Модель взаимодействия открытых систем

При использовании сетей возникает проблема согласования действий клиентов и серверов и коммуникационного оборудования. Она решается с помощью установления определенных правил их взаимодействия, которые называют протоколами. Протокол передачи данных - это набор правил и процедур, регулирующих обмен данными между системами. Пример протокола - TCP/IP [Transmission Control Protocol / Internet Protocol], который определяет, как различные компьютеры, использующие разные операционные системы, идентифицируют друг друга, соединяются, передают и разделяют данные, обрабатывают ошибки. Для стандартизации протоколов была создана международная организация по стандартизации [International Standards Organization, ISO]. Она ввела понятие модели взаимодействия открытых систем [Open Systems Interconnection, OSI], что означает обеспечение взаимодействия систем по определенным правилам, хотя каждая система может быть создана с использованием совершенно различных технических средств. Открытая система - это любая система [компьютер, компьютерная сеть, операционная система и т.д.], которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней или слоев. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия. Таким образом, проблема взаимодействия разбита на 7 частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других.

Рис. 1. Модель взаимодействия открытых систем ISO

Архитектуры взаимодействия открытых систем предусматривает существование протоколов и интерфейсов, используемых на различных уровнях взаимодействия систем. Правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах сети определяются протоколом. Протокол - это правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах. Каждый уровень поддерживает интерфейсы с выше- и нижележащими уровнями. Интерфейс определяет набор функций, который нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

Каждый уровень стандартизации позволяет программам, компьютерам и устройствам, использующим и обеспечивающим связь, "договориться" между собой по какой-то группе вопросов. Эти уровни являются вложенными друг в друга, т.к. передаваемое сообщение по очереди проходит все стадии - начиная от прикладного и кончая физическим уровнем на передающем конце и в обратную сторону - на приемном. Поэтому набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов.

Пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию [заголовок] и, возможно, передаваемые данные. Затем это сообщение направляется представительному уровню. Представительный уровень добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д. Наконец, сообщение достигает самого низкого, физического уровня, который действительно передает его по линиям связи .

Рис. 2. Процесс подготовки сообщения

Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, обрабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие данному уровню функции и передает сообщение вышележащему уровню.