Модель OSI

Те из вас, кто имеет опыт работы программистом, скорее всего знакомы с такими терминами, как «структурное программирование» или «программирование снизу вверх», и другими, принятыми при описании стандартных методов разработки и составления кода приложения. Вынесение функций программы в отдельные модули облегчает модификацию и поддержку программы. В 1984 году Международная организация по стандартизации (International Standardization Information, ISO) предложила модель, предназначенную для стандартизации реализации сетевых протоколов и позволяющую выделить специфические функции в отдельные модули, которые легко поддерживать. В результате была создана сетевая модель взаимодействия открытых сетей (Open Systems Interconnection, OSI). Эта модель служила ISO для формирования набора открытых сетевых протоколов, которые не получили широкого распространения. Но к самой модели OSI по-прежнему прибегают при обсуждении сетевых протоколов, поэтому вам следует знать ее, если вы собираетесь работать в этой области. На рис. 2.1 представлено предполагаемое функционирование модели.

Рис. 2.1

Модель 05/

Каждый уровень (layer) предоставляет сетевые службы соседним уровням. Это означает, что поток информации начинается с верхнего, прикладного, уровня, вызывающего службы представительского уровня, который, в свою очередь, использует службы сеансового уровня и т.д. В самом низу находятся физические компоненты сети. На этом уровне определяется, как физически осуществляется передача данных в сети от сетевых карт по кабелям и разъемам.

Данные, доставленные на другой узел на физическом уровне, программно перемещаются на более высокие уровни, причем на каждом из них выполняются функции следующего уровня до тех пор, пока вся информация не окажется на прикладном уровне, где с ней сможет работать пользователь.

себе, какие риски связаны с их применением. Запомните золотое правило безопасности брандмауэра: запрещайте по возможности все, а затем разрешайте только необходимое.

Физический уровень

На физическом (physical) уровне происходит процесс пересылки битов данных по сетевой среде передачи. Этот уровень включает в себя следующие элементы сети:

О кабели; О разъемы;

О характеристики сигналов (электрические или оптические).

Выделить данный уровень, наверное, проще всего. Он состоит из всех физических частей сети, участвующих в пересылке и приеме битов информации. Например, на этом уровне определяется число контактов в разъеме и способ кодирования данных (скажем, манчестерский или дифференциальный манчестерский код).

Канальный уровень

Функции канального (data link) уровня, такие как проверка ошибок в кадрах, переданных на физическом уровне, должны гарантировать надежность пересылки данных от одного устройства в сети к другому.

На этом уровне отдельные биты сообщения, переправленные по физическому уровню, собирается в кадр нужного формата, понятного протоколам более высоких уровней.

В спецификациях IEEE этот уровень разделяется на два подуровня - управление доступом к данным (Media Access Control, MAC) и управление логическим каналом (Logical Link Control, LLC). Эти два подуровня, хотя они и не входят в исходную модель OSI, играют важную роль в большинстве реализаций Ethernet. В верхнем уровне (LLC) имеются точки доступа к службе (Service Access Points, SAP), к которым могут обращаться другие устройства при пересылке информации, в то время как уровень MAC обеспечивает безошибочный обмен данными между узлами сети.

Сетевой уровень

На этом уровне производится управление сетевыми (network) соединениями, в том числе установка и разрыв соединения. Благодаря службам сетевого уровня выполняются следующие функции:

Это физический поток информации в модели. Но с логической точки зрения каждый уровень модели взаимодействует с соответствующим уровнем на удаленном узле. Программное обеспечение на прикладном уровне обеспечивает взаимодействие только с тем же уровнем удаленного компьютера. При этом оно не должно «знать», как выполняется доставка данных на соответствующий уровень на другом конце соединения. Неважно, передаются ли данные по оптоволоконному кабелю или по витой паре - по крайней мере, пока рассматривается прикладной уровень. В то же время компонентам на физическом уровне не известно, как посылается информация - в виде текста или двоичных данных. Физический уровень работает только с тем же уровнем на удаленном узле, чтобы обмениваться с ним данными.

Транспортный уровень

Транспортный (transport) уровень - самый низкий из уровней, на котором осуществляются пользовательские службы для более высоких уровней модели OSI. Качество обслуживания на этом уровне гарантируется выполнением следующих функций:

О транспорт данных с проверкой ошибок. Для повышения эффективности соединения пакеты большого размера разбиваются на более мелкие. При приеме пакетов от удаленной системы происходит их сборка. Состав пакета зависит от протокола, который используется для обмена данными между двумя узлами;

О упорядочение пакетов, чтобы они доставлялись на более высокие уровни

в правильной последовательности; О подтверждение передачи или приема пакетов данных; О управление потоком данных для применяемого протокола.

Сеансовый уровень

Здесь осуществляется создание сеансов связи (session) между компьютерами и управление ими. Для передачи данных должно быть установлено соединение между приложениями на различных компьютерах. Например, протокол NetBIOS создает сеанс связи на основе имени компьютера. Для управления сеансом программное обеспечение данного уровня координирует работу двух компьютеров, сообщая каждому из них, что и как долго он может передавать. На этом же уровне создаются, поддерживаются и завершаются сеансы связи между прикладными программами.

Представительский уровень

На этом уровне модели определяется представление (presentation) данных в приложении. Информация должна быть представлена пользователю в понятной ему форме. Здесь производится, например, перекодировка символов из EBCDC в ASCII, сжатие и шифрование данных и преобразование протоколов. Выполняется также переадресация, при которой операции ввода/вывода перенаправляются к сетевым, а не к локальным ресурсам.

О трансляция логических и физических адресов; О маршрутизация и коммутация;

О управление потоками данных в сети и разрешение конфликтов; О фрагментация и сборка пакетов (до создания пакетов максимального размера, с которыми еще способен работать маршрутизатор или другое устройство).

Это самый нижний уровень эталонной модели, которому не известно о физической природе сети.