Модель osi

На початку 80-х років ряд міжнародних організацій по стандартизації — ISO, ITU-T і деякі інших — розробили модель, що зіграла значну роль у розвитку мереж. Ця модель називається моделлю взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI) або моделлю OSI. Модель OSI визначає різні рівні взаємодії систем, дає їм стандартні імена й указує, які функції повинен виконувати кожний рівень. Модель OSI була розроблена на підставі великого досвіду, отриманого при створенні комп'ютерних мереж, в основному глобальних, в 70-і роки. Повний опис цієї моделі займає більше 1000 сторінок тексту.

У моделі OSI (мал. 10.2) засобу взаємодії діляться на сім рівнів:

прикладний, представницький, сеансовый, транспортний, мережний, канальний і фізичний. Кожний рівень має справа з одним певним аспектом взаємодії мережних пристроїв.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, реалізовані операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель не включає засобу взаємодії додатків кінцевих користувачів. Свої власні протоколи взаємодії додатка реалізують, звертаючись до системних засобів. Тому необхідно розрізняти рівень взаємодії додатків і прикладний рівень.

Варто також мати на увазі, що додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI. Наприклад, деякі СУБД мають убудовані засоби вилученого доступу до файлів. У цьому випадку додаток, виконуючи доступ до вилучених ресурсів, не використає системну файлову службу; воно обходить верхні рівні моделі OSI і звертається прямо до системних засобів, відповідальним за транспортування повідомлень по мережі, які розташовуються на нижніх рівнях моделі OSI.

Малюнок 10.2 Рівні моделі OSI.

Отже, нехай додаток звертається із запитом до прикладного рівня, наприклад до файлової служби. На підставі цього запиту програмне забезпечення прикладного рівня формує повідомлення стандартного формату. Звичайне повідомлення складається із заголовка й поля даних. Заголовок містить службову інформацію, яку необхідно передати через мережу прикладному рівню машини-адресата, щоб повідомити йому, яку роботу треба виконати. У нашому випадку заголовок, мабуть, повинен містити інформацію про місце знаходження файлу й про тип операції, яку необхідно над ним виконати. Поле дані повідомлення може бути порожнім або містити які-небудь дані, наприклад ті, які необхідно записати у вилучений файл. Але для того щоб доставити цю інформацію із призначення, треба буде розв'язати ще багато завдань, відповідальність за які несуть нижележащие рівні.

Після формування повідомлення прикладний рівень направляє його вниз по стеку представницькому рівню. Протокол представницького рівня на підставі інформації, отриманої із заголовка прикладного рівня, виконує необхідні дії й додає до повідомлення власну службову інформацію - заголовок представницького рівня, у якому втримуються вказівки для протоколу представницького рівня машини-адресата. Отримане в результаті повідомлення передається вниз сеансовому рівню, що у свою чергу додає свій заголовок, і т.д. (Деякі реалізації протоколів поміщають службову інформацію не тільки на початку повідомлення у вигляді заголовка, але й наприкінці, у вигляді так званого «концевика».) Нарешті, повідомлення досягає нижнього, фізичного рівня, що властиво й передає його по лініях зв'язку машині-адресатові. До цього моменту повідомлення «обростає» заголовками всіх рівнів (мал. 10.3).

Малюнок 10.3 Формування пакетів.

Коли повідомлення по мережі надходить на машина-адресат, воно приймається її фізичним рівнем і послідовно переміщається нагору з рівня на рівень. Кожний рівень аналізує й обробляє заголовок свого рівня, виконуючи відповідному даному рівню функції, а потім видаляє цей заголовок і передає повідомлення вышележащему рівню.

Поряд з терміном повідомлення (message) існують і інші терміни, застосовувані мережними фахівцями для позначення одиниць даних у процедурах обміну. У стандартах ISO для позначення одиниць даних, з якими мають справа протоколи різних рівнів, використається загальна назва протокольний блок даних (Protocol Data Unit, PDU). Для позначення блоків даних певних часто використаються спеціальні назви: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment).

У моделі OSI розрізняються два основних типи протоколів. У протоколах із установленням з'єднання (connection-oriented) перед обміном даними відправник і одержувач повинні спочатку встановити з'єднання й. можливо, вибрати деякі параметри протоколу, які вони будуть використати при обміні даними. Після завершення діалогу вони повинні розірвати це з'єднання. Телефон - це приклад взаємодії, заснованого на встановленні з'єднання.

Друга група протоколів — протоколи без попереднього встановлення з'єднання (connectionless). Такі протоколи називаються також дейтаграммпыми протоколами. Відправник просто передає повідомлення, коли воно готово. Опускання листа в поштову скриньку - це приклад зв'язку без попереднього встановлення з'єднання. При взаємодії комп'ютерів використаються протоколи обох типів.

Рівні моделі OSI

Фізичний рівень

Фізичний рівень (Physical layer) має справа з передачею бітів по фізичних каналах зв'язку, таким, наприклад, як коаксіальний кабель, кручена пари, оптоволоконный кабель або цифровий територіальний канал. До цього рівня мають відношення характеристики фізичних середовищ передачі даних, такі як смуга пропущення, перешкодозахищеність, хвильовий опір і інших. На цьому ж рівні визначаються характеристики електричних сигналів, що передають дискретну інформацію, наприклад, крутість фронтів імпульсів, рівні напруги або токовища переданого сигналу, тип кодування, швидкість передачі сигналів. Крім цього, тут стандартизуются типи рознімань і призначення кожного контакту.

Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером або послідовним портом.

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація lOBase-т технології Ethernet, що визначає як використовуваний кабель неекрановану кручену пару категорії 3 із хвильовим опором 100 Ом, рознімання RJ-45, максимальну довжину фізичного сегмента 100 метрів, манчестерский код для подання даних у кабелі, а також деякі інші характеристики середовища й електричних сигналів.