в мрежата

Моделът на моделите в света на мрежите е моделът Open System Interconnection (OSI). Принципната идея на модела е, че имаме нива (стекове) от протоколи, всяко грижещо се за различна дейност по отношение на преноса на данни. Изграден е от 7 слоя. всеки от които предстажлява една стъпка в процеса на мрежовите комуникации.

Всеки слой на OSI модела изпълнява конкретна задача в процеса на мрежовата комуникация и след това предава данните нагоре или надолу към следващия слой (в зависимост от това дали слоя функционира в предаващия или в приемащия компютър). Тъй като данните се предават през слоевете, всеки слой добавя своя собствена информация под формата на хедъри, които биват добавяни пред оригиналните данни.

Процесът на мрежова комуникация работи по следния начин: от изпращащата страна дадено приложение създава данни, които трябва да бъдат предадени по мрежата. след това той ги предава на приложния слой от мрежовия компонент на операционната система.

Когато данните преминават през слоевете, те биват капсулирани или затваряни в рамките на по-голяма еденица, тъй като всеки слой добавя хедърна информация. Когато данните достигнат приемащият компютър, процесът се извършва в обратния ред; информацията се предава нагоре през всеки слой и докато става това, капсулиращата информация постепенни бива премахвана, слой по слой, в ред обратен на реда, в който е била добавяна.

Каналния слой в приемния край чете и снема хедъра, добавен от каналния слой на изпращащата страна. След това мрежовият слой на приемащата страна обработва информацията в хедъра, добавен от съответния слой на изпращащия компютър, и т.н. Всъщност всеки слой комуникира със слоя, който носи същото име от другата страна. Когато данните преминат целия си път през слоевете на приемащия компютър, цялата хедър информация бива премахната и данните се възтановяват в тяхната оригинална форма, т.е. както са създадени от приложната програма на изпращащия. В тази форма се предават на приложението на приемника под формата на информация.

Кратко описание на функционалните характеристики на различните нива:

Physical Layer (ниво 1, Физическото ниво)

Това ниво се занимава с физическата среда и физическата комуникация. Или изказано на обратно всяка физическа комуникация през физическата среда попада в това ниво според OSI модела. Приема се, че няма физическа маршрутизация и комуникацията е или между две страни директно свързани, или между група участници, получаващи едни и същи данни „едновременно” в даден момент. Основните действия формирани от физическото ниво са:

• Осигуряване на свързаността и комуникацията с физическата среда
• Осигуряване на преноса на данни между физическата среда, както и правилното им прочитане
• Осигуряване на механизъм за разрешаване на конфликтите при употреба на физическата среда от много участници (например радио ефир, ако всички излъчват едновременно, как да се различи кой какви данни предава и те да бъдат възстановени без повреда)

Очевидно е, че средата за комуникация е хомогенна, защото всички участници в комуникацията споделят една и съща физическа среда. При липса на пряка физическа свързаност не може да бъде осъществена комуникация. Домейнът от комуникиращи си устройства се нарича физическа среда.

Data Link Layer (ниво 2, канален слой - MAC ниво)

Това ниво е обвързано с физическото ниво, но добавя няколко нови функционалности. Първо то добавя логически адреси наречени (най-често) MAC (Media Access Control) адреси, чиято цел е да отдели определена комуникация между една двойка, от останалите, излъчвани по еднакъв начин в една и съща споделена физическа среда. Също така то се грижи, за да открие възможни грешки от предаването на данни по физическата среда, които тя не е успяла да установи и поправи. Или отново, функционално:

• Разделя комуникиращите си, чрез адреси (дава възможност на приемащите данните да разпознаят дали са били за тях на базата на адресни идентификатори)
• Проверява предадените на физическо ниво данни за коректност (и дава възможност на приемащия да предприеме мерки за коригирането им)

Тази среда е пряко обвързана с физическия пренос, защото адресите, възстановяването и проверката на данните може да го изискват. От друга страна не е толкова обвързана с физическата медия (оптика, радио, меден кабел) и кодировката, както и наличието на адреси позволяват препредаване на данни между различни физически среди използващи един и същи Data Link Layer протокол. Препредаването на данните се нарича bridging (напоследък switching) а самите данни Frames (фреймове). Един домейн от множество устройства и физически мрежи позволяващи на участниците им да си комуникират пряко чрез MAC адресите се нарича сегмент.

Network Layer (ниво 3, Мрежово ниво)

Това е първото напълно независимо от физическата среда ниво. Основното тук е, че разполагаме с адреси, които не са обвързани пряко с адресите от второто ниво, или можем да предаваме данни между различни сегменти с различни протоколи от второ ниво, и различни физически среди. На практика това е първото напълно независимо от физическата среда ниво, даващо възможност на две или повече машини да си препредават данни без значение към каква физическа мрежа са свързани. Предаването на данни на базата на тези адреси се нарича routing (маршрутизация), а форматирането на данните се нарича пакет. Домейнът включващ всички устройства, които могат да си комуникират чрез Layer3 адреси без значение от физическата и Layer2 среда, се нарича просто мрежа.

Transport Layer (ниво 4, Транспортно ниво)

Транспортното ниво има една единствена дефинирана функционално цел. То е да осигури сигурна комуникация и прозрачен пренос за поток от данни. В OSI спецификацията са дефинирани 5 различни класа на транспорт (транспортен протокол) маркирани като TP0, TP1, TP2, TP3, TP4, като всеки по-горен включва функционалността на по-долния. Класовете са дефинирани както следва:

• TP0 – включва сегментация на данните. Когато данните са поток, те трябва да се разпределят ефективно в сегменти, които да се форматират в пакети (ниво 3), които да се поставят във фрагменти (ниво 2), които от своя страна могат да зависят от начина на физическата комуникация и да са ограничени по размер (виж Ethernet).
• TP1 – включва сегментация на данните (TP0) + възможност за установяване на грешки (например контролна сума) и поправяне на повредените данни (например чрез изпращане отново на тези, които не са пристигнали в правилен вид)
• TP2 – включва TP1 и в добавка мултиплексиране и демултиплексиране на данни върху един път (в частен случай когато много данни за различни приложения но между едни и същи машини комуникират, да не се налага да се създават излишно количество Layer2 и Layer3 overhead-и, а да бъдат капсулирани в един и същи стриим)
• TP3 – Включва TP2 и в добавка включва това данните да пристигат в ред (възможно е сегментите да се разместят в мрежата поради различни причини), като се пренареждат във вида в който са били изпратени (при получателя), както и създава информиращ механизъм при прекалено голяма загуба на данни сесията да индикира че е прекъсната
• TP4 – Включва TP3 и в добавка различни формати на предаване на данните в зависимост от сесиите, включително connection oriented или connection less

Отново целите на нивото са да:

• Осигури пренос на поток от данни между две комуникиращи си устройства
• Осигури сигурност на данните (механизъм за установяване на проблем)
• Осигури това данните да пристигат в ред и да не са дублирани

Сегментирането на данните на това ниво се нарича сегмент. Поради липсата на дефинирани адреси не може да се извършва разделяне на данните между приложения или различни машини (никаква форма на маршрутизация). Възможно е обаче да бъдат препредадени между различни протоколи имплементиращи транспортно ниво, и този процес се нарича Proxying, проксиране.

Session Layer (ниво 5, Сесиино ниво)

Това ниво цели да осигури механизъм данните за различни приложения да могат да бъдат разпознати от страна на приемащата страна. За целта са въведени нови адреси. Също така това ниво осигурява методи за установяване на нова сесия, прекратяването и, преотварянето и ако е необходимо. Дефинирани са Full Duplex и Half Duplex механизми на комуникация, както и Flow Control механизми (те са дефинирани и в 4-то ниво, но по различен начин).

Presentation layer (ниво 6, ... Представително ниво)

Това функционално ниво цели да представи данните в разбираем за приемащата ги страна вид. Тук например се конвертират кодови таблици, методи за запис на цели или с плаваща запетайка числа. Целта е приложения на различни машини и различни идеологии да могат да си комуникират безпрепядствено.

Application layer (ниво 7, приложно ниво)

Тук на това ниво е вече кодът на самото приложение. То не може да бъде дефинирано с друга цел, защото всяко приложение може да използва комуникационните си данни по уникален начин, и си комуникира само с еквивалентното приложение от отсрещната страна и потребителя. OSI моделът не включва човешката дейност, доколкото тя се разглежда като произволна.