Модель сетевого взаимодействия OSI

Современные сети построены по многоуровневому принципу. Сетевое взаимодействие компьютеров в сети описывается с помощью эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnect). Она была разработана в начале 80-х годов международной организацией по стандартизации ISO как архитектурная модель передачи информации по сети. Модель регламентирует взаимодействие локальных и глобальных сетей, создает основу для стандартизации программных и аппаратных средств. Такой подход обеспечивает возможности передачи информации между различными типами локальных и глобальных сетей, позволяет устройствам одного производителя взаимодействовать с устройствами других производителей. Не все разработчики сетевого оборудования и программного обеспечения в точности следуют этой модели, однако она дает основы для понимания способов взаимодействия сетевых компонент.

Модель описывает структуру уровней сети, каждый из которых обеспечивает выполнение определенной части сетевых функций при обмене данными между компьютерами. Модель подразделяет работающее оборудование и процессы, происходящие при объединении компьютеров в сеть, в соответствии с логикой их работы. Каждый из уровней выполняет свою специфическую задачу, тем самым, обеспечивая функционирование всей системы в целом.

Под открытыми системами в рассматриваемом контексте понимают локальные и глобальные сети, построенные на основе доступных для всех (открытых) правил и спецификаций. Стандарт описывает структуру самих открытых систем, требования к ним, их взаимодействие. Модель OSI (рис.1.) состоит из семи уровней, каждый из которых представляет определенный этап процесса сетевой коммуникации. На каждом уровне действует протокол - набор правил и соглашений, регламентирующий обмен информацией по сети. Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизированных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет сервисы, предоставляемые данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закреплены разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы – модулей соседних уровней в одном узле. Средства каждого уровня должны обрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Компьютеры, участвующие в обмене, должны работать по одним и тем же протоколам, чтобы в результате передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде. Сетевые протоколы управляют разными аспектами передачи информации: физической связью, доступом к различным ресурсам, разбиением передаваемого сообщения на пакеты, выбором маршрута для передачи данных, выявлением ошибок и др. Группы сходных протоколов, имеют имена, соответствующие уровню модели OSI, на котором работают: сетевой, транспортный и т.п.

Нормативы OSI описывают следующие моменты функционирования сети :

· взаимодействие сетевых устройств, в том числе устройств, использующих разные протоколы;

· принципы действия и способы физического соединения сетевых устройств;

· методы обеспечения правильности передачи данных;

· способы поддержания непрерывного потока данных в сетевых устройствах;

· способы представления данных в виде электрических сигналов при передаче по сетевой среде.

Многоуровневая структура используется для упрощения и упорядочения большого количества протоколов, создания сетевых систем из модулей программного обеспечения, выпущенных разными производителями. Цель нижестоящего уровня – предоставление услуг вышестоящему. Каждый уровень взаимодействует только с теми уровнями, которые находятся рядом с ним (выше и ниже него). Верхний уровень модели соответствует работающему в данный момент приложению, нижний – непосредственной передаче сигналов по каналу связи.

Потоки информации в модели организованы так, что каждый уровень предполагает, что он напрямую взаимодействует с одноименным уровнем другого узла. Как показано на рис.1., сетевой уровень компьютера 1 считает, что он взаимодействует с сетевым уровнем компьютера 2. Между одноименными уровнями компьютеров сети существует виртуальная (логическая) связь. Реальную же, физическую связь (кабель, радиоканал) абоненты одной сети имеют только на самом нижнем, физическом уровне. В передающем компьютере информация проходит все уровни, начиная с верхнего и заканчивая нижним. В принимающем компьютере полученная информация совершает обратный путь: от нижнего уровня к верхнему.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов .

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – как правило, чисто программными средствами.

Согласно модели, средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых