На каком уровне osi работает wi fi
При изучении работы компьютерных сетей рано или поздно придется столкнуться с так называемой открытой сетевой моделью OSI . Модель оси очень важна для понимания сетевых технологий, и она часто вызывает неожиданные трудности у новичков.
Первый, физический уровень (physical layer, L1)
Начнем с самого нижнего уровня. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами, «железом». Компьютерное железо не понимает, что такое картинка или что на ней изображено, железу картинка понятна только в виде набора нулей и единиц, то есть бит. В данном случае бит является блоком данных протокола, сокращенно PDU (Protocol Data Unit).
Каждый уровень имеет свои PDU, представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.
Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по проводам (например, через оптоволокно) или без проводов (например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее).
Седьмой уровень, прикладной (application layer)
Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.
Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.
Уровень 7 – Прикладной уровень
Принцип устройства сетевой модели
Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений.
На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).
Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.
Канальный уровень (DATA LINK)
Следующая станция, которую посетит информация, напомнит таможню. А именно IP-адрес будет сравнен на совместимость со средой передачи. Здесь также выявляются и исправляются недочеты системы. Для удобства дальнейших операций, биты группируются в кадры – frame.
p, blockquote 20,0,0,0,0 -->
p, blockquote 21,0,0,0,0 -->
Задачи data link
На канальном уровне выявляются и исправляются ошибки. При обнаружении таковой проводится проверка правильности доставки данных, если неправильно, то кадр отбрасывается.
p, blockquote 22,0,0,0,0 -->
Исправление ошибок, требует применение специальных кодов, которые добавляют избыточную информацию в передаваемые данные.
p, blockquote 23,0,0,0,0 -->
p, blockquote 24,0,0,0,0 -->
Повторная отправка данных, применяется совместно с методом обнаружения ошибок. Если в кадре обнаружена ошибка, он отбрасывается, и отправитель направляет этот кадр заново.
p, blockquote 25,0,0,0,0 -->
Практика показала эффективность следующих методов, если используется надежная среда для передачи данных (проводная) и ошибки возникают редко, то исправлять их лучше на верхнем уровне. Если в КС ошибки происходят часто, то ошибки необходимо исправлять сразу на канальном уровне.
p, blockquote 26,0,0,0,0 -->
Функции данного этапа в компьютере осуществляют сетевые адаптеры и драйверы, подходящие к ним. Через них и происходит непосредственный обмен данными.
p, blockquote 27,0,0,0,0 -->
Некоторые протоколы, используемые на канальном уровне, это HDLC, Ethernet применяющая шинную топологию и другие.
p, blockquote 28,0,0,0,0 -->
Уровень 6 – Представительский
Окончательно переводит информацию к определенному виду данных, уже понятному для человека. Один из примеров – это кодировка текста. Когда данные приходят в кодировке ASCII, а их нужно перевести в UTF-8 или в другой вид.
Беспроводной мост
Четыре адреса в заголовке wi-fi кадра используется очень редко, в ситуации которая называется беспроводной мост. У нас есть два проводных компьютера, которые передают данные друг другу, причем передают они данные через беспроводную сеть, которая объединяет две проводных сети.
p, blockquote 18,0,0,0,0 -->
Адрес проводного компьютера отправителя указывается в четвертом поле адреса, адрес проводного компьютера получателя в третьем поле. Точки доступа отправителя во втором поле, и точки доступа получателям в первом поле адреса.
p, blockquote 19,0,0,0,0 -->
p, blockquote 20,0,0,0,0 -->
После четвертого поля адреса, который не является обязательным идет поле тело кадра, еще одно отличие wi-fi от Ethernet максимальный размер поля данных 2304 байта. В Ethernet максимальный размер данных 1500 байт.
p, blockquote 21,0,0,0,0 -->
p, blockquote 22,0,0,0,0 -->
После поля данных идет контрольная сумма, назначение и формат у которой точно такой же как в Ethernet, и если при проверке контрольной суммы произошла ошибка, такой кадр отбрасывается.
p, blockquote 23,1,0,0,0 -->
Поле длительность используется совместно с управляющими кадрами, например, кадрами из протокола доступа к среде MACA, и в этом поле указывается на какое время зарезервирован канал передачи данных wi-fi. Пока это время не закончилось компьютер, может пользоваться каналам wi-fi не опасаясь, что возникнет коллизия.
p, blockquote 24,0,0,0,0 -->
А теперь давайте более подробно рассмотрим поле управления — кадр. Оно состоит из большого количества маленьких полей. Первое поле — версия протокола. Сейчас используется версия протокола 0, остальные значения зарезервированы для будущего использования. Затем идут два поля тип и подтип кадра.
p, blockquote 25,0,0,0,0 -->
p, blockquote 26,0,0,0,0 -->
Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)
Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.
Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).
Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.
Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)
Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:
- Media layers (уровни среды),
- Host layers (уровни хоста).
Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.
Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.
Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.
При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.
Главное отличие датаграмм в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. Датаграмма и сегмент — это два PDU транспортного уровня модели OSI. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.
Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.
Видео
Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.
Модель OSI является эталонной. Эталонная она потому, что полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model означает «эталонная модель». Вначале рассмотрим общую информацию, а потом перейдем к частным аспектам.
Физический уровень
Все уровни нумеруют, начиная с самого близкого к среде передачи данных. В данном случае первым будет физический уровень модели osi . Здесь происходит преобразование битов информации в сигналы, которые затем передаются по среде. Используемый физический протокол зависит от того, каким образом компьютер подключен к сети.
Например, в случае обычной локальной сети на основе витой пары применяется спецификация 100BASE-TX (стандарт IEEE 802.3u), определяющая кабели и разъемы для соединения, технические характеристики проводов, частоты, напряжение, кодировку и многое другое. Подключения через Wi-Fi сложнее, так как данные передаются по радиоканалам, а эфир один на всех. Взаимодействие Wi-Fi устройств описывается спецификацией IEEE 802.11, которая, как и Ethernet, включает помимо физического уровня часть канального.
При выходе в Интернет через сеть сотовой телефонной связи используются спецификации GSM, включающие специальные протоколы (например GPRS) и затрагивающие не только два первых, но и сетевой уровень. Бывают и относительно простые протоколы, например RS232. Он будет использоваться, если соединить два компьютера нуль-модемным кабелем через COM-порты.
Третий уровень, сетевой (network layer, L3)
На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.
На сетевом уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса преобразуются в 32-битные IP-адреса и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.
Уровни модели OSI
p, blockquote 9,0,0,0,0 -->
Нижние ступени системы с первой по третью, управляют физической доставкой данных по сети, их называют media layers.
p, blockquote 10,0,0,0,0 -->
Остальные, уровни способствуют обеспечению точной доставки данных между компьютерами в сети, их называют хост-машины.
p, blockquote 11,0,0,0,0 -->
Прикладной – это ближайший уровень к юзеру. Его отличие от других в том, что он не предоставляет услуги другим ступеням. Обеспечивает услугами прикладные процессы, которые лежат за пределами масштаба модели, например, передача базы данных, голоса, и другое.
p, blockquote 12,0,0,0,0 -->
Сетевой уровень (NETWORK)
Этап напоминает процесс распределения информации. К примеру, все пользователя делиться на группы, а пакеты данных расходятся в соответствии с IP адресами, состоящими из 32 битов. Именно благодаря работе маршрутизаторов на этой инстанции, устраняются все различия сетей. Это процесс так называемой логической маршрутизации.
p, blockquote 29,0,0,0,0 -->
Основная задача состоит в создании составных сетей построенных на основе сетевых технологий разного канального уровня: Ethernet, Wi-Fi, MPLS. Сетевой уровень — это «основа» интернета.
p, blockquote 30,0,0,0,0 -->
Назначение сетевого уровня
Мы можем передавать информацию от одного компьютера к другому через Ethernet и Wi-Fi, тогда зачем нужен еще один уровень? У технологии канального уровня (КУ) есть две проблемы, во-первых, технологии КУ отличаются друг от друга, во-вторых, есть ограничение по масштабированию.
p, blockquote 31,0,0,0,0 -->
Какие могут быть различия в технологиях канального уровня?
p, blockquote 32,0,0,0,0 -->
p, blockquote 33,0,0,0,0 -->
Может различаться максимальный размер кадра (MTU), например, в изернете 1500, а в вай-фай 2300. Как можно согласовывать такие различия на сетевом уровне?
p, blockquote 34,0,0,0,0 -->
Можно предоставлять разный тип сервиса, например, кадры из Вай-Фай принимаются с отправкой подтверждения, а в Ethernet отправляются без подтверждения.
p, blockquote 35,0,0,0,0 -->
Для того чтобы согласовать разницу адресаций, на сетевом уровне, вводятся глобальные адреса, которые не зависят от адресов конкретных технологий (ARP для TCP/IP) канального уровня.
p, blockquote 36,0,0,0,0 -->
Чтобы передавать данные через составные сети, у которых разный размер передаваемого кадра, используется фрагментация. Рассмотрим пример, первый компьютер передает данные второму, через 4 промежуточные сети, объединенные 3-ми маршрутизаторами. У каждой сети разный MTU.
p, blockquote 37,1,0,0,0 -->
p, blockquote 38,0,0,0,0 -->
Компьютер сформировал первый кадр и передал его на маршрутизатор, маршрутизатор проанализировал размер кадра, и понял, что передать полностью его через сеть 2 нельзя, потому что mtu2 у него слишком мал.
p, blockquote 39,0,0,0,0 -->
p, blockquote 40,0,0,0,0 -->
Маршрутизатор разбивает данные на 3 части и передает их отдельно.
p, blockquote 41,0,0,0,0 -->
p, blockquote 42,0,0,0,0 -->
Следующий маршрутизатор объединяет данные в один, большой пакет, определяет его размер и сравнивает с mtu сети 3. И видит, что один пакет MTU3 целиком передать нельзя (MTU3 больше, чем MTU2, но меньше, чем MTU1) и маршрутизатор разбивает пакет на 2 части и отправляет следующему маршрутизатору.
p, blockquote 43,0,0,0,0 -->
p, blockquote 44,0,0,0,0 -->
Последний маршрутизатор объединяет пакет и отправляет получателю целиком. Фрагментация занимается объединением сетей и это скрыто от отправителя и получателя.
p, blockquote 45,0,0,0,0 -->
Как решается проблема масштабируемости на сетевом уровне?
Работа ведется не с отдельными адресами, как на канальном уровне, а с блоками адресов. Пакеты, для которых не известен путь следования отбрасываются, а не пересылаются обратно на все порты. И существенное отличие от канального, возможность нескольких соединений между устройствами сетевого уровня и все эти соединения будут активными.
p, blockquote 46,0,0,0,0 -->
Задачи сетевого уровня:
- Объединить сети, построенные разными технологиями;
- Обеспечить качественное обслуживание;
- Маршрутизация, поиск пути от отправителя информации к получателю, через промежуточные узлы сети.
Маршрутизация
Поиск пути отправки пакета между сетями через транзитные узлы – маршрутизаторы. Рассмотрим пример выполнения маршрутизации. Схема состоит из 5 маршрутизаторов и двух компьютеров. Как могут передаваться данные от одного компьютера к другому?
p, blockquote 47,0,0,0,0 -->
p, blockquote 48,0,0,0,0 -->
В следующий раз данные могут быть отправлены другим путем.
p, blockquote 49,0,0,0,0 -->
p, blockquote 50,0,0,0,0 -->
В случае поломки одного из маршрутизатора, ничего страшного не произойдет, можно найти путь в обход сломанного маршрутизатора.
p, blockquote 51,0,0,0,0 -->
p, blockquote 52,0,0,0,0 -->
Протоколы, применяемые на этом этапе: интернет протокол IP; IPX, необходимый для маршрутизации пакетов в сетях и др.
p, blockquote 53,0,0,0,0 -->
Видео о всех уровнях модели OSI
p, blockquote 73,0,0,0,0 -->
Критика модели OSI
Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.
Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.
Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.
Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.
Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.
Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.
Уровни
Представим себе, что у нас есть два компьютера. Один принадлежит Василию, а второй Диме. Они подключены к одной сети. Василий отправил письмо напрямую к Диме. Теперь встает вопрос – а как теперь это письмо передать по сетевому кабелю? Как мы можем вспомнить компьютер может понимать только одну информацию – нулей (0) и единиц (1).
Также и по кабелю мы не можем передать информацию в обычном буквенном виде. И то если письмо содержит только буквы. Тогда встает вопрос о том, чтобы как-то перевести данное письмо на второе устройство. Именно для этих целей и нужна эталонная модель OSI с 7 уровнями.
При отправке письма информация проходит 7 стадий от верхнего к нижнему уровню, чтобы перевести его в обычные биты. Далее эти биты передаются по кабелю к компьютеру Димы. И уже его устройство делает обратный процесс – перевод битов в понятное для человека письмо.
При этом чаще всего используются протоколы TCP/IP. Когда вы будете читать любую информацию по данной теме, смотреть таблицы, то помните, что сейчас используются именно протоколы модели TCP/IP. Те же протоколы, которые описаны в таблицах, есть, но они уже давно устарели и являются просто ознакомительной информацией.
Давайте взглянем на все уровни OSI 7, и вам станет немного понятнее, о чем я говорю:
- Уровень 7 – Прикладной – application.
- Уровень 6 – Представительский – presentation.
- Уровень 5 – Сеансовый – session.
- Уровень 4 – Транспортный – transport.
- Уровень 3 – Сетевой –
- Уровень 2 – Канальный – data link.
- Уровень 1 – Физический – physical layer.
Нумерация идет сверху вниз от высокого до низшего уровня: от седьмого прикладного уровня до первого – физического.
ПРИМЕЧАНИЕ! Для специалистов я советую выписать и запомнить все уровни в нужном порядке. Также нужно запомнить и английские названия, так как они часто встречаются в книгах и на иностранных порталах, посвященных данной тематике.
Каждый уровень выполняет определенные цели для перевода информации из одного вида в другой. Также вы можете видеть, что информация передается в разном виде. Почти у каждого уровня есть свой PDU (protocol data unit) или единица измерения информационных данных. Например, на физическом (самом низком уровне) – это обычные биты или последовательность нулей и единиц, которые уже можно передавать по кабелю.
Почти каждый сетевой уровень оперирует своими протоколами данных. Можно посмотреть примерную последовательность перехода информации от одного вида PDU в другой:
- С седьмого по пятый уровень – идет операция с данными.
- Далее на транспортном уровне данные переводятся в сегменты или дейтаграммы.
- На сетевом уровне они переводятся в пакеты.
- Далее идет перевод в кадры или фреймы.
- Ну и в самом конце вся информация переводится в обычные биты.
Также, исходя из таблицы, вы можете заметить два названия:
- Media Layers (нижние уровни) – чаще всего уже используются в коммутаторах, маршрутизаторах, хабах – где идет задача передачи информации по кабелю.
- Host Layers (верхние уровни) – используются уже на самих устройствах: телефонах, планшетах, компьютерах, ноутбуках и т.д.
Это примерное разделение всех уровней на две градации. Самые интересные из уровней – это как раз класс «Media Layers», так как ими чаще всего и оперируют сетевые инженеры. И они же за них отвечают головой.
ПРИМЕЧАНИЕ! Вы можете посмотреть в таблицу на протоколы модели OSI, и вам станет примерно понятен уровень взаимодействия данных при передаче и приеме.
Заключение
Анализ проблем с помощью сетевых моделей OSI поможет быстро найти и устранить их. Недаром работа над проектом программы, способной выявить недочеты имея при этом сложное ступенчатое устройство, велась достаточно долго. Данная модель является в действительности эталоном. Ведь в одно время с ней велись работы по созданию других протоколов. Например, TCP/IP. На сегодняшний день, они довольно часто применяются.
Понятие протокола
Иными словами, протокол — это набор соглашений между разработчиками ПО и аппаратуры. Текст протокола отвечает на вопрос: “Что нужно сделать, чтобы программы и устройства могли взаимодействовать с другими программами/устройствами, поддерживающими протокол”.
Принцип работы
Для удобства представления работы 7-ми уровней модели OSI давайте посмотрим на картинку ниже.
У нас есть два компьютера, которые на определенном уровне могут взаимодействовать только по протоколам. Можно сказать – это определенные вид данных, который понятен компьютерам на выделенном уровне. Например, на физическом уровне модели OSI используются протоколы, а данные передаются битами. На том же канальном уровне модели OSI информация передается кадрами используя свои протоколы.
Но для перевода информации от одного уровня к другому используются специальные службы. Также обратите внимание, что на транспортном уровне данные впервые разбиваются на сегменты. Каждый сегмент имеет «нумерованную» метку. Данная метка нужна, чтобы второе принимающее устройство поняло – в каком порядке склеивать эти сегменты, чтобы получить нужные данные. Далее на других уровнях идет разбиение на пакеты, кадры и в самом конце на биты. Пакеты, кадры также имеют свои очередные метки.
Немножко поподробнее о том, каким образом идет перевод информации с одного уровня на другой. Советую прям вникнуть в эту информацию, так как это нужно для понимания всей сути модели OSI. Если что-то будет непонятно, то прочтите её ещё раз или можете спросить меня какие-то нюансы ниже в комментариях. Чтобы было наглядно понятнее, давайте посмотрим на картинку ниже – тут представлена схема перевода информации к разному виду по всем уровням сетевой модели OSI.
- Первые 3 верхних уровня: прикладной, представительский и сеансовый – оперируют данными почти в чистом виде. Поэтому про них говорить нет смысла. Но я напишу о них пару строк в самом конце статьи.
- Далее на транспортном уровне OSI с помощью служб данные переходят в Сегменты (Дейтаграммы). Посмотрите внимательно как это происходит. Идет разбиение на несколько сегментов. Каждому сегменту приписывается заголовок, которые нужен для того, чтобы знать в каком порядке нужно соединять данные сегменты в будущем. Можно сказать, что сегмент – это фрагмент данных с заголовком.
- На этом этапе из транспортного уровня сегменты переводятся в пакеты. Это происходит достаточно просто – каждому сегменты, приписывается свой заголовок пакета. Наверное, вы уже заметили, что наша информация растет в размерах. Как раз из-за дописания заголовков. В итоге пакеты имеют больший размер чем сегменты.
- Далее информация из пакетов переходит на нижележащий канальный уровень. И так давайте перечислим все то, что у нас тут есть:
- Сегменты – данные с заголовком сегмента.
- Заголовок пакета, который расположен выше сегмента.
- Заголовок кадра, который приписывается пакету.
- Подсчитывается контрольная сумма и приписывается каждой доле информации. Она необходима для того, чтобы принимающая информация поняла, что получила нужную информацию. В общем для проверки. Если контрольная сумма будет неправильной, то принимающий компьютер может запросить повторную отправку данных.
Весь этот процесс запаковки данных называется инкапсуляцией данных. Когда информация дойдет до принимающего компьютера начнется обратный процесс – декапсуляции данных, которая проходит по той же схеме, только в обратно порядке.
Вывод, роль модели OSI при построении сетей
В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, сервисный, который встречается в интеллектуальных или сотовых сетях, или восьмой — так называют самого пользователя.
Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.
Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.
Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.
В этой статье рассмотрим формат кадра Wi-Fi. В предыдущих статьях рассмотрели «Что такое wi-fi» и «Wi-Fi сервисы«.
p, blockquote 1,0,0,0,0 -->
p, blockquote 2,0,0,0,0 -->
Уровень представления данных (PRESENTATION)
Функции – представить данные, передаваемых между прикладными процессами, в необходимой форме.
p, blockquote 66,0,0,0,0 -->
Для описания этого уровня, используют автоматический перевод в сети с различных языков. Например, Вы набираете номер телефона, говорите на русском, сеть автоматом переводит на французский язык, передает информацию в Испанию, там человек поднимает трубку и слышит Ваш вопрос на испанском языке. Это задача, пока не реализована.
p, blockquote 67,0,0,0,0 -->
Для защиты отправляемых данных по сети используется шифрование: secure sockets layer, а также transport layer security, эти технологии позволяют шифровать данные которые отправляются по сети.
p, blockquote 68,0,0,0,0 -->
p, blockquote 69,0,0,0,0 -->
p, blockquote 70,0,0,0,0 -->
Плюсы и минусы
Модель OSI была принята Международной организацией по стандартизации (ISO) в 1983 году. В то время сетевые технологии активно развивались. Пока в комитете спорили о стандартах, все постепенно переходили на стек TCP/IP, вытесняющий другие протоколы. Когда свет увидел реализацию протоколов OSI , на нее обрушился шквал критики. Их ругали за несоответствие реальным технологиям, неполную спецификацию, малый спектр возможностей по сравнению с существующими протоколами.
Кроме того, эксперты отмечали деление на 7 уровней необоснованным. Некоторые слои практически не использовались, а одни и те же задачи решались на разных уровнях. Специалисты шутят, что модель OSI вышла семиуровневой, потому что в соответствующем комитете образовалось 7 подкомитетов и каждый предложил что-то свое. Между тем набор протоколов TCP/IP, на котором построен весь современный Интернет, разрабатывался узкой группой людей по принципу ad hoc - решение задачи здесь и сейчас. Никаких комитетов в создании TCP/IP участия не принимало.
Однако не все так плохо. Неоспоримым преимуществом модели OSI является хорошая теоретическая проработка вопросов сетевого взаимодействия, поэтому сегодня она является эталоном для документации и обучения. Некоторые считают, что не все потеряно, и, возможно, модель найдет свое место, например в облачных вычислениях.
Всем привет, и с вами снова Бородач! У нас очередной курс «Для самых маленьких», и поговорим мы про модель OSI. Многие системные администраторы и юные IT инженеры что-то слышали про это, но боялись спросить. Сразу скажу, что любой специалист, программист, инженер или администратор, работающий с сетями и интернетом, должен на зубок знать всё то, о чем я расскажу ниже. Статья подойдет как для специалистов, так и для чайников.
OSI модель, или модель стека протоколов TCP/IP, или модель открытых систем, или модель сетевого взаимодействия – это ядро, на котором управляется и взаимодействует любая современная сеть и подключенные к ней устройства. Поэтому её желательно знать всем тем, кто работает в «сетевой» индустрии. Без данных знаний даже в том же программировании будет достаточно тяжело.
Модели OSI позволяют взаимодействовать устройствам в компьютерной сети по определенным правилам и протоколам. Если раскрыть расшифровку аббревиатуры термина, то получится английская надпись: «Open Systems Interconnection Basic Reference Model», – что дословно можно перевести как: «Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем». В модели существует 7 уровней, которые используются для передачи информации от одного устройства к другому.
Флаг поворотной передачи кадра
p, blockquote 35,0,0,0,0 -->
p, blockquote 36,0,0,0,0 -->
Следующие два поля используются для управления питанием.
p, blockquote 37,0,0,0,0 -->
Адрес в Wi—Fi
На предыдущих лекциях мы рассматривали, что чаще всего wi-fi используется в так называемом инфраструктурном режиме. Данные из беспроводной сети передаются в проводную сеть, для последующей передачи в Internet или какой-нибудь другой интересной для нас сети.
p, blockquote 6,0,0,0,0 -->
В инфраструктурном режиме, чаще всего при передаче данных у нас используются три устройства. Первое это компьютер, который передает данные по беспроводной среде. Второй точка доступа, и третье — это устройство в проводной среде, которое обеспечивает подключение к Internet.
p, blockquote 7,0,0,0,0 -->
p, blockquote 8,0,0,0,0 -->
В wi-fi адреса называются следующим образом:
- DA — Destination addres — адрес получателя;
- SA — Source address — адрес отправителя, назначении такое же как и в Ethernet.
- RA — Receiver address — используется, чтобы указать устройства, которые принимают данные из беспроводной среды;
- TA — Transmitter address — используется, чтобы указать устройства, которые передают данные в эту среду.
Рассмотрим, какие адреса устанавливаются в заголовке wi-fi при различных вариантах передачи кадров.
p, blockquote 10,0,0,0,0 -->
Физический уровень (PHYSICAL)
Данный этап устроен сравнительно проще других, ведь кроме единиц и нулей в нем нет других систем измерений, данный уровень не анализирует информацию и именно поэтому является самым нижним из уровней. На нем в основном осуществляется передача информации. Главный параметр загруженности – бит.
p, blockquote 13,0,0,0,0 -->
Основная цель физического уровня представить нуль и единицу в качестве сигналов, передаваемые по среде передачи данных.
p, blockquote 14,0,0,0,0 -->
p, blockquote 15,0,0,0,0 -->
p, blockquote 16,0,0,0,0 -->
В качестве канала передачи информации используются:
- Кабели: телефонный, коаксиал, витая пара, оптический.
- Беспроводные технологии, такие как, радиоволны, инфракрасное излучение.
- Спутниковые КС
- Беспроводная оптика или лазеры, применяются редко, из-за низкой скорости и большого количества помех.
Очень редко возникают ошибки в оптических кабелях, так как повлиять на распространение света сложно. В медных кабелях, ошибки возникают, но достаточно редко, а в беспроводной среде, ошибки возникают очень часто.
p, blockquote 19,0,0,0,0 -->
Типы кадров в wi—fi
В отличии от Ethernet, где есть только кадры данных, в wi-fi используется три типа кадров:
- Первый это кадры данных такие же как в Ethernet.
- Второй это кадры контроля, служебные кадры, которые необходимы для обеспечения работы wi-fi. Это например подтверждение успешной передачи кадра — ACK, или кадры RTS и CTS, которые используются в протоколе доступа к среде MACA.
- Третий тип кадров это кадры управления они используются для реализации различных сервисов wi-fi таких например, как подключение к точке доступа wi-fi или аутентификация.
Затем идут два флага которые указывают направления передачи кадра To DS к распределительной системе (to distribution system), от беспроводного компьютера к проводной распределительной системе. Или наоборот, от проводной среды через точку доступа к беспроводному компьютеру From DS (from distribution system).
p, blockquote 28,0,0,0,0 -->
Канальный уровень
Часть задач, которые в теории решают протоколы этого уровня, решена в спецификациях Ethernet и Wi-Fi, но есть кое-что еще. Сетевые интерфейсы в многоточечном соединении опознают друг друга по специальным шестибайтовым идентификаторам, mac-адресам. При настройке сети сетевые адаптеры должны знать, кто из них отвечает за какой сетевой адрес (ip-адрес), чтобы отправлять пакеты (блоки данных, передаваемые в пакетном режиме) по назначению. Для автоматического построения таблиц соответствия ip- и mac-адресов используется протокол ARP (Address Resolution Protocol).
В соединениях “точка-точка” ARP не нужен. Зато часто применяется протокол PPP (Point to Point Protocol). Кроме структуры кадра и контроля его целостности, он содержит правила для установления соединения, проверки состояния линии связи и аутентификации участников.
Место Wi-Fi в модели OSI
Wi-Fi так же как и Ethernet работает на физическом и канальном уровне. Причем на канальном уровне wi-fi использует два разных формата кадра на подуровне LLC и подуровне MAC. На подуровни LLC формат кадра такой же, как и в Ethernet, а на подуровне MAC, формат кадра отличается. При реальной передачи данных по беспроводной среде используется именно формат кадра уровня MAC 802.11, а преобразование в формат LLC выполняется автоматически при получении, либо оборудованием, либо драйвером.
p, blockquote 3,0,0,0,0 -->
p, blockquote 4,0,0,0,0 -->
Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)
О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень занимается тем, что представляет данные (которые все еще являются PDU) в понятном человеку и машине виде. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне.
Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). Помимо перечисленного, шестой уровень занимается шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.
Формат кадра Wi—Fi уровня MAC
Рассмотрим, как выглядит формат кадра wi-fi стандарта 802.11 уровня MAC. Он устроен гораздо сложнее, чем формат кадра Ethernet, самое заметное отличие это то, что в wi-fi используется четыре адреса, а не два, как в Ethernet. Почему wi-fi сделана именно так?
p, blockquote 5,0,0,0,0 -->
Сеансовый уровень (SESSION)
Сеансовый (сессия) – это набор сетевых взаимодействий, целенаправленных на решение единственной задачи.
p, blockquote 63,0,0,0,0 -->
p, blockquote 64,0,0,0,0 -->
Сеансовый определяет, какая будет передача информации между 2-мя прикладными процессами: полудуплексной (по очередная передача и прием данных); или дуплексной (одновременная передача и прием информации).
p, blockquote 65,0,0,0,0 -->
Итоги
Мы рассмотрели формат кадра wi-fi IEEE 802.11, которые используются в wi-fi на уровне MAC при передачу кадров по беспроводной среде. На уровне LLC происходит автоматическое преобразование в формат кадра Ethernet.
p, blockquote 44,0,0,0,0 -->
В отличие от Ethernet в кадре wi-fi используются четыре mac-адреса. Адрес отправителя и адрес получателя, а также адрес станции которая передает данные в беспроводную среду, и адрес станции, которые получают данные из беспроводной среды.
p, blockquote 45,0,0,0,0 --> p, blockquote 46,0,0,0,1 -->
В Wi-fi есть кадры трех типов, кадр передачи данных, как в Ethernet, кадр контроля и кадры управления, которое используется для реализации сервисов wi-fi.
В данной статье, мы разберемся, что такое сетевая модель OSI, из каких уровней она состоит, и какие функции выполняет. Итак, предмет разговора является некой моделью взаимодействия эталонов, определяющих последовательность обмена данных, и программ.
p, blockquote 1,0,0,0,0 -->
p, blockquote 2,0,0,0,0 -->
Аббревиатура OSI Open Systems Interconnection, означает модель взаимодействия открытых систем. Для решения задачи совместимости разнообразных систем, организация по стандартизации выпустила в 1983 г. эталон модели OSI. Она описывает структуру открытых систем, их требования, и их взаимодействие.
p, blockquote 3,0,0,0,0 -->
p, blockquote 4,0,0,0,0 -->
Open system – это система, составлена согласно открытым спецификациям, которые доступны каждому, а также соответствуют определенным стандартам. Например, ОС Windows считается open system, потому что она создана на основе открытых спецификаций, которые описывают деятельность интернета, но начальные коды системы закрыты.
p, blockquote 5,0,0,0,0 -->
Достоинство в том, что есть возможность построить сеть из устройств от разных изготовителей, если нужно, заменить ее отдельные компоненты. Можно без проблем, объединить несколько сетей в одну целую.
p, blockquote 6,0,0,0,0 -->
Согласно рассматриваемой нами модели, необходимо, чтобы вычислительные сети состояли из семи уровней. Вследствие того, что модель не описывает протоколы, определяемые отдельными стандартами, она не является сетевой архитектурой.
p, blockquote 7,0,0,0,0 -->
К сожалению, с практической точки зрения, модель взаимодействия открытых систем не применяется. Её особенность заключается в овладении теоретическими вопросами сетевого взаимодействия. Именно поэтому в качестве простого языка для описания построения разных видов сети используется эта модель.
p, blockquote 8,0,0,0,0 -->
Транспортный уровень (TRANSPORT)
Есть следующая задача, на компьютер, который соединен с составной сетью приходит пакет, на компьютере работает много сетевых приложений (веб-браузер, скайп, почта), нам необходимо понять какому приложению нужно передать этот пакет. Взаимодействием сетевых приложений занимается транспортный уровень.
p, blockquote 54,0,0,0,0 -->
Задачи транспортного уровня
Отправка данных между процессами на разных хостах. Обеспечение адресации, нужно знать для какого процесса предназначен тот или другой пакет. Обеспечение надежности передачи информации.
p, blockquote 55,0,0,1,0 -->
Модель взаимодействия open system
Хосты — это устройства где функционируют полезные пользовательские программы и сетевое оборудование, например, коммутаторы, маршрутизаторы.
p, blockquote 56,0,0,0,0 -->
p, blockquote 57,0,0,0,0 -->
Особенностью транспортного уровня является прямое взаимодействие одного компьютера с транспортным уровнем на другом компьютере, на остальных уровнях взаимодействие идет по звеньям цепи.
p, blockquote 58,0,0,0,0 -->
Такой уровень обеспечивает сквозное соединение между двумя взаимодействующими хостами. Данный уровень независим от сети, он позволяет скрыть от разработчиков приложений детали сетевого взаимодействия.
p, blockquote 59,0,0,0,0 -->
Для адресации на транспортном уровне используются порты, это числа от 1 до 65 535. Порты записываются вот так: 192.168.1.3:80 (IP адрес и порт).
p, blockquote 60,0,0,0,0 -->
Особенности транспортного уровня
Обеспечение более высокой надежности, в отличии от сети, которая используется для передачи данных. Применяются надежные каналы связи, ошибки в этих КС происходят редко, следовательно, можно строить надежную сеть, которая будет стоить дешево, а ошибки можно исправлять программно на хостах.
p, blockquote 61,0,0,0,0 -->
p, blockquote 62,0,0,0,0 -->
Остальные уровни
Следующий слой — уровень представления. Его задача заключается в предоставлении данных в виде, понятном как отправителю, так и получателю. Сюда можно включить различные форматы данных и правила их интерпретации: протоколы кодировки текста (ASCII, UTF-8, koi8r), спецификации разнообразных версий HTML\XHTML, графические форматы (JPEG, GIF, PNG), набор спецификаций MIME и прочее. На уровне представления реализуется шифрование и дешифрование. Самые популярные примеры - Transport Layer Security (TLS)/Secure Socket Layer (SSL).
С прикладным уровнем все просто. На нем организуется взаимодействие приложений, которыми пользуются конечные пользователи. Сюда входит электронная почта, “Всемирная паутина” (World Wide Web), социальные сети, видео и аудиосвязь и т.п.
Транспортный уровень
Пакеты, передаваемые по сети при помощи протоколов сетевого уровня, обычно ограничены в размерах. Они могут доставляться не в том порядке, в котором были отправлены, теряться, или, наоборот, дублироваться. Прикладным программам требуется более высокий уровень сервиса, обеспечивающий надежность доставки данных и простоту работы. За это как раз отвечают протоколы транспортного уровня модели osi . Они следят за доставкой пакетов, отправляя и анализируя соответствующие подтверждения, нумеруют пакеты и расставляют их в нужном порядке после получения.
Как говорилось выше, протоколы сетевого уровня не гарантируют доставку пакета. Отправленный пакет может потеряться или, наоборот, прийти в двух экземплярах, а пакеты, отправленные раньше других, могут прийти к получателю позже. Содержимое такого пакета обычно называют дейтаграммой (datagram).
Одним из самых простых транспортных протоколов является UDP (user datagram protocol). Участники сетевого взаимодействия, работающие на одном компьютере, идентифицируются целыми числами, называемыми номерами портов (или просто портами). Протокол UDP предписывает добавлять к передаваемым через сеть данным номер порта отправителя и получателя, длину дейтаграммы и ее контрольную сумму. Все это “заворачивается” в пакет в соответствии с соглашениями протокола IP. При этом ответственность о подтверждениях, повторных отправках, о делении информации на небольшие порции и о последующем восстановлении исходной последовательности лежит на авторе программ. Поэтому UDP не защищает от возможности потери, дублирования пакета и нарушения порядка получения обеспечивается только целостность данных внутри одной дейтаграммы.
Существует также второй вид транспортного взаимодействия — потоковое. Решение всех проблем, связанных с потерями пакетов, восстановлением данных из отдельных фрагментов берет на себя реализация транспортного протокола, которая оказывается гораздо сложнее реализации протокола дейтаграммного. Соответствующий транспортный протокол, используемый в Интернете, называется TCP (transmission control protocol). В отличие от работы с UDP, при потоковой работе необходимо установить соединение. Гарантируется, что все байты, записанные в поток, будут затем доступны для чтения на другом конце потока, причем их порядок будет сохранен; при невозможности соблюдения этой гарантии соединение окажется разорвано, о чем узнают оба партнера. Протокол TCP предусматривает целый ряд нетривиальных соглашений, к счастью, всю их реализацию берет на себя операционная система.
Управление питанием
Wi-fi сейчас часто используются в мобильных устройствах, а для этих устройств очень важно экономить энергию, чтобы заряда батареи хватило, как можно дольше. Нам всем не нравится когда батареи смартфона не хватает даже на один день работы.
p, blockquote 38,0,0,0,0 -->
Технология экономии питания wi-fi описано в стандарте IEEE 802.11 PSM.
- Станция wi-fi может работать в двух режимах, в активном и спящем. В активном режиме станция передает и принимает кадры в любое время.
- Однако в спящем режиме происходит отключение питания и станция не может передавать и принимать кадр.
- Станция, сообщает точке доступа, что она собирается переключиться в спящий режим, поэтому точка доступа не пытаются передать полученные данные станции.
- После того как наша станция проснулась, она подключается к точке доступа и спрашивает, есть ли у точки доступа кадр для станции. И если такие кадры есть, то они передаются из буфера точки доступа на станцию.
- После этого станция снова переходит в спящий режим, и точка доступа записывает кадры в буфер.
- При этом если станция хочет что-то передать сама, то она в любое время может перейти в активный режим, и передать кадр.
Уровень 1 – Физический
Физический или первый уровень – является самым низшим уровнем, так как передаваемая информация имеет вид нулей и единиц. При этом могут использоваться различные протоколы, от которых зависит вид этих самых нулей и единиц. На данном уровне может определяться топология сетей и передача данных по ним.
Разделяют два вида передачи битовых потоков:
- Дуплексная – когда устройство может одновременно принимать и отправлять данные. Например, во время игры, когда приложению нужно постоянно получать и отправлять информацию. По-другому ещё называется – двунаправленная передача.
- Полудуплексная – когда устройство может только принимать, либо отправлять данные. Можно сравнить с потоком. Ещё называют – однонаправленная передача данных.
На физическом уровне на данный момент используют несколько сред. При кабельном подключении используют витую пару или оптоволокно. Коаксиальный кабель используется, но реже. Есть ещё беспроводная среда, в которой используются радиоволны: 802.11 Wi-Fi, Bluetooth, DSL, GSM и т.д.
Тут нужно определять не только среду, но и тип подключения (портов), а также дальность, на которую можно передать информацию при использовании кабельной или беспроводной среды.
Советую почитать про среды физического уровня отдельно:
Второй уровень, канальный (data link layer, L2)
Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?
У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей.
На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.
Передача кадров
В прошлых статьях, мы уже рассматривали такую особенность беспроводной среды, как частое возникновение ошибок. Однако, что делать, если ошибки в беспроводной среде случаются особенно часто? Например, одна ошибка на каждую 1000 байт, можно ли в таком случае передавать данные? Ведь размер данных в кадре wi-fi 2000 байт и даже размер данных в кадре Ethernet 1500 байт, то есть при передаче каждого кадра у нас скорее всего произойдет ошибка.
p, blockquote 29,0,0,0,0 -->
В такой ситуации передавать кадры можно, для этого их нужно разбивать на отдельные части фрагменты в нашем случае каждый фрагмент должен быть меньше чем 1000 байт. Недостатком является то, что скорость передачи данных в этом случае снизится.
p, blockquote 30,0,0,0,0 -->
Технология разделения одного кадра на несколько небольших фрагментов для отдельной передачи называются фрагментация. В wi-fi для фрагментации используется два поля заголовка, первое поле это флаг More Fragments, и второе поле это управление очередностью, оно в свою очередь состоит из двух под полей. Первое это номер последовательности или Sequence Number, содержит номер кадра, который разбивается на отдельные небольшие фрагменты. Для всех фрагментов одного и того же кадра, номер последовательности будет одинаковый. И второе подполе это номер фрагмента или Fragment Number.
p, blockquote 31,0,0,0,0 -->
Уровень 2 – Канальный
Данный уровень в семиуровневой модели является одним из самых главных, так как тут появляется адресация. Чтобы знать, куда нужно передавать информацию в сети, которая может состоять из сотни устройств – нужно использовать адреса. На канальном уровне используются MAC-адреса.
Также этот уровень умеет связывать два устройства с помощью последовательности команд. С помощью команд можно запросить повторную отправку данных, если они пришли не в том виде, или контрольная сумма не прошла на определенном кадре. Именно на канальном уровне чаще всего работают коммутаторы, так как адресация между устройствами идет именно с помощью таблицы коммутации, в которой содержатся MAC-адреса подключенных устройств.
Кадр Wi—fi
В заголовке wi-fi для управления питанием, используются два поля: флаг Power Mgmt используется станцией для того, чтобы сообщить точке доступа, что станция использует управление питанием, и работает в спящем режиме.
p, blockquote 40,0,0,0,0 -->
Следующий флаг MD устанавливается точкой доступа, при передачи кадра станции, которая работает в режиме сохранения питания. При получении кадра в котором установлен этот флаг, станция узнает, что у точки доступа есть еще кадры, и запрашивает эти кадры у точки доступа.
p, blockquote 41,0,0,0,0 -->
Флаг Protection Frame — защита кадра, применяется для того чтобы указать используется шифрование данных или нет.
p, blockquote 42,0,0,0,0 -->
p, blockquote 43,0,0,0,0 -->
OSI
OSI - это аббревиатура от Open Systems Interconnection, что в переводе буквально означает “Взаимодействие открытых систем”. Речь не идет об Open Source, открытые системы в данном случае являются системами, построенными на основе открытых (общедоступных) спецификаций, соответствующих стандартам.
Часто можно встретить термин “ эталонная модель OSI ”. Эталонная модель описывает, какие уровни должны быть в сети и какие функции выполняются на каждом из уровней. OSI модель разделяет все протоколы на 7 таких уровней:
- Физический (Physical)
- Канальный (Datalink)
- Сетевой (Network)
- Транспортный (Transport)
- Сеансовый (Session)
- Представительный (Presentation)
- Прикладной (Application)
Модель OSI не включает описание протоколов; они определяются в отдельных стандартах. Исторически вышло, что на практике модель взаимодействия открытых систем не применяется. Раньше существовали её буквальные реализации, содержащие ровно 7 слоев. Однако со временем их вытеснил менее предписывающий набор протоколов TCP/IP, на котором построен современный Интернет.
Тем не менее ныне используемые протоколы приблизительно соответствуют уровням оси , а сама модель используется в качестве общего языка для описания устройства сетей.
Передача кадра в одноранговом режиме
Если сеть работает одноранговом режиме, компьютеры передают данные друг другу. В этом случае адрес получателя всегда совпадает с адресом приемного устройства, а адрес отправителя с адресом передающего устройства. И эти адреса указываются в первом и во втором адресе. В третьем адресе указываются идентификатор одноранговой сети, который генерируются автоматически.
p, blockquote 16,0,0,0,0 -->
p, blockquote 17,0,0,0,0 -->
Уровень 5 – Сеансовый
Окончательно переводит сегменты или дейтаграммы в уже понятные компьютеру данные. Также на этом этапе может быть разрыв прямой связи между отправляющим или передающим компьютером.
Прикладной уровень (APPLICATION)
Необходим для взаимодействия между собой сетевых приложений, таких как web, e-mail, skype и тд.
p, blockquote 71,0,0,0,0 -->
По сути, представляет собой комплект спецификаций, позволяющих пользователю осуществлять вход на страницы для поиска нужной ему информации. Проще говоря, задачей application является обеспечение доступа к сетевым службам. Содержимое этого уровня очень разнообразно.
p, blockquote 72,0,0,0,0 -->
Функции application:
- Решение задач, отправка файлов; управление заданиями и системой;
- Определение пользователей по их логину, e-mail адресу, паролям, электронным подписям;
- Запросы на соединение с иными прикладными процессами;
Фрагментация в Wi—Fi
Рассмотрим, как эти поля заголовка кадра wi-fi используются при фрагментации. Предположим что у нас есть кадр размером 1500 байт, но мы его не можем передать целиком, а вынуждены разбить на три отдельные части по 500 байт, что происходит в этом случае?
p, blockquote 32,0,0,0,0 -->
p, blockquote 33,0,0,0,0 -->
Передается три отдельных кадра в поле, номер последовательности, у них у всех будет одинаковое значение, в примере 39 876. Принимающая сторона поймет, что получает три фрагмента одного и того же кадра. Флаг More Flagments (MF) говорит о том, что будут еще фрагменты, этот флаг установлен при передаче первого фрагмента, второго фрагмента, а при передаче третьего фрагмента, флаг установлен в ноль. Это означает, что пришел последний фрагмент из большого кадра, и больше фрагментов не будет. И номер фрагмента говорит о том, в какой последовательности нужно собирать фрагменты в один большой кадр. Сначала нужно взять фрагмент с номером 1, потом фрагмент с номером 2 и затем фрагмент с номером 3.
p, blockquote 34,0,0,1,0 -->
Сетевой уровень
Следующий уровень — сетевой уровень модели osi . Он предназначен для построения крупных составных сетей на основе различных сетевых технологий. На этом уровне обеспечивается согласование различий в разных технологиях канального уровня и общая адресация с помощью глобальных адресов, позволяющих однозначно определить компьютер в сети. Также выполняется маршрутизация — определение маршрута пересылки пакетов через промежуточные узлы.
Иногда можно столкнуться с утверждением, что в Интернете в роли этого уровня выступает протокол IP (Internet Protocol). С одной стороны это так: именно IP определяет структуру отдельного пакета, передающегося по сети через шлюзы, систему сетевых адресов и некоторые другие функции. С другой стороны существует несколько других протоколов, которые также можно отнести к сетевому уровню, хотя они и работают “поверх” IP.
Уровень 4 – Транспортный
Транспортный уровень – позволяет напрямую обмениваться данными между двумя узлами. Например, протокол TCP используется для передачи четкой информации: картинки, тексты, файлы. UDP же чаще всего используются в потоках: видео, аудио, онлайн-игры и т.д.
При этом часто используется сквозное соединение, когда данные отправляются напрямую. Также транспортный уровень первый, который взаимодействует с прямыми данными и сеансовым уровнем.
Например, для связи устройств в канальном уровне используется физическая топология сетей. На сетевом уровне логическая топология. А вот на данном уровне идет прямая связь «узел-узел». Например, если вы заходите на какой-то сайт, то вы напрямую связываетесь с определённым сервером через DNS или IP адрес.
Уровень 3 – Сетевой уровень
Сетевой уровень работает с протоколами, которые используют IP адресацию. К таким устройствам относят почти все оборудование, но чаще в пример приводят роутеры (маршрутизаторы). Есть, конечно, и коммутаторы, которые работают на данном уровне.
Сетевой уровень решает важную задачу передачи пакетов нужному узлу. Например, отдаленный компьютер может находиться в другой подсети или вообще в другой сети. Тогда для отправки пакетов и определяется оптимальный путь до конечного узла.
Обязательно читаем подробную статью про роутер.
Передача кадра в распределительную систему
Начнем с передачи кадра от нашего компьютера в проводную среду и затем в Интернет. Проводная сеть к которой подключается наша сеть wi-fi называется распределительная система.
p, blockquote 11,0,1,0,0 -->
p, blockquote 12,0,0,0,0 -->
Кадр передается от нашего компьютера к проводному маршрутизатору, который затем передает его в Интернет.
- В этом случае в первом поле адреса указывается mac-адрес точки доступа Receiver Address (RA), адрес устройства которое принимает наш кадр из беспроводной среды.
- Во втором поле адреса указывается mac-адрес компьютера, в этом случае Transmitter Address и Sender address совпадают. Отправитель сам передает данные в беспроводную среду.
- И третье поле Destination Address адрес получателя mac-адрес проводного устройства, который передает наши данные в Интернет.
Когда кадр передается в обратном направлении от проводного устройства через точку доступа к нашему компьютеру, в качестве первого адреса указывается mac-адрес нашего компьютера. У нас снова совпадение mac-адрес нашего компьютера используются как адрес получателя destination address, и как адрес устройства, который принимает данные из беспроводной среды Receiver address. Во втором поле указывается mac-адрес точки доступа Transmitter address, и в третьем поле адрес отправителя mac-адрес маршрутизатора.
p, blockquote 14,0,0,0,0 -->
p, blockquote 15,0,0,0,0 -->
Читайте также: