Эталонная модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI – ЧАСТЬ 1

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Intercon­nection – OSI) содержит абстрактное описание процессов иерархической многоу­ровневой модульной передачи сообщений между открытыми телекоммуникацион­ными системами (ТКС). Термин «открытая система» отражает то обстоятельство, что передача сообщений осуществляется согласно открытым стандартам; термин «Эталонная модель» отражает концептуальность содержащихся в модели реше­ний по организации и технологическим принципам передачи сообщении.

Эталонная модель исходит из предположения, что обмен сообщениями осуществляется между устройствами, которые обеспечивают воспроизведи ние содержащейся в сообщениях информации в доступной для пользовате™ форме Хосты подключаются к пользовательскому терминальному об~ нию (User Jermmal Equipment – UTE). Совокупность хоста и UTE рассмГи" вастся как открытая система (Open System – OS), обменивающаяся сообше" ниями с другими OS через физическую среду (рис. 1.12). При этом узды транспортной телекоммуникационной сети рассматриваются как открытые системы, обеспечивающие транспорт сообщений (открытая система С на рис 1.12). Обмен сообщениями осуществляется посредством соблюдения унифи­цированных требований к организации и технологии их передачи, закреплен­ных в протоколах связи, которые для OSI являются определяющим фактором. Протоколы представляют собой совокупности правил информационного об­мена, нарушение которых исключает возможность связи. Следует отметить что открытость систем не означает утрату конфиденциальности при обмене сообщениями. Скрытость и конфиденциальность обмена обеспечивается криптографическими методами, что обеспечивается соответствующими про­токолами OSI (OSI protocols).

Рис. 1.12. Архитектура взаимодействия открытых систем

Модель OSI предусматривает представление процесса передачи сообщении 7 иерархическими логическими уровнями, каждый из которых наделяется опре­деленными функциями организации и/или выполнения технологических опера­ций этого процесса (рис. 1.13). Перечень уровней и содержание выполняемых ими функций приведены в табл. 1.10.  ^

Три верхних уровня модели (прикладной, представительский сеансов^ выполняют функции организации взаимодействия пользователей. Их ^наз" ^ сетенезависимыми, поскольку протоколы этих уровней не ^ются тех технологии передачи (транспорта) сообщении (рис. 1.13). 1ри нижни. ур (физический, канальный, сетевой) реализуют технологические функции дачи сообщений: создание электрических сигналов, их передачу мсаду ^ ними узлами, прохождение между пользовательскими узлами. Соотве эти уровни называют сетезависимыми. Транспортный уровень модели

ся промежуточным между сетезависимыми и сетенезависимыми уровнями. Он выполняет функции управления и контроля передачи (транспорта) сообщений между хостами пользовательских узлов (рис. 1.12, 1.13).

Многоуровневая топология модели OSI предусматривает ступенчатую фрагментацию сообщений, формирующихся на верхнем – прикладном уровне модели. Представительский уровень обеспечивает изменение формы сообще­ния, поступающего от прикладного уровня, однако не изменяет его целост­ность (в частности, представительский уровень обеспечивает шифрование сообщения для обеспечения скрытности его передачи). Первая ступень фраг­ментации состоит в делении сообщения на блоки, каждый их которых пере­дается в течение одного сеанса связи и осуществляется сеансовым уровнем. Блоки являются фрагментами сообщения, исходящими от сетенезависимых уровней (рис. 1.13, 1.14, а).

Таблица 1.10

Перечень и функции иерархических уровней модели OSI

Транспортный уровень как организационно-контрольный модуль пере­дачи сообщений делит блоки на сегменты, которые являются объектами передачи сетезависимых уровней. Сегментация блоков сопровождается до­бавлением к фрагментам блоков (Block Fragment – BF) заголовков сегментов (Segment Header – SH), в которых содержатся сведения относительно адрес­ной передачи сегментов и их положении в рамках блока. В сетезависимых

уровнях происходит дальнейшая фрагментация сообщения: деление сегмен тов на пакеты на сетевом уровне, деление пакетов на фреймы на канально" уровне, создание потока битов на физическом уровне. Создание пакетов ^М фреймов осуществляется аналогично упомянутому выше правилу создания сегментов:

–                создание пакетов сводится к фрагментации сегментов (Segment Fragment – SF) и дополнению фрагментов заголовками пакетов (Packet Header — РН)-

–                создание фреймов сводится к фрагментации пакетов (Packet Fragment – PF) и дополнению фрагментов заголовками фреймов (Frame Header – FH). Объем данных во фрагментах передаваемого сообщения уменьшается с уменьшени­ем номера уровня, которому соответствует этот фрагмент.

Рис. 1.13. Семиуровневая архитектура модели OSI

Вышестоящий уровень по существу выполняет роль «заказчика» передачи фрагмента сообщения нижестоящим уровнем. Данные, поступающие с выше­стоящего уровня на нижестоящий, именуются сервисными элементами данных (Service Data Unit – SDU). SDU, обработанные на одном из уровней, ^назыв^ ся протокольными элементами данных (Protocol Data Unit – PDU) этого уровн (PDU). В отношении обмена сообщениями открытых систем (рис. 1.12, ■ > протокольный элемент данных (PDU) узла А является объектом передачи на

ответствую щи й уровень узла В (рис. 1.13,1.14, б).                                        _м0_

Логической взаимосвязи модулей одноименных уровней различных узл ^ дели OSI соответствует понятие канал. Каналы связи уровней 5,4, 3, 2, име у соответственно, логическим, коммуникационным, транспортным, информационным и физическим, а передаваемые в этих каналах фрагменты сообщения представляют собой его блоки, сегменты, пакеты, фреймы и биты (см. рис. 1.14, а).

Рис. 1.14. Форматы элементов данных для разных уровней модели OSI:

а)      соответствие семиуровневой архитектуре;

б)      формат элементов межуровневого взаимодействия.

Абстрактной структуре модели OSI соответствует материальная физическая структура телекоммуникационной сети, которая представляет собой совокуп­ность взаимосвязанных аппаратурных средств, включая телекоммуникацион­ные средства и хосты. Как уже отмечалось, разработка модели взаимодействия открытых систем была обусловлена потребностями передачи данных в сетях вычислительных машин. Первоначально работы по созданию открытых систем выполнялись корпоративно, в частности, Министерством обороны США Пе вые протоколы открытых систем, предложенные исследовательским центром этого Министерства (Advanced Research Project Agency – ARPA), получили ши­рокое распространение и по сей день используются в Internet (протоколы TCP/ IP). Сеть Internet является реализованной на практике открытой системой, в то время как OSI – абстрактной моделью таких систем. Усилия по превращению протоколов OSI в стандарты реальных систем, предпринятые с 1982 г. по 1996 г., не увенчались успехом. Стандартизация BWN осуществлялась с фрагментар­ным учетом принципов модели OSI.