По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Модель Open Systems Interconnection (OSI) – это скелет, фундамент и база всех сетевых сущностей. Модель определяет сетевые протоколы, распределяя их на 7 логических уровней. Важно отметить, что в любом процессе, управление сетевой передачей переходит от уровня к уровню, последовательно подключая протоколы на каждом из уровней.
Видео: модель OSI за 7 минут
Нижние уровни отвечают за физические параметры передачи, такие как электрические сигналы. Да – да, сигналы в проводах передаются с помощью представления в токи :) Токи представляются в виде последовательности единиц и нулей (1 и 0), затем, данные декодируются и маршрутизируются по сети. Более высокие уровни охватывают запросы, связанные с представлением данных. Условно говоря, более высокие уровни отвечают за сетевые данные с точки зрения пользователя.
Модель OSI была изначально придумана как стандартный подход, архитектура или паттерн, который бы описывал сетевое взаимодействие любого сетевого приложения. Давайте разберемся поподробнее?
#01: Физический (physical) уровень
На первом уровне модели OSI происходит передача физических сигналов (токов, света, радио) от источника к получателю. На этом уровне мы оперируем кабелями, контактами в разъемах, кодированием единиц и нулей, модуляцией и так далее.
Среди технологий, которые живут на первом уровне, можно выделить самый основной стандарт - Ethernet. Он есть сейчас в каждом доме.
Отметим, что в качестве носителя данных могут выступать не только электрические токи. Радиочастоты, световые или инфракрасные волны используются также повсеместно в современных сетях.
Сетевые устройства, которые относят к первому уровню это концентраторы и репитеры – то есть «глупые» железки, которые могут просто работать с физическим сигналом, не вникая в его логику (не декодируя).
#02: Канальный (data Link) уровень
Представьте, мы получили физический сигнал с первого уровня – физического. Это набор напряжений разной амплитуды, волн или радиочастот. При получении, на втором уровне проверяются и исправляются ошибки передачи. На втором уровне мы оперируем понятием «фрейм», или как еще говорят «кадр». Тут появляются первые идентификаторы – MAC – адреса. Они состоят из 48 бит и выглядят примерно так: 00:16:52:00:1f:03.
Канальный уровень сложный. Поэтому, его условно говоря делят на два подуровня: управление логическим каналом (LLC, Logical Link Control) и управление доступом к среде (MAC, Media Access Control).
На этом уровне обитают такие устройства как коммутаторы и мосты. Кстати! Стандарт Ethernet тоже тут. Он уютно расположился на первом и втором (1 и 2) уровнях модели OSI.
#03: Сетевой (network) уровень
Идем вверх! Сетевой уровень вводит термин «маршрутизация» и, соответственно, IP – адрес. Кстати, для преобразования IP – адресов в MAC – адреса и обратно используется протокол ARP.
Именно на этом уровне происходит маршрутизация трафика, как таковая. Если мы хотим попасть на сайт wiki.merionet.ru, то мы отправляем DNS – запрос, получаем ответ в виде IP – адреса и подставляем его в пакет. Да – да, если на втором уровне мы используем термин фрейм/кадр, как мы говорили ранее, то здесь мы используем пакет.
Из устройств здесь живет его величество маршрутизатор :)
Процесс, когда данные передаются с верхних уровней на нижние называется инкапсуляцией данных, а когда наоборот, наверх, с первого, физического к седьмому, то этот процесс называется декапсуляцией данных
#04: Транспортный (transport) уровень
Транспортный уровень, как можно понять из названия, обеспечивает передачу данных по сети. Здесь две основных рок – звезды – TCP и UDP. Разница в том, что различный транспорт применяется для разной категории трафика. Принцип такой:
Трафик чувствителен к потерям - нет проблем, TCP (Transmission Control Protocol)! Он обеспечивает контроль за передачей данных;
Немного потеряем – не страшно - по факту, сейчас, когда вы читаете эту статью, пару пакетов могло и потеряться. Но это не чувствуется для вас, как для пользователя. UDP (User Datagram Protocol) вам подойдет. А если бы это была телефония? Потеря пакетов там критична, так как голос в реальном времени начнет попросту «квакать»;
#05: Сеансовый (session) уровень
Попросите любого сетевого инженера объяснить вам сеансовый уровень. Ему будет трудно это сделать, инфа 100%. Дело в том, что в повседневной работе, сетевой инженер взаимодействует с первыми четырьмя уровнями – физическим, канальным, сетевым и транспортным. Остальные, или так называемые «верхние» уровни относятся больше к работе разработчиков софта :) Но мы попробуем!
Сеансовый уровень занимается тем, что управляет соединениями, или попросту говоря, сессиями. Он их разрывает. Помните мем про «НЕ БЫЛО НИ ЕДИНОГО РАЗРЫВА»? Мы помним. Так вот, это пятый уровень постарался :)
#06 Уровень представления (presentation)
На шестом уровне творится преобразование форматов сообщений, такое как кодирование или сжатие. Тут живут JPEG и GIF, например. Так же уровень ответственен за передачу потока на четвертый (транспортный уровень).
#07 Уровень приложения (application)
На седьмом этаже, на самой верхушке айсберга, обитает уровень приложений! Тут находятся сетевые службы, которые позволяют нам, как конечным пользователям, серфить просторы интернета. Гляньте, по какому протоколу у вас открыта наша база знаний? Правильно, HTTPS. Этот парень с седьмого этажа. Еще тут живут простой HTTP, FTP и SMTP.
Международная организации ISO представляет свою уникальную разработку под названием OSI, которой необходимо создать базу для разработки сетевых стандартов.
Сетевая модель TCP/IP контролирует процесс межсетевого взаимодействия между компьютерными системами. Несмотря на это, модель OSI включает в себя 7 уровней сетевого взаимодействия, а модель TCP/IP - 4.
Межсетевой экран Netfilter определяет протоколы Некоторые из них могут быть заданы только косвенно.
Протоколы сетевого уровня и межсетевое экранирование
Для формирования сквозной транспортной системы необходимо предоставить сетевой уровень (Network Layer). Он определяет маршрут передачи данных, преобразует логические адреса и имена в физические; в модели OSI (Таблица 2.1) данный уровень получает дейтаграммы, определяет маршрут и логическую адресацию, и направляет пакеты в канальный уровень, при этом сетевой уровень прибавляет свой заголовок.
Протокол IP (Internet Protocol)
Основным протоколом является IP, который имеет две версии: IPv4 и IPv6. Основные характеристики протокола IPv4:
Размер адреса узла - 4 байта
В заголовке есть поле TTL
Нет гарантии при доставке, что будет правильная последовательность
Пакетная передача данных.
Если превысится максимальный размер для пакета, тогда обеспечивается его фрагментация.
Версия состоящее из четырех бит поле, которое содержит в себе номер версии IP протокола (4 или 6).
Длина заголовка - состоящее их 4х бит поле, которое определяет размер заголовка пакета.
Тип обслуживания поле, которое состоит из 1 байта; на сегодняшний день не используется. Его заменяют на два других:
DSCP, которое делит трафик на классы обслуживания, размер его составляет 6 бит.
ECN - поле, состоящее из 2 бит, используется в случае, если есть перегрузка при передаче трафика.
Смещение фрагмента используется в случае фрагментации пакета, поле которого равно 13 бит. Должно быть кратно 8.
"Время жизни" поле, длиной в 1 байт, значение устанавливает создающий IP-пакет узел сети, поле, состоящее из 1 байта
Транспорт поле, размером в один байт.
Доп. данные заголовка поле, которое имеет произвольную длину в зависимости от содержимого и используется для спец. задач.
Данные выравнивания. Данное поле используется для выравнивания заголовка пакета до 4 байт.
IP уникальный адрес. Адреса протокола четвёртой версии имеют длину 4 байта, а шестой 16 байт. IP адреса делятся на классы (A, B, C). Рисунок 2.2. Сети, которые получаются в результате взаимодействия данных классов, различаются допустимым количеством возможных адресов сети. Для классов A, B и C адреса распределяются между идентификатором (номером) сети и идентификатором узла сети
Протокол ICMP
Протокол сетевого уровня ICMP передает транспортную и диагностическую информацию.
Даже если атакующий компьютер посылает множество ICMP сообщений, из-за которых система примет его за 1 из машин.
Тип поле, которое содержит в себе идентификатор типа ICMP-сообщения. Оно длиною в 1 байт.
Код поле, размером в 1 байт. Включает в себя числовой идентификатор, Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram включает в себе IP заголовок и 8 байт данных, которые могут быть частью TCP/UDP заголовка или нести информацию об ошибке.
Типы ICMP-сообщений, есть во всех версиях ОС Альт, и они подразделяются на две большие категории.
Протоколы транспортного уровня и межсетевое экранирование
При ПТУ правильная последовательность прихода данных. Основными протоколами этого уровня являются TCP и UDP.
Протокол UDP
Основные характеристики протокола UDP приведены ниже.
Простую структура, в отличие от TCP
Сведения придут неповрежденными, потому что проверяется контрольная сумма
Нет гарантии надёжной передачи данных и правильного порядка доставки UDP-пакетов
Последнее утверждение нельзя рассматривать как отрицательное свойство UDP. Поддержка протокола не контролирует доставку пакетов, значит передача данных быстрее, в отличие от TCP.
UDP-пакеты являются пользовательскими дейтаграммами и имеют точный размер заголовка 8 байт.
Адрес порта источника - поле, размером 16 бит, с № порта.
Адрес порта пункта назначения - поле, размером 16 бит, в котором есть адрес порта назначения.
Длина - размером 16 бит. Оно предназначено для хранения всей длины дейтаграммы пользователя и заголовка данных.
Контрольная сумма. Данная ячейка обнаруживается всею пользовательскую дейтаграмму.
В UDP контрольная сумма состоит из псевдозаголовока, заголовка и данных, поступивших от прикладного уровня.
Псевдозаголовок это часть заголовка IP-пакета, в котором дейтаграмма пользователя закодирована в поля, в которых находятся 0.
Передающее устройство может вычисляет итоговую сумму за восемь шагов:
Появляется псевдозаголовок в дейтаграмме.
В поле КС по итогу ставится 0.
Нужно посчитать число байтов. Если четное тогда в поле заполнения мы пишем 1 байт (все нули).
Конечный результат - вычисление контрольной суммы и его удаление.
Складываются все 16-битовых секций и дополняются 1.
Дополнение результата. Данное число и есть контрольная сумма
Убирается псевдозаголовка и всех дополнений.
Передача UDP-сегмента к IP программному обеспечению для инкапсуляции.
Приемник вычисляет контрольную сумму в течение 6 шагов:
Прописывается псевдозаголовок к пользовательской дейтаграмме UDP.
Если надо, то дополняется заполнение.
Все биты делятся на 16-битовые секции.
Складывается все 16-битовых секций и дополняются 1.
Дополнение результата.
Когда результат = нулю, убирается псевдозаголовок и дополнения, и получает UDP-дейтаграмму только семь б. Однако, если программа выдает иной рез., пользовательская дейтаграмма удаляется. Чтобы передать данные - инкапсулируется пакет.
В хосте пункта назначения биты декодируются и отправляются к звену данных. Последний использует заголовок для проверки данных, заголовок и окончание убираются, если все правильно, а дейтаграмма передается IP. ПО делает свою проверку. Когда будет все правильно, заголовок убирается, и пользовательская дейтаграмма передается с адресами передатчика и приемника. UDP считает контрольную сумму для проверки . Если и в этот раз все верно, тогда опять заголовок убирается, и прикладные данные передаются процессу.
Протокол TCP
Транспортный адрес заголовка IP-сегмента равен 6 (Таблица 2.2). Протокол TCP совсем другой, в отличие от протокола UDP. UDP добавляет свой собственный адрес к данным, которые являются дейтаграммой, и прибавляет ее IP для передачи.
TCP образует виртуальное соединение между хостами, что разрешает передавать и получать данные как поток байтов.
Также добавляется заголовок перед передачей пакету СУ.
Порт источника и порт приемника поля размером по 16 бит. В нем есть номер порта службы источника.
Номер в последовательности поле размером в 32 бита, содержит в себе номер кадра TCP-пакета в последовательности.
Номер подтверждения поле длиной в 32 бита, индикатор успешно принятых предыдущих данных.
Смещение данных поле длиной в 4 бита (длина заголовка + смещение расположения данных пакета.
Биты управления поле длиной 6 бит, содержащее в себе различные флаги управления.
Размер окна поле размером 16 бит, содержит в себе размер данных в байтах, их принимает тот, кто отправил данный пакет. Макс.значение размера окна - 40967байт.
Контр. сумма поле размером 16 бит, содержит в себе значение всего TCP-сегмента
Указатель поле размером 16 бит, которое используется, когда устанавливается флаг URG. Индикатор количества пакетов особой важности.
Опции - поле произв. длины, размер которого зависит от данных находящихся в нём.
Чтобы повысить пропускную функцию канала, необходим способ "скользящего окна". Необходимы только поля заголовка TCP-сегмента: "Window". Вместе с данным полем можно отправлять максимальное количество байт данных.
Классификация межсетевых экранов
Межсетевые экраны не позволяют проникнуть несанкционированным путем, даже если будет использоваться незащищенныеместа, которые есть в протоколах ТСР/IP.
Нынешние МЭ управляют потоком сетевого трафика между сетями с различными требованиями к безопасности. Есть несколько типов МЭ. Чтобы их сравнить, нужно с точностью указать все уровни модели OSI, которые он может просчитать. МЭ работают на всех уровнях модели OSI.
Пакетные фильтры
Изначально сделанный тип МЭ и есть пакетный фильтр. ПФ - часть маршрутизаторов, которые могут быть допущены к разным сист.адресам.
ПФ читают информацию заголовков пакетов 3-го и 4-го уровней.
ПФ применяется в таких разделай сетевой инфраструктуры, как:
пограничные маршрутизаторы;
ос;
персональные МЭ.
Пограничные роутеры
Главным приоритетом ПФ является скорость. Также пф ограничивать доступ при DoS-атаки. Поэтому данные пф встроены в большинство роутеров.
Преимущества пф:
Пф доступен для всех, так как остается в целостности ТСР-соединение.
Недостатки пакетных фильтров:
Пфпропускают данные с высших уровней
МЭ имеет доступ не ко всей информации
Большинство пф не аутентифицируют пользователя.
Для исходящего и входящего трафика происходит фильтрация.
МЭ анализирующие состояние сессии
Такие МЭ являются пакетными фильтрами, которые считывают сохраняемый пакет 4-го уровня OSI.
Плюсы МЭ четвертого уровня:
Информацию могут узнать только установленные соединения
Пф доступен для всех, остается в целостности ТСР-соединение
Прокси-сервер прикладного уровня
Если применять МЭ ПУ, тогда нам не потребуется устройство, чтобы выполнить маршрутизацию.
Прокси-сервер, анализирующий точный протокол ПУ, называется агентом прокси.
Такой МЭ имеют много преимуществ.
Плюсы прокси-сервера ПУ:
Прокси требует распознавание пользователя
МЭ ПУ проанализирует весь сетевой пакет.
Прокси ПУ создают детальные логи.
Минусы прокси-сервера ПУ:
МЭ использует больше времени при работе с пакетами
рикладные прокси работают не со всеми сетевыми приложениями и протоколами
Выделенные прокси-серверы
Эти прокси-серверы считывают трафик определенного прикладного протокола и не анализируют его полностью.
Прокси-серверы нужны для сканирования web и e-mail содержимого:
отсеивание Java-приложений;
отсеивание управлений ActiveX;
отсеивание JavaScript;
уничтожение вирусов;
блокирование команд, определенных для приложений и пользователя, вместе с блокирование нескольких типов содержимого для точных пользователей.
Почитать лекцию №15 про управление потоком пакетов в сетях можно тут.
Совокупность проблем и решений, рассмотренных в предыдущих лекциях, дает некоторое представление о сложности сетевых транспортных систем. Как системные администраторы могут взаимодействовать с очевидной сложностью таких систем?
Первый способ - рассмотреть основные проблемы, которые решают транспортные системы, и понять спектр решений, доступных для каждой из этих проблем. Второй - создание моделей, которые помогут понять транспортные протоколы с помощью:
Помощь администраторам сетей в классификации транспортных протоколов по их назначению, информации, содержащейся в каждом протоколе, и интерфейсам между протоколами;
Помочь администраторам сетей узнать, какие вопросы задавать, чтобы понять конкретный протокол или понять, как конкретный протокол взаимодействует с сетью, в которой он работает, и приложениями, для которых он несет информацию;
Помощь администраторам сетей в понимании того, как отдельные протоколы сочетаются друг с другом для создания транспортной системы.
Далее будет рассмотрен способ, с помощью которого администраторы могут более полно понимать протоколы: модели. Модели по сути являются абстрактными представлениями проблем и решений. Они обеспечивают более наглядное и ориентированное на модули представление, показывающее, как вещи сочетаются друг с другом. В этой лекции мы рассмотрим этот вопрос:
Как можно смоделировать транспортные системы таким образом, чтобы администраторы могли быстро и полностью понять проблемы, которые эти системы должны решать, а также то, как можно объединить несколько протоколов для их решения?
В этой серии лекции будут рассмотрены три конкретные модели:
Модель Министерства обороны США (United States Department of Defense - DoD)
Модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnect - OSI)
Модель рекурсивной интернет-архитектуры (Recursive Internet Architecture - RINA)
Модель Министерства обороны США (DoD)
В 1960-х годах Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) спонсировало разработку сети с коммутацией пакетов для замены телефонной сети в качестве основного средства компьютерной связи. Вопреки мифу, первоначальная идея состояла не в том, чтобы пережить ядерный взрыв, а скорее в том, чтобы создать способ для различных компьютеров, используемых в то время в нескольких университетах, исследовательских институтах и правительственных учреждениях, чтобы общаться друг с другом. В то время каждая компьютерная система использовала свою собственную физическую проводку, протоколы и другие системы; не было никакого способа соединить эти устройства, чтобы даже передавать файлы данных, не говоря уже о создании чего-то вроде "Всемирной паутины" или кросс-исполняемого программного обеспечения. Эти оригинальные модели часто разрабатывались для обеспечения связи между терминалами и хостами, поэтому вы могли установить удаленный терминал в офис или общественное место, которое затем можно было использовать для доступа к общим ресурсам системы или хоста. Большая часть оригинальных текстов, написанных вокруг этих моделей, отражает эту реальность.
Одной из первых разработок в этой области была модель DoD, показанная на рисунке 1.
DoD разделяла работу по передаче информации по сети на четыре отдельные функции, каждая из которых могла выполняться одним из многих протоколов. Идея наличия нескольких протоколов на каждом уровне считалась несколько спорной до конца 1980-х и даже в начале 1990-х гг. На самом деле одним из ключевых различий между DoD и первоначальным воплощением модели OSI является концепция наличия нескольких протоколов на каждом уровне.
В модели DoD:
Физический уровень отвечает за получение "0" и "1" модулированных или сериализованных на физическом канале. Каждый тип связи имеет свой формат для передачи сигналов 0 или 1; физический уровень отвечает за преобразование 0 и 1 в физические сигналы.
Интернет-уровень отвечает за передачу данных между системами, которые не связаны между собой ни одной физической связью. Таким образом, уровень интернета предоставляет сетевые адреса, а не локальные адреса каналов, а также предоставляет некоторые средства для обнаружения набора устройств и каналов, которые должны быть пересечены, чтобы достичь этих пунктов назначения.
Транспортный уровень отвечает за построение и поддержание сеансов между коммутирующими устройствами и обеспечивает общий прозрачный механизм передачи данных для потоков или блоков данных. Управление потоком и надежная транспортировка также могут быть реализованы на этом уровне, как и в случае с TCP.
Прикладной уровень - это интерфейс между Пользователем и сетевыми ресурсами или конкретными приложениями, которые используют и предоставляют данные другим устройствам, подключенным к сети.
В частности, прикладной уровень кажется неуместным в модели сетевого транспорта. Почему приложение, использующее данные, должно считаться частью транспортной системы? Потому что ранние системы считали пользователя-человека конечным пользователем данных, а приложение - главным образом способом изменить данные, которые будут представлены фактическому пользователю. Большая часть обработки от машины к машине, тяжелая обработка данных перед их представлением пользователю и простое хранение информации в цифровом формате даже не рассматривались как жизнеспособные варианты использования. Поскольку информация передавалась от одного человека другому, приложение считалось частью транспортной системы.
Два других момента могли бы помочь включению прикладного уровня сделать его более осмысленным. Во-первых, в конструкции этих оригинальных систем было два компонента: терминал и хост. Терминал тогда был дисплейным устройством, приложение располагалось на хосте. Во-вторых, сетевое программное обеспечение не рассматривалось как отдельная "вещь" в системе, маршрутизаторы еще не были изобретены, как и любое другое отдельное устройство для обработки и пересылки пакетов. Скорее, хост был просто подключен к терминалу или другому хосту; сетевое программное обеспечение было просто еще одним приложением, запущенным на этих устройствах.
Со временем, когда модель OSI стала чаше использоваться, модель DoD была изменена, чтобы включить больше уровней. Например, на рисунке 2, на диаграмме, взятой из статьи 1983 года о модели DoD ("Cerf and Cain, "The DoD Internet Architecture Model"), есть семь слоев (семь почему-то являются магическим числом).
Были добавлены три слоя:
Уровень утилит - это набор протоколов, "живущих" между более общим транспортным уровнем и приложениями. В частности, простой протокол передачи почты (SMTP), протокол передачи файлов (FTP) и другие протоколы рассматривались как часть этого уровня.
Сетевой уровень из четырехслойной версии был разделен на сетевой уровень и уровень интернета. Сетевой уровень представляет различные форматы пакетов, используемые на каждом типе канала, такие как радиосети и Ethernet (все еще очень Новые в начале 1980-х годов). Уровень межсетевого взаимодействия объединяет представление приложений и протоколов утилит, работающих в сети, в единую службу интернет-дейтаграмм.
Канальный уровень был вставлен для того, чтобы различать кодирование информации на различные типы каналов и подключение устройства к физическому каналу связи. Не все аппаратные интерфейсы обеспечивали уровень связи.
Со временем эти расширенные модели DoD потеряли популярность; модель с четырьмя слоями является той, на которую чаще всего ссылаются сегодня. На это есть несколько причин:
Уровни утилит и приложений в большинстве случаев дублируют друг друга. Например, FTP мультиплексирует контент поверх протокола управления передачей (TCP), а не как отдельный протокол или слой в стеке. TCP и протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) со временем превратились в два протокола на транспортном уровне, а все остальное (как правило) работает поверх одного из этих двух протоколов.
С изобретением устройств, предназначенных в первую очередь для пересылки пакетов (маршрутизаторы и коммутаторы), разделение между сетевым и межсетевым уровнями было преодолено определенными событиями. Первоначальная дифференциация проводилась в основном между низкоскоростными дальнемагистральными (широкозонными) и короткозонными локальными сетями; маршрутизаторы обычно брали на себя бремя установки каналов в широкополосные сети вне хоста, поэтому дифференциация стала менее важной.
Некоторые типы интерфейсов просто не имеют возможности отделить кодирование сигнала от интерфейса хоста, как было предусмотрено в разделении между канальным и физическим уровнями. Следовательно, эти два уровня обычно объединены в одну "вещь" в модели DoD.
Модель DoD исторически важна, потому что
Это одна из первых попыток систематизировать функциональность сети в модели.
Это модель, на которой был разработан набор протоколов TCP / IP (на котором работает глобальный Интернет); Артефакты этой модели важны для понимания многих аспектов проектирования протокола TCP / IP.
В нее была встроена концепция множественных протоколов на любом конкретном уровне модели. Это подготовило почву для общей концепции сужения фокуса любого конкретного протокола, позволяя одновременно работать многим различным протоколам в одной и той же сети.