OSI моделі және ашық жүйелер

Стандарттар бойынша Халықаралық Ұйым (International Organization for Standartization-ISO) желінің әр-түрлі деңгейлерінің өзара әрекеттесуін дәл анықтайтын, оларға стандартты ат беріп, әр-бір деңгей қандай жұмыс атқару керектігін көрсететін бірінші есептеуіш желінің моделін құру және қолданудың бірінші біліктілігін жалпылады. Бұл үлгі ашық жүйелердің өзара әрекеттесу моделі деп аталады(Open System Interconnection-ISO) немесе ISO/OSI моделі деп аталады. Бұл үлгі есептеу желісінің облысындағы стандарттау негізінің концептуалды моделі болып табылады.

Әр-бір деңгей белгілі-бір өзара әрекеттесу аспектісмен жұмысы болады, және әр-бір деңгейге желі түйіндерінің арасында, яғни өзінің Хаттамадары үшін арнайы ережелері бар. Осы Хаттамадарды іске асыру үшін, әр-бір деңгей, төменгі жатқан деңгейге орындау үшін тапсырма беріп, соның қызметтерін пайдаланады. Ал сол тапсырмаларды жіберу үшін, көршілес деңгейлер арасында көпдеңгейлі интерфейс деп аталатын өзара әрекеттесу ережесі анықталады. Интерфейсті, берілген қабат өзінің пайдаланушыларына ұсынатын, жекеленгенде қызмет көрсетуді анықтайтын операциялардың жиынтығы сияқты анықтауға болады. Егер OSI моделінде 1-машинадағы А процессі 2-машинадағы В процессімен өзара әрекеттескісі келген жағдайда, ол хабарлама қалыптастырады да және оны өзінің машинасындағы OSI моделінің қосалқы деңгейіне жібереді. Қосалқы деңгейді программалық қамтамасыздандыру өзінің тақырыбын хабарламаға қосып, нәтижесіндегі хабарламаны көрсетілім деңгейге жібереді. Көрсетілім деңгей өзінің кезегінде, хабарламаға өзінің тақырыбын қосып, оны төмендегі сеанстық деңгейге жібереді және т.б. Кейбір деңгейлер тақырып қосып қана қоймай аяқтаманы да қосады. Хабарлама ең төменгі деңгейге жеткен кезде, физикалық деңгей, барлық пайдаланылған деңгейлердің аяқтамалары мен бір-біріне салынған тақырыптардан тұратын, дәл сол уақытта бастапқы хабарлама күйінде болатын хабарламаны жібереді.Хабарлама 2-машинаға келіп түскенде ол жоғарыға қарай беріледі, сонымен қатар әр-бір деңгей өзінің жеке тақырыптарын тексеріп өшіреді.

Әр-бір деңгейдің Хаттамаларын анықтап көрмес бұрын, OSI моделінде екі негізгі деңгейлер ерекшеленентінін атап айтып кетейік. Байланыс орнату Хаттамаларында (connection-oriented network service, CONS) мәліметтер алмастыру алдында, жіберуші мен қабылдаушы байланысты орнатып алуы керек, мүмкін олар пайдаланғалы отырған Хаттаманы таңдап алуы керек. Диалогтары аяқталғаннан кейін олар байланысты үзуі керек. Хаттамалардың екінші тобы, алдын ала байланысты орнатуыды қажет етпейтін Хаттамалар (connectionless network service, CLNS). Бұндай Хаттамалар тағы дейтаграмды Хаттамадар деп аталады. Жіберуші хабарлама дайын болған кезде, жай ғана жібереді. Байланысты орнату барысында, мәліметтер, жүктелу балансын қамтамасыз етіп, отказ берген түйіндерді айналып өтіп, бөлек-бөлек пакеттер бойынша маршрутталуы мүмкін. Байланыс орнату әдісінің кемшіліктері олардың үлкеннакладной шығындары болып табылады. OSI моделінің ең төменгісінен бастап, барлық деңгейлерінің функцияларын қарастырайық.

Физикалық деңгей. Бұл деңгей коаксиалды кабель, біріктірілген жұп және оптоволоконды кабельсияқты физикалық каналдарда биттердің берілуін қамтамасыз етеді. Бұл деңгейде өткізу жолағы, кедергіден қорғалғыштық, толқынды кері әсер ету және тағы да басқа; қуаттың деңгейі немесе берілген сигналдың ток деңгейі, кодтаудың типі, сигеналдардың берілу жылдамдығы және бөлек ақпараттық биттер деңгейінде сигналдардың синхрондалу әдісі сияқты мәліметтер берілу ортасының мінездемесі анықталады. Сонымен қатар, разъемдардың типтері стандартталып және әр-бір контакт тағайындалады.

Арналық деңгей. Сигналдардың физикалық жіберілуін бастамас бұрын, жіберіліп жатқан орта бос екендігін тексеріп алуымыз қажет. Сондықтан келесі тапсырма, яғни арналық деңгейдің тапсырмаларының біреуі ортаның қол жетімділігін тексеру.(Бұл функция жиі бөлек жарты деңгей- МАС-деңгейіне бөлінеді, Medium Access Control).

Арналық деңгейдің басқа тапсырмасы, қателердің табу мен түзетудің механизмін жүзеге асыру болып табылады. Ол үшін арналық деңгейде биттер кадрлар, хабарламалар және пакеттер деп аталатын жинақтарға топтасады. Кадрлар келіп түскенде,қабылдауышы алынған мәліметтердің бақылау құнын (суммасын) есептеп, оны кадрдағы бақылау құнымен салыстырады. Егер олар сәйкес келес, онда кадр дұрыс деп есептеліп қабылданады. Егер олар сәйкес келмеген жағдайда, қате есепке алынады.

Арналық деңгейдің Хаттамадарында компьютерлер арасындағы белгілі-бір және олардың адрестелу әдісінің өзара байланыс құрылымы салынған.Арналық деңгейде қолданылатын адрестер, жиі МАС-адрестер деп аталады. Арналық деңгей жіберушіден қабылдаушыға пакеттерді жеткізуді қамтамасыз еткенімен, ол оны тек қана желіде орындайды және арнайы өзі сол үшін өндірілген белгілі-бір байланыс топологиясы бойынша орындайды: бір сақина бойынша байланысқан немес жұлдызша тәрізді байланысқан ортақ шинаға қосылған компьютерлер тобының аясында. Әрдайым тұрақты топологияға анда-санда ғана ие болатын глобальды желілерде арналық деңгей жеке байланыс линиясымен байланысқан екі көршілес компьютерлер арасында хабарламалармен алмасуды қамтамасыз етеді. Арналық деңгейдің функциясына сәйкес,берілген деңгей келіп түскен хабарламаға қосатын тақырыпта, жоқ дегенде келесі өрістер болуы қажет: кадрдың басын және соңын шектегіштер, қосымшасумма, тағайындалу адресі. Хаттамадардың нақты жүзеге асырылуына сәйкес, тақырыптар әр-түрлі құрылымға ие болуы мүмкін.

Желілік деңгей. Арналық деңгей Хаттамадары, пакеттердің тасымалдануын тек берілген типтік топологиялы желіде орындайды. Бір жағынан, типтік топологияға пакеттерді тасымалдау процедурасының қарапайымдылығын сақтау үшін, ал екінші жағынан еркін топологияларды қолданушыға рұқсат беру үшін, қосымша желілік деңгей енгізіледі. Бұл деңгейде «желі» деген тар ұғым енгізіледі. Тар ұғым бойынша желі дегеніміз, стандартты типті топологияларының біреуіне сәйкес бір-бірімен байланысқан және сол топологияға белгіленген, пакеттерді тасымалдау үшін арналық деңгейдің бір Хаттамаын пайдаланатын компьютерлердің бірлестігі. Осылайша, желі ішінде хабарламаларды тасымалдауды арналық деңгей реттейді. Ал пакеттерді, желі арасында тасымалдаумен желілік деңгей айналысады. Пакеттерді желілік деңгейде жеткізуді ұйымдастыру кезінде «желі нөмірі» ұғымы қолданылады. Желілік деңгейде адрес ретінде, осы желідегі желінің нөмірі және осы компьютерлер нөмірінен тұратын жұп қолданылады. Желілік деңгейде қолданылатын адрестер мен арналық деңгей адрестері (МАС-адрестер) бір-бірінен ерекшеленетіні белгілі.

Желілер бір-бірімен желіаралық байланыстар топологиясы туралы ақпаратты жинайтын және соның негізінде тағайындалған желіге желілік деңгей пакеттерін жібереді. Бір желідегі жіберушіден, екінші желідегі қабылдаушыға хабарлама жіберу үшін, әр-кезде сәйкес келетін маршрутты таңдап, желілер арасында кейбір мөлшердегі транзитивті тасымалдаулар жүргізу керек. Ең жақсы жол таңдау проблемасы маршрутталу деп аталады, және оның шешу жолы желілік деңгейдің басты тапсырмасы болады.

Желілік деңгейде хаттамадардың екі түрі анықталады. Біріншісі, соңғы түйіннің мәліметтері бар пакеттерді маршрутизаторлар арасында және маршрутизаторларға тасымалдау ережесін анықтайды. Желілік деңгейдің Хаттамадары жайлы айтқанды, дәл осы хаттамадарды айтады(имеет в виду). Бірақ, желілік деңгейге маршрутты ақпараттармен алмасу Хаттамаcы деп аталатын басқа түрлі хаттамадарды жиі жатқызады. Осы хаттамадардың көмегімен маршрутизаторлар желіаралық байланыс топологиясы туралы ақпараттар жинақтау үшін бір-бірімен өзара әрекеттеседі.

Транспорттық деңгей. Жіберушіден қабылдаушыға барар жолда пакеттер өзгеріске ұшырауы тіпті жоғалып кетуі мүмкін. Кейбір қосымшаларда қателерден кейін қалпына келтірудің жеке құралы болса да, кейбір басқалар бұл тапсырманы жүйелік құралдарға жүктегенді дұрыс көреді. Транспорттық деңгейдің жұмысы, мәліметтерді желінің кез-келген түйіндерінде қажет етілген сапада тасымалдануын қаматамасыз ету. Ол үшін транспорттық деңгейде келесі функциялар орындалады: желілік деңгей хабарламаларын бірнеше пакеттерге бөлу және оларды нөмірлеу, қабылданған пакеттерді буферизациялау және қалпына келтіру. Сонымен қатар транспорттық деңгей қолданбалы процесстердің адресациялануын орындайды, өйткені транспорттық деңгейге әр-түрлі қосымшалардан жіберілген хабарламалар түсуі мүмкін.

Транспорттық деңгейде түйіндердің арасындағы диалог, келесі сұрақтармен байланысқан: қандай пакеттер жіберілді, қандай пакеттер қабылданды, қабылданатын хабарламалар үшін қабылдағышта әлі қанша орын бар және т.с.с. Сенімді транспорттық байланыс желілік деңгей Хаттамаының базасында байланыс орнатып немесе орнатпай құрылу мүмікін. Бірінші жағдайда барлық пакеттер дұрыс тізбектілікпен келіп түседі (егер олар келіп түссе), бірақ соңғы жағдайда мынандай жағдай болуы мүмкін: жылдам маршрутқа ілескен бір пакет, одан бұрын жіберілген пакетке қарағанда ерте келіп түседі.

Сеанстық деңгей. Сеанстық деңгей транспорттық деңгейдің жақсартылған нұсқасы болып табылады. Ол, дәл сол уақытты қай жақ белсенді болып тұрғанын фиксировать ету үшін, сонымен қатар синхрондалу құралын қамтамасыз ету үшін диалогтарды басқаруды қамтамасыз етеді. Синхрондалу құралдарын қамтамасыз ету, қолданушыға ұзын хабарламаларға бақылау нүктелерін қоюға мүмкіндік береді, және ол бас тартылған жағдайлар болғанда, барлығын басынан бастамай-ақ соңғы бақылау нүктесіне баруға болады. Тәжірибеде көп емес қосымшалар сеанстық деңгейді қолданады және ол кейде ғана жүзеге асырылады.

Көрсету деңгейі. Жіберушіден қабылдаушыға биттерді тиімді және сенімді жіберетін төменгі деңгейлерге қарағанда, көрсету деңгейі биттердің мәнімен жұмыс істейді. Көп хабарламалар кездейсоқ биттер жиынтығынан емес, адамдардың аты, мекен-жайлары, ақшаларының саны және тағы да сол сияқты құрылымды ақпараттардан тұрады. Көрсетілім деңгейінде өрістерден құралған жазбаларды анықтауға болады, және қолданушыға осы өрістің форматын ескертеді. Ол әр-түрлі сыртқы мәліметтерді көрсету машиналарының арасындағы өзара әрекеттесуді жеңілдетеді.

Қолданбалы деңгей. Қолданбалы деңгей электронды пошта, файлдарды тасымалдау, жойылған терминалдарды желі компьютерлеріне қосу сияқты жалпы қызметке арналған түрлі Хаттамадардың қарапайым жиынтығы. Коммуникациялық құрылғыларды зерттеу кезінде, біз көбінесе үш төменгі- физикалық, арналық жіне желілік деңгейлердің хаттамалар бөлшектерін жүгінеміз, өәткені дәл осы хаттамалар,берілген класстың құрылғыларының басты функциялырын анықтайды. Дәл сол уақытта кейбір жағдайларда коммуникациялық құрылғылар жоғарғы деңгейлермен жұмыс істейді. Мысалы SNMP қолданбалы деңгей хаттамасы құрылғының конфигурацясы кезінде TFTP және жергілікті telent хаттамасын басқаруын қолдау үшін тікелей коммуникациялық құрылғылар қолданылады, сонымен қатар олар маршрутизаторлар да және мосттарда фильтрлерді жергілікті орнату барысында, жоғарғы деңгей хаттамалары туралы ақпараттар қолдану керек.

1. — стандарттаудың идеологиялық негізіндегі компьютерлік желілерде, желілік өзара әрекеттесу құралын өндіруде көпдеңгейлі әдісті қолданады;

2. — желілік компоненттер алмасатын бір деңгейде бірақ әр-түрлі түйіндерде жатқан, және хабарламалардың форматын және тізбектілігін анықтайтын қалыпқа келтірілген ережелер хаттамалар деп аталады;

3. — бір түйіннің көршілес деңгейлерінің желілік өзара-әрекеттесу компонентін анықтайтын қалыптасқан ережелер- интерфейстер деп аталады. Интерфейс, берілген деңгеймен көршілес деңгейге көрсетілген қызмет көрсетулер жиынтығын анықтайды;

4. — желі түйіндерінің өзара-әрекеттесуін жүзеге асыруға жеткіліті, иерархиялық құрылған хаттамалардың жиынтығы, коммуникациялық хаттамалардың стегі деп аталады;

5. — ашық жүйе деп, барлық қатысты жақтардың ашық талқылауы нәтижесінде қабылданған және стандарттарға сәйкес, жалпыға қолжетімді спецификацияға сейкес құрылған барлық жүйелерді айтуға болады;

6. — OSI үлгісі ашық жүйелердің өзара-әрекеттесуін стандарттайды. Ол 7 өзара-әрекеттесу деңгейін анықтайды: қолданбалы, көрсету, сеансты, транспорттық, желілік, арналық және физикалық;

7. — есептеуіш желі облысындағы стандарттаудың басты бағыты, коммуникациялық хаттамалардың стандартталуы болып табылады. Ең танымалы стектер: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA және OSI болып саналады

Бақылау сұрақтары:

1. OSI үлгісі деңгейлерін ата?

2. Желілік деңгей дегеніміз не?

3. Арналық деңгей дегеніміз не?

4. Көрсетілімдік деңгей дегенңмңз не?

Дәріс 3.