УДК 004

Обмен данными в глобальной и локальной сети

Яровая Екатерина Владимировна – магистранта Гродненского государственного университета им Я. Купалы.

Аннотация: В статье затронуты история создания и причины возникновение первых компьютерных сетей, представлена краткая история модели OSI (The Open Systems Interconnection model). Мы поверхностно разберем все семь уровней модели OSI, посмотрим, для чего предназначен каждый из уровней модели OSI и какую роль выполняет в этой цепочке, сравним модель OSI и TCP/IP. Также будут затронуты некоторые протоколы передач данных, используемые в моделях.

Ключевые слова: модели OSI, TCP/IP, сеть, передача данных, интернет.

Компьютерные сети являются синтезом двух научно-технических отраслей – компьютерных и телекоммуникационных технологий. От телекоммуникационных систем компьютерная сеть взяла возможность передачи информации на большое расстояние, принципы кодирования и мультиплексирования данных. Также сеть представляет собой частную распределено-вычислительную систему, в которой группа компьютеров взаимосвязано выполняет набор задач в автоматическом режиме. Компьютерные сети сохраняют базовые принципы остальных сетей, например, электрической, телефонной или даже водопроводной, но имеет свои особенности. К ним относится, например, использование пакетов, – данные разбиваются на небольшие порции, которые самостоятельно передаются по сети к конечному узлу.

Первые глобальные сети в целях экономии использовали для передачи данных телефонные каналы тональной частоты. С помощью такого подхода можно было передавать небольшие текстовые файлы на электронную почту.

В 1969 году министерство обороны США соединило суперкомпьютеры в единую сеть, которая получила название ARPANET. Она и стала прародителем глобальной сети Интернет.

На заре зарождения интернета каждый вендор использовал для передачи данных по сети свои технические решения. Они были несовместимы с другими вендорами. Такая сеть была бы кошмаром и усложнила бы жизнь всем. Эту проблему надо было решать. Задачу взяла на себя международная организация по стандартизации (ISO – International Organization for Standartization). После изучения ряда применяемых в то время моделей была изобретена модель OSI (The Open Systems Interconnection model). Она появилась на свет в 1984 году, но как это часто бывает, пока специалисты думали, как ее улучшить и модернизировать, другие модели заняли ниши, и в настоящее время OSI не используют. Но принцип ее работы весьма схож с остальными моделями и отличается незначительными нюансами.

Состоит модель OSI из семи уровней и каждый из уровней выполняет строго отведенную задачу. Мы рассмотрим все семь уровней снизу вверх. Физический уровень (Physical Layer) – это физическая и электрическая среда передачи данных. На этом уровне определяется, как будет происходить передача данных: с помощью электрических сигналов, световых импульсов или радиоволны. Данные, полученные из сети, к примеру, файл, в первую очередь попадают на этот уровень в виде последовательности электрических сигналов и конвертируется в битовую последовательность для следующего уровня – канального (Data Link Layer).Он отвечает за проверку целостности данных, обнаружение устранение и ошибок. Тут же происходит проверка МАС-адреса (уникального идентификатора, присваиваемого каждой единице оборудования в компьютерных сетях). Если все в порядке он передает данные выше в сетевой уровень (Network Layer) – на этом уровне происходит проверка IP-адреса и определение кратчайшего маршрута. Также на этом уровне работают протоколы на IPv4 и IPv6. Если все проверки прошли успешно, данные поднимаются на транспортный уровень (Transport Layer) на котором появляется новое понятие – «порт». По порту определяется, к какому приложению или сервису относятся данные. К примеру, веб-сервисы работают для HTTP – 80 порт, а для HTTPS – 443. Следующий уровень – сеансовый (Session Layer). Если мы говорим в контексте веб-приложения, то на этом уровне устанавливается сеанс между клиентской частью приложения и его серверной частью. Далее идет уровень представления (Presentation Layer), он преобразует информацию в читабельный вид для прикладного уровня, другими словами, выполняет задачу кодирования и декодирования данных. И седьмой уровень – прикладной (Application Layer), самый простой для понимания. Как раз на этом уровне обычный пользователь и начинает свое взаимодействие с данными, тут работают привычные для всех браузеры, приложения для работы с почтой и так далее.

Пока модель OSI разрабатывалась и не использовалась в период разработки, рынок был занят другим стеком протоколов TCP/IP. Он был разработан Министерством обороны США и включает в себя только 4 уровня. В некоторых источниках он обозначается как модель DoD (Department of Defence). Но, по сути, принципы здесь точно такие же, как и в модели OSI.

Данные не могут перескакивать между уровнями и каждый уровень должен внести свой незаменимый вклад. На каждом уровне данные имеют свою структуру и свое название, к примеру, на одном уровне данные обозначают как PDU (Protocol Data Units), а на другом как кадры. Процессы работают как сверху вниз (с прикладного до физического уровня), так и наоборот. Процесс отправки на физическом уровне называется инкапсуляцией, процесс получение данных – деинкапсуляцией.

Кратко пробежимся по различиям сверху вниз. Первый уровень в DoD (прикладной или уровень приложений (process/application), включает в себя три верхних уровня из модели OSI: прикладной, представления и сеансовый уровни. Второй уровень – транспортный (transport), он без изменений. Далее идет межсетевой уровень (internet), в OSI – это сетевой уровень. И заключительный, четвертый уровень сетевого доступа (network access), соответствует канальному и физическому уровням, которые являются двумя нижними уровнями в OSI.

В заключение дадим еще один интересный факт. Компания Apple в 1984 году создала свой стек сетевых протоколов под названием AppleTalk. Но и она отказалась от своей разработки и перешла на использование TCP/IP.

Список литературы

  1. В. Олифер, Н. Олифер "Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник" (2016).
  2. Джеймс Куроуз, Кит Росс Компьютерные сети. Нисходящий подход 6-е издание (2016).
  3. Д. Куроуз, Т. Росс "Компьютерные сети. Настольная книга системного администратора" (2016).
  4. Хант К. TCP IP. Сетевое администрирование (3-е издание, 1988).
  5. Снейдер Йон Эффективное программирование TCP IP (2009).
  6. Gary Donahue “Network Warrior” (2-е издание).

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail