1.5 Сетевой уровень модели osi

Канальный уровень осуществляет передачу данных между «соседними» устройствами, но если эти устройства разделяют разнородные сети, передающие данные, то особое значение приобретают протоколы следующего уровня – сетевого уровня (Network Layer).

Данный уровень служит для построения единой транспортной системы, основой которой могут стать сети, использующие различные принципы передачи данных. Схема такой сети представлена на рисунке 1.4 – в качестве протокола сетевого уровня показан IP.

Внутри сети доставка данных (кадров) обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных (пакетов) между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального уровня.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от слова hop — прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Рисунок 1.4 – Сетевой уровень

Например, на рисунке 1.4 изображены две сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами 1.2 и 2.1 в данной сети пролегает два маршрута: первый – через маршрутизаторы 1 и 3, а второй – через маршрутизаторы 1, 2 и 3.

На сетевом уровне определяется два вида протоколов.

Первый вид — сетевые протоколы (routed protocols) — реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня.

Однако часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршрутизации (routing protocols). С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.

На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов — Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют сути.

1.6 Транспортный уровень модели osi

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Под степенью надежности понимается сложность процедур, которые бы обеспечили более высокому уровню достаточный уровень сервиса.

К примеру, в качестве приоритетных задач можно выбрать обнаружение и исправление ошибок, или высокую срочность доставки, или восстановление аварийно-прерванной связи. Тип сервиса протокола транспортного уровня для различных сетей может быть разным.

Основная функция данного уровня – принять данные от сеансового уровня, разбить их при необходимости на небольшие части, передать их сетевому уровню и гарантировать, что эти части в правильном виде прибудут по назначению. Кроме того, все это должно быть сделано эффективно и таким образом, чтобы изолировать более высокие уровни от каких-либо изменений в аппаратной технологии.

На рисунке 1.4 представлен пример транспортного уровня.

Рисунок 1.4 – Транспортный уровень

Транспортный уровень является настоящим сквозным уровнем, то есть доставляющим сообщения от источника к адресату. Другими словами, программа на машине-источнике поддерживает связь с подобной программой на другой машине-источнике при помощи заголовков сообщений и управляющих сообщений. На более низких уровнях для поддержки этого соединения устанавливаются соединения между всеми соседними машинами, через которые проходит маршрут сообщений. Различие между уровнями с 1 по 3, действующими по принципу звеньев цепи, и уровнями с 4 по 7, являющимися сквозными, проиллюстрировано на рисунке 1.1.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети — компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Протоколы четырех нижних уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в сетях. Остальные три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сервисов и сетевых услуг приложениям на основании имеющейся транспортной подсистемы.