Эталонная модель взаимодействия компьютерных систем

Модель OSI

Для того чтобы передать данные, взаимодействующим компьютерам надо последовательно выполнить ряд процедур, называемых сетевыми протоколами.

Чтобы протоколы работали надежно и согласовано, каждая процедура в них строго регламентируется.

Различия в протоколах делают коммуникации между разными компьютерами достаточно сложной задачей. Чтобы программы и оборудование разных производителей были совместимы и могли взаимодействовать друг с другом, протоколы должны соответствовать определенным промышленным стандартам. Для облегчения разработки протоколов были созданы модели.

Модель — это схема, определяющая общие концепции или предоставляющая руководящие принципы как легко воспринимаемое описание.

Сетевые модели описывают сервис, необходимый для передачи данных по сети. Наибольшее распространение получила эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection Reference Model, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации в 1984 году.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем описывает способ передачи информации по сети от приложения на одном компьютере к приложению на другом компьютере.

Модель OSI является концептуальной моделью, состоящей из семи уровней, которые изображены на рисунке 9. Каждому уровню соответствует строго определенные операции, оборудование и протоколы. Эта модель считается архитектурной моделью передачи данных меду компьютерами.

Источник [ ].

Рисунок 9 — Уровни модели OSI.

1. Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, радиоканал, цифровой канал.

На этом уровне используются характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др.

• 2. Канальный уровень обеспечивает надежную передачу данных через физический канал связи. Решает вопросы физической адресации, доступа к среде передачи, сообщений об ошибках, порядка доставки кадров и управления потоком данных.
• 3. Сетевой уровень обеспечивает соединение и выбор маршрута между двумя конечными системами, которые могут находиться в сетях, расположенных в разных концах земного шара, обеспечивает единую систему адресации.
• 4. Транспортный уровень сегментирует и повторно собирает данные в один поток. Обеспечивает надежную доставку информации между узлами сети.
• 5. Сеансовый уровень позволяет сетевым приложениям устанавливать, поддерживать и завершать соединение, называемое сетевым сеансом. Обеспечивает синхронизацию и отвечает за восстановление аварийно прерванных сеансов связи.
• 6. Уровень представлений определяет форматы передаваемой информации. Задачей данного уровня является перекодировка, сжатие и распаковка данных, их шифрование и дешифрование.
• 7. Прикладной уровень обеспечивает интерфейс взаимодействия программ, работающих на компьютерах в сети. С помощью этих программ пользователь получает доступ к сетевым услугам.

Эталонная модель OSI является абстрактной схемой, и ее уровни не выполняют никаких практических действий. Обмен данными становится возможным благодаря коммуникационным протоколам.

Протокол — формальный набор правил и соглашений, регламентирующий обмен информацией между компьютерами по сети. Он реализует функции одного или нескольких уровней OSI.

Протоколы, принадлежащие определенному уровню эталонной модели OSI, взаимодействуют с аналогичными протоколами одноименных уровней на других компьютерах только посредством передачи сообщений через нижележащие уровни своего стека протоколов.

Стек протоколов — это совокупность разных уровней.

Правила и процедуры, которые отвечают за взаимодействие между уровнями, называются интерфейсами.

Модель TCP/IP

До появления модели OSI было создано множество протоколов, стеков протоколов, например, TCP/IP. Поэтому стек протоколов, разработанный в полном соответствии с моделью OSI так и не получил свое распространение.

Историческим и техническим стандартом для Интернет является модель и стек протоколов TCP/IP (Transmition Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP обеспечивает соединение между узлами различных сетей или сетей, расположенных на большом расстоянии друг от друга.

В отличие от модели OSI стек протоколов TCP/IP имеет четыре уровня, увидеть которые можно на рисунке 10.

Источник [ ].

Рисунок 10 — Стек TCP/IP.

Уровень приложений модели TCP/IP объединяет функции уровней: прикладного уровня, уровня представления и сеансового уровня модели OSI.

Транспортный уровень и сетевой уровень выполняет точно такие же функции, как и у модели OSI.

Уровень доступа к сети объединяет функции канального и физического уровня модели OSI. На этом уровне работают такие протоколы локальных сетей, как Ethernet, Frame Realay, PPP, SLIP, ATM, WI-FI.