Модель OSI. Состав и назначение

Сетевая модель OSI (The Open Systems Interconnection model) — сетевая модель стека (магазина) сетевых протоколов OSI/ISO. Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представления и прикладного уровней.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, в таком случае, при необходимости межсетевого обмена оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Приложение конечного пользователя может использовать системные средства взаимодействия не только для организации диалога с другим приложением, выполняющимся на другой машине, но и просто для получения услуг того или иного сетевого сервиса, например, доступа к удаленным файлам, получение почты или печати на разделяемом принтере.

Модель OSI определяет пять классов транспортного сервиса от низшего класса 0 до высшего класса 4. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Компьютеры, участвующие в обмене, должны работать по одним и тем же протоколам, чтобы в результате передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде. Сетевые протоколы управляют разными аспектами передачи информации: физической связью, доступом к различным ресурсам, разбиением передаваемого сообщения на пакеты, выбором маршрута для передачи данных, выявлением ошибок и др. Группы сходных протоколов, имеют имена, соответствующие уровню модели OSI, на котором работают: сетевой, транспортный и т.п.

Нормативы OSI описывают следующие моменты функционирования сети:

-взаимодействие сетевых устройств, в том числе устройств, использующих разные протоколы;

-принципы действия и способы физического соединения сетевых устройств;

-методы обеспечения правильности передачи данных;

-способы поддержания непрерывного потока данных в сетевых устройствах;

-способы представления данных в виде электрических сигналов при передаче по сетевой среде.

Многоуровневая структура используется для упрощения и упорядочения большого количества протоколов, создания сетевых систем из модулей программного обеспечения, выпущенных разными производителями. Цель нижестоящего уровня – предоставление услуг вышестоящему. Каждый уровень взаимодействует только с теми уровнями, которые находятся рядом с ним (выше и ниже него). Верхний уровень модели соответствует работающему в данный момент приложению, нижний – непосредственной передаче сигналов по каналу связи.

Потоки информации в модели организованы так, что каждый уровень предполагает, что он напрямую взаимодействует с одноименным уровнем другого узла.

Самым нижним уровнем в многоуровневых сетевых вычислительных системах является уровень, на котором реализуется реальная физическая связь между двумя узлами сети. Из предыдущего раздела следует, что для обеспечения обмена физическими сигналами между двумя различными вычислительными системами необходимо, чтобы эти системы поддерживали определенный протокол физического взаимодействия – горизонтальный протокол.

Сетевая модель OSI представлена в таблице 1

Таблица 1 — Модель OSI

Если коротко, уровни модели OSI позволяют распаковывать нужные данные в неизменном виде. Процесс, который проходит информация, называется инкапсуляцией.