Под открытой системой понимается любая система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями.
Под спецификацией понимают описание аппаратных, программных, или иных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений в применении и других характеристик.
Открытыми спецификациями являются общедоступные, опубликованные в печати спецификации, принятые в результате обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
В процессе взаимодействия узлов различных вычислительных сетей их архитектура должна быть открытой, а сам процесс взаимодействия унифицирован и стандартизован. Задача согласованного взаимодействия различных ресурсов сети решается с помощью системы протоколов.
Под протоколом понимают систему формализованных правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, разных узлов сети.
Поскольку процесс обмена в сети является многофункциональным, то протоколы делятся на уровни, по группам выполняемых родственных функций.
Рекомендуемая эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), предложенная Международной организацией по стандартам ISO (International Standards Organization) в 1984 году, распределяет сетевые функции по 7 уровням. Компоненты, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле сети, взаимодействуют друг с другом по определенным правилам в соответствии со стандартизированными форматами сообщений, которые называются интерфейсом. Таким образом, протоколы определяют правила взаимодействия компонентов одного уровня в разных узлах, а интерфейсы определяют правила взаимодействия компонентов соседних уровней одного узла.
Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
На рисунке принципы работы модели OSI рассматриваются на примере передачи данных из узла А в узел В компьютерной сети.
На каждом уровне модели OSI выполняются определенные функции, протоколы и связи. При этом горизонтальные связи описывают взаимодействия между программами и процессами разных узлов сети, а вертикальные – интерфейс взаимодействия между уровнями одного узла.
Горизонтальные связи между верхними уровнями являются косвенными и осуществляются посредством вертикального взаимодействия уровней каждого из узлов.
Данные, передаваемые одним из уровней узла А, постепенно опускаются до самого нижнего, физического уровня, обслуживающего канал передачи, и передаются на физический уровень узла В, после чего поднимаются вверх до уровня, соответствующего тому, от которого поступила команда на передачу пакета.
Таким образом, непосредственное взаимодействие происходит между самыми нижними (физическими) уровнями.
Прикладной уровень является высшим уровнем прикладной модели OSI. На нем обеспечивается доступ программ к компьютерной сети. Примерами процессов прикладного уровня могут служить работы программ передачи файлов, почтовых служб, управления сетью.
Уровень представления данных предназначен для преобразования данных из одной формы в другую, к примеру из кодовой таблицы EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) расширенного двоично-десятичного кода обмена информацией в кодовую таблицу ASCII (American Standart Code for Information Interchange) американского стандартного кода для обмена информацией. На этом уровне осуществляется обработка специальных и графических символов, сжатие и восстановление данных, шифрование и дешифровка данных.
На сеансовом уровне производится контроль обеспечения безопасности передаваемой информации и поддержки связи до момента окончания сеанса передачи.
Транспортный уровень является наиболее важным, так как служит посредником между верхними уровнями, ориентированными на приложения, и нижними уровнями, обеспечивающими подготовку и передачу данных по сети.
Транспортный уровень отвечает за скорость передачи данных, сохранность передаваемых данных, а также за присвоение уникальных номеров пакетам. На транспортном уровне узла-приемника номера пакетов используются для контроля передачи и восстановления исходного порядка следования пакетов.
На сетевом уровне определяются сетевые адреса узлов получателей этой же сети или другой, в случае территориально-распределенной или глобальной сетей и устанавливаются маршруты следования пакетов. Транспортный и сетевой уровни обеспечивают адресность и правильность доставки пакетов.
На канальном уровне осуществляется генерация, передача и получение кадров данных. В кадры помещаются данные, адресная и другая идентифицирующая кадр информация поступающая с сетевого уровня. После этого кадры передаются на физический уровень, где и происходит их транспортировка на физический уровень другого узла.
Физический уровень является низшим уровнем эталонной модели OSI. На этом уровне поступившие с сетевого уровня кадры преобразуются в последовательности электрических сигналов, представляющих логические комбинации нулей и единиц. Эти сигналы передаются по физической среде передачи на физический уровень другого узла сети, где осуществляется обратное преобразование последовательностей нулей и единиц в кадры.
Модель OSI, как и любая другая универсальная модель, довольно громоздка, избыточна и не обладает необходимой гибкостью применения. Поэтому разработчики программного обеспечения сетевых средств не обязательно придерживаются принятого разделения функций.
Ряд современных сетевых протоколов используют собственные многоуровневые модели, которые отличаются от разделения функций модели OSI. Обычно эти модели сокращают число уровней за счет объединения нескольких верхних уровней в один, оставляя неизменными нижние уровни.
К примеру Интернет использует пятиуровневую модель, в которой верхний прикладной уровень отличается более широкой функциональностью и соответствует трем верхним уровням эталонной модели OSI.
