Семирівнева модель OSI

Мережева модель OSI (еталонна модель взаємодії відкритих систем — англ. Open Systems Interconnection Reference MODEL-OSI) — абстрактна модель для мережевих комунікацій і розробки мережевих протоколів. Представляє собою рівневий підхід до мережі. Структура моделі OSI наведена на рис. 2.2. (фразу додано!)

Кожен рівень обслуговує свою частину процесу взаємодії. Завдяки такій структурі спільна робота мережевого устаткування і програмного забезпечення набагато простіша і зрозуміліша.

На сьогодні основним сімейством протоколів Інтернет є TCP/IP, розробка якого не була пов’язана з моделлю OSI. За весь час існування моделі OSI вона не була реалізована, і,очевидно, не буде реалізована ніколи. Сьогодні використовується лише деяка підмножина моделі OSI. Вважається, що модель занадто складна, а її реалізація не має практичного значення.

Окремі фахівці стверджують також, що історія моделі OSI є типовим прикладом невдалого і відірваного від життя проекту.

Модель складається з 7-ми рівнів, розташованих «вертикально» один над одним. Кожен рівень може взаємодіяти лише зі своїми сусідами і виконувати відведені тільки лише йому функції.

Рисунок 2.2. Структура моделі OSI (не було посилання в тексті на рисунок!)

Протоколи, які відповідають рівням моделі OSI

Прикладний: HTTP, gopher, Telnet, DNS, DHCP, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS, NCP

Це всього лише декілька найпоширеніших протоколів прикладного рівня, яких існує велика кількість. Всіх їх неможливо описати в рамках даного посібника.

Рівень представлення: ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, Telnet, NCP, AFP, ICA.

Сеансовий рівень: ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NETBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, RPC.

Транспортний рівень: TCP, UDP, SOCKS, NETBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP.

Мережевий рівень: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NETBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, BOOTP, SKIP, RIP, GRE.

Канальний рівень: STP, ARCnet, АТМ., DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS, CSMA/CD, CSMA/CA.

Фізичний рівень: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, xDSL, ISDN (T1, E1), Ethernet (10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5), Fast Ethernet (100BASE-T, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), Gigabit Ethernet (1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX).

Верхній (7-й) прикладний рівень моделі (Application layer) забезпечує взаємодію мережі і користувача. Рівень дозволяє програмам користувача доступ до мережевих служб, таким як обробник запитів до баз даних, доступ до файлів, пересилки електронної пошти. Також цей рівень відповідає за передачу службової інформації, надає програмам інформацію про помилки і формує запити до рівня представлення. Приклад: HTTP, POP3, SMTP

Рівень представлення (Presentation layer) відповідає за перетворення протоколів і кодування/декодування даних. Запити програм, отримані з рівня програм, він перетворить у формат для передачі по мережі, а отримані із мережі дані перетворить у формат, зрозумілий програмам.

На цьому рівні може здійснюватися стиснення або кодування/декодування даних, а також перенаправлення запитів іншому мережевому ресурсу, якщо вони не можуть бути оброблені локально.

5-й сеансовий рівень (Session layer) моделі відповідає за підтримку сеансу зв’язку, дозволяючи програмам взаємодіяти між собою тривалий час. Рівень управляє створенням/завершенням сеансу, обміном інформацією, синхронізацією задач, визначенням права на передачу даних і підтримкою сеансу в періоди неактивності програм.

Синхронізація передачі забезпечується розміщенням в потік даних контрольних точок, починаючи з яких при порушенні взаємодії процес поновлюється.

4-й транспортний рівень (Transport layer) моделі, призначений для доставки даних без помилок, втрат і дублювання в тій послідовності, в якій вони були передані. При цьому неважливо, які дані передаються, звідки і куди, тобто цей рівень надає сам механізм передачі. Блоки даних він розділяє на фрагменти, розмір яких залежить від протоколу, короткі об’єднує в один, а довгі розбиває. Протоколи цього рівня призначені для взаємодії типу точка-точка. Приклад: TCP, UDP.

Існує безліч класів протоколів транспортного рівня, починаючи від протоколів, що надають тільки основні транспортні функції (наприклад, функції передачі даних без підтвердження прийому), і закінчуючи протоколами, які гарантують доставку в пункт призначення декількох пакетів даних в належній послідовності, мультиплексують декілька потоків даних, забезпечують механізм управління потоками даних і гарантують достовірність прийнятих даних. Деякі протоколи мережевого рівня, так звані протоколи без установки з’єднання, не гарантують, що дані доставляються за призначенням в тому порядку, в якому вони були відіслані пристроєм-джерелом.

Деякі транспортні рівні справляються із цим, збираючи дані в потрібній послідовності до передачі їх на сеансовий рівень. Мультиплексування (multiplexing) даних означає, що транспортний рівень здатний одночасно обробляти декілька потоків даних (потоки можуть надходити і від різних програм) між двома системами. Механізм управління потоком даних — це механізм, що дозволяє регулювати кількість даних, переданих від однієї системи до іншої.

Протоколи транспортного рівня часто мають функцію контролю доставки даних, примушуючи систему, що приймає дані, відправляти підтвердження про прийом даних стороні, яка передає.

3-й мережевий рівень (Network layer) мережевої моделі OSI, призначений для визначення шляху передачі даних. Відповідає за трансляцію логічних адрес і імен у фізичні, визначення найкоротших маршрутів, комутацію і маршрутизацію, відстеження похибок і заторів в мережі.

На цьому рівні працює такий мережевий пристрій, як маршрутизатор. Протоколи мережевого рівня маршрутизують дані від джерела до одержувача і можуть бути розділені на два класи: протоколи з установкою з’єднання і без нього. Описати роботу протоколів з установкою з’єднання можна на прикладі зразку роботи звичайного телефону. Протоколи цього класу починають передачу даних з виклику або установки маршруту проходження пакетів від джерела до одержувача. Після чого починають послідовну передачу даних і після закінчення передачі розривають зв’язок.

Протоколи без установки з’єднання, які посилають дані, що містять повну адресну інформацію в кожному пакеті, працюють аналогічно поштовій системі. Кожен лист або пакет містить адресу відправника і одержувача. Далі кожен мережевий пристрій прочитує адресну інформацію і ухвалює рішення про маршрутизацію даних. Пакет даних передається від одного проміжного пристрою до іншого до тих пір, поки не буде доставлений одержувачу.

Протоколи без установки з’єднання не гарантують надходження інформації одержувачу в тому порядку, в якому вона була відіслана. За доставку даних у відповідному порядку при використанні мережевих протоколів без установки з’єднання відповідають транспортні протоколи.

Канальний рівень (Data Link layer) призначений для забезпечення взаємодії мереж на фізичному рівні і контролі за помилками, які можуть виникнути. Отримані з фізичного рівня дані він упаковує у фрейми, перевіряє на цілісність, якщо потрібно виправляє помилки (надсилає запит на повторне надсилання кадру, який виявився пошкодженим) і відправляє на мережевий рівень.

Канальний рівень може взаємодіяти з одним або декількома фізичними рівнями, контролюючи і управляючи цією взаємодією.

Специфікація IEEE 802 розділяє цей рівень на 2 підрівні — MAC регулює доступ до фізичного середовища середи, що розділяється, LLC забезпечує обслуговування мережевого рівня. На цьому рівні працюють комутатори та мости.

У програмуванні цей рівень представляє собою драйвер мережевого пристрою, в операційних системах є наявний програмний інтерфейс взаємодії канального і мережевого рівнів між собою, це не новий рівень, а просто реалізація моделі для конкретної ОС. Приклади зразки таких інтерфейсів: ODI, NDIS.

Найнижчий фізичний рівень (Physical layer) моделі, призначений безпосередньо для передачі потоку даних. Здійснює передачу електричних або оптичних сигналів в кабель або в радіоефір, а також їх прийом і перетворення в біти даних відповідно до методів кодування цифрових сигналів.

Іншими словами, здійснює інтерфейс між мережевим носієм і мережевим пристроєм. На цьому рівні працюють концентратори (хаби), повторювачі (ретранслятори) сигналу і медіаконвертори.

Функції фізичного рівня реалізуються на всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп’ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером або портом зв’язку. До фізичного рівня відносяться фізичні, електричні і механічні інтерфейси між двома системами. Фізичний рівень визначає такі властивості середовища мережі передачі даних як оптичне волокно, вита пара, коаксіальний кабель, супутниковий канал передачі даних і тому подібне.

Стандартними типами мережевих інтерфейсів, що відносяться до фізичного рівня, є такі: V.35, RS-232C, RJ-11, RJ-45, роз’єми AUI і ВNС.

Рівні взаємодіють згори вниз і знизу догори за допомогою інтерфейсів і можуть ще взаємодіяти з таким же рівнем іншої системи за допомогою протоколів.

Семирівнева модель OSI є теоретичною, і містить ряд недоліків. Були спроби будувати мережі в точній відповідності із моделлю OSI, але створені таким чином мережі були дорогими, ненадійними і незручними в експлуатації.

Реальні мережеві протоколи, які використовуються в існуючих мережах, вимушені відхилятися від неї, забезпечуючи непередбачені можливості, тому прив’язка деяких з них до рівнів OSI є умовною: певні протоколи займають декілька рівнів моделі OSI, функції забезпечення надійності реалізовані на декількох рівнях моделі OSI.

Основний недолік OSI — непродуманий транспортний рівень. На ньому OSI дозволяє обмін даними між програмами (вводячи поняття порту — ідентифікатора програми), однак, можливість обміну простими дейтаграмами (за типом UDP) у OSI не передбачена — транспортний рівень повинен утворювати з’єднання, забезпечувати доставку, управляти потоком і тому подібне (за типом TCP). Однак, реальні протоколи таку можливість реалізують.

Поиск по сайту: