Εισαγωγή
Τα επίπεδα του Μοντέλου Αναφοράς OSI/ISO

Εισαγωγή


Σε ένα σύστημα, μέσα σε κάθε επίπεδο υπάρχουν μια ή περισσότερες ενεργές οντότητες (entities). Μια (Ν)-οντότητα υλοποιεί λειτουργίες του (Ν)-επιπέδου, καθώς και το πρωτόκολλο για την επικοινωνία με τις (Ν)-οντότητες σε άλλα συστήματα. Σε ένα δεδομένο σύστημα μπορεί να υπάρχουν πολλαπλές όμοιες οντότητες, αν αυτό εξυπηρετεί, καθώς επίσης και διαφορετικές (Ν)-οντότητες που αντιστοιχούν σε διαφορετικά πρότυπα πρωτοκόλλων στο συγκεκριμένο επίπεδο.

Στην πραγματικότητα, εκτός από το κατώτερο επίπεδο, δεν υπάρχει φυσική επικοινωνία μεταξύ δύο ομότιμων επιπέδων. Μέσα στο ίδιο ανοικτό σύστημα, το επίπεδο (Ν) ζητά τις υπηρεσίες του αμέσως κατωτέρου του επιπέδου (Ν-1) κ.ο.κ., μέχρι το επίπεδο 1, για να μπορέσει να επικοινωνήσει με το αντίστοιχό του επίπεδο (Ν) ενός άλλου συστήματος. Κάθε οντότητα επικοινωνεί με οντότητες που βρίσκονται πάνω και κάτω από αυτή, μέσω των κοινών συνόρων τους. Η έννοια του συνόρου υλοποιείται με ένα ή περισσότερα "Σημεία Πρόσβασης για Εξυπηρέτηση" (SAPs-Service Access Points). Έτσι, η ροή της πληροφορίας είναι κατακόρυφη, από το επίπεδο (Ν) προς το επίπεδο 1, από το επίπεδο 1 προς το επίπεδο 1 του άλλου συστήματος και από το επίπεδο 1 προς το επίπεδο (Ν). Οι στοιχειώδεις λειτουργίες που προσφέρει ένα επίπεδο (Ν-1) στο αμέσως ανώτερό του επίπεδό του (Ν) αναφέρονται γενικά σαν το "σύνορο των επιπέδων (Ν-1)/(Ν)".

Η διαδικασία της ενθυλάκωσης είναι ο πλέον κοινός τρόπος υλοποίησης πρωτοκόλλων.

"Ενθυλάκωση" ονομάζεται η διαδικασία με την οποία στα δεδομένα προστίθεται μια "επικεφαλίδα" (AH-Application Header) η οποία περιέχει την απαιτούμενη πληροφορία για το αντίστοιχο πρωτόκολλο του (N)-επιπέδου του δεύτερου ανοικτού συστήματος.

Η διαδικασία της "ενθυλάκωσης" συνεχίζεται προς τα κάτω έως το επίπεδο 2, το οποίο γενικά προσθέτει μια "επικεφαλίδα" καθώς και μια "ουρά" (trailer), η οποία περιέχει μια Ακολουθία Ελέγχου Πλαισίου (FLC-Frame Check Sequence) για ανίχνευση λαθών. Η μονάδα που παράγει το επίπεδο 2 ονομάζεται "πλαίσιο" (frame) και μεταδίδεται από το φυσικό επίπεδο στο μέσο μετάδοσης. Όταν το πλαίσιο λαμβάνεται από το σύστημα που είναι ο αποδέκτης (δηλαδή το δεύτερο σύστημα), ακολουθείται η αντίστροφη διαδικασία.

Καθώς τα δεδομένα ανέρχονται την ιεραρχία, κάθε επίπεδο αφαιρεί την αντίστοιχη εξωτερική επικεφαλίδα, ενεργεί επί της πληροφορίας πρωτοκόλλου που περιέχεται σε αυτή, και προωθεί το υπόλοιπο τμήμα στο αμέσως επάνω επίπεδο.

Σε κάθε φάση της διαδικασίας είναι δυνατόν ένα επίπεδο να τμηματοποιήσει, εάν αυτό ικανοποιεί τις απαιτήσεις του, τη μονάδα δεδομένων που λαμβάνει από το ανώτερό του επίπεδο. Εάν συμβεί αυτό, τα τμήματα που προκύπτουν θα πρέπει να επανασυνδεθούν στο αντίστοιχο ισότιμο επίπεδο του άλλου συστήματος, και στη συνέχεια να προωθηθούν στο αμέσως επόμενο επίπεδό του, ως μια ενιαία μονάδα δεδομένων.

Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ δύο ίσων (ομοτίμων) οντοτήτων μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Ο πρώτος τρόπος απαιτεί μια εκ των προτέρων λογική σύνδεση. Η σύνδεση αυτή δημιουργεί την έννοια των νοητών κυκλωμάτων (VCs-Virtual Circuits). Είναι γνωστός ως "προσανατολισμός - προς - σύνδεση" (CO-Connection Oriented). Στο δεύτερο τρόπο, πριν από τη μεταφορά των δεδομένων, δεν πλοηγείται κανενός είδους διαπραγμάτευση μεταξύ των οντοτήτων. Είναι γνωστός ως "χωρίς σύνδεση" (CL-Connectionless) τρόπος μεταφοράς.

Ο έλεγχος ροής είναι μια λειτουργία που εκτελείται από μια (Ν)-οντότητα με σκοπό τον περιορισμό του μεγέθους της ροής των δεδομένων που δέχεται από μια άλλη (Ν)-οντότητα, έτσι ώστε να μην παρουσιάζει φαινόμενα υπερχείλισης.

Ο έλεγχος λάθους αναφέρεται στους μηχανισμούς ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών που συμβαίνουν κατά τη μετάδοση μονάδων δεδομένων μεταξύ ίσων οντοτήτων.

Η διαδικασία της πολυπλεξίας λαμβάνει χώρα, όταν δύο ή περισσότερα επίπεδα αρχιτεκτονικής απασχολούν ένα προσανατολισμένο - προς - σύνδεση πρωτόκολλο.

Μπορεί να γίνει σε δύο διευθύνσεις:

Πολυπλεξία προς τα άνω:
Στην περίπτωση αυτή πολυπλέκονται πολλαπλές (Ν) συνδέσεις διαμοιράζοντας μια μοναδική (Ν-1) σύνδεση. Η πολυπλεξία
αυτή συνιστάται σε περιπτώσεις που είναι επιθυμητή ή πλέον αποδοτική χρήση της συγκεκριμένης (Ν-1) σύνδεσης, ή σε περιπτώσεις που πρέπει να δοθούν πολλαπλές (Ν) συνδέσεις σε ένα περιβάλλον, στο οποίο υπάρχει μια μόνο απλή (Ν-1) σύνδεση.

Πολυπλεξία προς τα κάτω:
Στην περίπτωση αυτή μια μοναδική (Ν) σύνδεση δημιουργείται πάνω σε πολλαπλές (Ν-1) συνδέσεις. Αποτέλεσμα της τεχνικής αυτής είναι ο διαμοιρασμός της κίνησης της (Ν) σύνδεσης
και η γενικότερη αύξηση της αξιοπιστίας και της απόδοσης της
διασύνδεσης.

Τα επίπεδα του Μοντέλου Αναφοράς OSI/ISO


Μια συνοπτική περιγραφή των επτά επιπέδων του Μοντέλου Αναφοράς OSI/ISO, δίνεται στη συνέχεια, αρχίζοντας από το φυσικό επίπεδο.

Το Φυσικό Επίπεδο (Physical Layer):
Είναι το πρώτο επίπεδο της αρχιτεκτονικής και είναι υπεύθυνο για τη διαφανή μετάδοση ακατέργαστων δυαδικών ψηφίων μέσω της φυσικής διασύνδεσης των στοιχείων του δικτύου. Παρέχει τα μηχανικά, ηλεκτρικά, λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για την ενεργοποίηση, υποστήριξη και απενεργοποίηση της φυσικής διασύνδεσης, για τη μετάδοση δυαδικών ψηφίων, μεταξύ δύο συστημάτων (πιο συγκεκριμένα μεταξύ δύο οντοτήτων γραμμής δεδομένων).

Το Επίπεδο Γραμμής Δεδομένων (Data-Link Layer):
Το επίπεδο αυτό παρέχει τα λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για την εγκατάσταση, υποστήριξη, και απόλυση συνδέσεων γραμμής δεδομένων, μεταξύ οντοτήτων επιπέδου δικτύου. Επίσης είναι υπεύθυνο για τη Μεταφορά Δεδομένων Εξυπηρέτησης (SDUs) επιπέδου γραμμής. Μια σύνδεση γραμμής δεδομένων δημιουργείται πάνω από μια ή περισσότερες φυσικές συνδέσεις. Βασικό τμήμα του επιπέδου γραμμής αποτελούν οι διαδικασίες αναγνώρισης και διόρθωσης λαθών που μπορούν να συμβούν στο φυσικό επίπεδο.

Το Επίπεδο Δικτύου (Network Layer):
Το επίπεδο δικτύου παρέχει υπηρεσίες για την εγκατάσταση, την υποστήριξη και τον τερματισμό συνδέσεων δικτύου, καθώς επίσης και την ανταλλαγή Μονάδων Δεδομένων Εξυπηρέτησης Δικτύου (NSDUs) μεταξύ οντοτήτων μεταφοράς.

Το Επίπεδο Μεταφοράς (Transport Layer):
Το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για τη διαφανή μεταφορά δεδομένων μεταξύ των οντοτήτων συνόδου. Παρέχει έναν αξιόπιστο μηχανισμό για την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ διεργασιών σε διαφορετικά συστήματα. Ικανοποιεί τις ανάγκες για την παράδοση των μονάδων δεδομένων χωρίς λάθη και με τη σωστή σειρά. Θεωρείται ως το ανώτερο από τα "κατώτερα" πρωτόκολλα. Η θεώρηση αυτή προκύπτει από το γεγονός ότι ο βασικός προσανατολισμός του επιπέδου μεταφοράς, και των επιπέδων που βρίσκονται κάτω από αυτό, είναι η μετάδοση των δεδομένων μεταξύ των συστημάτων, μέσω του επικοινωνιακού δικτύου. Αντίθετα, πάνω από το επίπεδο μεταφοράς οι υπηρεσίες που παρέχονται από τα ανώτερα επίπεδα είναι προσανατολισμένες προς τις εφαρμογές και τις απαιτήσεις του χρήστη. Τα πρωτόκολλα που καθορίζονται στο επίπεδο μεταφοράς έχουν την έννοια του "τελικού σημείου - προς - τελικό σημείο" (end - to - end). Τα "τελικά σημεία" ορίζονται σε αντιστοιχία με οντότητες του επιπέδου μεταφοράς.

Το Επίπεδο Συνόδου (Session Layer):
Το επίπεδο συνόδου παρέχει το μηχανισμό για τον έλεγχο του διαλόγου μεταξύ δύο οντοτήτων του επιπέδου παρουσίασης. Παρέχει τα μέσα ώστε δύο οντότητες του επιπέδου παρουσίασης να εγκαταστήσουν και να χρησιμοποιήσουν μια σύνδεση, η οποία ονομάζεται "σύνοδος" (session).

Το Επίπεδο Παρουσίασης (Presentation Layer):
Το επίπεδο παρουσίασης ασχολείται με την παρουσίαση της πληροφορίας (συντακτικό) στις οντότητες του επιπέδου εφαρμογής. Σκοπός του επιπέδου αυτού είναι η μετάφραση της πληροφορίας, έτσι ώστε να εξασφαλίζει ότι τα τελικά συστήματα θα επικοινωνούν με επιτυχία, ακόμη και αν χρησιμοποιούν διαφορετικές παρουσιάσεις για την πληροφορία. Η παρουσίαση της πληροφορίας περιλαμβάνει την παρουσίαση των δεδομένων που μεταφέρονται μεταξύ δύο οντοτήτων εφαρμογής και την παρουσίαση της δομής των δεδομένων, στην οποία αναφέρονται οι οντότητες εφαρμογής κατά την επικοινωνία τους.

Το Επίπεδο Εφαρμογής (Application Layer):
Το επίπεδο εφαρμογής είναι το σύνορο μεταξύ του περιβάλλοντος των ανοικτών συστημάτων και των διεργασιών εφαρμογής που χρησιμοποιεί το περιβάλλον αυτό για την ανταλλαγή δεδομένων. Αποτελεί το στοιχείο εκείνο του ανοικτού συστήματος, που εκτελεί την επεξεργασία της πληροφορίας για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Τα πρωτόκολλα (και οι υπηρεσίες) του επιπέδου αυτού είναι πολλά και ποικίλα, λόγω της ανάγκης υποστήριξης του ευρέως φάσματος των δυνατών εφαρμογών.

Όλες οι λειτουργίες που δεν εκτελούνται από τα κατώτερα επίπεδα, περιέχονται στο επίπεδο εφαρμογής και μπορούν να εκτελούνται είτε από προγράμματα, είτε από τους αντίστοιχους χειριστές. Η βασική διαφοροποίηση σε σχέση με τα προηγούμενα επίπεδα βρίσκεται στο γεγονός ότι το επίπεδο εφαρμογής δεν παρέχει υπηρεσίες σε κάποιο ανώτερο επίπεδο, αλλά σε διεργασίες εφαρμογών που βρίσκονται εκτός της αρχιτεκτονικής του μοντέλου OSI. Έτσι οι υπηρεσίες του επιπέδου αυτού δεν αντιστοιχίζονται σε κάποια "σημεία πρόσβασης για εξυπηρέτηση" (SAPs).