Модели коммуникации.

Из давнего 1984 года дошла до настоящего времени семиуровневая эталонная модель коммуникации OSI (Open System Interconnection, Взаимодействия Открытых Систем). Предложена она была Международной организацией по стандартизации (ISO) для упрощения взаимодействия соединений между большим числом сетей разного типа. Основная идея - каждый уровень предполагает, что напрямую взаимодействует с подобным уровнем другого устройства, хотя на самом деле может соединяться только с соседними уровнями своего узла.

Такой подход должен был привести к открытой и независимой от поставщиков базовой сетевой технологии (согласованного набора протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточных для построения вычислительной сети).

С методологической же точки зрения, модель OSI служит основой для описания сетевой стратегии, разделяя для этого задачу на семь относительно автономных уровней, и определяя их функции и правила взаимодействия.

1. Физический уровень (Physical). Определяет такие характеристики, как уровень напряжения, синхронизацию изменений напряжения, скорость передачи физической информации и другие характеристики физических сред передачи данных, и параметров электрических сигналов. Как основная величина используется бит (bit).
2. Канальный уровень (Data link). Обеспечивает безошибочную передачу данных через физический канал. Он оперирует блоками данных, которые называются кадрами (frame). В протоколах канального уровня заложена определенная процедура доступа к среде, и способы адресации кадров.
3. Сетевой уровень (Network). Обеспечивает работу в сети с произвольной топологией, при этом он не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных. В качестве объекта передачи используется дейтаграмма.
4. Транспортный уровень (Transport). Описывает протокол передачи данных с требуемым уровнем надежности (transport protocol). Например, он должен обладать необходимыми средствами для нумерации, установления соединения, упорядочивания пакетов.
5. Сеансовый уровень (Session). Содержит средства управления диалогом двух или нескольких узлов (session protocol). Предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями.
6. Уровень представления (Presentation). Используется для работы с внешним представлением данных, выполнения преобразования между различными их видами (presentation protocol). Как пример, можно привести операции, компрессии или шифрования.
7. Прикладной уровень (Application). Определяет сетевые сервисы, используемые конечными пользователями и приложениями (Application protocol). Как пример, можно привести передачу файлов, подключение удаленных дисков, управление удаленным сервером.

С точки зрения практического применения, для организации межсетевого взаимодействия необходимы только процессы, соответствующие первым трем уровням эталонной модели OSI (физического, канального и сетевого). Именно они связаны с сетевым оборудованием - адаптерами, хабами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами. Функции более высокого уровня реализуются операционными системами и приложениями конечных узлов. Особо можно выделить транспортный уровень, который играет роль посредника между этими двумя группами протоколов.

Однако, для описания локальных сетей оказалась более удобной четырехуровневая модель TCP/IP. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это стандарт стека протоколов, разработанный более 20 лет назад по инициативе Министерства обороны США для связи нескольких сетей между собой. Существуют они в виде спецификаций RFC (Request for Comment) - последовательной серии документов, описывающих функционирование сети Internet.

1. Уровень IV. Соответствует физическому и канальному уровням модели OSI, и определяет метод инкапсуляции пакетов IP в кадры сетевой технологии. Не регламентируется, но поддерживает Ethernet и большинство известных стандартов (PPP, Frame Relay, X.25, и др.).
2. Уровень III, межсетевого взаимодействия, по значению соостветствующий сетевому уровню модели OSI. В качестве основного используется дейтаграмный (без гарантии доставки) протокол IP, изначально предназначенный для передачи информации в глобальной сети. Так же применяются протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol), и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol).
3. Уровень II. Носит название основного, и соответствует транспортному и сеансовому уровню модели OSI. Определяет функционирование протокола управления передачей TCP, и протокола дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). TCP образует виртуальное соединение (сессию) между прикладными процессами, и обеспечивает надежную передачу сообщений. Протокол UDP обеспечивает передачу пакетов дейтаграммным способом, и выполняет только функции связующего звена между III и I уровнями.
4. Уровень I, или прикладной. К этим протоколам и сервисам относятся такие широко используемые, как FTP (копирования файлов), эмуляции терминала telnet, почтовый SMTP, гипертекстовые сервисы доступа WWW и многие другие.

Связь между моделью OSI и стеком TCP/IP можно показать следующим образом.

Таб. 9.1. Связь между моделью OSI и стеком TCP/IP

Кроме этих двух основных моделей встречаются и другие способы описания сетевых протоколов. Так, часто канальный уровень модели OSI разделяют на два подуровня. Или разделяют физический и канальный уровень в стеке TCP/IP. Но широкого распространения эти методы не получили, и подробно их рассматривать не имеет смысла.