Лекция 2
1. Инкапсуляция и обработка пакетов в модели OSI. Основные компоненты сети. Различные типы сетевых устройств и их работа на уровнях модели OSI 3.Стеки протоколов TCP/IP и UDP/IP. 4. Основы адресной арифметики.
-
Инкапсуляция и обработка пакетов в модели OSI. Основные компоненты сети. Различные типы сетевых устройств и их работа на уровнях модели OSI
При продвижении пакета информации сверху вниз по стеку модели OSI каждый последующий уровень добавляет к нему свою служебную информацию в виде заголовка и концевика(трейлера). Эта операция называется инкапсуляцией данных верхнего уровня в пакете нижнего уровня (рис 2.1). Служебная информация предназначается для объекта того же уровня на удаленном компьютере, ее формат и интерпретация определятся протоколом данного уровня. При этом, очевидно, данные, приходящие с верхнего уровня могут включать в свой состав данные, инкапсулированные еще более высокого уровня. Относительно приведенного выше примера с почтой это может быть проиллюстрировано вложением каждым последующим уровнем получаемого с верхнего уровня письма в свой собственный конверт(с адресной информацией, «понятной» данному уровню). Таким образом, на физическом уровне порция информации, переданная с прикладного уровня представляет собой последовательное вложение-«матрешку» из 7 конвертов. При получении конверта-вложения, он обрабатывается снизу вверх. Полученный пакет разделяется на трейлер(заголовок) и данные. Заголовок обрабатывается и в соответствии с ней извлеченный пакет передается на обработку одному из объектов более высокого уровня. Тот в свою очередь разделяет полученный пакет на служебную информацию своего уровня и данные для более высокого уровня. Каждый последующий уровень распечатывает конверт, извлекает содержащийся внутри конверт, проводит служебные мероприятия и передает его (извлеченный конверт) на верхний уровень. Процесс повторяется до тех пор, пока данные не достигнут прикладного процесса.
Возможно, пакет данных не будет доведен до самого верхнего уровня, например, если устройство представляет собой промежуточную станцию на пути следования от отправителя к получателю. В этом случае объект соответствующего уровня при анализе служебной информации заметит, что пакет адресован не ему (хотя с точки зрения нижележащих уровней указанный пакет адресован именно этому уровню данного устройства). Тогда уровень выполнит необходимую обработку пакета, снабдит его нужной адресной информацией, что обеспечит его отправку к нужному месту назначения или возврат его при невозможности передачи отправителю (увидим это далее на примере протокола Proxy ARP).
Рассмотрим на схеме, как происходит передача данных между двумя соединенными компьютерами. Отдельно выделим работу сетевой карты на компьютерах, т.к. именно она является сетевым устройством, а компьютер – в принципе нет.
Данные
Данные
Данные
Данные
Данные
Данные
AH
AH
AH
AH
AH
AH
PH
PH
PH
PH
SH
SH
SH
TH
TH
PH
SH
TH
NH
NH
DH
DT
111010101010111001110110111011101110100
Рис. 2.1 – Схема инкапсуляции данных в семиуровневой модели OSI
Приложение на компьютере PC1 отправляет данные другому приложению находящемуся на другом компьютере PC2. Начиная с верхнего уровня (уровень приложений) данные направляются к сетевой карте на канальный уровень. На нём сетевая карта преобразует фреймы в биты и отправляет в физическую среду (например, кабель витую пару). На другой стороне кабеля поступает сигнал, и сетевая карта компьютера PC2 принимает эти сигнала, распознавая их в биты и формируя из них фреймы. Данные (содержащиеся в фреймах) декапсулируются к верхнему уровню, и когда доходят до уровня приложений, соответствующая программа на компьютере PC2 получает их.
Основные компоненты сети.
Выделяют следующие основные компоненты сети: конечные устройства (end devices), промежуточные устройства (intermediary devices), среды передачи данных (media) и программные средства, такие как сервисы (services) и процессы (processes).
Конечные устройства: сервера, домашние компьютеры, телефоны и т.п.
Промежуточные устройства: маршрутизаторы (routers), коммутаторы (switches), беспроводные точки доступа (Wireless Access Point), некоторые модемы (modems).
Среды передачи данных: металл, стекло, пластик, радио волны и излучения.
Сервисы: веб-сервер, mail-сервер, ftp-сервер.
Процессы: специальные служебные сетевые процессы, работающие на сетевом оборудовании.
Все устройства и медиа (среды передачи данных) – это физические, аппаратные или как еще называют – железные (hardware) компоненты сети.
Сервисы (сетевые услуги) и процессы – это программные компоненты сети (software), работающие явно и не явно, то есть отвечающие на наши запросы (явно) и обрабатывающие переданные сетевые сообщения, такие как пакеты и фреймы.