В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней.
Модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection).
Международная организация по стандартизации(ISO - International Standards Organization).
Международная организация по стандартизации разработала в 1978 году базовую модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection).
В 1984 году спецификация модели OSI 802 была принята как международный стандарт для сетевых коммуникаций.
Модель OSI пытается определить правила, относящиеся к следующим вопросам:
• Способы установки связи и обмена данными между сетевыми устройствами при использовании ими "разных языков"
• Методы, позволяющие сетевым устройствам знать, когда нужно передавать данные, а когда нет
• Методы, обеспечивающие корректное получение передаваемой по сети информации нужным адресатом
• Организация и соединение физической среды передачи данных
• Поддержание нужной скорости передачи данныхвсеми сетевыми устройствами
• Методы представления битов в среде передачи данных
В каждом узле передаваемые данные проходят семь уровней преобразований, образующих стек интерфейсов и протоколов взаимодействия
Уровни модели OSI:
Физический - битовые протоколы передачи информации.
Канальный - формирование кадров, управление доступом к среде.
Сетевой - маршрутизация, управление потоками данных.
Транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процессов.
Сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами.
Представления данных - интерпретация передаваемых данных.
Прикладной - пользовательское управление данными.
Семь уровней OSI модели могут быть разделены на две категории: верхние и нижние уровни.
Верхние уровни – прикладной, представлений и сеансовый, уровни приложений, взаимодействуют с прикладной программой и могут быть реализованы только программным способом. Прикладной уровень работает непосредственно с прикладной программой, которая должна иметь в своем составе специальный компонент для взаимодействия с приложениями других систем.
Нижние уровни модели называются уровнями передачи данных. Реализация физического и канального уровней обеспечивается программными средствами и специальной сетевой аппаратурой. При этом физический уровень является ответственным за непосредственную передачу данных между устройствами.
Проще всего объяснить модель OSI на примере телефонной связи. Прикладной уровень — это ваша звуковая информация (голос), которая на представительном уровне преобразуется из механических колебаний в электрические сигналы. Подняв трубку и набрав номер, вы инициируете сеанс связи. Транспортный уровень необходим для предоставления одновременного доступа к телефонной сети нескольких абонентов одной телефонной станции, потому что абоненты, как и приложения на компьютере, не имеют прямого доступа к сети. Непрерывный поток голосовой информации разбивается на сегменты, чтобы можно было передавать несколько разговоров по одному межстанционному каналу или даже отдельные сегменты по разным каналам. Телефонная станция маршрутизирует ваш звонок на станцию собеседника по подходящему маршруту: напрямую или через другие станции, или через междугородний маршрутизатор (шлюз, gateway, router) — это уже сетевой уровень. На канальном уровне работает коммутатор (switch), замыкающий электрическую цепь между телефонными портами собеседников; если вы звоните соседу, маршрутизация не требуется, и сигнал не уходит далее местного коммутатора — точно так же, как при работе в локальной сети. Что касается физического уровня, он здесь представлен способом кодирования сигнала, телефонными кабелями и соединительными элементами. Если в квартире несколько параллельных телефонных аппаратов, то место, где кабель разделяется — самый настоящий концентратор (hub), копирующий сигнал с одного «порта» на все остальные.
Физический уровень (Physical layer)
Физический уровень выполняет следующие функции:
• передача битов по физическим каналам;
• формирование электрических сигналов;
• кодирование информации;
• синхронизация;
• модуляция.
Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов.
Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел.
Канальный уровень (Data Link layer)
Функции канального уровня заключаются в надежной доставке пакетов:
• Между двумя соседними станциями в сети с произвольной топологией.
• Между любыми станциями в сети с типовой топологией:
– проверка доступности разделяемой среды;
– выделение кадров из потока данных, поступающих по сети и формирование кадров при отправке данных;
подсчет и проверка контрольной суммы.
Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frame). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра.
Типы топологий: "общая шина", "кольцо" и "звезда".
Сетевой уровень (Network layer)
Сетевой уровень обеспечивает доставку пакетов:
• между любыми двумя узлами сети с произвольной топологией;
• между любыми двумя сетями в составной сети.
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.
Это позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.
Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. Сообщения сетевого уровня принято называть "пакетами" (packet).
Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Транспортный уровень (Transport layer)
Транспортный уровень выполняет функции обеспечения доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети:
• разбивка сообщения сеансового уровня на пакеты , их нумерация;
• буферизация принимаемых пакетов;
• упорядочивание прибывающих пакетов;
• адресация прикладных процессов;
• управление потоком.
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.
Модель OSI определяет пять классов (услуг)сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. 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.