Опорная модель OSI

В общем случае задача сетевого программного обеспечения состоит в приеме запроса (обычно это запрос ввода-вывода) от приложения на одной машине, передаче его на другую машину, выполнения запроса на удаленной машине и возврате результата на первую машину. В ходе этих операций запрос несколько раз преобразуется. Высокоуровневый запрос (например, ‘прочитать N байтов из файла X на машине Y’) требует, чтобы программное обеспечение определило, как достичь машины Y и какой коммуникационный протокол она ‘понимает’. Затем запрос должен быть преобразован для передачи по сети - например, разбит на короткие пакеты информации. Когда запрос достигнет другой стороны, необходимо проверить его целостность, декодировать и послать на выполнение соответствующему компоненту ОС. По окончании выполнения запрос должен быть декодирован для обратной передачи по сети.

Для помощи производителям в стандартизации и интегрировании производимого сетевого ПО, Международная организация по стандартизации (ISO, International Standart Organization) в 1984 году определила программную модель пересылки сообщений между компьютерами. Эта модель получила название опорной модели соединения открытых систем - Open Systems Interconnection (OSI ) reference model. В модели OSI определены семь уровней программного обеспечения, как показано на рис.1.

Машина-клиент		Машина-сервер
7.APPLICATION(прикладной уровень)		7.APPLICATION (прикладной уровень)
6.PRESENTATION (уровень представления)	виртуаль-	6.PRESENTATION (уровень представления)
5.SESSION (сеансовый уровень)	ные ком-	5.SESSION (сеансовый уровень)
4.TRANSPORT (транспортный уровень)	муникации	4.TRANSPORT (транспортный уровень)
3.NETWORK (сетевой уровень)		3.NETWORK (сетевой уровень)
2.DATA-LINK (канальный уровень)		2.DATA-LINK (канальный уровень)
1.PHYSICAL (физический уровень)		1.PHYSICAL (физический уровень)

передающая cред а

Рис.1.Опорная модель OSI.

Опорная модель OSI - идеальная схема, точно реализованная на очень немногих системах, однако она часто используется при обсуждении основных принципов работы сетей. Каждый уровень одной из машин ‘считает’, что он ‘разговаривает’ на одном и том же языке (или протоколе) с соответствующем уровнем другой ЭВМ (т.н. виртуальные связи между уровнями, условно показаны пунктиром на рис.2.1). Однако в действительности сетевой запрос должен ‘спуститься’ до самого нижнего (физического) уровня (на котором обе ЭВМ в реальности обмениваются данными), затем он передается по физическому носителю и вновь ‘поднимается’ до уровня, который его ‘поймет’ и обработает. Набор протоколов, в соответствие с которым запрос проходит вниз по уровням сети и обратно, называется стеком протоколов (protocol stack). Каждый уровень несет ответственность за выполнение ограниченного набора функций и может взаимодействовать только с двумя непосредственно прилежащими уровнями.

Задача каждого уровня состоит в предоставлении обслуживания верхним уровням, абстрагируясь от того, каким образом реализовано это обслуживание. Ниже приведено (краткое) описание каждого уровня модели OSI.

· Прикладной уровень. Обрабатывает передачу данных между двумя сетевыми приложениями (включая проверку прав д о ступа, идентификацию взаимодействующих машин и инициирование передачи данных). Большинство сетевых программ-утилит фактически являются частью именно этого уровня.

· Уровень представления. Отвечает за формирование данных (в том числе решает, должны ли строки заканчиваться парой символов ‘возврат каретки/перевод строки’ - CR/LF) или только символом ‘возврат каретки’ - CR; должны ли данные быть сжаты или закодированы и др.

· Сеансовый уровень. Управляет соединением между взаимодействующими приложениями (включая синхронизацию высокого уровня и контроль за тем, какое из приложений ‘говорит’, а какое ‘слушает’).

· Транспортный уровень. Осуществляет разбивку сообщения на пакеты и присваивает номера пакетам, чтобы гарантировать их прием в надлежащем порядке. Кроме того, изолирует сеансовый уровень влияния аппаратных изменений.

· Сетевой уровень. Отвечает за маршрутизацию, управление интенсивностью трафика и межсетевой обмен. Сеансовый уровень - наиболее высокий из уровней, ‘понимающих’ топологию сети (т.е. физическую конфигурацию машин в последней), тип физических соединений между ними и ограничения пропускной способности, длины используемых кабелей и др.

· Канальный уровень. Пересылает низкоуровневые кадры данных, ожидает подтверждения их получения и повторяет передачу кадров, потерянных в ненадежных линиях связи.

· Физический уровень. Передает (и принимает) биты по сетевому кабелю (или другой физической передающей среде).

Как было сказано, уровни OSI часто неточно соответствуют реальным программным модулям (например, транспортное программное обеспечение часто ‘пересекает’ границы нескольких уровней). Фактически термин ‘транспорт’ часто используется в качестве общего обозначения всех четырех нижних уровней, а расположенные на трех верхних уровнях компоненты именуют ‘пользователями транспорта’.

В качестве примера на рис.2 представлен общий вид сетевых компонентов Windows’NT, их соответствие уровням модели OSI и используемые различными уровнями протоколы.

Рис.2. Сетевые компоненты Windows’NT, их соответствие уровням модели OSI и используемые различными уровнями протоколы.