Лекция 2. Сетевая модель OSI

Проблема совместимости является одной из важнейших в развитии сетей. Без принятия всеми производителями общепринятых правил построения оборудования прогресс компьютерных сетей был бы невозможен.

В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем – OSI.

Модель OSI ( Open System Interconnection) появилась с целью стандартизации процесса передачи информации по компьютерным сетям. Модель OSI описывает взаимосвязи открытых систем. Открытой системой может быть названа любая система, которая построена в соответствии с открытыми спецификациями – описаниями аппаратных и программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, ограничений и пр.

Если сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества:

· возможность использования аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;

· возможность легкой замены отдельных компонентов сети другими, более совершенными;

· возможность легкого сопряжения одной сети с другой;

· простота освоения и обслуживания сети.

Ярким примером открытой системы является сеть Internet, сумевшая объединить разнообразное оборудование и программное обеспечение огромного числа сетей мира.

Модель OSI описвает основные этапы ( уровни) подготовки информации к передаче и описвает назначение каждого уровня. Рассмотрим эту схему :

Название уровня	Протоколы	Действия, выполняемые на этом уровне
Прикладной	HTTP, FTP, Telnet …	Пользователь вводит команды передачи по сети, принимает ответы из сети через пользовательские программы ( Internet Browser…)
Представительский	ASCII, SSL	Информация пользователя проходит дополнительную обработку: определяется кодировка передаваемых символов ( напр, ASCII), информация шифруется (протоколом SSL) …а на удаленном узле выполняется обратное преобразование.
Сеансовый	«Алло?» - «Я слушаю» - «Передаю» …	На этом уровне происходит установление начала сеанса связи. Узел посылает служебный пакет другому узлу с ссообщением о начале сеанса передачи и ждет от него ответа. Если удаленный узел получил служебный пакет, то он передает ответ о готовности принимать пакеты и сеанс связи считается открытым. После завершения передачи всей информации снова просылается пакет о завершении сеанса передачи и принимается ответ о закрытии его удаленным узлом. После этого сеанс связи считается закрытым.
Транспортный	TCP ,SPX …	На этом этапе весь поток информации пользователя разбивается на части – пакеты. Каждый пакет нумеруется для проверки доставки всех пакетов на удаленном узле.
Сетевой	IP, IPX …	Сетевой уровеь добавляет к каждому пакету сетевой заголовок,который содержит : адрес сети отправителя, адрес сети получателя и адрес шлюза. Эта информация используется маршрутизаторами глобальной сети для перенаправления пакета в нужную сеть. На этом этапе также может выполняться дополнительная процедура поиска сетевых адресов с посылкой служебных запросов в сеть.
Канальный	Ethernet, TokenRing, PPP, PPTP, ISDN, FDDI …	На канальном уровне выполняются основных 2 действия: 1). К каждому пакету добавляется заголовок канального уровня, в котором указываются параметры конкретной технологии( длина кадра, приоритет…) . Такой преобразованный пакет уже называется кадром. У каждой технологии свой заголовок, который отличается своей структурой и длиной. 2) В конце каждого кадра дописывается контрольная сумма. Эжта сумма используется на удаленном узде для проверки прав ильности передачи кадров. Этот уровень обеспечивает сетевое оборудование ( сетевые адаптеры, модемы, комутаторы, …
Физический		На этом уровне выполняется передача электрических, радио, лазерных и др сигналов по линиям связи

Рис 1. Уровни OSI

На удаленном узле выполняется обратное преобразование. При этом по мере преобразования информации и создания кадров на каждом уровне может происходить еще промежуточная передача служебных пакетов между равными уровнями. Например, на сеансовом уровне происходит обмен служебными запросами для установления сеанса связи, на транспортном уровне происходит обмен служебными запросами для проверки доставки всех пакетов, на канальном уровне происходит обмен служебными кадрами, подтверждающими достоверность переданного кадра от удаленной стороны. На схеме ниже показаны этапы передачи информации от одного узла ( компьютер1) до другого (компьютер 2).

При этом горизонтальные стрелки показывают «промежуточные» переговоры между уровнями.

В модели OSI разработана стандартная модель сетевой структуры подготовки информации. Но эта модель на практике не всегда так четко делится по уровням. Некоторые технологии и протоколы были разработаны еще до создания модели OSI и она уже опиралась на них..

Так, транспортный протокол TCP/IP на самом деле является не простым протоколом транспортного уровня, а стэком ( набором) протоколов: TCP, IP, ARP, ICMP,…, который охватывает 3 уровня модели OSI : сеансовый, транспортный и сетевой. Аналогичными стэками являются протоколы NetBios/SMB, IPX/SPX.

Стеки протоколов:

Стандартизация сетевых технологий, протоколов …

В течение многих лет для совместной работы разных сетей в разных странах создавались различные стандарты, под которые в дальнейшем производители оборудования и программ создавали новые технологии,протоколы, программы и другие системы. Стандарты разрабатывались на нескольких уровнях:

1. На уровне отдельных фирм производителей оборудования или программного обеспечения.. Например, протокол SNA фирмы IBM, графический интерфейс OPENLOOK фирмы SUN …

2. Национальные стандарты ( например, стандарт безопасности США)

3. Специальные комитеты:
стандарт технологии АТМ , созданный объединением ATM Forum из 100 участников)
технология FastEthernet , созданная союзом FastEthernet Aliance

4. Международные стандарты:
- коммуникационных протоколов
ISO –международная организация стандартов
ITU – международный институт электросвязи
RFC – Стандарты Интернета
а также стандарты разрабатывают различные подразделения этих организаций по разным направлениям ( например,OSOC – социальные, политические и технические проблемы, IEFT – технический совет …)

Вопросы самостоятельной работы:

1. Перечислить уровни модели OSI и их назначение

2. На каких уровнях разрабатываются стандарты сетевых структур и технологий ( приведите 1-2 примера организаций).