характеризуется тем, что все компьютеры подключены вдоль одного кабеля (магистрали). Передачу данных в любой момент времени может вести только один компьютер. Передаваемые данные поступают всем компьютерам, но принимает их только адресованный компьютер.

Чем больше компьютеров в сети, тем больше их выстраивается в очередь на передачу данных. При разрыве кабеля сеть распадается на сегменты и может прекратить функционирование.

Топология на основе кольца предусматривает передачу данных в одном направлении от компьютера к компьютеру, т.е. компьютеры выполняют роль ретрансляторов. При выходе из строя одного из компьютеров перестаёт функционировать вся сеть.

Кадр – то же, что и фрейм [frame] – единица передачи данных (группа битов) второго уровня стека протоколов модели OSI. Кроме данных, кадр содержит адрес получателя и управляющую информацию протокола.

Пакет [packet] – единица передачи данных третьего (сетевого) уровня стека протоколов модели OSI. Пакет имеет строго определённую структуру. Она предусматривает наличие заголовка, который содержит адрес получателя и адрес отправителя, данные для контроля ошибок, а также самого сообщения или его части, поскольку передаваемое сообщение (например, текстовой файл) может быть разделено и пересылаться в виде последовательности пакетов.

Широкополосная сеть – система, в которой реализовано несколько каналов передачи данных за счёт кодирования ( например, CDMA) информации, уплотнения или разделения (частотного или временного типа FDMA и TDMA) каналов.

Основные требования к вычислительным сетям: надёжность, пропускная способность (бит/c) и производительность (зависимость количества доставленных оконечным станциям пакетов от нагрузки на станциях-отправителях пакетов).

Сервер – высокопроизводительный компьютер сети, предоставляющий свои ресурсы рабочим станциям.

Рабочая станция (или клиент сети) – компьютер сети, имеющий доступ к ресурсам сети, но не предоставляющий в общее пользование свои ресурсы.

Хост [от англ. host- множество] – узловой высокопроизводительный компьютер с большим объёмом памяти.

Маршрутизатор [router] – промежуточная система, используемая для ретрансляции данных из одной сети в другую, от источника к приёмнику. Маршрутизатор анализирует и выбирает путь следования пакетов и реализует 3-й (межсетевой) уровень модели OSI. Современные маршрутизаторы работают со многими протоколами (IP, IPX и др.). В отличие от мостов маршрутизаторы являются активными устройствами, т.е. могут принимать решение по каждому пакету, который через них проходит, например, выбирать наилучший маршрут пересылки пакета.

Мост [bridge] – промежуточная система, используемая для взаимосвязи нескольких локальных сетей посредством ретрансляции кадров между однотипными сетями. Мост используют в случаях, когда протоколы верхних уровней совпадают. Мост не изменяет содержимого пакетов, ничего не добавляет к пакету и действует аналогично коммутаторам. Мосты работают на канальном уровне (уровень 2 модели OSI) и не различают пакеты, маршрутизируемые различными сетевыми протоколами. Использование мостов может быть обусловлено необходимостью увеличения общего количества узлов в сети.

Шлюз [gateway] – промежуточная система, соединяющая сети с различными несовместимыми протоколами верхних уровней стека протоколов (выше третьего) посредством трансляции протоколов.

Мультиплексор – микропроцессорное устройство, обеспечивающее сопряжение (мультиплексирование) нескольких трафиков в один общий канал, например, одновременная передача по одной и той же линии передачи оцифрованного голоса и компьютерных данных. Объединение различных трафиков в одной сети предусматривается интегрированными цифровыми сетями [ISDN – Integrated Services Digital Network].

Сетевой адаптер (сетевая карта) - отдельное устройство (включающее контроллер) для подключения шины компьютера (например, ISA или PCI ) к сетевому кабелю и обеспечения необходимого режима работы ЭВМ в сети.

Трансивер [transceiver] – вспомогательное устройство, соединяющее активное устройство с ЛВС.

Повторитель, репитер [repeater] – устройство, объединяющее два смежных сегмента ЛВС. Репитеры работают на первом (физическом) уровне модели OSI и осуществляют восстановление и усиление сигналов в целях компенсации их затухания в канале связи.

Фильтр [filter] – устройство или программа, осуществляющая определённое преобразование входных или выходных потоков сигналов данных по каким-либо признакам.

Брандмауэр [brandmauer, firewall] – средство защиты работающих в Интернете серверов и сетей от несанкционированного доступа. Предохраняет от попадания в защищаемый объект или выхода из него пакетов данных, которые не отвечают установленным правилам безопасности.

Идентификация получателя данных – механизм получения кадра тем клиентом (рабочей станцией) сети, которому данный кадр адресован. Поскольку рабочие станции сети передают данные небольшими блоками (кадрами), в заголовках которых помещается адрес получателя (идентификатор), то при распространении кадра по шине все станции сети игнорируют этот кадр, кроме той станции, идентификатор которой совпадает с адресом кадра. Станция- получатель копирует данные из кадра.

Ethernet – тип локальной сети (IEEE 802.3) с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением коллизий. В настоящее время, кроме Ethernet со скоростью 10 Мб/c, существуют быстрые сети Fast Ethernet со скоростью 100 Мб/c, а также гигабитные и 10 – гигабитные сети Ethernet.

Объединитель ЛВС [coupler] – пассивное устройство в узле ЛВС для взаимосвязи двух ветвей ЛВС (см. ГОСТ 29099-91).

Хаб [Hub – в переводе с англ. - «центр»] или концентратор (или центровик ЛВС) – многопортовый повторитель кадров (рис.1.2.), используемый в качестве центрального узла в сетях с топологие, основная функция - это повторение кадра либо на всех портах (как определено в стандарте Ethernet), либо только на некоторых портах, в соответствии с алгоритмом, определенным соответствующим стандартом.

Рис.1.2. Подключение компьютеров к портам концентратора

Условные обозначения: R- порт приёмника, T- порт передатчика

«звезда» или древовидной топологией. Хаб не имеет буфера памяти, является активным устройством, способным восстанавливать уровни сигналов, их синхронизацию и обнаруживать конфликты в сети.

В настоящее время термин «Hub» используется в сетях Ethernet для обозначения более широкого класса устройств, в частности:

1. Коммутирующий хаб (рис.1.3 а) обеспечивает коммутацию входящего пакета к соответствующему выходу (как и в коммутаторе) с возможностью одновременной коммутации между собой других линий, что обуславливает увеличение скорости передачи пакетов в сети.

2. Хаб локальной сети с коллективным доступом (рис. 1.3б) обеспечивает такой режим работы, что в каждый момент времени только одна станция (любая, подключённая к хабу) должна передавать пакеты, а остальные – принимать их.

a) б)

Входящие кадры

Рис.1.3. Работа хабов а) коммутирующий хаб; б) хаб с коллективным доступом

При построении сложных локальных сетей может использоваться подключение «звездой» к головному хабу [HHUB-header Hub] промежуточных хабов [IHUB-Intermediate Hub]. Такая конфигурация сети (рис.1.4.) часто реализуется в офисах размещением промежуточных хабов на различных этажах служебного здания.

Рис.1.4.. Включение хабов «звездой»

Примечание. В сетях Ethernet (со скоростью передачи 10 Мб/c) действует правило четырёх концентраторов - между любыми двумя компьютерами должно быть не более 4-х концентраторов (повторителей) (рис. 1.5.).

hub 1

. . . .

hub 2 hub 3 hub 4

. . . . . . . . . . . .

. . . .

hub 5

Рис. 1.5. Структура сети с максимально допустимым количеством хабов

Коммутатор [switch, switching hub] – микропроцессорное устройство, обеспечивающее трансляцию входящего кадра на требуемые выходящие линии. В настоящее время термины «коммутатор» и «хаб» часто являются синонимами. Коммутатор подобен мосту, однако обладает большим быстродействием. Коммутатор – это устройство, конструктивно выполненное в виде концентратора и действующее как высокоскоростной многопортовый мост [1].

Классификация коммутаторов:

1. Коммутатор с промежуточным хранением [store-and–forward switch] обеспечивает приём кадра по входящей линии, кратковременное хранение кадра в буфере памяти и отправку по соответствующей выходящей линии с необходимой скоростью [бит/c] для сопряжения с другими сетями. Такая процедура называется транзакцией.

2. Сквозной коммутатор [cut-through switch] обеспечивает коммутацию кадров без задержки, при этом не обеспечивается контроль за достоверностью передаваемых данных в связи с отсутствием подсчёта контрольной суммы чисел.

Промежуточная система – микропроцессорное устройство, обеспечивающее связь между подсетями (рис. 1.6.) объединённой сети посредством ретрансляции и маршрутизации пакетов. К промежуточным системам относят мосты, маршрутизаторы, шлюзы и др.

Рис.1.6. Включение промежуточной системы для объединения сетей

Коллизия – явление в сети, когда передача данных по несущей (линии передачи данных) осуществляется более чем одной станцией, что приводит к «столкновению» кадров. Для исключения коллизий используется протокол CSMA/CD [CarrierSence Multiple Access with Collision Detection] – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, который обеспечивает выполнение следующих процедур:

- если несущая свободна, то можно передавать;

- если несущая занята, нужно продолжать прослушивать несущую до тех пор, пока она не освободится, после чего немедленно начать передачу;

- после коллизии нужно подождать в течение случайного периода времени, после чего повторить попытку передачи.

Коммутаторы и мосты используют для деления сети на сегменты - домены коллизий (рис.1.7.). При возникновении коллизии в одном из сегментов сигнал коллизии поступает на соответствующий порт коммутатора, но на другие порты коммутатора не передаётся. Большая часть трафика планируется внутри сегментов, и лишь небольшая часть трафика – между сегментами.

Extranet – расширенный Intranet, включающий широкую сеть подсетей.

Internet – глобальная общественная коммуникационная сеть, имеет условное обозначение WWW [World Wide Web – Всемирная паутина], возникла но основе сети ERPANET. Классификация сетей по способам передачи. Различают сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов.

Классификация методов коммутации пакетов:

1. Коммутация методом виртуальных каналов (по аналогии с сетями с коммутацией физических каналов). Маршрут рассчитывается заранее, прежде чем будет отправлен первый пакет с данными. Как только маршрут установлен, все пакеты между парой компьютеров следуют по одному и тому же маршруту. В случае неисправности или перегрузки линии связи пакеты сохраняются в буферах узлов и выстраиваются в очередь на передачу.

2. Коммутация методом дейтаграмм (пакетов) является динамическим методом маршрутизации. Маршрут следования каждого пакета устанавливается узлами коммутации (маршрутизаторами) независимо. В связи с чем пакеты с одинаковыми адресами получателя необязательно следуют по одному и тому же маршруту и могут прийти к получателю в произвольном порядке. Последний узел связи восстанавливает порядок следования пакетов, прежде чем доставить их получателю.

Router

Switch

Switch

. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

Рис. 1.7. Структура сети с доменами коллизий

Intranet – объединённая сеть в пределах учреждения, использующая технологии и программные продукты сети Интернет.

URL [Uniform Resourse Locator] – адрес любого ресурса в WWW с указанием протокола передачи данных, с которым следует к нему обратиться. URL записывается следующим образом: протокол://адрес сервера (host domain).путь/имя файла. Пример записи: http://www.pgups.edu. Здесь http – протокол для работы с гипертекстами.

Домен – область пространства сети Интернет, которая обслуживается набором серверов и централизованно администрируется. Домен имеет своё имя.

DNS [Domain Name System] – система имён доменов, в которой каждому компьютеру наряду с IP-адресом присваивается доменное имя, например: www/trisoft.ru. Здесь домен первого уровня ru отражает географический признак (Россия) в отличие от ранее принятых обозначений в сетях США: edu – образование, com – коммерческие учреждения, net – сетевые организации.