Модель OSI

В начале 80-х годов международной организацией по стандартизации (ISO — International Organization for Standardization) была разработана модель взаимодействия открытых систем (OSI — Open System Interconnection). В литературе можно встретить и другие названия этой модели: сокращенное — модель OSI или более полное — эталонная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI.

Средства взаимодействия в модели OSI делятся на семь уровней:

1. Физический (Physical Layer).
2. Канальный (Datalink Layer).
3. Сетевой (Network Layer).
4. Транспортный (Transport Layer).
5. Сеансовый (Session Layer).
6. Уровень представлений (Presentation Layer).
7. Прикладной (Application Layer).

Благодаря этому, задача сетевого взаимодействия разбивается на несколько более мелких задач. Это позволяет при разработке новых способов и инструментов сетевого взаимодействия использовать уже готовые решения, заменив только некоторые его части.

Непосредственно друг с другом взаимодействуют только физические уровни. Все остальные уровни напрямую контактируют только с выше- и нижележащими уровнями: пользуются услугами нижележащего и предоставляют услуги вышележащему. Друг с другом такие уровни взаимодействуют косвенным образом, посредством нижележащих уровней.

Из рисунка видно, что по мере прохождения сообщения через уровни модели OSI к пересылаемым данным добавляется служебная информация, свидетельствующая о прохождении данных через определенный уровень.

Взаимодействие между компьютерами пользователь обычно осуществляет с помощью каких-либо программных приложений, обладающих специальным набором функций. Эти приложения работают на самом высоком уровне модели взаимодействия — прикладном. Например, когда пользователь указывает, что хочет записать определенные данные в файл на сетевом диске, на самом деле будет сформировано соответствующее сообщение. В поле данных этого сообщения и будет содержаться передаваемая в файл информация.

После формирования сообщение с прикладного уровня будет передано на представительный уровень. На этом уровне в заголовок добавляются указания для представительного уровня компьютера-адресата. Потом сообщение передается сеансовому уровню, который добавляет свою информацию и т.д. Из рисунка видно как изменяются данные при передаче между уровнями. Заголовки + данные каждого предыдущего уровня помещаются в поле данных для каждого последующего уровня. Соответственно, изначальные данные, которые требуется передать пользователю на другой компьютер, обрастают заголовками каждого из 7-ми уровней. Процесс вложения одного протокола в другой называется инкапсуляцией. В процессе прохождения исходного блока данных (сообщения) по уровням он разбивается на более мелкие фрагменты для пересылки их по сети.

Инкапсуляция — это метод построения модульных сетевых протоколов, при котором логически независимые функции сети абстрагируются от нижележащих механизмов путём включения или инкапсулирования этих механизмов в более высокоуровневые объекты.

Когда сообщение поступает на компьютер-адресат, оно принимается физическим уровнем и передается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует содержимое заголовка своего уровня, выполняет содержащиеся в нем указания, затем удаляет относящуюся к себе информацию из заголовка и передает сообщение далее вышележащему уровню. Этот процесс называется декапсуляцией.

При взаимодействии открытой системы и Интернет модель OSI упрощается, так как некоторые протоколы Интернет включают в себя функции нескольких уровней. Если к сети Интернет подключается один пользователь, а не целая локальная сеть, то автоматически исчезают канальный и физический уровни, потому что нет сетевых адаптеров, а значит, нет и аппаратных адресов. В данном случае конечным протоколом будет протокол типа «точка-точка», например, РРР. В этот протокол будут вложены все остальные уровни.