Модель взаимодействия открытых систем

В основе модели взаимодействия открытых систем (OSI – Open Systems Interconnection) лежит идея построения общей модели расположенных на разных уровнях протоколов, которые соответствуют основным процессам в компьютерных сетях и определяют взаимодействие между этими уровнями в различных системах. Под открытыми системами понимается возможность взаимодействия системы связи с другими стандартами связи. Стандарт OSI был принят в 1982 году и, по существу, принятие такого стандарта означало создание сетевых стандартов для обеспечения совместимости оборудования различных производителей.Модель взаимодействия открытых систем имеет 7 уровней (рис. 8).

Рис.8. Уровни модели взаимодействия открытых систем

Рассмотрим различные уровни стандарта OSI.

Физический уровень (уровень 1) преобразует электрические (оптические) сигналы в стандартную форму с определенными значениями напряжения, частоты и длины волны. Для обмена информацией на уровне 1 имеется ряд стандартов ITU-T (International Telecommunication Union, Telecommunication sector), используемых для передачи речи и данных: Е1, T1, SDH и т.д.

Канальный уровень (уровень 2) поддерживает управление потоками данных, обнаружение и исправление ошибок, мультиплексирование логических каналов. На этом уровне пакеты преобразуются в кадры, размер которых существенно меньше размера пакетов. В отличие от пакетов, которые содержат адрес пункта назначения, каждый кадр включает в себя маршрутный адрес соседнего коммутатора, к которому он посылается. В начале и в конце каждого кадра размещаются «флаги», которые используются как разделители кадров. Структура битов «флага» строится таким образом, чтобы она не повторялась в оставшейся части кадра.

Сетевой уровень (уровень 3) связан с функциями маршрутизации и борьбы с перегрузками. Маршрутизация может быть статической и динамической. Статическая маршрутизация основана на принципе минимального количества узлов на маршруте. Динамическая маршрутизация выбирает лучший маршрут в соответствии с реальными данными о нагрузке в сети. Этот принцип может быть реализован путем анализа маршрутных таблиц, которыми коммутаторы обмениваются друг с другом. Такие таблицы обеспечивают узлы информацией о нагрузке на каждом коммутационном узле, доступности портов коммутатора и возможных перегрузках. Примерами протоколов уровня являются протоколы X.25 и IP.

Транспортный уровень (уровень 4) обеспечивает коррекцию ошибок и управления потоками, в целом отвечая за качество передачи. Этот уровень поддерживает возможности выбора между разными сетевыми конфигурациями, такими как глобальная вычислительная сеть WAN – Wide Area Network, локальная вычислительная сеть LAN – Local Area Network, телефонная сеть общего пользования ТфОП и др.Транспортный уровень отвечает также за сетевую адресацию. Он принимает от уровня 5 запросы обслуживания одновременно нескольких сессий или поддерживает одиночную сессию, обрабатываемую одновременно сетями разных типов.

Сеансовый уровень (уровень 5) управляет открытием, поддержкой и закрытием сессий. Под сессией понимается занятие канальной емкости сети одним пользователем. Занятие канальной емкости может включать в себя телефонный разговор, загрузка файлов из Интернета, отправка информации по электронной почте и т.д.

Уровень представления (уровень 6) определяет формат кода, который используется для кодировки информации, поступающей с уровня 7 (режим передачи), или для детектирования информации, поступающей с уровня 5 (режим приема). Наиболее популярным кодом на этом уровне является код ASCII (American Standard Code for Information Exchange). На этом же уровне может быть реализована процедура защиты данных. Кроме того, возможна реализация алгоритмов сжатия информации, что особенно важно при передаче изображений и видеоинформации. Наиболее популярными для этих целей являются стандарты JPEG (Joint Photographic Expert Group) и MPEG (Moving Pictures Expert Group).

Уровень приложений (уровень 7) оперирует со смысловым содержанием данных, передаваемых или получаемых абонентским терминалом. Этот уровень обеспечивает взаимодействие пользовательских приложений с сетью. Этот уровень позволяет приложениям использовать сетевые службы, такие как удаленный доступ к файлам и базам данных, пересылка электронной почты.