2. Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем osi

В начале 80-х годов XX века ряд международных организаций по стандартизации разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии компьютерных сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection - OSI). Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия открытых систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

Модель OSI включает в себя следующие уровни:

1. Прикладной.

2. Представительный

3. Сеансовый

4. Транспортный

5. Сетевой

6. Канальный

7. Физический

Совокупность уровней моделей OSI называется стеком протоколов или сетевым стеком.

2.1. Взаимодействие уровней модели osi

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системами – утилитами, системными аппаратными средствами.

Модель не включает средства взаимодействия приложений пользователя.

Модель OSI заключается в открытости средств взаимодействия устройств, связанных в компьютерную сеть.

Преимущества модели OSI:

1. Возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей.

2. Возможность замены отдельных компонентов сети.

3. Возможность сопряжения одной сети с другой.

4. Относительная простота обслуживания.

Протоколы различных уровней работают совместно, обеспечивая унифицированный уровень сервиса.

Каждый уровень представляет услуги тем уровням, которые расположены либо ниже, либо выше его.

В случае передачи информации между двумя компьютерами протоколы, используемые на каждом уровне передающей системы, должны быть такими же, как и у принимающей системы.

Пакет (группа байтов) передается вниз по стеку протоколов в случае передающей системы, а вверх - в случае принимающей системы.

Горизонтальные связи между различными уровнями являются логическими, горизонтально между уровнями модели OSI нет прямого взаимодействия.

2.2. Уровни модели osi

Физический уровень (Physical layer) передает информацию по физическим каналам связи.

К этому уровню имеют отношение характеристики физической среды передачи данных.

На этом уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети.

Канальный уровень (Data Link layer) выполняет следующие задачи:

- проверка доступности среды передачи данных;

- реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Этот уровень не только обнаруживает ошибки, но и исправляет их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий функций канального уровня является недостаточно, поэтому решение этой задачи в модели OSI возлагается на два последующих уровня: сетевой и транспортный.

Сетевой уровень (Network layer) предназначен для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений и обладать произвольной структурой связей.

В то время как внутри сети доставка данных обеспечивается канальным уровнем, доставку данных между сетями осуществляет сетевой уровень, который поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения.

Сети соединяются между собой специальными устройствами маршрутизаторами.

Маршрутизатор – это устройство, собирающее информацию о межсетевых соединениях и на ее основании пересылающее пакеты в сеть назначения.

Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, необходимо совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут: последовательность маршрутизаторов, через который проходит пакет.

Маршрутизация – выбор оптимального пути.

Главная задача сетевого уровня – маршрутизация сообщений. Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий и упрощения адресации в крупных сетях. На сетевом уровне определяются следующие виды протоколов:

- протоколы реализации продвижения пакетов через сеть;

- протоколы маршрутизации. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений;

- протоколы разрешения адресов. Они отображает адрес узла, используемого на сетевом уровне в локальный адрес сети.

Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.

Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает верхним уровням модели OSI передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

Модель OSI определяет сервисы, предоставляемые транспортным уровнем, при обеспечении:

1. Возможности восстановления прерванной связи.

2. Способности обнаружения и исправления ошибок при передаче.

Выбор типа сервиса транспортного уровня определяется степенью обеспечения надежности верхних уровней модели OSI и надежностью системы транспортировки данных в сети (обеспечивается нижними уровнями модели).

Все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами (сетевыми операционными системами)

Протоколы четырех нижних уровней называются транспортной подсистемой, так как они решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в сетях с произвольной топологией и различных технологий. Остальные уровни решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании уже имеющейся транспортной подсистемы.

Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов. Как правило, функции этого уровня объединяются с функциями прикладного уровня и реализуются в одном протоколе.

Представительный уровень (Presentation layer) определяет форму представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет этого уровня информация, передаваемая прикладными уровнями одной системы всегда понятна прикладному уровню другой системы. На этом уровне выполняется кодирование и декодирование данных.

Прикладной уровень (Application layer) представляет собой набор различных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам сети (файлы, принтеры, гипертекстовые страницы), а также организуют свою совместную работу. Существуют большое количество служб прикладного уровня.