Эталонная модель OSI

В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации, в частности International Organization for Standardization (ISO), разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель сыграла значительную роль в развитии компьютерных сетей.

Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия.

Модель OSI определяет, во-первых, уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, во-вторых, стандартные названия уровней, в-третьих, функции, которые должен выполнять каждый уровень. Модель OSI не содержит описаний реализаций конкретного набора протоколов.

Модель OSI имеет семь уровней. Появление именно такой структуры было об-

условлено следующими соображениями.

1. Уровень должен создаваться по мере необходимости отдельного уровня абстракции.

2. Каждый уровень должен выполнять строго определенную функцию.

3. Выбор функций для каждого уровня должен осуществляться с учетом создания

стандартизированных международных протоколов.

4. Границы между уровнями должны выбираться так, чтобы поток данных между

интерфейсами был минимальным.

5. Количество уровней должно быть достаточно большим, чтобы различные функ-

ции не объединялись в одном уровне без необходимости, но не слишком высоким,

чтобы архитектура не становилась громоздкой.

В стандартах ISO для обозначения единиц обмена данными, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используют общее название протокольная единица данных (PDU Protocol Data Unit). Для обозначения единиц обмена данными конкретных уровней часто используют специальные названия: сообщение, кадр, пакет, дейтаграмма,сегмент.

Физический уровень

Физический уровеньзанимается реальной передачей необработанных битов по

каналу связи. При разработке сети необходимо убедиться, что когда одна сторона

передает единицу, то принимающая сторона получает также единицу, а не ноль.

Принципиальными вопросами здесь являются следующие: какое напряжение должно

использоваться для отображения единицы, а какое для нуля; сколько микросекунд

длится бит; может ли передача производиться одновременно в двух направлениях;

как устанавливается начальная связь и как она прекращается, когда обе стороны за-

кончили свои задачи; из какого количества проводов должен состоять кабель и какова

функция каждого провода.

Канальный уровень (уровень передачи данных)

Основная задача уровня передачи данных — быть способным передавать «сырые» данные физического уровня по надежной линии связи, свободной от необнаруженных оши-

бок, и маскировать реальные ошибки, так что сетевой уровень их не видит. Эта задача вы-

полняется при помощи разбиения входных данных на кадры, обычный размер которых

колеблется от нескольких сот до нескольких тысяч байт. Кадры данных передаются по-

следовательно с обработкой кадров подтверждения, отсылаемых обратно получателем.

Еще одна проблема, возникающая на уровне передачи данных (а также и на большей части более высоких уровней), — как не допустить ситуации, когда быстрый передатчик заваливает приемник данными. Может быть предусмотрен некий механизм регуляции, который информировал бы передатчик о наличии свободного места в буфере приемника на текущий момент.

В широковещательных сетях существует еще одна проблема уровня передачи

данных: как управлять доступом к совместно используемому каналу. Эта проблема

разрешается введением специального дополнительного подуровня уровня передачи

данных — подуровня доступа к носителю.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, называемой составной сетью, или интернетом.

Технология, позволяющая соединять в единую сеть множество сетей, в общем случае построенных на основе разных технологий, называется технологией межсетевого взаимодействия(internetworking)

Сетевой уровень содержит средства для связывания сетей, построенных на основе отличающихся технологий.

Функции сетевого уровня реализуются:

1. группой протоколов.

2. специальными устройствами — маршрутизаторами.

Одной из функций маршрутизатора является физическое соединение сетей. Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, к каждому из которых может быть подключена одна сеть. Таким образом, все интерфейсы маршрутизатора можно считать узлами разных сетей

Данные поступают на сетевой уровень от вышележащего транспортного уровня. Эти данные снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет— так называется PDU сетевого уровня. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в составную сеть, и несет наряду с другой служебной информацией данные об адресе назначения этого пакета.

Важной задачей сетевого уровня является определение маршрута. Маршрут описывается последовательностью сетей (или маршрутизаторов), через которые должен пройти пакет, чтобы попасть к адресату.