Взаємодія рівнів моделі OSI
Семирівнева модель OSI
Для єдиного представлення даних у мережах з неоднорідними пристроями та програмним забезпеченням міжнародна організація стандартів ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модель визначає правила і процедури передачі в різних мережевих середовищах при організації сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси та фізичні засоби з'єднання. На рис. 2.1 представлено структуру базової моделі. Кожен рівень моделі OSI виконує певне завдання у процесі передачі даних через мережу. Базова модель є основою розробки мережевих протоколів. OSI поділяє комунікаційні функції у мережі сім рівнів, кожен із яких обслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритих систем.
Мал. 2.1 Модель OSI
Модель OSI описує лише системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Програми реалізують власні протоколи взаємодії, звертаючись до системним засобам. Якщо програма може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, то для обміну даними вона звертається безпосередньо до системних засобів, що виконують функції нижніх рівнів моделі OSI, що залишилися.
Взаємодія рівнів моделі OSI
Модель OSI можна розділити на дві різні моделі, як показано на рис.2.2:
- горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм та процесів на різних машинах;
- Вертикальну модель на основі послуг, що забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.
Мал. 2.1 Схема взаємодії комп'ютерів убазової еталонної моделі OSI
Кожен рівень комп'ютера-відправника взаємодіє з таким самим рівнем комп'ютера-отримувача, ніби він пов'язаний безпосередньо. Такий зв'язок називається логічним або віртуальним зв'язком. Насправді взаємодія здійснюється між суміжними рівнями одного комп'ютера.
Отже, інформація на комп'ютері-відправнику має пройти через усі рівні. Потім вона передається по фізичному середовищі до комп'ютера-отримувача і знову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, з якого вона була надіслана на комп'ютері-відправнику.
У горизонтальній моделі двом програмам потрібен загальний протокол обміну даними. У вертикальній моделі сусідні рівні обмінюються даними із використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application Programming Interface).
Перед подачею до мережі дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) – це одиниця інформації, яка передається між станціями мережі. При надсиланні даних пакет проходить послідовно через усі рівні програмного забезпечення. На кожному рівні до пакету додається керуюча інформація даного рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі даних через мережу, як це показано на рис. 2.3, деЗаг- заголовок пакета,Кін- кінець пакета.
На стороні, що приймає, пакет проходить через всі рівні в зворотному порядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакета, потім видаляє інформацію, додану до пакета на цьому ж стороною, що відправляє, і передає пакет наступному рівню. Коли пакет дійде доПрикладногорівня, вся керуюча інформація буде видалена з пакета, і дані набудуть свого початкового вигляду.
Коженрівень моделі виконує свою функцію. Чим вищий рівень, тим складніше завдання він вирішує.
Окремі рівні моделіOSIзручно розглядати якгрупи програм, призначених для виконання конкретнихфункцій. Один рівень, наприклад, відповідає за забезпечення перетворення даних зASCIIнаEBCDICі міститьпрограминеобхідні виконання цього завдання.
Розглянута модель визначає взаємодію відкритих систем різних виробників однієї мережі. Тому вона виконує для них координуючі дії щодо:
- взаємодії прикладних процесів;
- Форми подання даних;
- однакове зберігання даних;
- управлінню мережевими ресурсами;
- безпеки даних та захисту інформації;
- діагностики програм та технічних засобів.
На рис. 2.4 наведено короткий опис функцій усіх рівнів.
Мал. 2.3 Функції рівнів
Сетезалежні протоколи
Функції всіх рівнів моделі OSI можуть бути віднесені до однієї з двох груп: або до функцій, що залежать від конкретної технічної реалізації мережі, або до функцій, орієнтованих на роботу з програмами.
Три нижніх рівнів фізичний, канальний і мережевий є сетезалежними, протоколи цих рівнів тісно пов'язані з технічною реалізацією мережі, з комунікаційним обладнанням, що використовується. Наприклад, перехід на обладнання FDDI означає зміну протоколів фізичного та канального рівня у всіх вузлах мережі.
Три верхніх рівня сеансовий, рівень подання та прикладної орієнтовані на додатки та мало залежать від технічних особливостей побудови мережі. На протоколи цих рівнів не впливають жодних змін у топології мережі, заміна обладнання чи перехід наіншу мережеву технологію. Так, перехід від Ethernet на високошвидкісну технологію 100VG-AnyLAN не вимагатиме жодних змін у програмних засобах, що реалізують функції прикладного, представницького та сеансового рівнів.
Транспортний рівень проміжний, він приховує всі деталі функціонування нижніх рівнів від верхніх рівнів. Це дозволяє розробляти програми, що не залежать від технічних засобів, які безпосередньо займаються транспортуванням повідомлень.
Одна робоча станція взаємодіє з іншою робочою станцією у вигляді протоколів всіх семи рівнів. Це взаємодію станції здійснюють через різні комунікаційні пристрої: концентратори, модеми, мости, комутатори, маршрутизатори, мультиплексори. Залежно від типу комунікаційний пристрій може працювати:
- або лише фізично (повторитель);
- або на фізичному та канальному рівнях (міст);
- або на фізичному, канальному та мережевому рівнях, іноді захоплюючи і транспортний рівень (маршрутизатор).
Модель OSI є хоч і дуже важливою, але тільки однією з багатьох моделей комунікацій. Ці моделі та пов'язані з ними стеки протоколів можуть відрізнятися кількістю рівнів, їх функціями, форматами повідомлень, сервісами, що надаються на верхніх рівнях, та іншими параметрами.
Питання
1. Що таке OSI?
2. Яке призначення базової моделі взаємодії відкритих систем?
3. На які рівні розбито базову модель OSI?
4. Які функції несе рівень моделі взаємодії відкритих систем?
5. На які одиниці розбивається інформація передачі даних по мережі?
6. Що забезпечує горизонтальна складова моделі взаємодії відкритих систем?
7.Які елементи є основними елементами базової моделі взаємодії відкритих систем?
8. Які функції виконуються фізично?
9. Які питання вирішуються фізично?
10. Який рівень моделі OSI перетворює дані на загальний формат передачі через мережу?
11. Яке обладнання використовується фізично?
12. Які відомі специфікації фізичного рівня?
13. Перелічити функції канального рівня.
14. Які функції канального рівня?
15. На які підрівні поділяється канальний рівень і які функції?
16. Функцією якого рівня є засекречування та реалізація форм подання даних?
17. Які протоколи застосовуються на канальному рівні?
18. Яке обладнання використовується на канальному рівні?
19. Які функції виконуються та які протоколи використовуються на мережному рівні?
20. Яке обладнання використовується на мережному рівні?
21. Перелічити функції транспортного рівня.
22. Які протоколи використовують на транспортному рівні?
23. Перерахувати обладнання транспортного рівня.
24. Дати визначення рівня сеансу.
25. Який рівень відповідає за доступ додатків до мережі?
26. Завдання рівня представлення даних.
27. Перерахувати функції прикладного рівня.
28. Перелічити протоколи верхніх рівнів.
29. Дати визначення стандартних стеків комунікаційних протоколів
Семирівнева модель OSI
Для єдиного представлення даних у мережах з неоднорідними пристроями та програмним забезпеченням міжнародна організація стандартів ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (OpenSystem Interconnection). Ця модель визначає правила і процедури передачі в різних мережевих середовищах при організації сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси та фізичні засоби з'єднання. На рис. 2.1 представлено структуру базової моделі. Кожен рівень моделі OSI виконує певне завдання у процесі передачі даних через мережу. Базова модель є основою розробки мережевих протоколів. OSI поділяє комунікаційні функції у мережі сім рівнів, кожен із яких обслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритих систем.
Мал. 2.1 Модель OSI
Модель OSI описує лише системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Програми реалізують власні протоколи взаємодії, звертаючись до системним засобам. Якщо програма може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, то для обміну даними вона звертається безпосередньо до системних засобів, що виконують функції нижніх рівнів моделі OSI, що залишилися.
Взаємодія рівнів моделі OSI
Модель OSI можна розділити на дві різні моделі, як показано на рис.2.2:
- горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм та процесів на різних машинах;
- Вертикальну модель на основі послуг, що забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.
Мал. 2.1 Схема взаємодії комп'ютерів у базовій еталонній моделі OSI
Кожен рівень комп'ютера-відправника взаємодіє з таким самим рівнем комп'ютера-отримувача, ніби він пов'язаний безпосередньо. Такий зв'язок називається логічним або віртуальним зв'язком. Насправді взаємодія здійснюється між суміжнимирівнями одного комп'ютера.
Отже, інформація на комп'ютері-відправнику має пройти через усі рівні. Потім вона передається по фізичному середовищі до комп'ютера-отримувача і знову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, з якого вона була надіслана на комп'ютері-відправнику.
У горизонтальній моделі двом програмам потрібен загальний протокол обміну даними. У вертикальній моделі сусідні рівні обмінюються даними із використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application Programming Interface).
Перед подачею до мережі дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) – це одиниця інформації, яка передається між станціями мережі. При надсиланні даних пакет проходить послідовно через усі рівні програмного забезпечення. На кожному рівні до пакету додається керуюча інформація даного рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі даних через мережу, як це показано на рис. 2.3, деЗаг- заголовок пакета,Кін- кінець пакета.
На стороні, що приймає, пакет проходить через всі рівні в зворотному порядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакета, потім видаляє інформацію, додану до пакета на цьому ж стороною, що відправляє, і передає пакет наступному рівню. Коли пакет дійде доПрикладногорівня, вся керуюча інформація буде видалена з пакета, і дані набудуть свого початкового вигляду.
Кожен рівень моделі виконує свою функцію. Чим вищий рівень, тим складніше завдання він вирішує.
Окремі рівні моделіOSIзручно розглядати якгрупи програм, призначених для виконання конкретнихфункцій. Один рівень, наприклад, відповідає за забезпеченняперетворення даних зASCIIнаEBCDICі міститьпрограминеобхідні виконання цього завдання.
Розглянута модель визначає взаємодію відкритих систем різних виробників однієї мережі. Тому вона виконує для них координуючі дії щодо:
- взаємодії прикладних процесів;
- Форми подання даних;
- однакове зберігання даних;
- управлінню мережевими ресурсами;
- безпеки даних та захисту інформації;
- діагностики програм та технічних засобів.
На рис. 2.4 наведено короткий опис функцій усіх рівнів.
Мал. 2.3 Функції рівнів