Модель передачі даних

При розробці та використанні мереж для забезпечення сумісності використовується ряд стандартів, об'єднаних в семирівневу модель передачі даних відкритих систем, прийняту у всьому світі. Міжнародні стандарти в області мережевого інформаційного обміну знайшли відображення в еталонній семирівневій м оделі OSI (Open System Intercongtction - зв'язок відкритих систем).

Модель OSI – абстрактна мережева модель для комунікацій і розробки мережевих протоколів. Представляє рівневий підхід до мережі. Кожен рівень обслуговує свою частину процесу взаємодії. Завдяки такій структурі спільна робота мережного обладнання й програмного забезпечення стає набагато простішою, прозорішою й зрозумілішою.

Модель складається з 7-ми рівнів, розташованих вертикально один над іншим. Кожен рівень може взаємодіяти тільки зі своїми сусідами й виконувати відведені тільки йому функції.

Таблиця 1. Модель OSI

Прикладний рівень

Верхній рівень моделі, який забезпечує взаємодію додатків користувача і мережі. Дозволяє додаткам використовувати мережеві служби, такі як віддалений доступ до баз даних та файлів, пересилка електронної пошти. Надає додаткам інформацію про помилки. Відповідає за передачу службової інформації. Формує запити для рівня представлення.

Протоколи прикладного рівня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET та інші.

Рівень представлення

Шостий рівень моделі, який забезпечує перетворення протоколів і шифрування/ дешифрування даних. Запити додатків, отримані з прикладного рівня, на рівні представлення перетворюються у формат для передачі по мережі, а отримані з мережі дані перетворюються в формат додатків. На цьому рівні може здійснюватися стиснення/розпакування або кодування/декодування даних, а також перенаправлення запитів іншому мережевому ресурсу, якщо вони не можуть бути оброблені локально.

Рівень представлення звичайно являє собою проміжний протокол для перетворення інформації з сусідніх рівнів. Рівень представлення забезпечує форматування і перетворення коду. Форматування коду використовується для того, щоб гарантувати додатком надходження інформації для обробки, яка мала б для нього сенс. При необхідності цей рівень може виконувати переклад з одного формату даних в інший.

Рівень представлення має справу не тільки з форматами і поданням даних, він також займається структурами даних, які використовуються програмами. Таким чином, рівень 6 забезпечує організацію даних при їх пересилці.

Протоколи рівня: AFP, ICA, LPP, NCP, NDR, XDR, X.25 PAD.

Сеансовий рівень

Відповідає за підтримку сеансу зв'язку, дозволяючи додаткам взаємодіяти між собою тривалий час. Рівень керує створенням/завершенням сеансу, обміном інформацією, синхронізацією завдань, визначенням права на передачу даних і підтримкою сеансу в періоди неактивності додатків. Синхронізація передачі забезпечується розміщенням у потік даних контрольних точок, починаючи з яких відновляється процес при порушенні взаємодії.

Протоколи рівня: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP, iSNS, L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP, NetBIOS, PAP, PPTP, RPC, RTCP, SMPP, SCP, ZIP, SDP.

Транспортний рівень

Транспортний рівень моделі призначений для забезпечення надійної передачі даних від відправника до одержувача. При цьому рівень надійності може варіюватися в широких межах. Існує безліч класів протоколів транспортного рівня, починаючи від протоколів, що надають тільки основні транспортні функції (наприклад, функції передачі даних без підтвердження прийому), і закінчуючи протоколами, які гарантують доставку в пункт призначення декількох пакетів даних в належній послідовності, мультиплексує кілька потоків даних, забезпечують механізм управління потоками даних і гарантують достовірність прийнятих даних.

Наприклад, UDP обмежується контролем цілісності даних в рамках однієї датаграми і не виключає можливості втрати пакета цілком або дублювання пакетів, порушення порядку отримання пакетів даних; TCP забезпечує надійну безперервну передачу даних, що виключає втрату даних або порушення порядку їх надходження або дублювання, може перерозподіляти дані, розбиваючи великі порції даних на фрагменти і, навпаки, склеюючи фрагменти в один пакет.

Протоколи рівня: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP, UDP.

Мережевий рівень

3-й рівень мережної моделі OSI, призначений для визначення шляху передачі даних. Відповідає за трансляцію логічних адрес й імен у фізичні, визначення найкоротших маршрутів, комутацію й маршрутизацію пакетів, відстеження неполадок і заторів у мережі. На цьому рівні працює такий мережний пристрій, як маршрутизатор.

Протоколи рівня: IP/IPv4/IPv6, IPX, X.25, CLNP, IPsec. Протоколи маршрутизації — RIP, OSPF.

Канальний рівень

Канальний рівень призначений для забезпечення взаємодії мереж з фізичного рівня і контролем над помилками, які можуть виникнути. Отримані з фізичного рівня дані, представлені в бітах, він упаковує в кадри, перевіряє їх на цілісність і, якщо потрібно, виправляє помилки (формує повторний запит пошкодженого кадру) і відправляє на мережевий рівень. Канальний рівень може взаємодіяти з одним або декількома фізичними рівнями, контролюючи і керуючи цією взаємодією.

На цьому рівні працюють комутатори, мости та інші пристрої. Ці пристрої використовують адресацію другого рівня (за номером рівня в моделі OSI).

Протоколи рівня: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, D channel (LAPD), IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE).

Фізичний рівень

Фізичний рівень – нижній рівень моделі, який визначає метод передачі даних, представлених в двійковому вигляді, від одного пристрою (комп'ютера) до іншого. Складанням таких методів займаються різні організації, в тому числі: Інститут інженерів з електротехніки та електроніки, Альянс електронної промисловості, Європейський інститут телекомунікаційних стандартів та інші. Здійснюють передачу електричних або оптичних сигналів в кабель або в радіоефір і, відповідно, їх прийом і перетворення в біти даних відповідно до методами кодування цифрових сигналів.

На цьому рівні також працюють концентратори, повторювачі сигналу й медіаконвертори.

Функції фізичного рівня реалізуються на всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером або послідовним портом. До фізичного рівня відносяться фізичні, електричні і механічні інтерфейси між двома системами. Фізичний рівень визначає такі види середовищ передачі даних як оптоволокно, вита пара, коаксіальний кабель, супутниковий канал передач даних і т. п.

Протоколи рівня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU, ITU-T, TransferJet, ARINC 818 и G.hn/G.9960.