Model sítě OSI

Síťový model OSI  (The Open Systems Interconnection model )  je síťový model zásobníku (úložiště) síťových protokolů OSI / ISO. Prostřednictvím tohoto modelu mohou různá síťová zařízení vzájemně komunikovat. Model definuje různé úrovně interakce systému. Každá úroveň plní v této interakci určité funkce.

Model OSI byl vyvinut koncem 70. let 20. století [1] na podporu různých technik počítačových sítí, které tehdy soutěžily o použití ve velkých národních síťových interakcích ve Francii, Spojeném království a USA. V 80. letech se stal pracovním produktem Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) Open Systems Interoperability Group . Model nedokázal poskytnout úplný popis sítě a nebyl podporován architekty v počátcích internetu, který si později našel cestu do méně normativního TCP/IP, z velké části vedeného Internet Engineering Task Force (IETF) .

Historie

Na počátku a v polovině 70. let byla síť z velké části buď sponzorována vládou ( síť NPL ve Spojeném království, ARPANET ve Spojených státech, CYCLADES ve Francii), nebo byla vyvinuta prodejci využívajícími proprietární standardy, jako jsou IBM Systems Network Architecture a Digital Equipment Corporation DECnet. . Veřejné datové sítě se teprve začínaly objevovat a na konci 70. let používaly standard X.25 .

Experimentální systém přepínání paketů ve Spojeném království v letech 1973-1975 odhalil potřebu definovat protokoly vyšší vrstvy [2] . Po publikaci Národního výpočetního centra Spojeného království Proč je distribuovaná výpočetní technika výsledkem rozsáhlé studie o budoucích konfiguracích počítačových systémů [3] , Spojené království předložilo případ Mezinárodní komise pro standardy, která by tuto oblast pokryla u Mezinárodní organizace pro Normalizační setkání ( ISO) v Sydney v březnu 1977 [4] .

Od roku 1977 ISO sleduje program vývoje společných standardů a metod pro vytváření sítí. Podobný proces se vyvíjel v Mezinárodním poradním výboru pro telegrafii a telefonii (CCITT). Oba orgány vypracovaly dokumenty definující podobné modely sítí. Model OSI byl poprvé definován ve své původní podobě ve Washingtonu v únoru 1978 Francouzem Hubertem Zimmermannem , mírně upravený návrh normy zveřejnila ISO v roce 1980 [4] .

Vývojáři modelů museli čelit konkurenčním prioritám a zájmům. Tempo technologických změn si vyžádalo spíše definování standardů, ke kterým by se nové systémy mohly sblížit, než standardizaci postupů ex post, zatímco tradiční přístup k vývoji standardů byl opačný [5] . Ačkoli to nebyl standard sám o sobě, poskytoval rámec, z něhož bylo možné definovat budoucí standardy [6] .

V roce 1983 byly dokumenty CCITT a ISO sloučeny a vytvořily tak základní referenční model propojení otevřených systémů, běžně označovaný jako referenční model propojení otevřených systémů ( OSI  ) nebo jednoduše model OSI. Sloučený dokument byl publikován v roce 1984 jak ISO jako standard ISO 7498, tak přejmenovaný CCITT (nyní Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommunication Union nebo ITU-T) jako standard X.200 [7] .

OSI se skládal ze dvou hlavních součástí: abstraktního síťového modelu nazývaného základní referenční model nebo sedmivrstvý model a sady síťových protokolů . Na základě myšlenky konzistentního modelu protokolové vrstvy, který definuje interakci mezi síťovými zařízeními a softwarem, byl referenční model OSI hlavním pokrokem ve standardizaci síťových konceptů.

Koncept sedmivrstvého modelu popsal v práci Američan Charles Bachman z Honeywell Information Systems [8] . Různé aspekty rámce OSI se vyvinuly ze zkušeností s NPL, ARPANET, CYCLADES, EIN a International Networking Working Group ( IFIP WG6.1). V tomto modelu byl síťový interakční systém rozdělen do vrstev. V každé vrstvě implementovalo její funkcionalitu jeden nebo více objektů. Každá entita interagovala pouze přímo s vrstvou přímo pod ní a poskytovala prostředky pro použití vrstvou nad ní.

OSI se tak stalo pokusem účastníků průmyslu dohodnout se na společných síťových standardech pro zajištění kompatibility se zařízeními od různých výrobců [9] . U velkých sítí bylo často podporováno více sad síťových protokolů a mnoho zařízení nemohlo komunikovat s jinými zařízeními právě kvůli nedostatku společných protokolů.

Koncem 80. a začátkem 90. let, z hlediska budování nejspolehlivějších počítačových sítí s modelem OSI, začala aktivně konkurovat Internet Protocol Suite (TCP/IP) , který se začal široce používat v sítích s vybavením od různých výrobců pro práce na internetu [10 ] [11] . Model OSI se však stále používá jako referenční pro výuku a dokumentaci [12] .

Koncept

Normy

Model OSI, který byl definován v řadě norem ISO/IEC 7498, se skládá z následujících částí:

• ISO/IEC 7498-1 - základní model;
• ISO/IEC 7498-2 - bezpečnostní architektura;
• ISO/IEC 7498-3 - pojmenování a adresování;
• ISO/IEC 7498-4 je systém managementu.

ISO/IEC 7498-1 je také publikována jako doporučení ITU-T X.200 [13] . Některé specifikace protokolu byly k dispozici také v rámci řady ITU-T X. Ekvivalentní normy ISO a ISO/IEC pro model OSI byly k dispozici od ISO. Ne všechny jsou zdarma [14] .

Základní principy

Komunikační protokoly umožňují struktuře na jednom hostiteli komunikovat s odpovídající sourozeneckou strukturou na jiném hostiteli.

Na každé vrstvě N si dvě entity vyměňují datové jednotky ( PDU ) pomocí protokolu vrstvy na svých příslušných zařízeních. Každá PDU obsahuje servisní datovou jednotku ( SDU ) spojenou s horním nebo dolním protokolem.

Zpracování dat dvěma spolupracujícími zařízeními kompatibilními s OSI probíhá následovně:

1. Přenášená data jsou sestavována na nejvyšší úrovni vysílače (vrstva N) do protokolové datové jednotky (PDU).
2. PDU je předána vrstvě N-1, kde se stává jednotkou servisních dat (SDU).
3. Na vrstvě N-1 je SDU kombinována s horní vrstvou, spodní vrstvou nebo oběma, čímž vzniká vrstva N-1 PDU. Poté se přenese do vrstvy N-2.
4. Proces pokračuje až do dosažení nejnižší úrovně, ze které jsou data přenášena do přijímajícího zařízení.
5. Na přijímacím zařízení jsou data přenášena z nejnižší vrstvy do nejvyšší vrstvy jako série SDU, postupně odstraňovány ze záhlaví nebo zápatí každé vrstvy, dokud nedosáhnou nejvyšší vrstvy, kde jsou přijímána nejnovější data.

Vrstvy modelu OSI

V literatuře je nejčastější začít popisovat vrstvy modelu OSI od 7. vrstvy, nazývané aplikační vrstva, na které uživatelské aplikace přistupují k síti. Model OSI končí 1. vrstvou – fyzickou, která definuje standardy požadované nezávislými výrobci pro média pro přenos dat:

• typ přenosového média (měděný kabel, optické vlákno, rádio atd.),
• typ modulace signálu,
• úrovně signálu logických diskrétních stavů (nuly a jedničky).

Jakýkoli protokol modelu OSI musí interagovat buď s protokoly své vrstvy, nebo s protokoly nad a/nebo pod její vrstvou. Interakce s protokoly na jejich úrovni se nazývají horizontální a ty s úrovní o jednu vyšší nebo nižší se nazývají vertikální. Jakýkoli protokol modelu OSI může plnit pouze funkce své vrstvy a nemůže plnit funkce jiné vrstvy, což se v protokolech alternativních modelů neprovádí.

Každá úroveň má s určitou mírou podmíněnosti svůj operand - logicky nedělitelný datový prvek, který lze provozovat na samostatné úrovni v rámci modelu a použitých protokolů: na fyzické úrovni je nejmenší jednotkou bit , na úrovni datového spoje jsou informace kombinovány do rámců, na úrovni sítě - do paketů (datagramů), na transportu - do segmentů. Za zprávu se považuje jakýkoli kus dat, který je logicky zkombinován pro přenos – rámec, paket, datagram. Právě zprávy v obecné formě jsou operandy úrovně relace, prezentace a aplikace.

Základní síťové technologie zahrnují fyzickou a linkovou vrstvu.