7. Модель взаимодействия открытых систем

В 1984 году с целью упорядочения описания принципов взаимодействия устройств в сетях Международная организация по стандартизации (International Organization of Standardization – ISO) предложила семиуровневую эталонную коммуникационную модель «Взаимодействие Открытых Систем» (Open System Interconnection, OSI). Модель OSI стала основой для описания стандартов на взаимодействие открытых систем. Она определяет только схему выполнения необходимых задач, но не дает конкретного описания их выполнения. Это описывается конкретными протоколами или правилами, разработанными для определенной технологии с учетом модели OSI. Уровни OSI могут реализовываться как аппаратно, так и программно.

7.1. Структура модели osi

Существует семь основных уровней модели. Они начинаются с физического уровня и заканчиваются прикладным. Каждый уровень представляет услуги для более высокого уровня. Седьмой уровень обслуживает непосредственно пользователей.

Прикладной (Application)

Представления (Presentation)

Сеансовый (Session)

Транспортный (Transport)

Сетевой (Network)

Канальный (Data Link)

Физический (Physical)

Рис. 7.1. – Структура модели OSI.

Ранее проблемы несовместимости частично сглаживались сравнительно небольшим набором протоколов каждого уровня. Но появление новых технологий, привело к повышению неоднородности локальных сетей. К этому же времени резко расширился список фирм производителей сетевого оборудования. И сразу возникли проблемы в несовместимости оборудования, в основном, по трем причинам:

• Отсутствие стандарта, либо неточная его реализация;

• Использование своего, фирменного, стандарта;

• Одностороннее улучшение действующего стандарта;

Но пользователи прекрасно понимают важность следования стандартам, и прекрасно знают, что лучшие сети – это те, в которых оборудование работает одинаково независимо от поставщика.

Модель OSI послужила основой для стандартизации всей сетевой индустрии. Кроме того, модель OSI является хорошей методологической основой для изучения сетевых технологий. Несмотря на то, что были разработаны и другие модели (в основном, патентованные), большинство поставщиков сетевого оборудования определяют свои продукты в терминах модели OSI.

Эталонная модель OSI сводит передачу информации в сети у семи относительно простым подзадачам. Каждая из них соответствует своему строго определенному уровню модели. Тем не менее, в реальной жизни некоторые аппаратные и программные средства отвечают сразу за несколько уровней. Два самых низких уровней уровня модели реализуются как аппаратно, так и программно. Остальные пять уровней в основном, - программные.

Эталонная модель определяет назначение каждого уровня и правила взаимодействия уровней между собой.

Модель OSI описывает путь информации в сетевой среде от одной программы (приложения) до другой. При этом информация проходит вниз через все уровни системы. Уровни на разных системах не могут общаться друг с другом непосредственно. Это может только физический уровень. По мере прохождения информации вниз внутри системы она преобразуется в вид, удобный для передачи по физическим каналам связи. Для указания адресата к этой преобразованной информации добавляется заголовок с адресом. После получения адресатом этой информации, она проходит все уровни вверх.

Основная идея модели OSI заключается в том, что одинаковые уровни в различных системах, не имея возможности связываться одинаково, должны работать абсолютно одинаково. Одинаковым должен быть и сервис между соответствующими уровнями различных систем. Нарушение этого принципа может привести к тому, что информация, присланная от одной системы к другой, после всех преобразований будет непохожа на исходную.

Проходящие через уровни данные имеют определенный формат. Сообщение, как правило делится на заголовок и информационную часть. Конкретный формат зависит от функционального назначения уровня, на котором информация находится в данный момент. Например, на сетевом уровне информационный блок состоит из сетевого адреса и следующей за ним данные. Данные сетевого уровня в свою очередь, могут содержать заголовки более высоких уровней.

Таблица 7.1.

Уровень	Ключевое слово	Данные	Ответственность
Прикладной	Разделение	Сообщение	Предоставляет сетевой сервис
Представления	Форматирование	Пакет	Трансляция данных и файлов Шифрование данных Сжатие данных
Сеансовый	Диалог	Пакет	Управление сессией Диалог Контроль за ошибками Обработка транзакций Поддержка вызовов удаленных процедур
Транспортный	Надежность	Сегмент, дейтаграмма, пакет	Надежность передачи Гарантированная доставка Мультиплексирование сессий верхнего уровня
Сетевой	Дейтаграмма	Дейтаграмма	Маршрутизация логических адресов Создание и ведение таблиц маршрутизации Фрагментация и сборка данных Неориентированная на соединение и ненадежная доставка
Канальный	Кадр	Кадр, пакет	Окончательная доставка по физическому адресу устройства Синхронизация кадров Доступ к среде передачи
Физический	Биты	Биты	Синхронизация битов Сигнализация, аналоговая или цифровая Электрическая и механическая спецификация

Эталонная модель не определяет реализацию сети. Она только описывает функции каждого уровня и общую схему передачи данных в сети. Она служит основой сетевой стратегии в целом.