5 Функціональні рівні моделі osi

У моделі OSI засоби взаємодії поділяються на сім рівнів.

Еталонна модель взаємодії відкритих систем має на меті визначати абстрактні межі, всередині яких можуть розроблятися стандарти. Конкретні системи розробляються на базі цих стандартів. Надзвичайно важливо розуміти різницю між архітектурою та конкретною реалізацією. Треба чітко усвідомити, що багаторівнева архітектура зовсім не обов'язково приводить до багаторівневої реалізації. Для того, щоб це відбулося, система має бути спроектована та реалізована як багаторівнева система.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодіі, що реалізуються операційною системою, системними утілітами, системними апаратними засобами. Модель не поєднує засоби взаємодії прикладних програм кінцевих користувачів. Свої власні протоколи взаємодії прикладні програми користувачів реалізують звертаючись до системних засобів. Тому необхідно відрізняти рівень взаємодії прикладних програм кінцевих користувачів і прикладний рівень. Цей рівень забезпечує виконання прикладних процесів користувачів і визначає семантику, тобто смисловий зміст інформації, якою обмінюються відкриті системи у процесі їх взаємодії. З цією метою даний рівень, крім протоколів взаємодії прикладних процесів, підтримує протоколи передачі файлів, віртуального терміналу, електронної пошти та їм подібні. Всі інші рівні зв’язують прикладні процеси, розміщені на верхньому рівні, з фізичним середовищем передавання, що розташоване на найнижчому рівні. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням (message). Існує велика кількість служб прикладного рівня. Як приклад протоколів прикладного рівня можна навести: NCP у операційній системі Novell NetWare, SMB у Microsoft Windows NT, NFS, FTP i TFTP, що входять до стеку протоколів ТСР/ІР. Слід також мати на увазі, що прикладна програма кінцевого користувача може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI. Наприклад, деякі СУБД мають вбудовані засоби віддаленого доступу до файлів. У цьому випадку додаток, виконуючи доступ до віддалених ресурсів, не використовує системну файлову службу, він обходить верхні рівні OSI і звертається напряму до системних засобів, відповідальних за транспортування повідомлень по мережі, які розташовуються на нижчих рівнях моделі OSI.

Наступний (шостий) рівень називається рівнем подання (даних). Він визначає єдиний для всіх відкритих систем синтаксис інформації, що передається, і виконує перетворення даних між пристроями з різними форматами даних (наприклад, з ANCII у EBCDIC. Необхідність цього рівня обумовлена різною формою подання інформації в мережі передачі даних і комп'ютерах. Даний рівень відіграє важливе значення у забезпеченні "відкритості" систем, дозволяючи їм спілкуватися між собою незалежно від внутрішньої мови і гарантує, що інформація, яка передається прикладним рівнем однієї системи, буде зрозуміла прикладному рівню іншої системи. На цьому рівні може виконуватися шифрування та дешифрування даних, завдяки якому захист інформації під час обміну данимизабезпечується відразу для всіх прикладних служб. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує захист інформації під час обміну даними для протоколів прикладного рівня стека ТСР/ІР. П'ятий рівень називають сеансовим тому, що основним його призначенням є організація сеансового зв'язку між прикладними процесами, розташованими в різних абонентських системах. На даному рівні створюються порти для прийому і передачі повідомлень і організуються з'єднання - логічні канали між процесами. Необхідність протоколів даного рівня визначається відносною складністю мережі передачі даних і прямуванням забезпечити достатньо високу надійність передачі інформації. На сеансовому рівні визначається, яка з сторін є активною на даний момент, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють організовувати контрольні точки у довгих передачах, щоб у випадку відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, не починаючи всю передачу даних спочатку. На практиці небагато прикладних програм застосовують сеансовий рівень і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів, хоч функції цього рівня часто поєднують з функціями прикладного рівня і реалізують у одному протоколі. Четвертий рівень – транспортний рівень відкритих систем – відповідає за прозоре передавання інформації надійним та економічно вигідним способом між об’єктами (ПК) сеансового рівня. Транспортний рівень звільняє об’єкти сеансового рівня від проблем реального транспортування даних. Він також оптимізує послуги мережі з метою досягнення мінімального рівня вартості експлуатаційних характеристик та відповідає за цілісність даних, що передаються в мережі. Функції транспортного рівня містять наскрізне послідовне керування, наскрізне керування потоком, знаходження та виправлення помилок, поточний контроль якості послуг. Транспортний рівень забезпечує передачу даних з тією степінню надійності, яка потрібна прикладним програмам. Модель OSI визначає п’ять класів сервісу, який надає транспортний рівень. Ці класи сервісу відрізняються послугами, що надаються: терміновістю, можливістю поновлення перерваного зв’язку, мультиплексуванням декількох з’єднань, утворених для різних прикладних протоколів через загальний транспортний протокол, а головне – виявлення та виправлення похибок передавання, таких як викривлення, втрата та дублювання пакетів. Вибір класу сервісу транспортного рівня визначається вмінням прикладної програми перевіряти дані та надійністю всієї системи транспортування у мережі.

Починаючи з транспортного рівня, всі вищерозташовані протоколи реалізуються програмними засобами, які звичайно підключаються до складу мережної операційної системи. В якості прикладу транспортних протоколів можна навести протоколи TCP i UDP стека ТСР/ІР і протокол SPX стека Novell. Протоколи нижніх чотирьох рівнів узагалнено називають транспортною підсистемою, або транспортною службою, так як вони повністю розв'язують задачу транспортування повідомлень із заданим рівнем якості у составних мережах з довільною топологією та різними технологіями. Інші три рівні розв'язують задачі надання прикладних сервісів на основі транспортної підсистеми, що є.

• Третій рівень – мережний рівень відкритих систем – реалізує додаткові функції маршрутизації для того, щоб “кадри” канального рівня були прозорі (доступні) для різноманітного мережного обладнання, засобів передавання та доступу. Мережний рівень слугує для роботи у довільних мережних топологіях із збереженням простоти передавання пакету у базових топологіях. Раніше взаємодію неоднорідних (за топологією) мереж забезпечували за допомогою прикладних програм. Канальний рівень не дозволяє виконувати адресацію у складених мережах. Тому під час об’єднання мереж у кадри канального рівня додається заголовок мережного рівня. Цей заголовок дозволяє знаходити адресата у мережі із будь-якою топологією. Повідомлення мережного рівня прийнято називати пакетами (packets). Заголовок пакета мережного рівня має уніфікований формат, який не залежить від форматів кадрів канального рівня мереж, які входять у об’єднану мережу. Основне місце у заголовку мережного рівня відводиться адресі отримувача. При цьому застосовується не МАС-адреса, а складена адреса – номер мережі і номер абонента у цій мережі. Така адресація дозволяє протоколам мережного рівня складати точну схему зв’язку та вибирати оптимальні маршрути за будь-якої топології. Заголовок пакета мережного рівня може також містити додаткову інформацію, наприклад, час життя пакета у мережі, інформацію про зв’язки між мережами, дані для фрагментації та збирання пакету, інформацію про завантаженість мережі, вимоги до якості обслуговування і таке інше. Логічне з’єднання на мережному рівні забезпечує механізм доставки пакетів від відправника до отримувача у масштабі часу, який визначається мережним протоколом, що застосовується. За цим різні мережні протоколи можуть вносити різні технологічні затримки у передачу даних. Ключовим поняттям мережного рівня є поняття абстрактної комутаційної системи або міжмережного обміну. Комутація під час передавання маленьких блоків, а не файлів або великих повідомлень, має ряд переваг. По-перше, вона напряму відображається у базове мережне обладнання, що робить її дуже ефективною. По-друге, вона відокремлює процеси передачі даних від прикладних програм, дозволяючи комп’ютерам обробляти мережний трафік, не знаючи, які прикладні програми передають його. По-третє, вона робить систему гнучкою, підтримуючи мережні протоколи загального призначення. В-четверте, вона дозволяє адміністраторам мереж вводити нові мережні технології, модифікуючи тільки програмне забезпечення мережного рівня, не вносячи при цьому ніяких змін у прикладні програми. Логіка об’єднаної мережі відокремлює мережну взаємодію від деталей мережних технологій і приховує низькорівневі подробиці від користувача. Вона визначає проектування програм і фізичну адресацію та маршрутизацію. На мережному рівні діють два види протоколів. Перший відноситься до визначення правил передачі пакетів від кінцевих вузлів до маршрутизаторів і між маршрутизаторами. Протоколи мережного рівня реалізуються драйверами операційної системи, а також програмними та апаратними засобами маршрутизаторів. Прикладами протоколів мережного рівня є протокол ІР стека ТСР/ІР і протокол міжмережного обміну пакетами ІРХ Novell. Другий рівень– канальний рівень відкритих систем – формує з даних, що передаються на фізичному рівні, так звані кадри (frame) або послідовності кадрів. На цьому рівні здійснюється також керування доступом до передавального середовища, яке використовується кількома машинами. У локальних мережах застосовується поділюване середовище. Основним призначенням канального рівня є прийом кадру з мережі та відправлення його в мережу. Під час виконання цієї задачі канальний рівень здійснює:

• фізичну адресацію повідомлень, що передаються;

• дотримання правил застосування фізичного каналу;

• виявлення несправностей;

• керування потоками інформації.

Перший рівень – фізичний рівень систем – визначає межу між фізичним середовищем (лінією зв’язку) та канальним рівнем. Еталонна модель відкритих систем фізичний рівень визначає так: ”Фізичний рівень забезпечує механічні, електричні, функціональні та процедурні способи активації, підтримки та деактивації фізичних з’єднань за побітової передачі між канальними об’єктами.” Для відкритих систем фізичний рівень забезпечує інтерфейс між комп'ютером, що бере (беруть) участь у взаємодії, та середовищем передавання дискретних сигналів. Фізичний рівень через інтерфейс керує потоком даних. Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. У комп’ютері фізичний рівень підтримується мережним адаптером. Єдиним типом обладнання, яке працює тільки на фізичному рівні, є повторювачі.

Нульовий рівень - фізичне середовище передавання БОСМ (усі існуючі засоби та носії сигналу): багатожильні кабелі; звійні пари провідників; бі- та триаксиальні і силові кабелі; волоконно-оптичний кабель; телефонні кабелі; коаксіальні кабелі; радіоканали; супутникові телеметричні канали.