Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей

1. Сети и системы телекоммуникаций
Эталонные модели и
стандартизация сетей
ИМКН УрФУ

2. 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

3. Цель стандартизации сетей
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация 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

4. Типы стандартов
 De jure (формальные, юридические) –
стандарты, принятые по формальным законам
стандартизации
 De facto (фактические) – стандарты,
установившиеся сами собой
 Новая технология, пользующаяся большой
популярностью
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
4

5. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
5

6. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
6

7. Преимущества открытых систем
 Возможность построения сети, используя
оборудование разных производителей
 «Безболезненная» замена отдельных
компонентов сети
 Лёгкость объединения нескольких сетей
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
7

8. Эталонная модель OSI
 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
8

9. Уровни модели OSI
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
9
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Хост 1 Хост 2
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Среда передачи данных
Интерфейсы
Протоколы

10. Layers of OSI
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
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

11. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
11

12. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
12

13. Сетевой уровень
 Служит для объединения нескольких сетей
 Задачи:
 Определение маршрута посылки пакетов
 Адресация (сетевые или глобальные
адреса)
 Согласование размеров пакетов
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
13

14. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
14

15. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
15

16. 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)
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
16

17. 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)
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
17

18. Прикладной уровень
 Набор приложений, полезных пользователям:
 Доступ к разделяемым файлам
 Электронная почта
 Гипертекстовые Web-страницы
 Видео и аудио связь
 и многое другое
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
18

19. Единицы передаваемых данных
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
19
Уровень Название единицы
Прикладной Сообщение
Представления Сообщение
Сеансовый Сообщение
Транспортный Сегмент/Дейтаграмма
Сетевой Пакет
Канальный Кадр
Физический Бит

20. Сетевое оборудование
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
20
Уровень модели OSI Оборудование
Сетевой Маршрутизатор
Канальный Коммутатор, точка
доступа
Физический Концентратор

21. Эталонная модель TCP/IP
 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
21

22. Эталонная модель TCP/IP
 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
22

23. Уровни моделей OSI и TCP/IP
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
23
Прикладной
Представления
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Физический
Прикладной
Транспортный
Интернет
Канальный Сетевых
интерфейсов
Модель OSI Модель TCP/IP

24. Пятиуровневая моделей «OSI+TCP/IP»
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
24
Физический
Прикладной
Транспортный
Сетевой
Канальный

25. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
25

26. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
26

27. Стек протоколов TCP/IP
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
27
Ethernet Wi-Fi DSL
IP
TCP UDP
HTTP SMTP DNS FTP
ICMP
Сетевых
интерфейсов
Интернет
Транспортный
Прикладной
DHCPARP

28. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
28

29. Сеть телефонной сигнализации ОКС
№ 7 (SS7)
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
29

30. Сеть Infiniband
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
30

31. Стандарты в области сетей
 Стандарты в области телекоммуникаций
 Международные стандарты
 Стандарты Интернет
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
31

32. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
32

33. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
33

34. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
34

35. Стандарты IEEE
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
35
Номер Назначение
802.3 Ethernet
802.11 Беспроводные локальные сети
(Wi-Fi)
802.15 Персональные сети (BlueTooth)
802.16 Широкополосные беспроводные
сети (WiMAX)

36. 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
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
36

37. Итоги
Цель стандартизации
Эталонная модель OSI
Эталонная модель TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP
Примеры других моделей и протоколов
Стандарты в области компьютерных сетей
Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
37

38. Сети и системы телекоммуникаций. Эталонные модели и стандартизация сетей
Вопросы?
38