Урок 4

Урок № 4. Модель взаємодії відкритих систем ISO; функції рівнів моделі OSI

В даний час взаємодія в комп'ютерних мережах описується за допомогою моделі взаємодії відкритих систем (Open Systems Interconnection - OSI).

Модель OSI була розроблена Міжнародною організацією зі стандартизації (International Organization for Standardization - ISO) як керівництво для розробки стандартів, що дозволяють здійснювати обмін даними з використанням різнорідних комп'ютерних пристроїв. Ця модель розділяє мережеві комунікації на окремі рівні, що полегшують розробку і впровадження мереж, а також служить базисом при розробці сумісного мережевого обладнання. Кожен рівень моделі обслуговує різні етапи процесу взаємодії. Роботу моделі OSI забезпечують різні служби, кожна на своєму рівні. Служби працюють за певними правилами - протоколами. Відповідно на кожному рівні працює свій протокол. Всі разом ці роботи виконують одну загальну роботу - передачу даних по мережі, дотримуючись загального правила (загального протоколу).

Модель OSI поділяє мережеві функції на рівні: фізичний (Physical Layer) (7-й рівень), управління лінією передачі даних (Data Link Layer) (6), мережевий (Network Layer) (5), транспортний (Transport Layer) (4) , сеансовий (Session Layer) (3), уявлення (Presentation Layer) (2), додатків (Application Layer) (1).

Фізичний рівень забезпечує лінію зв'язку для передачі даних між вузлами мережі, визначає електричні, механічні та функціональні параметри для фізичної зв'язку в системах. Фізичний рівень використовує фізичні засоби з'єднання, додає свій сервіс і надає весь цей канального рівня. Завданням рівня є створення фізичних інтерфейсів, необхідних для підключення систем до фізичних засобів з'єднання. Рівень визначає процедури передачі сигналів в фізичний канал і прийому сигналів з каналу.

Фізичний рівень виконує наступні функції:

■ встановлює і роз'єднує фізичні з'єднання;

■ передає послідовність сигналів;

■ прослуховує в потрібних випадках канали;

■ виконує ідентифікацію каналів;

■ оповіщає про появу несправностей і відмов.

Види сервісу, що надається канальному рівню, визначаються протоколами (стандарт, що визначає поведінку функціональних блоків при передачі даних) фізичного рівня.

Рівень управління лінією передачі даних (канальний рівень) формує виданих кадри, які є блоками даних, що містять додаткову інформацію, що управляє. Канальний рівень може виконувати наступні функції:

■ організацію (встановлення, управління, розірвання) канальних з'єднань і ідентифікацію їх портів;

■ передачу блоків даних;

■ виявлення і виправлення помилок;

■ управління потоками даних;

■ забезпечення прозорості логічних каналів (передачі по ним даних, закодованих будь-яким способом).

Мережевий рівень встановлює зв'язок в обчислювальної мережі між двома вузлами. З'єднання відбувається завдяки функцій маршрутизації (процес вибору маршруту передачі даних в мережі).

Завданням мережевого рівня є створення віртуальних каналів, що проходять через комунікаційну мережу. На мережевому рівні можуть виконуватися такі функції:

■ створення мережевих з'єднань і ідентифікація їх портів;

■ виявлення і виправлення помилок, що виникають при передачі через комунікаційну мережу;

■ управління потоками пакетів;

■ організація (упорядкування) послідовностей пакетів;

■ маршрутизація і комутація;

■ сегментація і об'єднання пакетів;

■ повернення в початковий стан;

■ вибір видів сервісу.

Транспортний рівень виконує поділ повідомлень, що передаються на пакети. На цьому рівні може виконуватися узгодження мережевих рівнів несумісних різних мереж через спеціальні шлюзи. Розглянутий рівень визначає адресацію абонентських систем і адміністративних систем. Головним завданням транспортного рівня є використання віртуальних каналів, прокладених між взаємодіючими абонентськими системами і адміністративними системами, для передачі в пакетах блоків даних. Основні функції, що їх транспортним рівнем:

■ управління передачею блоків даних і забезпечення їх цілісності;

■ виявлення помилок, їх часткова ліквідація, повідомлення про невиправлених помилки;

■ відновлення передачі після відмов і несправностей;

■ укрупнення або розукрупнення блоків даних;

■ надання пріоритетів при передачі блоків (нормальна передача, термінова);

■ передача підтверджень про переданих блоках даних;

■ ліквідація блоків при тупикових ситуаціях в мережі.

Крім цього, транспортний рівень відновлює блоки даних, втрачені на нижніх рівнях.

Сеансовий рівень забезпечує взаємодію з транспортним рівнем, координує прийом і передачу даних одного сеансу зв'язку, містить функції управління паролями, підрахунку плати за використання ресурсів мережі.

Розглянутий рівень забезпечує виконання таких функцій:

■ встановлення та завершення на сеансовому рівні з'єднання між партнерами;

■ виконання нормального і термінового обміну даними між прикладними процесами;

■ синхронізація роботи сеансових з'єднань;

■ повідомлення прикладних процесів про виняткових ситуаціях;

■ встановлення в прикладному процесі міток, що дозволяють після відмови або помилки відновити його виконання від найближчій мітки;

■ переривання в потрібних випадках прикладного процесу його коректне поновлення;

■ припинення сеансу без втрати даних;

■ передача особливих повідомлень про хід проведення сеансу.

Рівень представлення забезпечує перетворення даних з кадрів для екранного формату або формату друкувального пристрою. Рівень забезпечує кодування даних, які видаються прикладними процесами, і інтерпретацію переданих їм даних.

Представницький рівень виконує наступні основні функції:

■ вибір способу уявлень з можливих варіантів;

■ зміна способу подання в віртуальний образ;

■ перетворення синтаксису даних (кодів, символів) в стандартний вид;

■ визначення формату даних.

Рівень додатків відповідає за підтримку прикладного програмного забезпечення кінцевого користувача. Прикладний рівень виконує завдання забезпечення різних форм взаємодії прикладних процесів, розташованих в різноманітних системах інформаційної мережі. Для цього він здійснює:

■ опис форм і методів взаємодії прикладних процесів;

■ виконання різних видів робіт (управління завданнями, передача файлів, управління системою і т.д.);

■ ідентифікацію користувачів (партнерів взаємодії) по їх паролів, адресами, електронних підписів;

■ визначення функціонуючих абонентів;

■ оголошення про можливість доступу до нових прикладним процесам;

■ визначення достатності наявних ресурсів;

■ посилку запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;

■ подачу заявок представницькому рівню на необхідні методи опису інформації;

■ вибір процедур планованого діалогу процесів;

■ управління даними, якими обмінюються прикладні процеси;

■ синхронізацію взаємодії прикладних процесів;

■ визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок і т.д.);

■ угоду про виправлення помилок і визначення достовірності даних;

■ узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набори символів, структура даних).

Прикладний рівень часто ділиться на два підрівні. Верхній підрівень включає в себе мережеві служби, а нижній містить стандартні сервісні елементи, що підтримують роботу мережевих служб.

Зазвичай сім рівнів OSI об'єднують в три групи:

• 1) група утиліт і додатків - 7-й рівень;

• 2) група перетворення інформації - з 3-го по 6-й рівні;

• 3) група фізична - 1-й і 2-й рівні.