2. Аналіз методів рішення задачі побудови лом

   1. Базова модель osi (Open System Interconnection)

Міжнародна Організація з Стандартами (МОС, International Standards Organization -ISO) запропонувала в якості стандарту відкритих систем семирівневу комунікаційну модель (рис. 1.2), відому як OSI-модель (Open Systems Interconnection) - модель Взаємодії Відкритих Систем (ВОС).

Вузол (система) А		Вузол (система) B
7 - прикладний		7 – applicationlayer
6 - представницький		6 – presentationlayer
5 - сеансовий		5 – sessionlayer
4 - транспортний		4 – transportlayer
3 - мережевий		3 – networklayer
2 - канальний		2 – datalinklayer
1 - фізичний		1 – physicallayer
Середовище передачі

Рисунок 1.2 – OSI – модель локальних мереж

Кожен рівень OSI-моделі відповідає за окремі специфічні функції в комунікаціях і реалізується технічними та програмними засобами обчислювальної мережі.

Рівень 1 – фізичний (physical layer) – найнижчий рівень OSI-моделі, що визначає процес проходження сигналів через середовище передачі між мережевими пристроями (вузлами мережі).

Реалізує управління каналом зв’язку:

• підключення і відключення каналу зв’язку;

• формування переданих сигналів і т.п.

Описує:

• механічні, електричні і функціональні характеристики середовища передачі;

• засоби для встановлення, підтримки і роз’єднання фізичного з’єднання.

Забезпечує при необхідності:

• кодування даних;

• модуляцію сигналу, переданого по середовищу.

Дані фізичного рівня представляють собою потік бітів (послідовність нулів або одиниць), закодовані у вигляді електричних, оптичних або радіо сигналів.

Через наявність перешкод, що впливають на електричну лінію зв’язку, достовірність передачі, вимірювана як імовірність спотворення одного біта, складає 10^-4– 10^-6. Це означає, що в середньому на 10000 – 1000000 біт даних, що передаються один біт виявляється спотвореним.

Рівень 2 – канальний рівень або рівень передачі даних (datalink layer) є другим рівнем OSI-моделі.

Реалізує управління:

• доступом мережевих пристроїв до середовища передачі, коли два або більше пристроїв можуть використовувати одну і ту ж середу передачі;

• надійну передачу даних в каналі зв’язку, що дозволяє збільшити достовірність передачі даних на 2-4 порядку.

Описує методи доступу мережних пристроїв до середовища передачі, засновані, наприклад, на передачі маркера або на суперництві.

Забезпечує:

• функціональні та процедурні засоби для встановлення, підтримки і розриву з’єднання;

• управління потоком для запобігання переповнення приймального пристрою, якщо його швидкість менше, ніж швидкість передавального пристрою;

• надійну передачу даних через фізичний канал з ймовірністю спотворення даних 10^-8– 10^-9 за рахунок застосування методів і засоби контролю переданих даних і повторної передачі даних при виявленні помилки.

Таким чином, канальний рівень забезпечує достатньо надійну передачу даних через ненадійний фізичний канал.

Блок даних, який передається на канальному рівні, називається кадром (frame).

На канальному рівні з’являється властивість адресується переданих даних у вигляді фізичних (машинних) адрес, званих також МАС-адресами і є зазвичай унікальними ідентифікаторами мережевих пристроїв.

МАС-адреси в ЛВС Ethernet і Token Ring є 6-байтними і записуються в шістнадцятковому вигляді, причому байти адреси розділені дефісом, наприклад: 00-19-45-A2-B4-DE

До процедур канального рівня відносяться:

• додавання в кадри відповідних адрес;

• контроль помилок;

• повторна, при необхідності, передача кадрів.

На канальному рівні працюють ЛВС Ethernet, Token Ring і FDDI.

Рівень 3 – мережевий рівень (network layer), на відміну від двох попередніх, відповідає за передачу даних у СПД і управляє маршрутизацією повідомлень – передачею через кілька каналів зв’язку по одній або декількох мереж, що зазвичай вимагає включення в пакет адресу одержувача.

Блок даних, який передається на мережевому рівні, називається пакетом (packet).

Мережевий адреса – це специфічний ідентифікатор для кожної проміжної мережі між джерелом і приймачем інформації. Мережевий рівень реалізує:

• обробку помилок;

• мультиплексування пакетів;

• управління потоками даних.

Найвідоміші протоколи цього рівня:

• Х.25 у мережах з комутацією пакетів;

• IP в мережах TCP / IP;

• IPX / SPX в мережах NetWare.

Крім того, до мережевого рівня відносяться протоколи побудови маршрутних таблиць для маршрутизаторів: OSPF, RIP, ES-IS, IS-IS.

Рівень 4 – транспортний рівень (transport layer) найбільш цікавий з вищих рівнів для адміністраторів і розробників мереж, так як він управляє наскрізною передачею повідомлень між кінцевими вузлами мережі («end-end»), забезпечуючи надійність і економічну ефективність передачі даних незалежно від користувача. При цьому кінцеві вузли можливо взаємодіють через декілька вузлів або навіть через кілька транзитних мереж.

На транспортному рівні реалізується:

1. перетворення довгих повідомлень у пакети при їх передачі до мережі і зворотне перетворення;

2. контроль послідовності проходження пакетів;

3. регулювання трафіку в мережі;

4. розпізнавання дубльованих пакетів і їх знищення.

Спосіб комунікації «end-end» полегшується ще одним способом адресації – адресою процесу, який співвідноситься з певною прикладною програмою (прикладним процесом), що виконується на комп’ютері. Комп’ютер зазвичай виконує одночасно декілька програм, у зв’язку з чим необхідно знати якій прикладній програмі (процесу) призначено повідомлення. Для цього на транспортному рівні використовується спеціальна адреса, названа адресою порту.

Мережевий рівень доставляє кожен пакет на конкретну адресу комп’ютера, а транспортний рівень передає повністю зібране повідомлення конкретному прикладному процесу на цьому комп’ютері.

Транспортний рівень може надавати різні типи сервісів, зокрема, передачу даних без встановлення з’єднання або з попереднім встановленням з’єднання. В останньому випадку перед початком передачі даних з використанням спеціальних керуючих пакетів встановлення з’єднання з транспортним рівнем комп’ютера, якому призначені передані дані. Після того, як всі дані передані, підключення закінчується. При передачі даних без встановлення з’єднання транспортний рівень використовується для передачі одиночних пакетів, званих дейтаграммами, не гарантуючи їх надійну доставку. Передача даних з встановленням з’єднання застосовується для надійної доставки даних.

Рівень 5 – сеансовий рівень (session layer) забезпечує обслуговування двох «пов’язаних» на рівні представлення даних об’єктів мережі і управляє веденням діалогу між ними шляхом синхронізації, що полягає в установці службових позначок всередині довгих повідомлень. Ці мітки дозволяють після виявлення помилки повторити передачу даних не з самого початку, а тільки з того місця, де знаходиться найближча попередня мітка по відношенню до місця виникнення помилки.

Сеансовий рівень надає послуги з організації та синхронізації обміну даними між процесами рівня представлення.

На сеансовому рівні реалізується:

• встановлення з’єднання з адресатом і керування сеансом;

• координація зв’язку прикладних програм на двох робочих станціях.

Рівень 6 – представницький рівень (presentation layer) забезпечує сукупність службових операцій, які можна вибрати на прикладному рівні для інтерпретації переданих та отриманих даних. Ці службові операції включають в себе:

• управління інформаційним обміном;

• перетворення (перекодування) даних у внутрішній формат кожної конкретної ЕОМ і назад;

• шифрування і дешифрування даних з метою захисту від несанкціонованого доступу;

• стиснення даних, що дозволяє зменшити обсяг переданих даних, що особливо актуально при передачі мультимедійних даних, таких як аудіо і відео.

Службові операції цього рівня являють собою основу всієї семирівневої моделі і дозволяють пов’язувати воєдино термінали і засоби обчислювальної техніки (комп’ютери) самих різних типів і виробників.

Рівень 7 – прикладний рівень (application layer) забезпечує безпосередню підтримку прикладних процесів і програм кінцевого користувача, а також управління взаємодією цих програм із різними об’єктами мережі. Іншими словами, прикладний рівень забезпечує інтерфейс між прикладним ПЗ та системою зв’язку. Він надає прикладної програмі доступ до різних мережевих служб, включаючи передачу файлів і електронну пошту.

Процес передачі повідомлень в OSI-моделі

Транспортний, сеансовий, представницький і прикладний рівні (рівні 4-7) відносяться до вищих рівнів OSI-моделі. На відміну від нижчих рівнів (1-3) вони відповідають за комунікації типу «end-end», тобто комунікації між джерелом і приймачем повідомлення.

Відповідно до OSI-моделі повідомлення в передавальному вузлі «А» (комп’ютері) проходять вниз через всі рівні від верхнього Р7 до самого нижнього Р1 (рис. 1.3), причому багаторівнева організація управління процесами в мережі породжує необхідність модифікувати на кожному рівні передані повідомлення стосовно до функцій , що реалізуються на цьому рівні. Модифікація полягає в додаванні до повідомлення на кожному рівні відповідного заголовка Зі, та кінця Ki, званих обрамленням повідомлення, в яких міститься інформація про адреси взаємодіючих об’єктів, а також інформація, необхідна для обробки повідомлення на даному рівні.

Коли повідомлення досягає нижчого (фізичного) рівня Р1, воно пересилається до іншого вузла «В» у вигляді потоку бітів, що представляє собою фізичні сигнали (електричні, оптичні або радіохвилі) передавальної середовища. У приймальному вузлі (комп'ютері) повідомлення від нижнього фізичного рівня Р1 проходить наверх через всі рівні, де від нього від’єднуються відповідні заголовки і кінці. Таким чином, кожен рівень оперує з власним заголовком і кінцем, за рахунок чого забезпечується незалежність даних, що відносяться до різних рівнів управління передачею повідомлень.

Рисунок 1.3 – передача повідомлень в OSI

IEEE-модель локальних мереж

Інститут інженерів з електроніки та електротехніки (Institute of Electricaland Electronics Engineers - IEEE) запропонував варіант OSI-моделі, що використовується при розробці і проектуванні локальних мереж і який отримав назву IEEE-модель.

В IEEE-моделі канальний рівень розбивається на два підрівня (рис.1.4):

• підрівень управління доступом до середовища передачі (Medium Access Control, МАС-підрівень), що описує спосіб доступу мережевого пристрою до середовища передачі даних;

• підрівень управління логічним з'єднанням (Logical Link Control, LLC-підрівень), що описує спосіб встановлення та завершення з'єднання, а також спосіб передачі даних.

Рівні ОБ1-моделі	Підрівні IEEE-моделі
7 - прикладної
6 - подання
5 - сеансовий
4 - транспортний
3 - мережевий
2 - канальний	LLC
	MAC
1 - фізичний

Рисунок 1.4 – IEEE – модель локальних мереж

LLC-підрівень надає більш високим рівням можливість управляти якістю послуг і забезпечує сервіс трьох типів:

1. сервіс без встановлення з'єднання і без підтвердження доставки;

2. сервіс без встановлення з'єднання з підтвердженням доставки;

3. сервіс з встановленням з'єднання.

Сервіс без встановлення з'єднання і підтвердження доставки не гарантує доставку даних і зазвичай застосовується в додатках, що використовують для контролю передачі даних та захисту від помилок протоколи більш високих рівнів.

Сервіс з встановленням з'єднання забезпечує надійний обмін даними.

Головною функцією МАС-рівня є забезпечення доступу до каналу передачі даних. На цьому рівні формується фізична адреса пристрою, який називається МАС-адресою. Кожен пристрій мережі ідентифікується цією унікальною адресою, який присвоюється всім мережевим пристроям.