Стандартная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Сетевые процессы с пользовательскими приложениями

Модель OSI

В начале 80- х годов ряд международных организаций по стандартизации, среди которых International Organization for Standardization (ISO – International Standards

Organization) и International Telecommunications Union (ITU), разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель сыграла значительную роль в развитии компьютерных технологий.

Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Она разрабатывалась в качестве « универсального языка» сетевых специалистов и часто называется справочной моделью. Модель OSI определяет:

-  уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов; 

-  стандартные названия уровней; 

-  функции, которые должен выполнять каждый уровень.

Модель OSI не содержит описаний реализаций конкретного набора протоколов.

В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной (приложений), представления, сеансовый ( сессионный), транспортный, сетевой, канальный и физический (рис. Х.Х).

Уровни хоста:

обеспечение точно доставки данных

Уровни среды передачи данных: управление физической доставкой

Рис. Х.Х. Эталонная модель OSI

Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций,  которые он должен выполнить, чтобы связь могла состояться.

Физический уровень (уровень 1)

Физический уровень (physical layer) имеет дело с передачей потока битов по физическим каналам связи ( витая пара, оптоволокно и пр.). Физический уровень определяет электротехнические, процедурные и функциональные характеристики активизации, поддержания и деактивизации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют уровни напряжения, временные параметры изменения напряжения, скорости физической передачи данных, максимальные расстояния передачи информации, физические разъемы и другие характеристики.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах включенных в сеть. Канальный уровень (уровень 2)

Канальный уровень (data link layer) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал, решает вопросы физической адресации, топологии сети, «дисциплины» в канале связи ( контролирует использование разделяемой среды), уведомления об ошибках, упорядоченной доставки и управления потоком данных.

Сетевой уровень (уровень 3)

Сетевой уровень (network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей; обеспечивает выбор маршрута между двумя конечными узлами в сети.

Транспортный уровень (уровень 4)

Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает услуги по транспортировке данных (сегментирует и собирает данные в поток) с необходимой степенью надежности. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, обнаружения и устранения неисправностей транспортировки, а также управления информационным потоком.

Сеансовый уровень (уровень 5)

Сеансовый уровень (session layer) обеспечивает управление взаимодействием сторон: фиксирует какая из сторон является активной в настоящий момент, и предоставляет средства синхронизации сеанса. Эти средства позволяют в ходе длинных передач сохранять информацию о состоянии этих передач в виде контрольных точек. На практике не многие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов.

Уровень представления (уровень 6)

Уровень представления (presentation layer) обеспечивает преобразование передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержание. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы.

На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол SSL (Secure Socet Layer – слой защищенных сокетов), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Прикладной уровень (уровень 6)

Прикладной уровень или уровень приложений (application layer) – это в действительности набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры, гипертекстовые веб-страницы, электронная почта. Уровень приложений синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает договоренность о процедурах восстановления после ошибок и контроля целостности данных.

Единицей данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением.

Три верхних уровня модели OSI заняты прикладными вопросами, а четыре нижних уровня решают задачу транспортировки данных (рис. Х.Х).

Инкапсуляция данных

Для осуществления передачи данных от источника получателю в источнике