OSI მოდელი

ინფორმაციის გადაცემისას ერთი მოწყობილობიდან მეორეზე,  ინფორმაცია გადის მომზადების რთულ პროცესს, სადაც აღწერილია, თუ რა ეტაპები უნდა გაიაროს ინფორმაციამ, რომ მოხდეს მისი ისეთი მომზადება, რომ შესაძლებელი იყოს მისი ფიზიკურ მედიაში გადაიცემა, და შესამაბისად, რა ეტაპები უნდა გაიაროს, რომ მოხდეს ფიზიკური მედიიდან ორიგინალური ინფორმაციის  მისაღებად.

ეს ეტაპები კომპიუტერულ ქსელებში წარმოდგენილია დონეების სახით. თითოეულ დოენზე მუშაობს გარკვეული ტიპის პროტოკოლი, რომელიც პასუხისმგებელია მის ზემოთ არსებული დონიდან მიღებული ინფორმაცია დაამუშაოს და გადასცეს მის ქვემდგომ დონეს. ამ პროცესს ენკაფსულაციას უწოდებენ. აღნიშნული დონეები ქმნიან პროტოკოლების ნაკრებს (სტეკს). ანუ სტეკი არის პროტოკოლების ნაკრები, რომელიც უზრუნველყოფს ნებისმიერი ტიპის ინფორმაციის მომზადებას და გადაგზავნას ფიზიკურ მედიაში და პირიქით – ფიზიკური მედიიდან მის აღდგენას იმ სახით რა სახითაც იქნა გადაცემული.

კომპიუტერულ ქსელებში არსებობს პროტოკოლების სხვადასხვა ნაკრები. როგორც წესი ისინი არათავსებადი არიან ერთმანეთთან.

რათა წარმოვსახოთ ურთიერთქმედება სხვადასხვა პროტოკოლებს შორის, გამოიყენება დონეებად დაყოფის მოდელი. იგი აღწერს პროტოკოლების ოპერაციებს, რომლებსაც ადგილი აქვთ თითოეულ დონეზე, და ასევე ურთიერთქმედებას მის ზედა და ქვედა დონეებთნ.

80-იან წლებში საერთაშორისო ორგანიზაციებმა ISO დაამუშავეს OSI (Open System Interconnection) – ღია სისტემების ურთიერთკავშირის მოდელი, რომელმაც დიდი როლი ითამაშა ქსელების განვითარებაში.  ამ მოდელის შემუშავებაში გარკვეული როლი ითამაშა შემდეგმა ფაქტორმა. სანამ ამ მოდელზე დაიწყებდნენ ფიქრს, მანამდე კომპანიები რომლებიც იმ დოროისთვის აწარმოებდნენ ქსელურ აპარატურას, გასაიდუმლოებულ ვითარებაში ქმნიდნენ პროტოკოლებს რათა გაეერთიანებინათ ქსელური მოწყობილობები. ამიტომ სხვადასხვა მწარმოებელმა შექმნა ინფორმაციის გაცვლის სხვადასხვა დონიანი ინფორმაციის გაცვლის პროტოკოლების სტეკი. აღსანიშნავია ის, რომ სხვადასხვა მწარმოებლის მიერ შექმნილი ქსელური მოწყობილობები  ერთმანეთთან ვერ ცვლიდნენ ინფორმაციას. ეს კი იმ პერიოდისთვის მნიშვნელოვანი შემაფერხებელი გარემოება იყო. ამიტომ გახდა საჭირო შემუშავებულიყო ისეთი პროტოკოლების სტეკი, რომელიც საერთო იქნებოდა ყველა სისტემისთვის.

OSI არის ეტალონური მოდელი, რომელმაც მნიშვნელოვანი როლი შეასრულა თანამედროვე კომპიუტერული ქსელების კონცეფციების განვითარებაში. OSI მოდელში ურთიერთქმედების საშუალებები იყოფა შვიდ დონედ: გამოყენებითი, წარმოდგენითი, სეანსის, ტრანსპორტის, ქსელის, არხის და ფიზიკური. ყოველ დონეს სხვადასხვა ქსელური ოპერაციები შეესაბამება. ყოველი დონე გადამცემ კომპიუტერზე მუშაობს ისე, თითქოს ის შეესაბამებოდეს მიმღები კომპიუტერის შესაბამის დონეს. ეს ლოგიკური ანუ ვირტუალური კავშირი ნაჩვენებია ნახ.17-ზე. რეალური კავშირი კი მხოლოდ მეზობელ დონეებს შორის ხორციელდება.

OSI მოდელის ვირტუალური კავშირი

OSI მოდელი აღწერს მხოლოდ სისტემურ საშუალებებს, რომელიც ოპერაციული სისტემისა და სისტემური უტილიტების მიერ არის რეალიზებული.

OSI მოდელი აღწერს პროცესების კოდირებას, ფორმატირებას, სეგმენტაციას და მონაცემთა ენკაფსულაციას, რათა მოხდეს მათი გადაცემა ქსელში. მონაცემთა ნაკადი, რომელიც იგზავნება გამგზავნიდან ადრესატამდე შესაძლებელია დაიყოს ნაწილებად. მილიონი ასეთი ინფორმაციის ნაწილი მოძრაობს ქსელში დროის ერთ ერთეულში. მნიშვნელოვანია, რომ თითოეული მონაცემთა ნაწილი შეიცავდეს იდენტიფიკაციის საკმარისი რაოდენობის ინფორმაციას, რათა მან მიაღწიოს  სწორ მისამართს.

არსებობს სხვადასხვა ტიპის მისამართები, რომლებიც საჭიროა რათა ინფორმაცია  წარმატებით იქნას გადაცემული ქსელში. OSI მოდელის გამოყენებით ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ სხვადასხვა მისამართები და იდენტიფიკატორები რომლებიც აუცილებელია თითოეული დონისათვის.

გამოყენება

OSI მოდელი ყოფს ქსელურ ფუნქციებს დონეებად. მისი ყოველი დონე შეიცავს მხოლოდ მისთვის საჭირო ფუნქციებს და ემსახურება მხოლოდ საკუთარი პროცესების ურთიერთქმედებას. ჩვეულებრივ, ქვედა დონეებს ემსახურება აპარატურული ნაწილი, ხოლო ზედა დონეების დამუშავება ხდება პროგრამული მეთოდით.

OSI მოდელს ხშირად იყენებენ კომპიუტერული ქსელების აგებისას. მისი მთავარი თვისებაა სხვადასხვა დონეების ერთმანეთთან დაკავშირება, რაც ასევე უზრუნველყოფს ერთ დონეზე მომუშავე მწარმოებლის მიერ შემუშავებული აპარატურის სხვა დონეზე მომუშავე აპარატურასთან მუშაობას, თუ ამ აპარტურის ყოველი პროტოკოლი დოკუმენტირებულია და მისი აღწერილობა არსებობს. ეს აღწერილობა TCP/IP-ზე მომუშავე საზოგადოებისთვის ჩვეულებრივ ცნობილია როგორც RFC-ს დოკუმენტაცია (Request for Comments).

  OSI მოდელი
  მონაცემების

ერთეული

დონე ფუნქცია
მონაცემები გამოყენებითი ინფორმაციის მომზადება ქსელში გადასაცემად
წარმოდგენითი მონაცემების შიფრაცია და წარდგენა
სესიის კვანძთაშორისი კავშირი
სეგმენტები ტრანსპორტის კავშირი ორ უკიდურეს წერტილს შორის და საიმედოობა
პაკეტები ქსელის გზის  განსაზღვრა და ლოგიკური დამისამართება (IP)
კადრები არხის ფიზიკური მისამართები (MAC და LLC)
ბიტები ფიზიკური მატარებელი ხაზი(მედია), სიგნალი და ორობითი გადაცემა

დონე 7: გამოყენებითი დონე

გამოყენებითი დონე უზრუნველყოფს ქსელურ პროგრამებს ქსელური სერვისებით. გამოყენებითი დონე ესაა სხვადასხვა პროტოკოლების ნაკრები, რომლის საშუალებით ქსელის მომხმარებელი უკავშირდებიან საერთო რესურსებს, როგორიცაა ფაილები, პრინტერი ან web გვერდები. პროტოკოლების მაგალითებია: Telnet, File Transfer Protocol (FTP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) და Hypertext Transfer Protocol (HTTP) პროტოკოლები.

დონე 6: წარმოდგენითი დონე 

წარმოდგენითი დონე გარდაქმნის მონაცემებს პროგრამული დონის სტანდარტული ინტერფეისისათვის გასაგებ ენაზე. MIME კოდირება, მონაცემების შეკუმშვა, მონაცემების კოდირება და ზემდგომი დონის მოთხოვნის ფარგლებში მისი წარმოდგენა. მაგალითად: EBCDIC-ით კოდირებული ტექსტური ფაილის ASCIIკოდირებულ ფაილად გარდაქმნა, ობიექტების და სხვა მონაცემთა სტრუქტურის XML-ში გარდაქმნა და ა.შ.

დონე 5: სესიის დონე 

სესიის დონე აკონტროლებს დიალოგს (სესიებს) კომპიუტერებს შორის. ის იწყებს, მართავს და წყვეტს კავშირებს ადგილობრივ და შორეულ პროგრამებთან. ის იძლევა დუპლექსური ან ნახევრადდუპლექსური კავშირის დამყარების საშუალებას და ახდენს საბოლოო კავშირის შესრულების შემოწმებას, რეგულირებას, შეწყვეტას და განახლებას. OSI მოდელში ეს დონე პასუხისმგებელია სესიების “მშვიდობიან დახურვაზე”, რაც TCP პროტოკოლის და ინტერნეტიპროტოკოლის უმნიშვნელოვანესი ნაწილია.

დონე 4: ტრანსპორტის დონე 

ტრანსპორტის დონე უზუნველყოფს მომხმარებლებს შორის მონაცემების გამჭვირვალე, ეფექტურ გადაცემას და ამ დავალებისგან ზედა დონეების განთავისუფლებას. ტრანსპორტის დონე ამოწმებს საიმედოობას ნაკადების მართვით, სეგმენტირებით/დესეგმენტირებით და შეცდომების შემოწმებით. მეოთხე დონის ზოგიერთი პროტოკოლი მოითხოვს ორმაგი კავშირის დამყარებას. ეს ნიშნავს, რომ ტრანსპორტის დონეს შეუძლია პაკეტების დროებით შენახვა და დანაკარგების შემთხვევაში მათი თავიდან გაგზავნა. მსგავსი პროტოკოლია  (TCP) Transmission Control Protocol. ეს არის დონე, რომელიც გარდაქმნის შეტყობინებებს TCP, (UDP) User Datagram Protocol,  (SCTP) Stream Control Transmission Protocol და სხვა პაკეტებში.

დონე 3: ქსელის დონე 

ქსელური დონე უზრუნველყოფს მონაცემების მიმდევრობების წყაროდან დანიშნულების ადგილამდე ერთი ან რამოდენიმე ქსელის გავლით გადაცემას ტრანსპორტის დონის მიერ მოთხოვნილი მომსახურების ხარისხის (QoS) დაცვით. ქსელური დონე აწარმოებს ქსელური მარშრუტიზაციის ფუნქციებს, და ასევე შეუძლია სეგმენტირება/დესეგმენტირება და შეცდომების შეტყობინება. მარშრუტიზატორები მუშაობენ სწორედ ამ დონეზე და აგზავნიან პაკეტებს ერთი ქსელიდან მეორეში, რაც საბოლოოდ შეიძლება ქსელის მომხმარებლის ინტერნეტამდე წვდომას უზრუნველყოფდეს (ასევე არსებობს მესამე დონის კომუტატორები (ხშირად მათ IP-კომუტატორებს უწოდებენ). ეს არის მისამართების ლოგიკური სქემა – მნიშვნელობები შეირჩევა ქსელური ინჟინერის მიერ, მისამართების სქემა იერარქიულია. მესამე დონის პროტოკოლის საუკეთესო მაგალითია ინტერნეტიპროტოკოლი

(IP).

დონე 2: მონაცემთა გადაცემის არხის დონე 

მონაცემთა გადაცემის არხის დონე უზრუნევლყოფს ქსელურ ობიექტებს შორის მონაცემების ელემენტარულ გადაცემას და ფიზიკურ დონეზე მომხდარი შეცდომების აღმოჩენას და შესაძლო აღმოფხვრას. მისამართების სქემა ფიზიკურია (MAC მისამართები) რაც ნიშნავს, რომ ისინი აპარატურულ ნაწილში ფიქსირდება წარმოების დროს. მეორე დონის პროტოკოლის მაგალითიებია: Ethernet, HDLC, ADCCP. (შენიშნვა: IEEE 802 სტანდარტის ლოკალურ ქსელებში და ზოგიერთ არა-IEEE 802 ქსელებში, მაგალითად FDDI-ში, ესდონე იყოფა ორად: MAC დონედ და IEEE 802.2 LLC დონედ, ამ დონეზე მუშაობენ ქსელური ხიდები და კომუტატორები. არსებობს არგუმენტი, რის მიხედვითაც ამ დონეს უწოდებენ “2.5 დონეს”, რადგან თვისობრივად ის მეორე დონეს მკაცრად არ უტოლდება). დონე 1: ფიზიკური დონე

ფიზიკური დონე განსაზღვრავს მოწყობილობების ყველა ფიზიკურ და ელექტრულ თვისებებს. ის მოიცავს კაბელების ტიპს, მის განლაგებას, კაბელის პარამეტრებს, ტალღის სიხშირეს და ა.შ. კონცენტრატორები პირველი დონის მოწყობილობებია. ფიზიკური დონის ძირითადი ფუნქცია და დანიშნულებაა:

  • ელექტრული კავშირის დამყარება       და        გაწყვეტა მატარებელთან;
  • მრავალ მომხმარებელს შორის საკომუნიკაციო რესურსების ეფექტურად განაწილება. მაგალითად, კავშირის მოთხოვნა და დინების მართვა;
  • მოდულაცია, ან ციფრული მონაცემების გადამცემა არხებში გასატარებლად. მაგალითად ეს არის სიგნალები ფიზიკურ კაბელში (როგორც მავთული, ასევე ოპტიკურ-ბოჭკოვანი) და ეთერში.