Семиуровневая модель взаимодействия

Передача информации – сложный многоуровневый процесс. В это понятие входит как клиент-серверное взаимодействие, так и передача битов по кабелю. Для поддержки этого процесса требуются сетевые протоколы.

Протоколы

Протокол (в терминологии вычислительных сетей) - заранее согласованный стандарт, который позволяет двум устройствам обмениваться данными.

Иное, сходное определение гласит, что протокол - формальный набор правил и соглашений, определяющих, каким образом устройства в сети обмениваются данными.

Протоколы описывают любой момент взаимодействия – от характеристик сигнала, передаваемых по кабелю, до языка запросов, позволяющих обмениваться сообщениями приложениям, исполняемым на разных компьютерах.

Протоколы разрабатываются различными организациями такими, как:

• Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers) – Североамериканская организация, опубликовавшая рекомендации рабочей группы 802, содержавшие стандарты, определившие протоколы Ethernet и Token Ring
• Международная организация по стандартизации (ISO, International Organization for Standardization). Всемирное объединение организаций по выработке эталонов, включающее более 100 государств.
• IETF(Internet Engineering Task Forse, Специальная комиссия Интернет-разработок) – RFC (запросы на комментарии в Интернете), протоколы TCP/IP
• W3C (Консорциум Всемирной Паутины) – Развитие Всемирной Сети (HTML, HTTP)
• И т.д.

Сетевая модель

Для обеспечения взаимодействия любого сетевого оборудования потребовалось ввести стандартизацию. Причем требовалось стандартизовать все уровни взаимодействия устройств – от побитовой передачи до клиент-серверного взаимодействия.

В 1984 году организацией ISO была предложена эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI - Open Systems Interconnection reference model.

Под открытой системой подразумевается любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Спецификация – это формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик.

Открытые спецификации - опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Согласно модели OSI сетевое взаимодействие делится на семь уровней. На каждом уровне решается своя задача. Каждый уровень имеет свой набор протоколов для его реализации. Данные проходят по всем уровням как на стороне отправителя, так и – в обратном порядке – на стороне получателя.

Согласно модели взаимодействие инициируется на Прикладном уровне. Прикладной уровень обеспечивает услуги, непосредственно поддерживающие приложения пользователя, например программные средства передачи файлов, доступа к базам данных, средства электронной почты, службу регистрации на сервере, и управляет остальными шестью уровнями.

Представительский уровень определяет и преобразует форматы данных и их синтаксис в форму, удобную для сети, то есть выполняет функцию переводчика (преобразование символов, кодировок, способов представления данных в разных архитектурах, разных программах, различных устройствах), а также решает вопросы шифрования и дешифрирования данных, а при необходимости – и их сжатия.

Сеансовый уровень управляет проведением сеансов связи (то есть устанавливает, поддерживает и прекращает связь); также распознает логические имена абонентов, контролирует предоставленные им права доступа.

Транспортный уровень разбивает передаваемую информацию на фрагменты (пакеты), нумерует их и обеспечивает доставку пакетов без ошибок и потерь, в нужной последовательности.

Сетевой уровень обеспечивает передачу пакетов от отправителя к получателю по определяемому на данном уровне маршруту; отвечает за адресацию пакетов и перевод логических имен (IP-адреса) в физические сетевые адреса (MAC-адреса) и обратно.

Канальный уровень обеспечивает формирование пакетов стандартного вида и управление доступом к сети; также на этом уровне проводится контроль ошибок и повторная пересылка приемнику ошибочных пакетов. На канальном уровне выделяют два подуровня:

• Верхний подуровень (LLC - Logical Link Control) - управление логической связью, устанавливает виртуальный канал связи, преобразует биты и байты, полученные с МАС в формат, требуемый сетевым уровнем.
• Нижний подуровень (MAC - Media Access Control) осуществляет непосредственный доступ к среде передачи информации (каналу связи). Биты и байты преобразуются в кадры и наоборот.

Физический уровень отвечает за кодирование передаваемой информации в уровни сигналов, принятые в среде передачи, и обратное декодирование; определяет требования к соединителям, разъемам, электрическому согласованию, заземлению (пакеты) и проч.