5.3. Базовая модель взаимодействия открытых систем osi (Open System Interconnection)

В общем случае передача сообщений в любых сетях реализуется на основе модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель была разработана в 1984 г. Международной организацией по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization). В соответствии с принятой терминологией открытыми системами называют любые устройства, принимающие участие в обмене сообщениями и реализованные на основе общепринятых международных стандартов. Соблюдение указанных стандартов является необходимым условием для того, чтобы эти устройства могли "понимать" друг друга

Эталонная модель OSI делит общую проблему передачи сообщений между компьютерами через среду сети на семь менее крупных составных частей. Такая структуризация позволяет упростить решение каждой из составных частей и, следовательно, упростить до определенного уровня проблему передачи сообщений. Каждая из семи составных частей проблемы решается с помощью одного из уровней модели (рис.5.1).

Прикладной уровень

Уровень представления

Сеансовый уровень

Транспортный уровень

Сетевой уровень

Канальный уровень

Физический уровень

Рисунок 5.1 Модель OSI

Два самых низших уровня модели OSI реализуются аппаратным и программным обеспечением; остальные пять высших уровней, как правило, реализуются программным обеспечением. Кроме того, первые 3 уровня являются сетезависимыми. То есть их программная и аппаратная (для уровней 1 и 2) реализация зависит от конкретных характеристик сети. Остальные 4 уровня являются сетенезависимыми.

Модель OSI описывает, каким образом сообщение проделывает путь через физический канал сети от одной прикладной программы (например, программы моделирования радиоэлектронных устройств) до другой прикладной программы, находящейся в другом компьютере. Т.к. сообщение, которое должно быть отослано, проходит вниз через уровни системы, по мере этого продвижения оно утрачивает привычную для человека форму представления и все больше приобретает ту форму, которую понимают компьютеры, а точнее протоколы, определяющие правила обработки сообщений на передающей и приемной сторонах.

Уровень 1 расположен в основании модели и выполняет наиболее простые функции. Как правило, по мере увеличения номера уровня усложняются его функции.

После того, как стали понятными основные особенности принципа деления на уровни модели OSI, можно приступить к обсуждению каждого отдельного уровня и его функций. Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций, которые он должен выполнить для того, чтобы связь могла состояться.

Физический уровень

В функции физического уровня входит согласование таких характеристик, как типы используемых сигналов и скорость их передачи, уровни напряжений сигналов, типы разъемов и другие аналогичные характеристики.

Канальный уровень

Канальный уровень решает вопросы:

- формирования кадров, включающих блоки данных пользователя, которые требуется передать по сети, и необходимую для их передачи служебную информацию,

- проверки правильности передачи кадров,

- передачи подтверждений на правильно переданные кадры,

- отправки запросов на повторную передачу кадров, искаженных в процессе доставки,

- управления доступом к среде передачи данных и ряд других важных вопросов.

Сетевой уровень

Сетевой уровень обеспечивает возможность передачи сообщений между двумя конечными системами, подключенными к разным сетям. Т.к. две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное расстояние и множество сетей, протоколы маршрутизации, находящиеся на сетевом уровне, отвечают за выбор оптимального маршрута через последовательность соединенных между собой сетей.

Транспортный уровень

В протоколах сетевого уровня, отвечающих за доставку сообщений между конечными системами, обменивающимися сообщениями, не предусмотрено никаких механизмов, обеспечивающих надежную доставку. Эту функцию берут на себя протоколы транспортного уровня. Для обеспечения надежной доставки сообщений, транспортный уровень предусматривает механизмы для установления, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления. Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами вышележащего уровня и управляет обменом информации между ними.

Уровень представления

Данный уровень отвечает за то, чтобы сообщения, приходящие с прикладного уровня одной конечной системы (компьютера), были читаемыми для прикладного уровня другой конечной системы (компьютера) при условии, что они могут иметь различные операционные системы, аппаратную платформу и т.д.. При необходимости протоколы данного уровня осуществляют трансляцию между множеством форматов представления сообщений путем использования общего метаформата.

Прикладной уровень

Протоколы прикладного уровня отвечают за реализацию функций, относящихся к общесетевым приложениям: передачу файлов (FTP), передачу почтовых сообщений (POP-3, SMTP и др.), передачу сообщений в формате разметки гипертекста (HTTP) и другие.