Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей

Сети и системы телекоммуникаций

Эталонные модели и стандартизация сетей

ИМКН УрФУ

Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей

План

Цель стандартизации

Эталонная модель OSI

Эталонная модель TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP

Примеры других моделей и протоколов

Стандарты в области компьютерных сетей

2

Цель стандартизации сетей


3

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

Типы стандартов

De jure (формальные, юридические) –

стандарты, принятые по формальным законам

стандартизации

De facto (фактические) – стандарты,

установившиеся сами собой

Новая технология, пользующаяся большой

популярностью


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


5

Модель взаимодействия открытых систем ISO

Англоязычное название: Open System

Interconnection Reference Model (ISO OSI)

Принята в качестве стандарта Международной

организацией по стандартизации (ISO) в 1983 г.

Открытая система – система, построенная в

соответствии с открытыми спецификациями

Открытая спецификация – общедоступная

спецификация, соответствующая стандартам


6

Преимущества открытых систем

Возможность построения сети, используя

оборудование разных производителей

«Безболезненная» замена отдельных

компонентов сети

Лёгкость объединения нескольких сетей


7


Модель OSI описывает:

Семь уровней организации сети

Назначение каждого уровня

Не является сетевой архитектурой!

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


8

Уровни модели OSI


9

Прикладной

Представления

Сеансовый

Транспортный

Сетевой

Канальный

Физический

Хост 1 Хост 2



Сеансовый


Сетевой

Канальный


Среда передачи данных

Интерфейсы

Протоколы

Layers of OSI


10

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Host1 Host 2

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Data Transmission Environment

Interfaces

Protocols

Физический уровень

Занимается передачей битов по физическому

каналу связи

Задача: передача потока битов без искажений

в соответствии с заданной частотой

Не вникает в смысл передаваемой информации


11

Канальный уровень

Обеспечивает прозрачность соединения

Задачи:

Установление логического соединения

Согласование скоростей передатчика и

приёмника информации

Обеспечение надёжной передачи,

обнаружение и коррекция ошибок

В широковещательной сети:

Управление доступом к среде передачи данных

Физическая адресация


12

Сетевой уровень

Служит для объединения нескольких сетей

Задачи:

Определение маршрута посылки пакетов

Адресация (сетевые или глобальные

адреса)

Согласование размеров пакетов


13

Транспортный уровень

Обеспечивает передачу данных между процессами

на хостах с требуемым уровнем надёжности

Модель OSI определяет пять классов

транспортного сервиса: 0 – низший, 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


14

Транспортный уровень

Первый сквозной уровень: сообщения

доставляются от источника адресату

Уровни 1–3 действуют по принципу звеньев

цепи: передача выполняется между всеми

соседними машинами, через которые проходит

маршрут

Уровни 1–4 образуют сетевую транспортную

подсистему


15

Сеансовый уровень

Позволяет устанавливать сеансы связи

Задачи:

Управление диалогом (очерёдность

передачи сообщений)

Управление маркерами (предотвращение

одновременного выполнения критичной

операции)

Синхронизация (метки в сообщениях для

возобновления передачи в случае сбоя)


16

Уровень представления

Обеспечивает согласование синтаксиса и

семантики передаваемых данных

Форматы представления символов

Форматы чисел

Шифрование и дешифрование

Пример: Transport Layer Security (TLS) / Secure Sockets Layer

(SSL)


17

Прикладной уровень

Набор приложений, полезных пользователям:

Доступ к разделяемым файлам

Электронная почта

Гипертекстовые Web-страницы

Видео и аудио связь

и многое другое


18

Единицы передаваемых данных


19

Уровень Название единицы

Прикладной Сообщение

Представления Сообщение

Сеансовый Сообщение

Транспортный Сегмент/Дейтаграмма

Сетевой Пакет

Канальный Кадр

Физический Бит

Сетевое оборудование


20

Уровень модели OSI Оборудование

Сетевой Маршрутизатор

Канальный Коммутатор, точка доступа

Физический Концентратор


Протоколы TCP/IP стали популярны при

создании сети ARPANET

ARPANET объединяла сети, использующие

различные технологии

Необходимо было разработать модель, которая

позволила бы объединять сети на основе стека

TCP/IP (1974 г.)

Названа в соответствии со своими двумя

основными протоколами


21


Модель TCP/IP включает:

Четыре уровня

Протоколы для каждого уровня

Назначение уровней как в модели OSI

Сама модель почти не используется, но её

протоколы очень распространены


22

Уровни моделей OSI и TCP/IP


23



Сеансовый


Сетевой




Интернет

Канальный Сетевых интерфейсов

Модель OSI Модель TCP/IP

Пятиуровневая моделей «OSI+TCP/IP»


24




Сетевой

Канальный

Модели OSI и TCP/IP

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


25

Сравнение OSI и TCP/IP

Модель OSI:

Хорошая теоретическая проработка

Протоколы не используются

Модель TCP/IP

Протоколы широко применяются

Ограниченная модель

Применение:

OSI – модель для описания разных типов сетей

TCP/IP – протоколы, основа Интернет


26



27

Ethernet Wi-Fi DSL

IP

TCP UDP

HTTP SMTP DNS FTP

ICMP

Сетевых интерфейсов

Интернет



DHCPARP

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


28

Сеть телефонной сигнализации ОКС № 7 (SS7)


29

Сеть Infiniband


30

Стандарты в области сетей

Стандарты в области телекоммуникаций

Международные стандарты

Стандарты Интернет


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)

ITU-R, Сектор радиосвязи

ITU-D, Сектор развития


32


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


33


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


34

Стандарты IEEE


35

Номер Назначение

802.3 Ethernet

802.11 Беспроводные локальные сети (Wi-Fi)

802.15 Персональные сети (BlueTooth)

802.16 Широкополосные беспроводные сети (WiMAX)

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 World Wide Web (W3C) Стандарты в области Web


36

Итоги

Цель стандартизации




Примеры других моделей и протоколов

Стандарты в области компьютерных сетей


37


Вопросы?

38

Education

Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей