Модели сетевого взаимодействия

Для того чтобы передать данные с одного компьютера на другой, необходимо выполнить ряд последовательных процедур, определяемых сетевыми протоколами, различия в которых делают коммуникации между компьютерами достаточно сложной задачей. Чтобы протоколы работали надежно и согласованно, каждая процедура в них строго регламентируется. Протоколы должны соответствовать определенным промышленным стандартам, чтобы программы и оборудование разных производителей были совместимы и могли взаимодействовать друг с другом. Для облегчения разработки протоколов были созданы сетевые или эталонные модели.

Сетевая модель — это схема, определяющая общие принципы работы сетевых протоколов и способы их взаимодействия друг с другом для осуществления передачи данных по сети.

Наибольшее распространение получила эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection Reference Model, OSI), которая будет подробно рассмотрена в этой главе.

Модель OSI

В конце 1970 года независимо друг от друга были запущены два проекта, цель которых заключалась в определении унифицированного стандарта архитектуры сетевых систем. Один проект выполнялся международной организацией по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO), другой комитетом International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT). Обе организации разработали документы, описывающие аналогичные сетевые модели. В 1983 году эти документы были объединены в форму стандарта, получившего название «The Basic Reference Model for Open Systems Interconnection». Стандарт, который часто называют эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection Reference Model) или моделью OSI (OSI Model) был совместно опубликован ISO (под именем ISO 7498) и CCITT (под именем Х.200) в 1984 году. В настоящее время CCITT называется ITU-T (Telecommunications Standardization Sector of the International Telecommunication Union).

Эталонная модель взаимодействия открытых систем или модель OSI определяет уровни взаимодействия систем, их стандартные названия и функции, которые должен выполнять каждый уровень

Изначально модель OSI была создана как основа для разработки универсального набора протоколов, называемого OSI Protocol Suite. Однако он не получил широкого распространения, но модель стала удобным средством для обучения сетевым технологиям и разработки протоколов и устройств.

Уровни модели OSI

Модель OSI разбивает задачу перемещения информации между узлами на семь уровней, каждый из которых выполняет определенную задачу и взаимодействует с вышележащим и нижележащим уровнями. Уровни относительно независимы друг от друга, поэтому задачи, связанные с каждым из них, могут выполняться самостоятельно. Это позволяет изменять средства их решения на одном уровне, не вызывая конфликта с другими уровнями. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением. В связи с этим модель OSI часто называют иерархической моделью.

Каждый уровень имеет имя и номер от 1 до 7, который определяет его позицию в модели OSI (рисунок 2. 1).

Рис. 2.1 Модель OSI

Нижние уровни модели OSI (с 1 по 3) управляют физической доставкой данных по сети и реализуются в виде аппаратных средств и программного обеспечения.

Верхние уровни модели OSI (с 4 по 7) обеспечивают точную доставку данных между приложениями, работающими на сетевых узлах, и обычно реализуются только на программном уровне.

Каждый уровень, кроме уровня приложений, предоставляет сервисы вышележащему уровню. Любой уровень, кроме физического уровня, использует сервисы, предоставляемые нижележащим уровнем. Другими словами, уровень N предоставляет сервисы уровню N+1 и использует сервисы уровня N-1.

Рис. 2.2 Сервисы, предоставляемые уровнями модели OSI

Модель OSI не описывает службы и протоколы, используемые на каждом уровне, она определяет набор действий, которые должен выполнить уровень, чтобы передать информацию между узлами. Тем не менее, ISO также разработала стандарты для каждого уровня, которые не входят в саму эталонную модель, но каждый из которых опубликован как отдельный международный стандарт.