Эталонная модель OSI. Рассмотрим эталонную модель OSI

Рассмотрим эталонную модель OSI. Несмотря на то, что протоколы, связанные с этой моделью, используются сейчас очень редко, сама модель до сих пор весьма актуальна, а свойства ее уровней очень важны.

На начальном этапе развития сетей многие крупные компании имели свои собственные стандарты для объединения компьютеров между собой. Эти стандарты описывали механизмы, необходимые для перемещения данных с одного компьютера на другой. Однако эти ранние стандарты не были совместимы между собой.

В последующие годы Международная организация по стандартам (ISO – International Standards Organization) и Институт Инженеров по электротехнике и электронике (IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers) разработали свои модели, которые стали общепризнанными промышленными стандартами для разработки компьютерных сетей. Эти модели описывают сетевые технологии в терминах функциональных уровней.

ISO разработала модель, которая была названа моделью взаимодействия Открытых Систем (OSI – Open System Interconnection). Эта модель используется для описания потока данных между приложением пользователя и физическим соединением с сетью. Модель OSI разделяет коммуникационные функции на 7 уровней:

7. Уровень приложений;

6. Уровень представлений;

5. Сеансовый уровень;

4. Транспортный уровень;

3. Сетевой уровень;

2. Канальный уровень (уровень передачи данных);

1. Физический уровень.

Появление именно такой структуры было обусловлено следующими соображениями:

1. Уровень должен создаваться по мере необходимости определенного уровня абстракции.

2. Каждый уровень должен выполнять строго определенную функцию.

3. Выбор функций для каждого уровня должен осуществляться с учетом создания стандартизированных международных протоколов.

4. Границы между уровнями должны выбираться так, чтобы поток данных между интерфейсами был минимальны.

5. Количество уровней должно быть достаточно большим, чтобы различные функции не объединялись в одном уровне без необходимости, но не слишком высоким, чтобы архитектура не становилась громоздкой.

Далее мы обсудим каждый уровень модели, начиная с самого нижнего. Обратите внимание: модель OSI не является сетевой архитектурой, поскольку она не описывает службы и протоколы, используемые на каждом уровне. Она просто определяет, что должен делать каждый уровень. Тем не менее ISO также разработала стандарты для каждого уровня, хотя эти стандарты не входят в саму эталонную модель. Каждый из них был опубликован как отдельный международный стандарт.

Функции наиболее низкого – физического уровня находятся на первом (нижнем) уровне. Функции, отвечающие за работу приложений, располагаются на верхнем уровне.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:

- горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

- вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Каждый уровень компьютера–отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера–получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 3.1, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

Рис. 3.1 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.