Моделът на OSI на седем нива: концепция, принцип на действие, протоколи и взаимодействие

OSI има два основни компонента: абстрактен модел на мрежово взаимодействие (седемслоен модел) и набор от функционални протоколи. Част от модела OSI на седем нива е повлиял на напредъка на интернет протокола, както и на самия абстрактен модел, документиран в OSI под номер 7498. В този проект мрежовата система е разделена на ниво, в рамките на което един или повече обекти реализират своята функционалност. Всеки обект контактува само със слоя, разположен под него, и осигурява средствата за използване в него. Протоколите ви позволяват да взаимодействате в хост с определен обект на същото ниво.

Въведение в модела OSI

Производителите на компютри предлагат обещаващи мрежови архитектури, специфични за тяхното оборудване. Например, IBM представи SNA, DEC - DNA. Тези архитектури обаче имат едни и същи недостатъци. Поради собствената програмна природа те не могат да бъдат комбинирани и да се избегне разпространението на мрежови решения за разнородни архитектури.


Органът на ISO, съставен от 140 национални органа по стандартизация, разработи модел на OSI на седем нива, който означава „взаимно свързване на мрежови системи“. Той описва използваните концепции и подхода, използван за стандартизиране на връзката между отворени системи. При разработването на този модел фокусът беше върху хетерогенността на оборудването, както и върху разрешаването на взаимовръзката със сходни системи по исторически и икономически причини. Моделът не трябваше да бъдеда се даде предимство на конкретен доставчик, като същевременно се адаптира към развитието на потока от информация, който ще се обработва, но без да се засягат предишните разработки. Разглеждането на разнородността изисква приемането на общи правила за комуникация между оборудването, т.е. това развитие логично трябва да доведе до международна стандартизация на протоколите.


Моделът OSI на седем нива не е мрежова архитектура, тъй като не определя конкретни нива на услуги и протоколи, а само описва работата на слоевете. Първата работа по модела OSI започна през 1977 година. Тя се основава на опита от работата с големи мрежи. Моделът е валиден за всички видове мрежи. През 1978 ISO предлага като ISO IS7498. През 1984 г. 12 европейски производители, които се присъединиха към големите американски производители, приеха този стандарт.

7-слойна система

Моделът е направен от 7 слоя. Всяка от тях се определя от тесногръдията задача за организиране на комуникацията между двете системи. Всяко ниво има функции и протоколи, които изпълняват конкретни цели. При предаване на данни връзката преминава през всичките седем слоя OSI два пъти: първия път - на предавателя, а вторият - на приемника. Журналите са набор от правила на определено ниво на модела OSI на седем нива. Протоколите са до голяма степен прозрачни за свръхпроводящите и подчинените слоеве, така че тяхното поведение е в пряка връзка със списанията. Преходите между нивата са интерфейси, които се разбират от протоколите. Тъй като някои протоколи са предназначени само за специфични приложения, те обхващат няколко нива иняколко задачи. Случва се, че при някои съединения отделните задачи се изпълняват в няколко промени и следователно няколко пъти.

Принципи на създаване на пластове

Принципи, използвани при създаването на нивата на моделите на OSI:
  • Топката трябва да бъде създадена, когато системата се нуждае от ново ниво.
  • Топката има отделни функции, които са в съответствие с европейския стандарт.
  • При избора на границите на слоя потокът от информация, пристигащ на интерфейсите, следва да бъде сведен до минимум.
  • Броят на нивата на модела OSI следва да предотврати появата на различни функции в рамките на един и същи слой.
  • Прости и надеждни. Архитектурата не трябва да бъде трудна за управление.
  • Като се вземат предвид тези принципи, общността е приела разпоредбите, че долните слоеве (123 и 4) са необходими за маршрутизиране на информацията между съответните краища и в зависимост от физическата среда. Горните нива (5 6 и 7) са отговорни за обработката на информация, свързана с управлението на обмена между компютърни системи. В допълнение, слоеве 1-3 взаимодействат със съседни машини, а не между крайни точки, които могат да бъдат разделени от множество маршрутизатори. Обратно, слоевете от 4-ти до 7-ми взаимодействат само между отдалечените хостове.

    Видове нива и техните цели

    Първото физическо ниво на модела OSI на 7 нива е свързано с предаването на битове по необработен начин през комуникационния път и гарантира перфектен транзит на данни. Изпратеният бит е равен на 1 и трябва да бъде взето с малко, равно на 1. В специфичен план този слой стандартизира електрическите характеристики, напримербитът, равен на 1, трябва да бъде представен с напрежение от 5 ампера.
    Механичната стандартизация е свързана с характеристиките: тя е форма на съединители, топология и т.н. Функционална - с характеристиките на схемите за предаване на данни и процедури за инсталиране, поддържане и разреждане на схемата за данни. Типичната информационна единица за този слой е битът, който изглежда е известна потенциална разлика. Нивото на слоя за връзка с данни на 7-степенния OSI модел за "свързващото устройство" преобразува физическото ниво на връзката, което не е априори има грешки при предаване. Слоят разбива входните данни на предавателя в рамки, предава ги и управлява кадрите за потвърждение, върнати от приемника. За това ниво данните не са важни и слоят с канали за данни може да разпознава границите на кадрите. Това може да доведе до някои проблеми, тъй като битовите последователности, използвани за това разпознаване, могат да показват данни. Слоят за връзка с данни трябва да може да завърта рамката, ако има проблем на линията. Като цяло важната роля на този слой е откриването и коригирането на грешки, възникващи на физическо ниво. Той също така включва контрола за предотвратяване на запушването на приемника. Информационният блок на 7-степенния OSI модел е рамка, която включва няколко стотици до хиляди байта. Мрежовият слой контролира подмрежата. По време на неговото разработване е необходимо да се определи механизма на маршрутизиране и изчисляване на таблици за маршрутизация, статични или динамични. Мрежовият слой също контролира претоварването на подмрежата. Информационният му блок е пакет.

    Транспортният слой е отговорен за правилното маршрутизиране на пълните съобщения до получателя. Той приема съобщения от сесионния слой, ако е необходимо, намалява ги до по-малки и предава на мрежово ниво с гаранция за качество. Този слой също изпълнява съобщение за повторно сглобяване, когато блоковете са получени. Той отговаря за оптимизирането на мрежовите ресурси, създава мрежова връзка по искане на сесията и е в състояние да осигури много мрежови връзки за процеса. Обратно, той използва една връзка за прехвърляне на множество съобщения едновременно чрез мултиплексиране. Това ниво е отговорно за инсталирането и разреждането на връзки. Ето защо той е един от най-важните, тъй като предоставя основната услуга в мрежата, а също така управлява всички процеси на свързване с всички ограничения, като информационно устройство. Нивото на сесия организира и синхронизира обмена между отдалечени задачи. Той осъществява връзката между логическите и физическите адреси на разпределените задачи и установява връзка между приложните програми, които трябва да си сътрудничат и да управляват диалога. В последната тази услуга се нарича управление на маркери.
    Нивото на представяне е отговорно за синтаксиса и семантиката на данните и обработва информацията, за да я направи съвместима с предадените потоци. Това ще гарантира независимост от транспортирането на информация. Обикновено този слой преобразува данните, ги преформатира, криптира и компресира.
    Нивото на програмата е точката на контакт между потребителя и мрежата. Затова ще бъдеОсигурете на потребителя основните услуги, предоставяни от мрежата: прехвърляне на файлове и изпращане на съобщения.

    Предаване на междинни данни

    Моделът OSI за седем нива за "манекени" е инструкция за организиране на прехвърлянето на данни. Процесът на подателя доставя данни, които се преместват в процеса на приемника на ниво програма с един AH заглавен ред. След това резултатът се предава на нивото, което преобразува това съобщение и добавя нов заглавие. Нивото на представяне не знае и не трябва да знае за възможното съществуване на АХ. За ниво на подаване, AH е действително част от потребителските данни. Когато обработването приключи, презентационният слой изпраща ново съобщение до нивото на сесията и същият процес започва отново. След това данните достигат физическото ниво, което всъщност ги прехвърля на получателя. При приемането на посланието ще се издигат нивата, а заглавията постепенно ще преминат към постигането на процеса на приемане. Важна концепция на модела OSI за седем нива за манекени е следната:
  • Всяка топка е програмирана така, сякаш е наистина хоризонтална.
  • При взаимодействие всеки слой добавя заглавие и го изпраща през по-нисък слой.
  • Инструкции за манекени

    Дори след като прочете описанието на всяко от седемте нива, потребителят може все още да не е напълно наясно какви характеристики на модела OSI се използват в реалната мрежа. Обикновено той не разбира как моделът може да се използва за решаване на реални проблеми (а в някои случаи може и да не е най-добрият подход). обачев много аспекти на информационните и комуникационните технологии (ИКТ), един модел може да бъде изключително полезен, което е пряко свързано с модела OSI. Когато първоначалният потребител за първи път открие проблеми с мрежата, той може да бъде подвеждащ и той не знае къде да започне. Моделът OSI за манекени помага за изясняване на източника на проблема и следователно помага за неговото разрешаване. Например, клиентският компютър не може да се свърже с уебсайт. Проблемът е изолиран от едно устройство в мрежата, така че можем да предположим, че той вероятно е създаден на ниво програма. Въпреки това, след тестване, се оказва, че проблемът продължава да съществува при използването на различен уеб браузър, така че грешката на ниво приложение е изключена. Потребителят приема, че проблемът е на ниво презентация и започва да търси грешни настройки. След анализ, той установява, че клиентът е влязъл неправилно в настройката на DNS. Може би човек вече използва модела OSI за просто решаване на проблеми, като например примера по-горе, без дори да го знае. Въпреки това, когато се работи с големи корпоративни мрежи, целенасоченото използване на модела прави този процес много по-лесен и по-приятен.

    Описание на настройката на връзката

    Функциите на отделните слоеве придават на основния слой определена услуга. Задачите на отделните слоеве се определят от нивата на модела OSI. Представен и описан тук, той е много опростен и адаптиран към мрежовите технологии. Този слой не е пълен или окончателен. От гледна точка на потребителя е обяснен опростеният вид на OSI.
    Нива на приложение 5 6 и 7 дефинират всички протоколи, към които се отнасят директно заявленията. В света на мрежата Windows SMB използва NetBIOS, за да се свърже с предавателния слой. Когато Unix влезе в контакт с Windows, услугата се използва за предоставяне на ресурси на Windows Unix мрежата. Връзката между нивата на 7 модела на програмата OSI и прехвърлянето се осъществява чрез TCP портовете. Програмите и услугите идентифицират данните си чрез тези пристанища. Потокът от данни се пакетира, използвайки TCP-протокол, свързан с връзката, или UDP протокол, без да се установява връзка. Internet Protocol (IP) обработва адресирането на пакети. В NDIS се изпраща битов поток, който се свързва с драйвера на мрежовата карта. Драйверът изпраща данните към мрежовата карта (NIC), оттам влизат в мрежата. За входящи данни, те се връщат в обратната посока:
  • NetBIOS - мрежова I /O система.
  • TCP е протокол за управление на мрежата.
  • UDP е протокол за потребителски дейтаграми.
  • IPv4 - Internet Protocol Version 4URL Адрес (Универсален локатор на ресурси) в Windows, NetBIOS името на компютъра. Използва се за идентифициране на компютъра и услугите, които се изпълняват в него.
  • За да разрешите URL адреси, IP адреси, използвайте файла hosts, който изброява всички URL адреси и IP адреси. Тъй като има много URL адреси, DNS (Domain Name System) е въведена, която е йерархична. Така наречените DNS сървъри могат да изискват неизвестни DNS имена от по-високо ниво DNS сървър.
  • В мрежата на Windows lmhosts или WINS (сървър) се използват за разрешаване на имена на NetBIOS в IP адреси. Ако IP адресът е нивото на предаванее разрешено, тогава ARP (протокол за резолюция на адреса) се използва за разрешаване на IP адреса към MAC (Media Access Control) NIC (физически слой).
  • MAC адресът е единственият последен адрес, който може да се използва за сигурно идентифициране на компютъра в мрежата. Той е фиксиран на мрежова карта,
  • Където:
  • URL адресът е единственият ресурс.
  • DNS - система за имена на домейни.
  • WINS е услуга за имена на домейни на Windows.
  • ​​
  • ARP е протокол за разрешаване на адреси.
  • MAC адрес.
  • Критика на структурата на мрежата

    Най-изненадващото нещо в модела OSI е, че това е най-изучената и общопризната мрежова структура, но въпреки това в пълния мрежов смисъл не е модел. Експертите, които анализираха този неуспех, идентифицираха основните причини за неуспеха:
  • Моделът на взаимодействие на OSI беше идеално позициониран за научни изследвания, но TCP /IP вече беше в ярка инвестиционна фаза, когато моделът OSI беше освободен. Американските университети успешно са използвали TCP /IP, а индустриалците не са почувствали необходимостта да инвестират в нея.
  • Гъвкава технология. ИОО всъщност е твърде сложно за правилното и ефективно прилагане. Комитетът, който разработи стандарта, дори трябваше да остави някои технически точки като сигурност и кодиране, тъй като беше трудно да се запази роля за всеки завършен слой. Управлението на потоците и грешките се появява на почти всяко ниво, което затруднява използването на 7-степенния OSI модел за манекени. На ниво изпълнение TCP /IP е много по-оптимизиран и ефективен.
  • Най-трудноКритиката, която звучи от гледна точка на модела, е, че тя изобщо не е подходяща за компютърни телекомуникационни приложения. Някои направени избори не съответстват на това как компютрите комуникират със софтуера. Стандартът всъщност е направил избора на "система за прекъсване" за сигнални събития, а в езиците за програмиране на високо ниво е невъзможно.
  • Неправилно прилагане на модела OSI на седем нива. Накратко, причините могат да бъдат обяснени по следния начин: това е, защото е относително сложно и в резултат на прилагането на първите са относително тромави и бавни. Напротив, пилотното внедряване на TCP /IP в Университета в Бъркли (BSD) беше свободно и относително ефективно. Исторически, съществува естествена тенденция за използване на TCP /IP.
  • Моделът OSI всъщност страда от много голяма стандартизация. Усилията за прилагане на модела бяха предимно бюрократични. Обратно, TCP /IP идва от Unix и се използва веднага. Липсата на стандартизация на TCP /IP се балансира чрез бързо и ефективно прилагане и използване в средата, която насърчава нейното разпространение.
  • Референтният референтен модел на OSI получи много по-голямо признание от самите протоколи на OSI. Има няколко причини за това. Процесът, базиращ се на процеса, основан на комитета на ИОО, създаде невероятни неефективни протоколи.
  • Най-големият проблем с OSI е, че той в действителност не предлага нищо ново. Най-добрият пример за изпълнение е статутът му на "международен стандарт", но хората вече имат де факто международен стандарт - интернет, около който имаПротоколи на OSI.
  • Предимства на многопластова платформа

    Най-значимият принос на OSI е философията на мрежите, представена от модел на много нива. Често се разглежда като модел, който обяснява мрежовите възможности. Нивата на OSI модела са дефинирани в уеб разработката, понякога наричани "стек". Когато разработчик използва терминологичен стек, той се позовава на операционната система, в която се изпълнява програмата, на софтуера на базата данни и на софтуера за вътрешна употреба. Обичайната дума стек е LAMP. Основни предимства на модела:
  • Създава обща платформа за разработчици на софтуер и хардуер, която насърчава пускането на мрежови продукти, които могат да комуникират помежду си по мрежата. Това помага на мрежовите администратори да споделят голям процес на споделяне на данни за по-малки сегменти.
  • Поради независимостта на слоевете се предотвратява прехвърлянето на промяната на един слой в друг.
  • Стандартизирането на мрежовите компоненти позволява развитието на няколко доставчика.
  • Много добре структурирани функции, които са характерни за всеки слой, което намалява сложността, ускорява еволюцията и опростява ученето.
  • Използването на OSI за отстраняване на неизправности в мрежата е много полезно.
  • Практическо приложение

    Моделът на модела OSI често се използва като отправна точка, когато става въпрос за представяне на процесите на изпращане на съобщения. Но в действителност моделът на ниво DO (TCP /IP) е много по-близо до реалността. Проблемът с модела OSI е стандартизацията на организацията ISO, която ее просто прекалено тромаво, за да се създаде бързо структура за протоколни задачи и предавателни системи в мрежовите технологии. TCP /IP е свободно достъпна, работи и бързо се разпространява към други протоколи на ниво модел OSI. Следователно ISO нямаше избор. Не е необходимо да се разглежда TCP /IP в OSI модела. В допълнение към TCP /IP се разработват и други мрежови протоколи. Но накрая те бяха заменени от тях. Почти всички мрежи днес работят на база TCP /IP.

    Бъдещето на стандартизацията на мрежовия свят

    Въпреки подобрението през 1994 г., моделът от седем нива на взаимодействията с отворен цикъл на OSI очевидно е загубил войната срещу TCP /IP. Само няколко големи доминиращи производители запазват модела, но много експерти смятат, че той ще изчезне по-бързо, тъй като интернет подкопава TCP /IP. И все пак моделът OSI ще продължи да се използва, тъй като той е един от първите големи усилия за стандартизиране на мрежовия свят. OSI ще съществува и по друга причина: дори ако на практика се използва TCP /IP, OSI се използва като настоящ модел на референтната мрежа. Всъщност TCP /IP и OSI имат много сходни структури и това е основно стандартизация на OSI, което предизвика объркване между двата модела. TCP /IP обикновено се разглежда като действителното изпълнение на операционната система. Ако потребителят разработи нова специалност, за да стане мрежов инженер или просто се интересува от концепции на високо ниво, моделът OSI е чудесен модел за учене. Независимо от това коя подсистема на ИТ той планира да работи, системата ще му помогне да реши доринай-трудните задачи.

    Свързани публикации