Компьютерные сети и системы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина

Контрольная работа по дисциплине:

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ»

Вариант №6

Выполнил:

Студентка группы 4-80к

Щаникова А. А.

Проверил:

Гадалов  А. Б.

Иваново 2015

Содержание

Модель OSI. Функции уровней модели OSI…………………………………….3

Стандарты QoS в IP-сетях………………………………………………………...6

Протокол HTTP…………………………………………………………………..10

Модель OSI. Функции уровней модели OSI

Организацией ISO была разработана модель OSI, которая стала международным стандартом, и её спецификации используют производители при разработке сетевых продуктов. Эта модель лежит в основе построения различных сетей. Она – широко распространённый метод описания сетевых сред. Являясь многоуровневой системой, она отражает взаимодействие программного и аппаратного обеспечения при осуществлении сеансов связи.

Многоуровневая архитектура

В модели OSI сетевые функции распределены между семью уровнями (Рис. 1). Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы.

Рис.1 Семь уровней модели OSI

На каждом уровне выполняются определенные сетевые функции, которые взаимодействуют с функциями соседних уровней, например сеансовый уровень может взаимодействовать только с представительским и транспортным уровнем. Нижние уровни (физический и канальный) определяют физическую среду передачи данных. Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает. Каждый уровень выполняет несколько операций, подготавливающих данные для доставки по сети на другой компьютер. Уровни отделяются друг от друга границами – интерфейсами. Все запросы от одного уровня к другому передаются через интерфейсы. Каждый уровень использует услуги нижележащего уровня.

Взаимодействие уровней модели OSI

Задача каждого уровня – предоставление услуг вышележащему уровню. Связь осуществляется между смежными уровнями одного компьютера. ПО, работающее на каждом уровне, реализует строго определенные сетевые функции в соответствии с набором протоколов. Перед подачей в сеть данные «разбиваются» на пакеты. Пакет – единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. Пакет проходит последовательно через все уровни ПО. На каждом уровне к пакету добавляется определенная информация(форматирующая, адресная и т.д.), которая необходима для нормальной передачи данных по сети.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни, но уже в обратном порядке. ПО на каждом уровне читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и затем передаёт пакет следующему уровню.

Когда пакет дойдёт до прикладного уровня, вся служебная информация будет удалена, и данные примут свой изначальный вид.

Взаимодействие смежных уровней осуществляется через интерфейс, который определяет услуги, которые нижний уровень предоставляет верхнему, а также определенный способ доступа к ним.

Дадим краткое описание каждого уровня модели OSI и тех услуг, которые они предоставляют смежным уровням:

7 Прикладной  уровень – представляет собой «окно» для доступа прикладных процессов к сетевым услугам. Обеспечивает услуги, поддерживающие приложения пользователя: ПО для передачи файлов, доступ к базам данных и многое другое. Нижележащие уровни поддерживают задачи, выполняемые на прикладном уровне. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и восстановлением связи после сбоев.

6 Представительский  уровень – определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком, он отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов(кодовой таблицы) и т.д. Этот уровень управляет сжатием данных для уменьшения числа передаваемых битов. На этом же уровне работает утилита, называемая редиректором, которая перенаправляет локальные операции ввода/вывода на сетевой сервер.

5 Сеансовый  уровень – позволяет двум приложениям на разных компьютерах устанавливать, использовать и завершать соединение, называемое сеансом. На этом уровне выполняются такие функции, как распознавание имен, защита, необходимая для связи двух приложений в сети. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию между пользовательскими задачами посредством расстановки потоков данных контрольных точек. Таким образом, в случае ошибки потребуется заново передавать только данные, следующие за последней контрольной точкой. Этот уровень управляет диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулирует, какая из сторон когда и как долго должна осуществлять передачу.

4 Сеансовый  уровень – отвечает за доставку пакетов без ошибок в той же последовательности без потерь и дублирования. Этот уровень управляет потоком сообщений, проверяет ошибки и участвует в решении проблем, связанных с отправкой и получением пакетов.

3 Сетевой  уровень – отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имён в физические адреса. На этом уровне определяется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю, решаются задачи и проблемы, связанные с сетевым трафиком, такие как коммутация пакетов, маршрутизация пакетов и перегрузка.

2 Канальный  уровень – осуществляет передачу пакета от сетевого уровня к физическому. Формируются так называемые кадры – это логически организованная структура, в которой можно размещать данные. Кадр состоит из самих данных и дополнительной служебной информации: адреса компьютера-отправителя, адреса компьютера-получателя, управляющей информации. В кадре также заключены сведения, которые выявляют ошибки и гарантируют правильную передачу информации.

1 Физический  уровень – осуществляет передачу неструктурированного потока битов по физической среде(т.е. по кабелю). Этот уровень формирует сигналы, которые переносят данные, поступившие от всех вышележащих уровней, отвечает за кодирование данных, синхронизацию битов, устанавливает длительность каждого бита и способ его перевода в соответствующие электрические или оптические импульсы, передаваемые по кабелю.

Стандарты QoS в IP-сетях

Качество обслуживания (Quality of Service, QoS)  является предметом

активных исследований и стандартизации на протяжении всей истории развития телекоммуникаций. Существенный вклад в развитие различных аспектов концепции QoS внес Международный союз электросвязи, включая, в том числе, разработку норм и требований к показателям качества обслуживания, стандартизацию сетевых механизмов, обеспечивающих необходимые показатели QoS, а также формулировку основополагающих определений.

Рекомендация МСЭ Y.1540

В Рекомендации Y.1540 рассматриваются следующие сетевые характеристики, как наиболее важные по степени их влияния на сквозное качество обслуживания (от источника до получателя), оцениваемое пользователем:

• производительность сети;

• надежность сети/сетевых элементов ;

• задержка;

• вариация задержки (джиттер);

• потери пакетов.

Производительность сети (или скорость передачи данных)   пользователя определяется как эффективная скорость передачи, измеряемая в битах в секунду. Следует отметить, что значение этого

Параметра не совпадает с максимальной пропускной способностью сети, ошибочно называемой (причем, довольно часто) полосой пропускания. Минимальное значение производительности обычно гарантируется провайдером услуг, который, в свою очередь, должен иметь соответствующие гарантии от сетевого провайдера. В Рекомендации Y.1540 не приведены нормативные характеристики производительности сети, которые различаются для различных приложений. Вместе с тем, в Рекомендации Y.1541 отмечено, что параметры, связанные с эффективной скоростью передачи, могут быть определены через дескриптор трафика IP-сети, описанный в Рекомендации МСЭ Y.1221.

Надежность сети/сетевых элементов.  Пользователи обычно ожидают высокий уровень надежности от систем связи.  Надежность сети может быть определена через ряд параметров, из которых наиболее часто используется коэффициент готовности,  вычисляемый как отношение времени простоя объекта к суммарному времени наблюдения объекта, включающему время простоя и время между отказами. В идеальном случае коэффициент готовности должен быть равен 1, что означает стопроцентную готовность сети.  На практике коэффициент готовности оценивается числом " девяток ".  Например " три девятки " означают, что коэффициент готовности  составляет 0,999,  что соответствует 9  часам времени недоступности (простоя) сети в год. Готовность сети ТфОП оценивается величиной "пять девяток", что означает 5,5 мин. Простоя в год.

Параметры доставки пакетов IP. В общем случае сеанс связи состоит из трех фаз – установления соединения , передачи информации и разъединения соединения. В Рекомендации Y.1540 из трех фаз сеанса связи рассматривается только вторая – фаза доставки пакетов IP. Такой подход отражает природу сетей IP, не ориентированных на установление соединений. Спецификацию рабочих характеристик и параметров QoS для двух других фаз (установление и разъединение соединения) планируется провести в дальнейшем. Рекомендация МСЭ – Т Y.1540 определяет следующие параметры, характеризующие доставку IP-пакетов.

Задержка доставки пакета IP(IP packet transfer delay, IPTD). Параметр IPTD определяется как время (t2-t1) между двумя событиями – вводом пакета во входную точку сети в момент t1 и выводом пакета из выходной точки сети в момент t2, где(t2>t1) и (t2-t1) <= Tmах.

Вариация задержки пакета IP (IP packet delay variation, IPDV). Параметр Vk, характеризует вариацию задержки IPDV. Для IP-пакета с индексом k этот параметр определяется между входной и выходной точками сети в виде разности между абсолютной величиной задержки Xk при доставке пакета с индексом k, и определенной эталонной (или опорной) величиной задержки доставки пакета IP, dl,2, для тех же сетевых точек:

Vk = Xk – d1,2.

Коэффициент потери пакетов IP (IP packet loss ratio, IPLR). Коэффициент IPLR определяется как отношение суммарного числа потерянных пакетов к общему числу принятых в выбранном наборе переданных и принятых пакетов. Потери пакетов в сетях IP возникают в том случае, когда значение задержек при их передаче превышает нормированное значение, определенное выше как Тmах. Если пакеты теряются, то при передаче данных возможна их повторная передача по запросу принимающей стороны. В системах VoIP пакеты, пришедшие к получателю с задержкой, превышающей Тmах, отбрасываются, что ведет к провалам в принимаемой речи. Среди причин, вызывающих потери пакетов, необходимо отметить рост очередей в узлах сети, возникающих при перегрузках.

Коэффициент ошибок пакетов IP (IP packet error ratio, IPER). Коэффициент IPER определяется как суммарное число пакетов, принятых с ошибками, к сумме успешно принятых и пакетов, принятых с ошибками.

Рекомендация МСЭ Y.1541

Рекомендация Y.1541 устанавливает соответствие между классами качества обслуживания и приложениями:

• Класс 0 – приложения реального времени, чувствительные к джиттеру,

характеризуемые высоким уровнем интерактивности (VoIP, видеоконференции);

• Класс 1 – приложения реального времени, чувствительные к джиттеру, интерактивные (VoIP, видеоконференции);

• Класс 2 – транзакции данных, характеризуемые высоким уровнем интерактивности (например, сигнализация);

• Класс 3 – транзакции данных, интерактивные;

• Класс 4 – приложения, допускающие низкий уровень потерь (короткие транзакции, массивы данных, потоковое видео);

• Класс 5 – традиционные применения сетей IP.

Протокол HTTP

HTTP (англ. HyperText Transfer Protocol — «протокол передачи гипертекста») — протокол прикладного уровня передачи данных (изначально — в виде гипертекстовых документов в формате HTML, в настоящий момент используется для передачи произвольных данных). Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

HTTP в настоящее время повсеместно  используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов. В 2006 году в Северной Америке доля HTTP-трафика превысила долю P2P-сетей и составила 46 %, из которых почти половина — это передача потокового видео и звука[1].

HTTP используется также в качестве  «транспорта» для других протоколов  прикладного уровня, таких как SOAP, XML-RPC, WebDAV.

Основным объектом манипуляции в HTTP является ресурс, на который указывает URI (Universal Resource Identifier) в запросе клиента. Обычно такими ресурсами являются хранящиеся на сервере файлы, но ими могут быть логические объекты или что-то абстрактное. Особенностью протокола HTTP является возможность указать в запросе и ответе способ представления одного и того же ресурса по различным параметрам: формату, кодировке, языку и т. д. (В частности для этого используется HTTP-заголовок.) Именно благодаря возможности указания способа кодирования сообщения клиент и сервер могут обмениваться двоичными данными, хотя данный протокол является текстовым.

HTTP — протокол прикладного уровня, аналогичными ему являются FTP и SMTP. Обмен сообщениями идёт по обыкновенной схеме «запрос-ответ». Для идентификации ресурсов HTTP использует глобальные URI. В отличие от многих других протоколов, HTTP не сохраняет своего состояния. Это означает отсутствие сохранения промежуточного состояния между парами «запрос-ответ». Компоненты, использующие HTTP, могут самостоятельно осуществлять сохранение информации о состоянии, связанной с последними запросами и ответами (например, «куки» на стороне клиента, «сессии» на стороне сервера). Браузер, посылающий запросы, может отслеживать задержки ответов. Сервер может хранить IP-адреса и заголовки запросов последних клиентов. Однако сам протокол не осведомлён о предыдущих запросах и ответах, в нём не предусмотрена внутренняя поддержка состояния, к нему не предъявляются такие требования.

Программное обеспечение

Всё программное обеспечение для работы с протоколом HTTP разделяется на три большие категории:

• Серверы как основные поставщики услуг хранения и обработки информации (обработка запросов).
• Клиенты — конечные потребители услуг сервера (отправка запроса).
• Прокси для выполнения транспортных служб.

Для отличия конечных серверов от прокси в официальной документации используется термин «исходный сервер» (англ. origin server). Один и тот же программный продукт может одновременно выполнять функции клиента, сервера или посредника в зависимости от поставленных задач. В спецификациях протокола HTTP подробно описывается поведение для каждой из этих ролей.

Клиенты

Первоначально протокол HTTP разрабатывался для доступа к гипертекстовым документам Всемирной паутины. Поэтому основными реализациями клиентов являются браузеры (агенты пользователя). Для просмотра сохраненного содержимого сайтов на компьютере без соединения с Интернетом были придуманы офлайн-браузеры. При нестабильном соединении для загрузки больших файлов используются менеджеры закачек. Они позволяют в любое время докачать указанные файлы после потери соединения с веб-сервером. Виртуальные атласы, такие как Google Планета Земля и NASA World Wind, тоже используют HTTP.

Нередко протокол HTTP используется программами для скачивания обновлений.

Целый комплекс программ-роботов используется в поисковых системах Интернета. Среди них веб-пауки (краулеры), которые производят проход по гиперссылкам, составляют базу данных ресурсов серверов и сохраняют их содержимое для дальнейшего анализа.

Исходные серверы

Основные реализации: Apache, Internet Information Services (IIS), nginx, Google Web Server, lighttpd.

Прокси-серверы

Основные реализации: Squid, UserGate, Multiproxy, Naviscope, nginx.

Структура протокола

Каждое HTTP-сообщение состоит из трёх частей, которые передаются в указанном порядке:

1. Стартовая строка (англ. Starting line) — определяет тип сообщения;
2. Заголовки (англ. Headers) — характеризуют тело сообщения, параметры передачи и прочие сведения;
3. Тело сообщения (англ. Message Body) — непосредственно данные сообщения. Обязательно должно отделяться от заголовков пустой строкой.

Заголовки и тело сообщения могут отсутствовать, но стартовая строка является обязательным элементом, так как указывает на тип запроса/ответа. Исключением является версия 0.9 протокола, у которой сообщение запроса содержит только стартовую строку, а сообщения ответа только тело сообщения.

Список источников

1 Организация компьютерных сетей, подключение сетевых компонентов, Леонов А.В.  

2 Компьютерные сети, Уенделл Одом  

3 https://ru.wikipedia.org