Модель взаимодействия в открытых системах ISO

В 21 веке - веке технологий имеет решающее значение владение актуальной достоверной полной информацией. Достижение этой цели возможно при помощи вычислительных сетей.

С момента появления мини-компьютеров было предложено множество вариантов решения передачи данных на расстояния больше сотни метров. Аппаратные и программные составляющие, описывающие принципы передачи информации между узлами сети, составляют протоколы передачи данных. Но из того что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими узлами сети, не следует, что он является стандартным. На практике стремятся использовать стандартные протоколы: фирменные, национальные или международные [2].

В начале 80-х годов прошлого столетия международные организации по стандартизации, в частности International Organization for Standardization (ISO) совместно с другими организациями преступила к созданию стандартной модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Ее создание заняло семь лет (1977 – 1984 г.) Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия, она определяет:

- уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов;

- стандартные названия уровней;

- функции, которые должен выполнять каждый уровень [3].

На рисунке 1 представлена модель взаимодействия открытых систем ISO.

Рисунок 1 - Модель взаимодействия открытых систем ISO

Под открытой системой понимается любая система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями.

Открытые спецификации – это опубликованные, общедоступные описания аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, условий эксплуатации, соответствующих стандартам и принятые после всестороннего обсуждения заинтересованными сторонами [1].

При построении двух сетей с соблюдением принципов открытости мы получаем следующие преимущества:

- возможность выбора для реализации сети любого аппаратного или программного средства, соответствующего стандарту;

- возможность замены устаревшего компонента сети на более современный с минимальными затратами;

- простота сопряжения одной сети с другой [1].

Кратко рассмотрим назначение уровней модели.

Физический уровень. На физическом уровне выполняется передача информации по физическим каналам связи, таким как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель и другие типы. Основная задача этого уровня доставить информацию без искажений и с заданной тактовой частотой. В вычислительной технике к физическому уровню относится сетевое оборудование, то есть адаптеры и сетевые карты.

Канальный уровень. Этот уровень обеспечивает прозрачность соединения для сетевого уровня. Единицей информации является кадр. Основная задача канального уровня – это обнаружение и исправление ошибок за счет повторной передачи поврежденных кадров. Так же данный уровень предлагает следующие услуги:

- установление логического соединения между взаимодействующими узлами;

- согласование в рамках соединения скоростей передатчика и приемника информации;

- проверка доступности разделяемой среды (управление доступом к среде) в сетях, построенных на основе разделяемой среды.

Сетевой уровень. Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. Единицей информации является пакет. Реализуется он при помощи специальных средств – маршрутизаторов, которые организуют объединение в единую сеть сетей построенных на канальном и физическом уровнях по разным протоколам. Основные задачи сетевого уровня:

- анализ состава разрозненных сетей;

- объединение сетей;

- построение на основе полученной информации таблиц маршрутизации (путей передачи пакета);

- назначение сетевых адресов устройствам.

Транспортный уровень. Транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов транспортного сервиса от низшего 0 до высшего 4. Все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень управляет взаимодействием сторон:

- фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент;

- предоставляет средства синхронизации передачи;

- создает контрольные точки на случай сбоя в передаче, что позволяет продолжить передачу с указанного фрагмента.

Чаще всего сеансовый уровень объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Представительский уровень. Этот уровень выполняет функцию «переводчика», то есть программными средствами интерпретируется полученная информация, чтобы быть понятной конечному узлу сети. Кроме того представительский уровень выполняет шифрование и дешифрирование данных.

Прикладной уровень. Это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые веб-страницы, а так же организуют свою совместную работу, например, по протоколу электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называют сообщением [2].

На основе модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI разработаны стеки протоколов. Наиболее известными стеками являются: OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DEC net, SNA. Соответствие стеков протоколов модели OSI отображено в таблице 1 [1].

Таблица 1– соответствие стеков протоколов модели OSI

Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем является эффективным средством построения сети. Каждый уровень модели поддерживает интерфейсы двух типов:

- интерфейсы взаимодействия с выше- и нижестоящими уровнями стека протокола;

- интерфейсы взаимодействия со средствами второй стороны на том же иерархическом уровне.

При решении поставленной задачи мы будем работать с канальным, физическим и, при подключении пользователей, сетевым уровнями.

Коммутационные и электрические характеристики описаны в стандартах.

Рассмотрим стандарты протоколов чаще всего применяемые при построении локальных вычислительных сетей:

- Token Ring;

- FDDI;

- Ethernet.