Эталонная модель OSI

В КС связь осуществляется не между отдельными PC, а между прикладными программами, а вернее прикладны­ми процессами, которые включают в себя как сами прикладные програм­мы, наборы данных этих прикладных программ, так и вычислительные ре­сурсы, которые выделяются для реализации этих прикладных программ. Процессы получают сообщения от других процессов через программно реализованные логические входные и выходные порты. Целесообразно также при рассмотрении взаимодействия сетевых компонентов ввести по­нятие системы, под которым понимается любой сетевой узел, потребляю­щий сетевые ресурсы (сервер, рабочая станция и т.п.). Для унификации ме­тодов и способов взаимодействия всевозможного сетевого аппаратно-программного обеспечения. Международная организация по стандартизации ISO разработала эталонную модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Inter Connection). Под открытостью понимают возможность взаимодействия одних сетевых устройств с другими по стандартным правилам, определяющим формат, содержание, значение принимаемых и отправляемых сообщений. Если две компьютерные сети построены с соблюдением принципа открытости, достигаются следующие преимущества: возможность построения сетей аппаратно-программных средств разных производителей, простота замены одних сетевых устройств более совершенными другими, что упрощает процесс модернизации сети, простота сопряжения различных сетей. OSI представляет собой семиуровневую сетевую модель, причем наивысший седьмой уровень как раз и принадле­жит прикладным процессам (рис.1.16). Взаимодействие различных при­кладных процессов осуществляется через остальные шесть уровней. Для каждого из этих уровней определен круг задач, функций, связей.

Рисунок 1.16

Первый (1) - физический уровень определяет физические, электрические и механические характеристики передающей среды (кабелей, разъемов), ко­торые используются в КС.

Канальный (2) уровень определяет правила использования физического уровня. На этом уровне осуществляется сборка и разборка потоков бит на кадры, расшифровка всех необходимых флагов, обнаружение и исправле­ние ошибок. Исправление ошибок осуществляется путем повторных пере­дач. В связи со сложностью задач, которые решаются на канальном уровне, он разбивается на два подуровня: более низкий - контроль доступа к среде MAC (Media Access Control), и более высокий - управление логическим кана­лом LLC (Logical link control).

Сетевой (3) уровень отвечает за маршрутизацию и адресацию пакетов, преобразование физических адресов в сетевые, собирает кадры в пакеты.

Транспортный (4) уровень обеспечивает связь между сетевым и сеансо­вым уровнями, контролирует очередность поступлений отдельных компо­нентов сообщений, восстановление исходного порядка поступления паке­тов. Если приходит повторное сообщение, то данный уровень игнорирует такое сообщение.

Сеансовый (5) уровень осуществляет связь между двумя прикладными программами путем организации диалога между ними. Он отвечает за орга­низацию сеанса, управляет приемом и передачей данных и обеспечивает за­вершение сеанса.

Уровень представления данных (6) служит для преобразования данных внутренних форматов представления информации различных PC, шифрования, сжатия и восстановления кода

Прикладной (7) уровень организует взаимодействие сетевой оболочки с программами пользователей. Таким образом, верхние три уровня ориенти­рованы на обслуживание приложений, нижние три на организацию комму­никации. Средний уровень (транспортный) служит посредником между верхними и нижними уровнями. Каждый уровень с меньшим номером счи­тается вспомогательным для смежного более высокого уровня и предостав­ляет ему определенный набор услуг, называемым сервисом. Связь между двумя уровнями осуществляется с помощью правил, называемых межуровневыми интерфейсами. Взаимодействовать друг с другом могут только одинаковые уровни разных процессов, и оно осуществляется с помощью специально устанавливаемых правил, называемых протоколами. Различают протоколы нижних уровней LLP (Low Level Protocol), которые относятся в основном к первым трем уровням модели сети (в настоящее время приме­няют следующие протоколы - Ethernet, Token Ring, FDDI/CDDI, ATM, ISDN, Frame Relay, X.25) и протоколы высших уровней ULP (Upper Level Protocol) - TCP/IP, IPX/SPX, SNA, Apple Talk, DECNet. Взаимодействие между протоколами отдельных уровней модели OSI осуществляется с по­мощью так называемых пунктов доступа к обслуживанию SAP (Service Access Points), т.е. пункты доступа представляют собой связывающие эле­менты между двумя уровнями. Разработка и внедрение эталонной модели OSI - важнейшее достижение в области стандартизации КС, благодаря ко­торой максимально упрощается процесс разработки новых сетей, развития и модернизации существующих, способствует более быстрому их внедре­нию.

Рассмотрим взаимодействие двух процессов рабочих станций А и В. Так как непосредственная связь между соответствующими службами двух этих PC отсутствует, взаимодействие между ними осуществляется через ниже­лежащие уровни. Например, приложение, работающее на PC А, прежде все­го, должно установить связь с уровнем представления данных этой PC, за тем с сеансовым уровнем той же станции и так далее, пока данные не опус­тятся до того уровня, где происходит их преобразование в электрические сигналы, которые затем попадают в канал (рис. 1.16). На каждом уровне подлежащие пересылке данные (Д) обрамляются служебной информацией, состоящей из заголовков процесса (ЗПР), переда­чи (ЗПД), пакета (ЗПА), кадра (ЗК); концевиков процесса (КПР), пакета (КПА), кадра (КК); адресов получателя и отправителя, типа и длины пере­даваемого сообщения, контрольного кода. Оформленные таким образом данные назовем контейнером. .Контейнеры, сформированные на соответст­вующем уровне, имеют свои собственные названия, например, блок, фраг­мент, пакет, кадр. Процесс обрамления передаваемых данных служебной информацией называется процессом конвертирования данных.

В настоящее время процесс, в ходе которого к так называемому прото­кольному блоку данных PDU (protocol data unit) более высокого уровня до­бавляется служебная информация, называется инкапсуляцией. Например, протоколы транспортного уровня выполняют инкапсуляцию пакетов дан­ных, попадающих с соседнего более высокого сеансового уровня.

На приемной станции В из последовательно переданных по каналу электрических сигналов вновь формируются блоки логической информации, которые перемещаются вверх по уровням эталонной модели. На каждом уровне отде­ляется из полученного пакета соответствующая для него информация, по­сле чего блок передается на соседний верхний уровень. Процесс удаления служебной информации при движении вверх называют расконвертированием или декапсуляцией. Служебная информация, которая добавляется и уда­ляется на данном уровне, называется управляющей информацией протокола PCI (Protocol Control Information).