Модель взаимодействия открытых систем

Модель OSI представляет собой комплекс рекомендаций для построения стандартов совместимых сетевых продуктов. Эта модель учитывает и архитектуру построения компьютерной сети, регламентируя при этом только общие функции, но не конкретные решения проблем программно и аппаратно. В модели для упорядочения функций управления и протоколов сети вводится семь функциональных уровней обработки информации. Следует заметить, такая подробная детализация по уровням охватывает все известные на сегодняшний день архитектуры компьютерных сетей.

Рисунок 2. Модель OSI.

Пояснения по уровням:

7. Прикладной – обеспечивает прикладным процессам пользователя доступ к сетевым ресурсам. Является интерфейсом (устройством сопряжения) между программами пользователя и сетью.

6. Уровень представления информации – устанавливает стандартные способы представления данных для всех объектов прикладного уровня (компьютер – двоичная система). Наличие интерфейса с прикладными программами.

5. Сеансовый – обеспечивает средства, необходимые сетевым узлам для организации обмена данными, синхронизации и управления этим обменом.

4. Транспортный – обеспечивает надежную передачу данных между объектами сеансового уровня.

3. Сетевой - обеспечивает маршрутизацию передачи данных, установление логического канала для протоколов транспортного уровня.

2. Канальный – обеспечивает непосредственную связь объектов сетевого уровня, функциональные и процедурные средства для различных протоколов сетевого уровня.

1. Физический – обеспечивает формирование физической среды передачи, установление соединения объектов сети с этой средой.

Порции информации (например, письмо e-mail), передаваемые между уровнями, имеют стандартную форму (рисунок 3).

Рисунок 3.

Каждый уровень при передаче этой порции нижестоящему уровню снабжает ее своим заголовком (по аналогии с почтовым отправлением – как бы заворачивает лист письма в свой конверт). Для каждого нижестоящего уровня заголовок вышестоящего воспринимается как данные, то есть происходит как бы завертывание конверта в новый конверт. Такая процедура носит название инкапсуляции и продолжается вплоть до первого уровня модели, на котором вся полученная «пачка вложенных конвертов» превращается в последовательность битов, которые в канале связи выглядят как электрические сигналы определенной формы и частоты.

После прохождения канала связи в принимающем узле происходит обратный процесс «вскрытия конвертов» - декапсуляция, где каждый уровень выделяет свой заголовок («вскрывает свой конверт») и передает пакет на вышестоящий уровень для аналогичной процедуры и так до прикладного уровня, где и выделяется информационный блок (то самое письмо e-mail). Результаты работы уровней можно увидеть на экране дисплея (прикладной уровень) и на экране осциллографа (физический уровень). На каждом уровне модели работают свои протоколы, выполняющие узкоспециальную роль. Именно детализация функций обработки по уровням дает возможность разработки или модификации протоколов на каком-то уровне без изменения функций обработки информации для модели в целом. Средства каждого уровня отрабатывают протокол своего уровня и интерфейсы с соседними уровнями. Каждый нижележащий уровень модели обеспечивает функционирование вышележащего уровня, то есть является как бы его «слугой».

На каждом уровне четко оговариваются перечень функций протокола («что делать?») и его спецификация («как делать?»). Весь набор протоколов, действующий на различных уровнях модели, называется стеком протоколов. Наиболее известен стек TCP/IP, названный так по двум наиболее известным протоколам (TCP и IP). Количество протоколов в стеке непостоянно, так как появляются новые протоколы для оказания новых информационных услуг, и «исчезают» утратившие свою актуальность. На сегодняшний день в этом стеке существует более 50 протоколов, обеспечивающих информационные услуги в Internet.

Все уровни можно объединять в группы по разным признакам:

- уровни 1, 2 и частично 3 реализуются большей частью за счет аппаратного обеспечения;

- уровни 4 -7 и частично 3 реализованы за счет программного обеспечения;

- уровни 1, 2 обеспечивают физические соединения;

- уровни 3 – 6 обеспечивают организацию передачи, передачу и преобразование информации в «понятную» для аппаратного обеспечения форму;

- уровень 7 обеспечивает выполнение прикладных программ пользователя.

Исходя из функций протоколов каждого уровня, можно разграничить применение конкретных узлов сетей:

- шлюзы работают на уровнях 7 – 1;

- маршрутизаторы – на уровнях 3 – 1;