Модель взаимодействия открытых систем
Для того чтобы сетевые устройства могли общаться друг с другом, они должны "говорить" на одном языке. Однако множество компаний разрабатывают свои собственные фирменные устройства и операционные системы, поэтому возникает вопрос - как определить лучшую из них? Кто принимает решение о том, на каком языке эти устройства обмениваются информацией?
На этот вопрос дала ответ Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO), расположенная в Париже. В 1978 г. ISO обнародовала эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель состоит из семи уровней и является стандартом для разработки интерфейсов взаимодействующих устройств, она стала основой для создания популярного межсетевого протокола IP (Internet Protocol).
Семиуровневая модель OSI является базой для осуществления взаимодействия в сетях, т. е. компьютерная система одного разработчика получает возможность обмениваться данными с системой другого разработчика. Трудности обмена информацией между различными системами напоминают разговор представителей двух разных национальностей. Если вы предложите выходцу из Германии поговорить с уроженцем Аргентины, то попытка общения потерпит неудачу при условии, что никто из говорящих не знает языка страны собеседника. С компьютерами все обстоит еще хуже, так как они не могут размахивать руками и говорить на языке жестов. Без модели OSI компьютер Macintosh не сможет получить доступ к PC-серверу и обменяться информацией с Novell-сервером.
Семиуровневый стек
Модель OSI делит сеть на семь функциональных уровней, поэтому ее иногда называют семиуровневым стеком. Каждый уровень соответствует функции или набору функций, которые выполняются во время прохождения данных по сети. Модель OSI является стандартом, поэтому не имеет значения, какие протоколы взаимодействуют друг с другом. Если протоколы работают в рамках семиуровневого стека, то на каждом уровне действуют одни и те же правила, создавая межпротокольную связь.
Каждый уровень имеет свой собственный протокол взаимодействия между устройствами (см. рис. 1.3). Для установки соединения в рамках стандартизированного взаимодействия каждый уровень обращается к другому уровню для управления определенным фрагментом сетевого соединения. Между уровнями всегда имеется фиксированный интерфейс, позволяя установку соединения с помощью различных протоколов.
Рис. 1.3. Каждый уровень модели OSI работает со своим протоколом для установки связи между устройствами
Таким образом, наличие абстрактных уровней облегчает кажущуюся невыполнимой задачу по установке соединения. Чем выше мы поднимемся по стеку, начиная с самых основ - электрических сигналов в среде передачи данных, тем ближе подойдем к пользователю - к реальному содержанию пересылаемых данных. Ниже приведено описание уровней модели OSI.
1 уровень - физический. Здесь устанавливается стандарт физической среды передачи для транспортировки данных между двумя устройствами, уточняются электрические и механические характеристики сигнала (витая пара, оптоволоконный кабель, коаксиальный кабель и сетевой адаптер).
2 уровень - канальный. Контролирует доступ в сеть и гарантирует прохождение кадров по каналам сети. Наиболее популярным здесь является протокол CSMA/CD (Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).
3 уровень - сетевой. Здесь осуществляется управление перемещением данных между различными сетями. Протоколы этого уровня отвечают за поиск устройства, которому предназначены данные. Примерами протоколов третьего уровня являются IP, IPX и Apple Talk.
4 уровень - транспортный. Контролирует доставку одного фрагмента данных к пункту назначения и в правильном порядке; здесь работают протоколы TCP и UDP.
Примечание. Мы будем обсуждать протоколы TCP и UDP в гл. 3.
5 уровень - сеансовый. Отвечает за установку и завершение соединений, организует сеансы связи между двумя устройствами. Протоколами этого уровня являются LDAP и RPC.
6 уровень - уровень представлений. Здесь данные форматируются для вывода на дисплей и принтер; используются протоколы LPP и NetBIOS.
7 уровень - уровень приложений. В верхней части стека находятся протоколы, используемые для выполнения задач: SMTP для работы с электронной почтой, HTTP для веб-браузеров и серверов, Telnet для сеансов связи с удаленными терминалами и множество других.
Примечание. Обратите внимание на правильное значение названия "уровень приложений"! Здесь имеются в виду сетевые, а не программные прикладные приложения типа текстовых редакторов или электронных таблиц. Сетевые приложения включают в себя электронную почту, веб-браузеры и протокол пересылки файлов (FTP).