Часть VIII

8.4. Состав и назначение уровней архитектуры модели OSI RM

    В результате систематического проектирования архитектуры для среды взаимосвязи открытых систем была определена семиуровневая модель архитектуры OSI RM, включающая следующие уровни:

    С учетом этого архитектура модели OSI для оконечных открытых систем принимает вид, показанный на рис.8.5.

Рис.8.5. Семиуровневая архитектура взаимосвязи открытых систем OSI RM

    Таким образом, самым верхним уровнем является прикладной уровень, который состоит из прикладных сущностей, а нижележащие уровни представляют услуги этим прикладным сущностям, посредством которых и осуществляется взаимодействие между прикладными сущностями.

    Как уже отмечалось выше, не все открытые системы являются оконечными, т.е. источниками и потребителями передаваемой информации (например, промежуточные узлы подсетей связи или ретрансляторы (relay systems)). Такие системы могут не использовать верхние уровни архитектуры модели OSI RM. В частности, для открытых систем-ретрансляторов сетевого уровня, называемых также маршрутизаторами, архитектура модели OSI RM будет иметь вид, показанный на рис. 8.6.

Рис.8.6. Архитектура взаимосвязи открытых систем OSI RM в случае использования сетевых маршрутизаторов

    Рассмотрим назначение уровней эталонной модели.

    Прикладной уровень (Application Layer - A)

    Данный уровень отвечает за доступ прикладных процессов к среде OSIE для обеспечения их взаимодействия при решении совместных задач. В частности, в его задачу входит установление прикладной ассоциации (связи) между взаимодействующими прикладными процессами и согласование прикладного контекста, определяющего единые для взаимодействующих объектов условия взаимосвязи (функциональность, режимы и параметры работы, способы представления информации). Также он предоставляет прикладным процессам высокоуровневые сетевые сервисы общего назначения такие, как, например, электронная почта, передача файлов, функции сетевого справочника.

    Представительный уровень (Presentation - P)

    Назначением представительного уровня является обеспечение независимости прикладных взаимодействующих сущностей (A-entities) от использования конкретного синтаксиса (кодирования) передаваемой информации.

    Таким образом, на этом уровне решается проблема представления данных, подлежащих передаче между прикладными сущностями, а именно представление структур данных, которыми прикладные сущности обмениваются.

    Представительный уровень имеет дело с синтаксисом, т.е. с представлением данных, а не с их семантикой, известной только прикладным сущностям. Представление данных с помощью общего синтаксиса освобождает прикладные сущности от необходимости заботиться о проблеме унифицированного представления информации. Таким образом, обеспечивается независимость прикладных сущностей от синтаксиса представления прикладных данных, благодаря чему прикладные сущности могут использовать любой локальный синтаксис, а представительный уровень выполняет необходимые преобразования между этими синтаксисами и общим синтаксисом.

    Функции представительного уровня включают: запрос на установление сеансового соединения и его разъединение (в случае режима обмена с соединением), передачу данных, согласование и пересогласование выбора синтаксиса, преобразование синтаксисов, кодирование структур данных в битовые представления и декодирование из битовых представлений в структуры данных в заданном синтаксисе, специальные преобразования (например, сжатие и шифрация передаваемых данных).

    Поясним некоторые функции, связанные с синтаксическим представлением данных и манипулированием синтаксисом представления.

    Имеются три возможных синтаксиса данных:

• синтаксис, используемый прикладной сущностью-отправителем,
• синтаксис, используемый прикладной сущностью-получателем и
• синтаксис, используемый между представительными сущностями (синтаксис передачи).

    Два из них или даже все три синтаксиса могут быть идентичными. Представительный уровень содержит функции, необходимые для выполнения преобразования между синтаксисом передачи и каждым из остальных двух локальных синтаксисов по мере необходимости.

    Для ISOE не вводится единого заранее установленного синтаксиса передачи. Синтаксис передачи, который будет использоваться для конкретного представительного соединения, может определяться динамически в процессе согласования между сущностями-корреспондентами представительного уровня. Таким образом, сущность представительного уровня (или просто представительная сущность - P-entity) должна знать синтаксис своего пользователя и оговоренный синтаксис передачи, идентификатор которого используется в протоколах представительного уровня.

    Согласование синтаксиса осуществляется посредством диалога между представительными сущностями. В процессе согласования определяется, какие преобразования необходимо выполнить (если такая необходимость имеется) и где они должны выполняться в процессе сеанса.

    В заключение еще раз отметим, что представительный уровень несет ответственность за согласование синтаксисов представления данных, которыми обмениваются прикладные сущности, а также за некоторые другие функции преобразования передаваемых данных. Собственно сервис передачи данных по представительному соединению не добавляет ничего нового по сравнению с возможностями сеансового соединения. Поэтому можно считать, что этот сервис просто отображается на соответствующий сервис сеансового уровня.

    Сеансовый уровень (Session - S)

    Назначение данного уровня состоит в обеспечении сервиса, необходимого взаимодействующим представительным сущностям (P-entities) для организации, структуризации и синхронизации их диалога и управления обменом данными. Его также называют сервисом управляемой надежной сквозной (т.е. осуществляемой между оконечными открытыми системами) передачи данных.

    Сеансовый уровень предоставляет услуги по установлению сеансового соединения между двумя представительными сущностями и поддержания упорядоченного взаимодействия при обмене данными между ними по этому соединению. Для осуществления передачи данных между представительными сущностями сеансовое соединение отображается на транспортное соединение. Сеансовое соединение существует до тех пор, пока не будет расторгнуто представительными или сеансовыми сущностями. Оно расширяет функциональные возможности услуг транспортного уровня для режима обмена с соединением. Для режима бес соединения услуги сеансового уровня непосредственно отображаются на соответствующий сервис транспортного уровня.

    Функции сеансового уровня сводятся к установлению и расторжению сеансового соединения; обмену нормальными и срочными данными; управлению взаимодействием; синхронизации сеанса; восстановлению сеанса.

    Транспортный уровень (Transport - T)

    Транспортный сервис обеспечивает прозрачную передачу данных между сеансовыми сущностями (S-entities) оконечных систем, осуществляет оптимизацию использования сетевых ресурсов, а также обеспечивает надежную передачу данных. Реализует сквозную межконцевую передачу данных, где концами являются оконечные (т.е. не являющиеся ретрасляторами подсети связи) открытые систем, содержащие взаимодействующие транспортные сущности-корреспонденты, поэтому транспортные протоколы используются только между оконечными открытыми системами.

    Поскольку сетевой уровень обеспечивает сетевые соединения между любыми двумя транспортным сущностями, включая случай использования подсетей, соединенных последовательно, транспортный уровень освобождается от необходимости заниматься маршрутизацией и ретрансляцией.

    Транспортные функции, используемые для обеспечения запрашиваемого качества сервиса, зависят от предоставляемого сетевого сервиса. Основными функциями данного уровня являются: отображение транспортного адреса на сетевой адрес; мультиплексирование и расщепление транспортных соединений на сетевые соединения; установление и расторжение транспортных соединений; управление потоком на отдельных соединениях; обнаружение ошибок и контроль качества обслуживания; исправление ошибок; сегментирование, блокирование и сцепление блоков данных; передача срочных транспортных блоков данных.

    Сетевой уровень (Network - N)

    Данный уровень обеспечивает установление, поддержание и разъединение сетевых соединений между транспортными сущностями (Т-entities) и обмен данными (пакетами) между ними. Важнейшей его задачей является прокладка оптимальных маршрутов для передачи пакетов данных через топологию подсетей связи. Основными функциями данного уровня являются: маршрутизация и ретрансляция, организация сетевых соединений, мультиплексирование N-соединений на D-соединения, сегментирование и блокирование пакетов, обнаружение и исправление ошибок, организация последовательности (упорядоченности передачи пакетов), управление потоком, передача нормальных и срочных данных, возврат в исходное состояние.

    Канальный уровень (Data Link - DL или D)

    Канальный сервис обеспечивает надежную передачу массивов (кадров) данных между сетевыми сущностями (N-entities) открытых системам, которые непосредственно связаны некоторой физической средой передачи данных. На этом уровне выполняются следующие функции: установление и расторжение D-соединений, расщепление D-соединений на несколько соединений физического уровня, управление последовательностью кадров, управление потоком, управление соединениями физического уровня.

    Физический уровень (Physical - Ph)

    Данный уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства активации, поддержания и деактивации физических соединений для передачи потоков бит между канальными сущностями (D-entities).

    Подводя итог рассмотрению функциональности уровней архитектуры эталонной модели OSI RM, отметим, что нижние три уровня OSI RM предназначены для предоставления услуги, связанных с передачей данных в сети. Четвертый, транспортный уровень соответствует сквозной передаче данных между оконечными открытыми системами. Верхние три уровня предназначены для организации взаимодействия распределенных прикладных процессов обработки информации.

    В заключение отметим, что модель OSI RM разработана в духе объектно-ориентированного подхода. В частности, возможна интерпретация OSI RM, в которой роль классов отводится уровням эталонной модели, а роль методов классов выполняют их сервисы, определяющие функциональность данных уровней.