Глава 1. Структура и особенности семиуровневой модели osi

1.1 Общая структура модели

Современные сети построены по многоуровневому принципу. Чтобы организовать связь двух компьютеров, требуется сначала создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения, т.е. определить, что означают посылаемые ими сигналы и т.д. Эти правила и определения называются протоколами. Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов: например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступом к различным ресурсам и т.д. Многоуровневая структура используется с целью упростить и упорядочить это великое множество протоколов и отношений.

Именно такой многоуровневой структурой обладает модель взаимодействия открытых систем OSI. Здесь под открытой системой понимается сетевое устройство, готовое взаимодействовать с другими сетевыми устройствами с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и отправляемых сообщений [6].

Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной (Application), представительный (Presentation), сеансовый (Session), транспортный (Transport), сетевой (Network), канальный (Data Link) и физический (Physical). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с приложениями. Самый нижний уровень – физический. Этот уровень обеспечивает обмен сигналами между устройствами [3]. Для запоминания названий 7-и уровней модели OSI на английском языке рекомендуют использовать фразу "All people seem to need data processing", в которой первые буквы слов соответствуют первым буквам названий уровней. Для запоминания уровней на русском языке существует фраза: "Просто представь себе тачку, стремящуюся к финишу", первые буквы слов в которой так же соответствуют первым буквам названий уровней [7].

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся на одном узле сети, должны взаимодействовать друг с другом также в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть межуровневым интерфейсом. Межуровневый интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню. Протокол и интерфейс являются близкими понятиями, но в сетях за ними закреплены разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах сети, а интерфейсы определяют правила взаимодействия модулей соседних уровней в одном узле [3].

В рамках модели каждый конкретный уровень может взаимодействовать только с соседними. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Обмен данными через каналы связи происходит путем перемещения данных с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки по линиям связи и, наконец, обратным воспроизведением данных в компьютере клиента в результате их перемещения с нижнего уровня на верхний.

Таким образом, процесс передачи данных можно представить следующим образом (см. приложение 1) [8]. Например, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, скажем к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычно сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию (в нашем примере - информацию о месте нахождения файла и о том, что с ним нужно сделать). Эту информацию необходимо передать через сеть прикладному уровню той машины, к которой адресовано сообщение (компьютера-адресата), чтобы сообщить ему, какую работу ей надо выполнить. Поле данных сообщения может быть или пустым или содержать какие-либо данные, например, какие-то данные, которые нужно записать в удаленный файл. Но это только одна сторона процесса.

Для того чтобы доставить эту информацию по назначению нужно решить еще много задач. Ответственность за эти задачи несут нижние уровни модели OSI.

Прикладной уровень направляет сформированное сообщение вниз к представительному уровню. Программные средства представительного уровня читают заголовок полученной информации из прикладного уровня, выполняют требуемые действия, потом добавляют к сообщению собственную служебную информацию - заголовок представительного уровня. В заголовке представительного уровня содержатся указания для представительного уровня компьютера-адресата.

Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые средства уровней помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого "концевика".)

Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи компьютеру-адресату. К этому моменту сообщение "обрастает" заголовками всех уровней. После того как сообщение поступает на машину-адресат, оно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень обрабатывает свой заголовок, выполняет определенные действия и удаляет соответствующий заголовок [6].

Модель ISO/OSI предписывает очень сильную стандартизацию вертикальных межуровневых взаимодействий. Такая стандартизация гарантирует совместимость продуктов, работающих по стандарту какого-либо уровня, с продуктами, работающими по стандартам соседних уровней, даже в том случае, если они выпущены разными производителями. Разбиение на такое количество уровней необходимо для достаточно чёткого разделения требуемых функций во избежание излишней сложности и создания структуры, которая может подстраиваться под нужды конкретного пользователя, оставаясь в рамках стандарта [5].