Сервер это компьютер обслуживающий сеть или периферийное устройство

Обновлено: 02.07.2024

При создании вычислительных сетей разработчикам пришлось решать множество самых разных задач, связанных с кодированием и синхронизацией электрических (оптических) сигналов, выбором конфигурации физических и логических связей, разработкой схем адресации устройств, созданием различных способов коммутации , мультиплексированием и демультиплексированием потоков данных, совместным использованием передающей среды. В данной лекции мы сформулируем все эти задачи, причем в той последовательности, в которой они возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий .

Начнем с наиболее простого случая непосредственного соединения двух устройств физическим каналом, такое соединение называется связью "точка-точка" ( point-to-point ).

Связь компьютера с периферийными устройствами

Частным случаем связи " точка-точка " является соединение компьютера с периферийным устройством. Поскольку механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами , начнем рассматривать принципы работы сети с этого "досетевого" случая.

Для обмена данными компьютер и периферийное устройство (ПУ) оснащены внешними интерфейсами или портами (рис. 3.1). В данном случае к понятию "интерфейс" относятся:

  • электрический разъем ;
  • набор проводов, соединяющих устройства;
  • совокупность правил обмена информацией по этим проводам.

Со стороны компьютера логикой передачи сигналов на внешний интерфейс управляют:

  • контроллер ПУ — аппаратный блок, часто реализуемый в виде отдельной платы;
  • драйвер ПУ – программа, управляющая контроллером периферийного устройства .

Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства .

Обмен данными между ПУ и компьютером, как правило, является двунаправленным . Так, например, даже принтер, который представляет собой устройство вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.

Таким образом, по каналу, связывающему внешние интерфейсы , передается следующая информация :

  • данные, поступающие от контроллера на ПУ, например байты текста, который нужно распечатать на бумаге;
  • команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ; в ответ на них оно выполняет специальные действия, например переводит головку диска на соответствующую дорожку или же выталкивает из принтера лист бумаги;
  • данные, возвращаемые устройством управления ПУ в ответ на запрос от контроллера , например данные о готовности к выполнению операции.

Рассмотрим последовательность действий, которые выполняются в том случае, когда некоторому приложению требуется напечатать текст на принтере. Со стороны компьютера в выполнении этой операции принимает участие, кроме уже названных контроллера , драйвера и приложения, еще один важнейший компонент — операционная система . Поскольку все операции ввода-вывода являются привилегированными, все приложения при выполнении операций с периферийными устройствами используют ОС как арбитра. Итак, последовательность действий такова:

  1. Приложение обращается с запросом на выполнение операции печати к операционной системе. В запросе указываются: адрес данных в оперативной памяти, идентифицирующая информация принтера и операция, которую требуется выполнить.
  2. Получив запрос, операционная система анализирует его, решает, может ли он быть выполнен, и если решение положительное, то запускает соответствующий драйвер , передавая ему в качестве параметров адрес выводимых данных. Дальнейшие действия, относящиеся к операции ввода-вывода , со стороны компьютера реализуются совместно драйвером и контроллером принтера.
  3. Драйвер передает команды и данные контроллеру , который помещает их в свой внутренний буфер. Пусть, например, драйвер загружает значение некоторого байта в буфер контроллера ПУ.
  4. Контроллер перемещает данные из внутреннего буфера во внешний порт .
  5. Контроллер начинает последовательно передавать биты в линию связи , представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы сообщить устройству управления принтера о том, что начинается передача байта, перед передачей первого бита данных контроллер формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена.
  6. Устройство управления принтера , обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности , то выполняется проверка корректности передачи: при правильно выполненной передаче в соответствующем регистре устройства управления принтера устанавливается признак завершения приема информации. Наконец, принятый байт обрабатывается принтером — выполняется соответствующая команда или печатается символ.

Рис. 3.1. Связь компьютера с периферийным устройством.

Обязанности между драйвером и контроллером могут распределяться по-разному, но чаще всего контроллер поддерживает набор простых команд, служащих для управления периферийным устройством , а на драйвер обычно возлагаются наиболее сложные функции реализации обмена. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как " Печать символа", " Перевод строки ", " Возврат каретки " и т. п.

Драйвер же принтера с помощью этих команд реализует печать строк символов, разделение документа на страницы и другие более высокоуровневые операции (например, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства , проверка правильности выполнения команды). Драйвер , задавая ту или иную последовательность команд, определяет тем самым логику работы периферийного устройства . Для одного и того же контроллера можно разработать различные драйверы , которые с помощью одного и того же набора доступных команд будут реализовывать разные алгоритмы управления одним и тем же ПУ.

Это те фразы, которые мы частенько слышим при использовании интернета, но что такое «сервер»? Это один из тех терминов, который используют все, но мало кто знает какие-либо подробности.

Что такое Интернет на самом деле

Чтобы понять, что такое сервер, вы должны сначала понять, что такое Интернет (или любая компьютерная сеть).

Для большинства людей интернет похож на электричество. Вы подключаете кабель к стене, и из него выходит интернет.

Концепция на самом деле довольно проста. Интернет - это просто набор компьютеров, соединенных между собой оборудованием, таким как маршрутизаторы и сетевые кабели.

Всякий раз, когда вы заходите на веб-страницу, смотрите видео или отправляете электронное письмо , где-то в мире есть другой компьютер, который предоставляет контент или выступает в качестве посредника, чтобы помочь вам общаться с кем-то еще.

Что такое сервер на стороне клиента

Компьютеры, предоставляющие сервисы, мы обычно называем «сервера́ми». Компьютеры, которые получают эти услуги, называются «клиентами». Тем не менее, это ни чего не говорит нам о самих серверах. Что они такое?

Любой компьютер может быть сервером. Ваш домашний компьютер может быть сервером. Любой компьютер, подключенный к сети, может выступать в роли сервера, клиента или обоих сразу.

Вместо того, чтобы описывать конкретное устройство, понятия «клиент» и «сервер» описывают роли, которые компьютеры играют в сети. Например, если у вас есть IP-камера безопасности, на ее крошечном встроенном компьютере установлено серверное программное обеспечение. Когда вы получаете доступ к камере, вы заходите на сервер, который предоставляет вам видеопоток.

Не каждый компьютер подходит для работы в качестве сервера. Когда используется слово «сервер», чаще всего оно относится к специализированным компьютерам, которые создаются с нуля, чтобы действовать как серверы.

Серверное оборудование особенное

Если вы зайдете в типичную серверную комнату хостинг-компании, вы увидите ряды и ряды шкафов. Внутри этих шкафов вы увидите стойки серверов, уложенных друг на друга. Как видно на этой картинке.

Внутри каждой из этих стоек вы найдете специальную материнскую плату серверного уровня, оперативную память, процессор и хранилище. В принципе, это те же компоненты, что и на вашем компьютере, но они гораздо более мощные, надежные и энергоэффективные. В конце концов, эти компьютеры работают круглосуточно и ежедневно обслуживают миллионы запросов от клиентов.

Не будем вдаваться в подробности, но серверное оборудование отличается следующими основными показателями:

  • Серверные материнские платы поддерживают большие объемы оперативной памяти. Терабайт самый распространённый!
  • Серверные материнские платы часто имеют несколько процессорных разъемов
  • Серверные процессоры, как правило, имеют много процессорных ядер и большой объем кеша
  • ОЗУ сервера обычно имеет специальный тип исправления ошибок для обеспечения стабильности
  • Блоки питания сервера имеют большой запас, мгновенно переключаясь на резервную копию, если основной блок выходит из строя
  • Серверы Rack не имеют клавиатуры, мыши, экранов или динамиков. Вместо этого они доступны через сеть, через командную строку или с помощью приложения удаленного рабочего стола. Хотя обычно они имеют необходимые порты для подключения этих периферийных устройств.

Локальные серверы

«Локальный» сервер - это сервер, который работает в вашей локальной домашней сети, а не где-то «там» в Интернете.

Есть большая вероятность, что у вас запущенно на одном из ваших домашних компьютеров какое-то серверное приложение, и вы даже не знаете об этом.

Например, популярное приложение Plex запускает медиа-сервер на вашем локальном компьютере. Calibre выступает в качестве локального файлового сервера для электронных книг и, конечно, сетевые устройства хранения данных также являются своего рода сервером локальной сети. Итак, как видите, серверы есть везде. Даже в вашем доме!

Общие типы серверов

Хотя все серверы выполняют одинаковую работу, существуют явные подтипы серверов, которые специализируются на разных задачах.

Веб-серверы невероятно распространены. Веб-сайт, который вы читаете в данный момент, был отправлен вам веб-сервером. Ваш веб-браузер действует как клиент и запрашивает данные веб-сайта с сервера. Затем он получает код веб-страницы HTML (язык гипертекстовой разметки) и отображает его на экране. Оттуда это входит в Ваши глазные яблоки, и эта информация теперь находится в вашей голове. Аккуратно, верно?

Файловые серверы используют стандарт FTP протокола передачи файлов вместо HTML и существуют для перемещения файлов со своих жестких дисков на ваш.

Список можно продолжить. Существуют серверы, которые проверяют данные для входа, серверы, действующие в качестве прокси между компьютерами компании и Интернетом, серверы потоковой передачи мультимедиа и другие. По мере появления новых интернет-сервисов мы можем ожидать появления новых типов специализированного серверного оборудования и программного обеспечения.

«Мэйнфрейм» против «Сервера»

Последний момент путаницы - это разница между «мэйнфреймовым» компьютером и сервером. В то время как сервер по сути является улучшенным настольным компьютером, мэйнфреймы - это совершенно другой зверь.

Эти компьютеры намного, намного мощнее, чем даже серверное оборудование. Ставки на надежность и запасную вычислительную мощность гораздо выше, и эти компьютеры обычно используются для задач, которые являются критически важными.

Интернет-банкинг является одним из примеров, когда мейнфреймы могут быть лучшим выбором. Тем более, что мэйнфрейм-компьютеры построены так, чтобы выполнять как можно больше «транзакций». Эти компьютеры обычно размером с большой холодильник. Зачастую они равны десяти стоечным серверам.

Надеемся, что ваше любопытство по поводу того, что такое компьютерные серверы, ослабло. Конечно, это только основы, но теперь, по крайней мере, вы знаете откуда берутся ваши мемы, прежде чем достигнут экрана!

Что такое сервер и для чего он нужен

Сегодня сервера используются везде, от предприятий и промышленных комплексов, до государственных и военных структур.

Нередко можно услышать фразы вроде «правительственные сервера» или «сервера компании, бренда».

Для многих сервер — это просто корпоративный компьютер, предназначенный для обработки и хранения информации, но это не совсем так.

Ликбез для чайников

Каждый сервер запускается для выполнения определенных задач, вот некоторые из них:

  • Сервер идентификации — служит для контроля доступа пользователей к сети, информационным ресурсам предприятия, охранным системам и даже для физического доступа в помещения.
  • Сервер печати — через него сотрудники удаленно контактируют с оборудованием, и могут начать печать с любого рабочего компьютера.
  • Файловый сервер — пространство, в котором сотрудники могут обмениваться файлами и документами.
  • Веб-сервер — платформа, где разворачивается программа, либо веб-сайт, к которым требуется массовый доступ из внешней сети.
  • Сервер баз данных — компьютер в сети, на котором установлена программа создания и управления базами данных.
  • VDS-сервер — физический компьютер с удаленным доступом и полным контролем.
  • VPS-сервер — виртуальная машина, развернутая на удаленном компьютере и потребляющая часть его мощностей.
  • VPN-сервер — физический сервер с установленным на нем программным обеспечением для туннелирования трафика и сокрытия корпоративной информации от внешнего наблюдателя.

Существуют сервера для рендера, майнинга, разнообразных облачных технологий и научных исследований.


Каждый сервер требует индивидуальной конфигурации, подбора оборудования и комплектующих.

Понятным языком — что такое сервера, для чего нужны

Сервер — компьютер, подключенный по локальной или внешней сети, к которому периодически обращаются другие компьютеры, именуемые клиентами.


Не каждый сервер стоит на серверном программном обеспечении и состоит из серверных комплектующих, но каждый сервер находится в одной сети с другими компьютерами.

Серверные системы отличаются от стационарных ПК, и служат для выполнения иных задач.

Для корпоративных и коммерческих целей собираются полноценные серверные платформы. Такие сборки отличаются от десктопов серверными процессорами, материнскими платами и даже оперативной памятью.

Серверные процессоры отличаются от десктопных по нескольким показателям:

  1. Поддерживают значительно большие объемы оперативной памяти.
  2. Поддерживают больше каналов оперативной памяти.
  3. Пропускная способность памяти значительно выше.
  4. Тактовые частоты процессоров на порядок ниже десктопных моделей.
  5. Количество потоков и ядер обычно больше чем на десктопах.

В последние годы, компания AMD стала выпускать как серверные, так и десктопные модели процессоров с одинаковым количеством потоков и ядер, в то время как Intel не отступает от производственных стандартов.

Модель процессора AMD EPYC 7742 AMD Ryzen Threadripper 3990X Intel Xeon Platinum 8380HL Intel Core i9-10980XE Extreme Edition
Платформа Сервер Десктоп Сервер Десктоп
Количество ядер 64 64 28 18
Количество потоков 128 128 56 36
Базовая тактовая частота процессора 2.3 ГГц 2.9 ГГц 2.9 ГГц 3.0 ГГц
Максимальная тактовая частота процессора 3.4 ГГц 4.3 ГГц 4.3 ГГц 4.8 ГГц
Кэш-память 256 МБ 256 МБ 38.5 МБ 24.75 МБ
Макс. объем памяти 4 ТБ 1 ТБ 4.5 ТБ 256 ГБ
Макс. число каналов памяти 8 4 6 4
Макс. пропускная способность памяти 190.7 ГБ/с 95.37 ГБ/с 187.2 ГБ/с 94 ГБ/с

Учитывая объемы ОЗУ, устанавливаемые на серверные сборки, десктопная версия операционной системы подойдет далеко не всем предприятиям.


Например, Windows 10 в 2020 году ограничена двумя терабайтами ОЗУ, при этом Windows Server 2019 способна работать при 24 терабайтах оперативной памяти.

Основной задачей серверных систем является обработка максимальных объемов информации в кратчайшие сроки.

На серверах обычно хранят и редактируют данные, устанавливают производственное программное обеспечение и производят расчеты.

Как понять, что вашему малому предприятию (или не малому) пора обзавестись собственным сервером

В чем собственный сервер может помочь предприятию?

  • Позволит удаленно подключаться к рабочей сети с нескольких аккаунтов.
  • Поможет организовать, структурировать данные и рабочие документы, предоставив круглосуточный доступ к ним.
  • Обеспечивает общий доступ всех рабочих компьютеров к служебным устройствам вроде принтеров и факсов.
  • Упрощает резервное копирование данных повышая их сохранность.
  • Сотрудники предприятия получат возможность выполнять часть своих функций удаленно.
  • Позволит запускать производственное программное обеспечение на всех рабочих компьютерах, в том числе удаленно.

Если предприятие нуждается в подобных услугах, то пора обзавестись собственным сервером.

При создании вычислительных сетей разработчикам пришлось решать множество самых разных задач, связанных с кодированием и синхронизацией электрических (оптических) сигналов, выбором конфигурации физических и логических связей, разработкой схем адресации устройств, созданием различных способов коммутации , мультиплексированием и демультиплексированием потоков данных, совместным использованием передающей среды. В данной лекции мы сформулируем все эти задачи, причем в той последовательности, в которой они возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий .

Начнем с наиболее простого случая непосредственного соединения двух устройств физическим каналом, такое соединение называется связью "точка-точка" ( point-to-point ).

Связь компьютера с периферийными устройствами

Частным случаем связи " точка-точка " является соединение компьютера с периферийным устройством. Поскольку механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами , начнем рассматривать принципы работы сети с этого "досетевого" случая.

Для обмена данными компьютер и периферийное устройство (ПУ) оснащены внешними интерфейсами или портами (рис. 3.1). В данном случае к понятию "интерфейс" относятся:

  • электрический разъем ;
  • набор проводов, соединяющих устройства;
  • совокупность правил обмена информацией по этим проводам.

Со стороны компьютера логикой передачи сигналов на внешний интерфейс управляют:

  • контроллер ПУ — аппаратный блок, часто реализуемый в виде отдельной платы;
  • драйвер ПУ – программа, управляющая контроллером периферийного устройства .

Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства .

Обмен данными между ПУ и компьютером, как правило, является двунаправленным . Так, например, даже принтер, который представляет собой устройство вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.

Таким образом, по каналу, связывающему внешние интерфейсы , передается следующая информация :

  • данные, поступающие от контроллера на ПУ, например байты текста, который нужно распечатать на бумаге;
  • команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ; в ответ на них оно выполняет специальные действия, например переводит головку диска на соответствующую дорожку или же выталкивает из принтера лист бумаги;
  • данные, возвращаемые устройством управления ПУ в ответ на запрос от контроллера , например данные о готовности к выполнению операции.

Рассмотрим последовательность действий, которые выполняются в том случае, когда некоторому приложению требуется напечатать текст на принтере. Со стороны компьютера в выполнении этой операции принимает участие, кроме уже названных контроллера , драйвера и приложения, еще один важнейший компонент — операционная система . Поскольку все операции ввода-вывода являются привилегированными, все приложения при выполнении операций с периферийными устройствами используют ОС как арбитра. Итак, последовательность действий такова:

  1. Приложение обращается с запросом на выполнение операции печати к операционной системе. В запросе указываются: адрес данных в оперативной памяти, идентифицирующая информация принтера и операция, которую требуется выполнить.
  2. Получив запрос, операционная система анализирует его, решает, может ли он быть выполнен, и если решение положительное, то запускает соответствующий драйвер , передавая ему в качестве параметров адрес выводимых данных. Дальнейшие действия, относящиеся к операции ввода-вывода , со стороны компьютера реализуются совместно драйвером и контроллером принтера.
  3. Драйвер передает команды и данные контроллеру , который помещает их в свой внутренний буфер. Пусть, например, драйвер загружает значение некоторого байта в буфер контроллера ПУ.
  4. Контроллер перемещает данные из внутреннего буфера во внешний порт .
  5. Контроллер начинает последовательно передавать биты в линию связи , представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы сообщить устройству управления принтера о том, что начинается передача байта, перед передачей первого бита данных контроллер формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена.
  6. Устройство управления принтера , обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности , то выполняется проверка корректности передачи: при правильно выполненной передаче в соответствующем регистре устройства управления принтера устанавливается признак завершения приема информации. Наконец, принятый байт обрабатывается принтером — выполняется соответствующая команда или печатается символ.

Рис. 3.1. Связь компьютера с периферийным устройством.

Обязанности между драйвером и контроллером могут распределяться по-разному, но чаще всего контроллер поддерживает набор простых команд, служащих для управления периферийным устройством , а на драйвер обычно возлагаются наиболее сложные функции реализации обмена. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как " Печать символа", " Перевод строки ", " Возврат каретки " и т. п.

Драйвер же принтера с помощью этих команд реализует печать строк символов, разделение документа на страницы и другие более высокоуровневые операции (например, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства , проверка правильности выполнения команды). Драйвер , задавая ту или иную последовательность команд, определяет тем самым логику работы периферийного устройства . Для одного и того же контроллера можно разработать различные драйверы , которые с помощью одного и того же набора доступных команд будут реализовывать разные алгоритмы управления одним и тем же ПУ.

Краткая история развития компьютерных сетей

Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.

50-е годы: мейнфреймы

50-е годы: мейнфреймы

Начало 60-х годов: многотерминальные системы

В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.

Начало 60-х годов: многотерминальные системы

70-е годы: первые компьютерные сети

Arpanet

Середина 70-х годов: большие интегральные схемы

Локальная сеть (Local Area Network, LAN) – объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую
одной организации.

Сетевая технология – согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов), а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:

Общие принципы построения сетей

Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:

  1. Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
  2. Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
  3. Вычислительных мощностей.

Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Сетевые интерфейсы разделяются на:

  • Физические интерфейсы (порты).
  • Логические интерфейсы (протоколы).

Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?

Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.

Протокол

Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:

Пара клиент—сервер

Начнем с определений.

При этом программа может быть установлена на Клиенте, а база данных программы на Сервере.

Топология физических сетей

Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационной оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – физические или информационные связи между вершинами.

  • Полносвязная (а).
  • Ячеистая (б).
  • Кольцо (в).
  • Звезда (г).
  • Дерево (д).
  • Шина (е).

Топология сетей

Адресация узлов сети

Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может
иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.

Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.

Коммутация

Соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов называют коммутацией. Последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю, образует маршрут.

Коммутация

Обобщенные задачи коммутации

  1. Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать маршруты.
  2. Маршрутизация потоков.
  3. Продвижение потоков, то есть распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.
  4. Мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP

Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.

Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.

Уровни сетевой модели OSI

Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день.

  1. Физический.
  2. Канальный.
  3. Сетевой.
  4. Транспортный.
  5. Сеансовый.
  6. Представления.
  7. Прикладной.

Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?

Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.

  1. Сетевые протоколы (IPv4 и IPv6).
  2. Протоколы маршрутизации и построения маршрутов.

Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.

Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.

Уровни TCP/IP

Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.

  • Прикладной, представления, сеансовый = Прикладной.
  • Транспортный = Транспортный.
  • Сетевой = Интернет.
  • Канальный, физический = Сетевой интерфейс.

Соответствие TCP/IP - OSI

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.

Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).

Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.

Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы

Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.

Пример кадра

В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.

Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).

Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.

Уровень Интернета

Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.

Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.

Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.

Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.

Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.

В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.

Транспортный уровень

Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:

  1. Протокол TCP. Протокол принимает данные у приложения и обрабатывает их как поток байт.Байты группируются, нумеруются и доставляются на сетевой хост. Получатель подтверждает получение этих данных. Если подтверждение не получено, то отправитель отправляет данные заново.
  2. Протокол UDP.Этот протокол не предусматривает гарантию и подтверждение доставки данных. Если вам необходимо надежное подключение, то стоит использовать протокол TCP.

Прикладной уровень

Анатолий Бузов

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Читайте также: