Эталонные модели и стандартизация сетей

Эталонные модели и
стандартизация
сетей
Сети и системы
телекоммуникаций
Созыкин А.В.
План
Цель стандартизации
 Эталонная модель OSI
 Эталонная модель TCP/IP
 Стек протоколов TCP/IP
 Примеры других моделей и протоколов
 Стандарты в области компьютерных
сетей

ИМКН УрФУ
2
Цель стандартизации сетей
На раннем этапе развития сетей (60-70
годы) стандартизации не было
 Оборудование разных производителей
не могло взаимодействовать по сети

 Несовместимость
сетевого оборудования
 Разные протоколы

Решение - стандарты
ИМКН УрФУ
3
Типы стандартов
De jure (формальные, юридические) –
принятые по формальным законам
стандартизации
 De facto (фактические) – стандарты,
установившиеся сами собой

 Новая
технология, пользующаяся большой
популярностью
ИМКН УрФУ
4
Эталонные модели сетей
Эталонная модель сети описывает
сервисы и уровни сети
 Эталонные модели:

 Модель
взаимодействия открытых систем
(ISO OSI) – юридический стандарт
 Модель TCP/IP – стандарт де-факто
ИМКН УрФУ
5
Модель взаимодействия
открытых систем




Принята в качестве стандарта
Международной организацией по
стандартизации (ISO) в 1983 г.
Англоязычное название Open System
Interconnection Reference Model (ISO OSI)
Открытая система – построенная в
соответствии с открытыми спецификациями
Открытая спецификация – общедоступная
спецификация, соответствующие стандартам
ИМКН УрФУ
6
Преимущества открытых систем
Возможность построения сети из
оборудования разных производителей
 Безболезненная замена отдельных
компонентов на более совершенные
 Легкость объединения нескольких сетей

ИМКН УрФУ
7
Эталонная модель OSI

Модель OSI описывает:
 Семь
уровней организации сети
 Назначение каждого уровня



Описание протоколов не включено в модель
OSI, они выпущены отдельными стандартами
Протоколы на практике не применяются
Модель OSI используется в качестве «общего
языка» для описания разных сетей
ИМКН УрФУ
8
Уровни модели OSI
Хост 1
Прикладной
Интерфейсы
Представления
Протоколы
Хост 2
Прикладной
Представления
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
9
Уровни модели OSI
Хост 1
Application
Интерфейсы
Presentation
Протоколы
Хост 2
Application
Presentation
Session
Session
Transport
Transport
Network
Network
Data link
Data link
Physical
Physical
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
10
Физический уровень
Передача потока битов по физическим
каналам связи
 Задача:

 Передача
потока битов без искажений в
соответствии с заданной частотой

Не вникает в смысл передаваемой
информации
ИМКН УрФУ
11
Канальный уровень


Обеспечение прозрачности соединения
Задачи:
 Установка логического соединения
 Согласование скоростей передачи и
приема
информации
 Обеспечение надежности передачи, обнаружение
и коррекция ошибок

В широковещательной сети:
 Управление доступом к
 Физическая адресация
среде передачи данных
ИМКН УрФУ
12
Сетевой уровень
Объединение нескольких сетей
 Задачи:

 Определение
маршрутов посылки пакетов
 Адресация (сетевые или глобальные
адреса)
 Согласование размеров пакетов
ИМКН УрФУ
13
Транспортный уровень


Обеспечение передачи данных с требуемой
степенью надежности
Модель OSI пять классов транспортного
сервиса от 0 (низший) до 4 высший:
 Обнаружение
ошибок, порядок передачи
сообщений, восстановление прерванной линии
связи и т.п.

Наиболее популярный сервис – защищенный
от ошибок канал с гарантированным
порядком следования сообщений
ИМКН УрФУ
14
Транспортный уровень
Первый сквозной уровень –
сообщения доставляются от источника к
адресату
 Уровни 1-3 действуют по принципу
звеньев цепи – передача выполняется
между соседними машинами

ИМКН УрФУ
15
Сеансовый уровень


Позволяет устанавливать сеансы связи
Задачи:
 Управление
диалогом (очередность передачи
сообщений)
 Управление маркерами (предотвращение
одновременного выполнения критичной операции)
 Синхронизация (метки в сообщения для
возобновления передачи в случае сбоя)
ИМКН УрФУ
16
Уровень представления

Согласование синтаксиса и семантики
передаваемых данных
 Форматы
представления символов
 Форматы чисел

Шифрование и дешифрование
ИМКН УрФУ
17
Прикладной уровень

Набор приложений, полезных
пользователям:
 Доступ
к разделяемым файлам
 Электронная почта
 Гипертекстовые Web-страницы
ИМКН УрФУ
18
Единицы передаваемых данных
Уровень
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Название единицы
Сообщение
Сообщение
Сообщение
Сегмент/Дейтаграмма
Пакет
Кадр
Бит
ИМКН УрФУ
19
Сетевое оборудование
Уровень модели OSI
Физический
Канальный
Сетевой
Оборудование
Концентратор
Коммутатор, точка
доступа
Маршрутизатор
ИМКН УрФУ
20
Протоколы OSI
Модель OSI не включает протоколы
 Протоколы представлены другими
стандартами ISO
 На практике протоколы OSI не
используются

ИМКН УрФУ
21
Эталонная модель TCP/IP




Стандарт де-факто
Протоколы TCP/IP стали популярны при
создании сети ARPANET
ARPANET объединяла сети, использующие
различные технологии
Необходимо было разработать модель,
которая бы позволила объединять сети на
основе стека TCP/IP
ИМКН УрФУ
22
Эталонная модель TCP/IP

Модель включает:
4
сетевых уровня
 Протоколы для каждого уровня

Назначение уровней как в модели OSI
ИМКН УрФУ
23
Уровни OSI и TCP/IP
Модель OSI
Модель TCP/IP
Прикладной
Представления
Прикладной
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Канальный
Сетевых
интерфейсов
Физический
ИМКН УрФУ
24
Модели TCP/IP и OSI

В TCP/IP не выделены уровни сеансовый и
представления
 Необходимые
функции должны быть реализованы
на прикладном уровне


Транспортный и сетевой уровень совпадают
Уровень сетевых интерфейсов –
взаимодействие с подсетями разных
технологий
ИМКН УрФУ
25
Стек протоколов TCP/IP
Прикладной
Транспортный
HTTP
SMTP
TCP
Сетевой
Ethernet
FTP
UDP
IP
ARP
Сетевых
интерфейсов
DNS
ICMP
DHCP
WiFi
ИМКН УрФУ
DSL
26
Сравнение OSI и TCP/IP

Модель OSI:
 Хорошая
теоретическая проработка
 Протоколы не используются

Модель TCP/IP
 Протоколы
широко применяются
 Ограниченная модель

Применение:
– модель для описания разных типов сетей
 TCP/IP – протоколы, основа Интернет
 OSI
ИМКН УрФУ
27
Что будем изучать
Модель OSI – описание сети
 Среды передачи данных
 Протокол канального уровня – Ethernet
 Протоколы TCP/IP:

 Сетевой
уровень – IP
 Вспомогательные: ARP, DHCP, ICMP
 Транспортный уровень: TCP, UDP
ИМКН УрФУ
28
Сеть телефонной сигнализации
ОКС № 7 (SS7)
ИМКН УрФУ
29
Сеть Infiniband
ИМКН УрФУ
30
Стандарты в области сетей
Стандарты в области
телекоммуникаций
 Международные стандарты
 Стандарты Интернет

ИМКН УрФУ
31
Стандарты в телекоммуникациях

ITU-T Телекоммуникационный сектор
международного союза телекоммуникаций:
 Телефония, телеграф, интерфейсы
передачи данных
 Разрабатывает рекомендации
 Примеры стандартов: H.264 (сжатие
видео), X.509 (сертификаты открытого
ключа)
ИМКН УрФУ
32
Международные стандарты

Международная организация по
стандартизации (ISO)
В
ISO входят национальные организации по
стандартизации: ANSI (США), BSI
(Великобритания), ANFOR (Франция), DIN
(Германия) и др.
 Стандартизует какао-бобы (ISO 2451),
рыболовные сети (ISO 1530) и др.
 ITU-T одни из членов ISO, разрабатываются
совместные стандарты: H.264 ITU-T то же самое,
что MPEG-4 AVC ISO
ИМКН УрФУ
33
Международные стандарты

Национальный институт стандартов и технологий
США (NIST)



Подразделение Министерства торговли США
Принимает стандарты, обязательные для госзакупок США
(кроме Минобороны)
Институт инженеров по электронике и
электротехнике (IEEE)




Профессиональная организация инженеров
Проводит конференции, выпускает журналы
Принимает стандарты в разных областях
Комитет IEEE 802 – стандарты локальных сетей
ИМКН УрФУ
34
Стандарты IEEE
Номер
Назначение
802.3
Ethernet
802.11
Беспроводные локальные сети
(Wi-Fi)
Персональные сети (BlueTooth)
802.15
802.16
Широкополосные
беспроводные сети (WiMAX)
ИМКН УрФУ
35
Стандарты Интернет

Совет по архитектуре Интернета (IAB):
 Группа
исследований Интернет (Internet Research
Task Force, IRTF) – долгосрочные перспективные
исследования
 Группа проектирования Интернет (Internet
Engineering Task Force, IETF)
 Выпускает стандарты RFC (Request for comments)

Консорциум Word Wide Web (W3C)
 Стандарты
в области Web
ИМКН УрФУ
36
Итоги
Цель стандартизации
 Эталонная модель OSI
 Эталонная модель TCP/IP
 Стек протоколов TCP/IP
 Примеры других моделей и протоколов
 Стандарты в области компьютерных
сетей

ИМКН УрФУ
37
Вопросы?
ИМКН УрФУ
38