12.3.2 Μοντέλο αναφοράς OSI

ΟSI Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO - International Standards Organisation) έχει προτείνει για την αρχιτεκτονική των δικτύων το πρότυπο OSI (Open System Interconnection - Διασύνδεση Ανοιχτών Συστημάτων). Το OSI αποτελεί σήμερα ένα κοινά αποδεκτό μοντέλο αναφοράς για τη μελέτη των δικτύων υπολογιστών, παρ' όλο που τα δικτυακά προϊόντα της αγοράς δεν ακολουθούν απαραίτητα αυτό το μοντέλο. Σχεδιάστηκε με τέτοιο τρόπο, ώστε να επιτρέπει τη δημιουργία ενός συστήματος στο οποίο υλικά από διαφορετικούς κατασκευαστές συνυπάρχουν και επικοινωνούν μεταξύ τους.

Τα επίπεδα επικοινωνίας του OSI είναι τα ακόλουθα. α) Φυσικό επίπεδο. β) Επίπεδο διασύνδεσης δεδομένων. γ) Επίπεδο δικτύου. δ) Επίπεδο μεταφοράς. ε) Επίπεδο συνόδου. στ) Επίπεδο παρουσίασης. ζ) Επίπεδο εφαρμογών.

Στη συνέχεια θα αναφερθούμε συνοπτικά στα επτά επίπεδα του OSI.

Φυσικό επίπεδο Το φυσικό επίπεδο (physical layer) είναι το κατώτερο επίπεδο του μοντέλου OSI. Ασχολείται με τον τρόπο μετάδοσης των bit μέσα από ένα κανάλι επικοινωνίας, εξασφαλίζοντας ότι όταν η μια πλευρά στέλνει το bit με τιμή 1, η άλλη να το λαμβάνει ως 1 και όχι ως 0. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει, μεταξύ άλλων, πόσα volt παριστούν το 1 και πόσα το 0, πόσο διαρκεί η μετάδοση ενός bit, κλπ. Δηλαδή το επίπεδο αυτό ασχολείται με τον τρόπο μετάδοσης μέσα από οποιοδήποτε μέσο μετάδοσης (καλώδιο, ασύρματη ζεύξη, κ.ά.).

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων Η βασική ευθύνη του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων (data link layer) είναι ο έλεγχος της ροής των δεδομένων μεταξύ των δύο συστημάτων και η αξιόπιστη παράδοσή τους στον προορισμό. Δηλαδή η παρακολούθηση της σωστής μετάδοσης και λήψης των δεδομένων από το φυσικό επίπεδο. Αυτό το επιτυγχάνει με την δημιουργία πακέτων (packages) δεδομένων, που το καθένα εκτός από τα προς μετάδοση δεδομένα περιέχει στην αρχή και στο τέλος πρόσθετα bit, τα οποία αξιοποιούνται σε διάφορες λειτουργίες. Παράδειγμα αποτελεί ο έλεγχος λαθών. Σε συστήματα βασισμένα σε μικροϋπολογιστές, τις λειτουργίες του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων τις εκτελούν ειδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα που βρίσκονται πάνω στην κάρτα δικτύου, αντί για ξεχωριστά προγράμματα.

Επίπεδο δικτύου Το επίπεδο δικτύου (network layer) ασχολείται με θέματα δρομολόγησης των δεδομένων. Σε δίκτυα ευρείας περιοχής, υπάρχουν εν γένει πολλές φυσικές διαδρομές που μπορεί να ακολουθήσει ένα πακέτο κινούμενο από ένα γεωγραφικό σημείο προς κάποιο άλλο. Θέματα παρακολούθησης -για λόγους χρέωσης- της κίνησης, όπως επίσης και θέματα που αφορούν τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ δικτύων διαφορετικών τεχνολογιών, είναι αρμοδιότητα αυτού του επιπέδου. Επίσης το επίπεδο αυτό ασχολείται και με τον έλεγχο ροής, δηλαδή τις διαδικασίες εκείνες που ελέγχουν την είσοδο νέων πακέτων στο δίκτυο, έτσι ώστε να αποφευχθεί η συμφόρηση. Τα τρία παραπάνω επίπεδα αποτελούν το υποδίκτυο.

Επίπεδο μεταφοράς Η βασική αποστολή του επιπέδου μεταφοράς (transport layer) είναι να δέχεται δεδομένα από το αμέσως ανώτερο επίπεδο συνόδου, να τα διασπά, αν χρειαστεί, σε τμήματα και να διασφαλίζει τη σωστή μετάβαση στον προορισμό τους. Το λογισμικό που υλοποιεί το επίπεδο μεταφοράς "συνομιλεί" με ένα ομότιμό του στον υπολογιστή προορισμού, σε αντίθεση με τα χαμηλότερα επίπεδα στα οποία η "συνομιλία" γίνεται ανάμεσα στον υπολογιστή και στους άμεσα γειτονικούς του . Παραδείγματα λογισμικού που υλοποιεί λειτουργίες επιπέδου μεταφοράς σε προσωπικούς υπολογιστές είναι το NetBeui σε δίκτυα Microsoft και το IPX σε Novel.

Επίπεδο συνόδου Το επίπεδο συνόδου (session layer) πραγματοποιεί λειτουργίες που επιτρέπουν σε δύο εφαρμογές να επικοινωνούν μέσω του δικτύου. Χειρίζεται θέματα όπως είναι η ασφάλεια και η αναγνώριση ονόματος ή εισόδου στο σύστημα. Μέρος των ευθυνών του αποτελεί η δημιουργία μηχανισμών συγχρονισμού της μετάδοσης ή και αποκατάστασης της σύνδεσης στην περίπτωση που δημιουργηθεί κάποιο πρόβλημα.

Επίπεδο παρουσίασης Ενώ τα κατώτερα επίπεδα ασχολούνται με την αξιόπιστη μεταφορά των bit από το ένα σημείο στο άλλο, το επίπεδο παρουσίασης (presentation layer) προορίζεται για το είδος των πληροφοριών που μεταδίδονται. Χειρίζεται, για παράδειγμα, θέματα που αφορούν τις διαφορετικές παραστάσεις των χαρακτήρων ή των ακεραίων αριθμών στους διάφορους υπολογιστές και τη σωστή παρουσίασή τους στον καθέναν από αυτούς. Θέματα που επίσης επιλύονται εδώ είναι η συμπίεση των δεδομένων, η κρυπτογράφηση καθώς και η γνησιότητα της λαμβανόμενης πληροφορίας (ότι δηλαδή προέρχεται από εκεί που δηλώνεται ότι προέρχεται).

Επίπεδο εφαρμογής Το επίπεδο εφαρμογής (application layer), αποτελεί το ανώτερο επίπεδο. Εδώ βρίσκονται οι εφαρμογές που υπηρετούν το χρήστη. Παραδείγματα αποτελούν το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, η μεταφορά αρχείων, η διαχείριση εργασιών εκτύπωσης, η διαχείριση βάσεων δεδομένων, κλπ.

Κατά τη μεταφορά των δεδομένων ανάμεσα σε δύο σημεία, κάθε ενδιάμεσος κόμβος πιστοποιεί με τα τρία πρώτα επίπεδα, τον προορισμό του μηνύματος που παραλαμβάνει. Αν το μήνυμα προορίζεται γι' αυτόν, τα δεδομένα ακολουθούν πορεία προς τα ανώτερα επίπεδα ενώ στην αντίθετη περίπτωση με το υποδίκτυό του προετοιμάζει και δρομολογεί το μήνυμα προς τον επόμενο διαθέσιμο κόμβο. Με αυτόν τον τρόπο κάθε πακέτο, ακολουθώντας τη διαθέσιμη διαδρομή, φθάνει στον τελικό παραλήπτη.

Στο σχήμα παρατηρούμε τη ροή του μηνύματος μέσα από τα επτά επίπεδα του αποστολέα, τα τρία επίπεδα ενδιάμεσου κόμβου και τα επτά του παραλήπτη