OSI моделінің деңгейлері және tcp/ip моделімен сәйкестігі 

Желінің өте көп қолданылуынан өндірушілер желілік компоненттерді және желілерге бағытталған программалық жабдықтамаларды ұсынады. Өндірушілер желілік есептермен өнімдерді өндіруінде өздерінің спецификацияларын қолданады. Бұл спецификациялар бір-біріне тәуелді болмауы мүмкін. Күнделікті өмірде біз қарым-қатынас ережелерін сақтаймыз. Мысалы телефонда сөйлесуде, бір уақытта сәйкесінше бір адам ғана сөйлейді. Егер екі адам бір уақытта сөйлессе бір-бірінің не туралы сөйлегендерін ұқпас еді [2]. Бұл мысалда желіде лайықты қатынас болу үшін келісілген және қабылданған ережелер жиынтығы қажет. Ережелер немесе келісімдердің стандартты жиыны протокол деп аталынады. Протоколдарды өндірушілер немесе желілік стандарттар бойынша ұжымдар өндіре алады. Протокол ұсынылған, өндірілген және тексерілгеннен кейін, ол стандарттау ұжымынан қолдау табуы қажет.

Протокол деңгейі немесе эталондық модель протоколдарды жасауда өндірушілер орындайтын нұсқаулар жиынтығы. Сондай-ақ модемдер бір компьютерден басқаларына мәліметтер беруінде қажетті қызметтерді анықтайды. Сонымен қатар эталондық моделдер күрделі желілік функцияларды түсінуге көмектеседі. Біздің қарастырғалы отырған сондай моделдердің бірі OSI және оның TCP/IP сәйкестігі. Бұл моделдің жұмыс жасау ережелері мен ақпаратты бір-біріне ауыстыру деңгейлерін ашып, салыстырамыз.

OSI — Open System Interconnection — Ашық жүйелердің байланысу моделі. OSI моделі жеті деңгейлік желі архитектурасынан құрылған (1-кесте).

1-кесте. OSI моделі

Жүйелердің байланысуын деңгейлерге бөліп және әр деңгейдің сауалдарын жеке қарастырады. OSI — моделі операциялық жүйе, жүйедегі программалар, жүйенің аппараттық құрылғыларын іске асыратын қызметтерді қарастырады. Тұтынушылардың қолданбалары арасында байланыс қарастырылмайды. Тұтынушы қолданбалары OSI деңгейлеріне сұрау жолдап байланысуы мүмкін немесе жасаған программалары арқылы OSI-дің бірнеше деңгей жұмыстарын өзі іске асыруы мүмкін. OSI моделінде әр деңгейдің деректерін протоколды деректер блогы деп те атайды. Белгілі деңгейлердің деректер блогын белгілеуде кадр (frame), пакет (packet), дейтеграмма (datagram), сегмент (segment) деген аттарда қолданады.

OSI моделінің жеті деңгейіне тоқталып, жұмыс жасау ережелерін қарастырайық.

Қосымша деңгей бұл ең жоғарғы деңгей. Қосымша деңгей қолданушымен желі арасында өзара интерфейсті қамтамасыз етеді: деректерді базаға жалғау, электронды почтамен жұмыс істеу, файл орындарын ауыстыру, қолданушы мен желі арасындағы көптеген программалық қамтымаларды, соңғы қолданушыға дейінгі байланысу буындарын қолдайды. Осылайша, желілік қосымша протоколдар әрқашанда осы деңгейде болады. Әр түрлі компьютерлерде орналасқан қолданбалар қатынасын бір компьютерде істегендей қамтуға мүмкіндік береді. Программист желіге жасаған қолданбалары осы деңгеймен байланысады. Ол қажет болса тапсырманы төмен стекпен жібереді. Тұтынушы қолданбасы OSI — моделін қолданғанда бірінші қосымша деңгейіне сұрау жібереді, мысалы файлдар қызметіне. Осы сұрауға байланысты қосымша деңгейі хабарлама (message) құрастырады. Хабарлама екі бөліктен тұрады: бас тақырыбы мен деректер жиыны. Бас тақырыбында хабарламаны алатын машина — адресатқа арналған қызмет ақпараты сақталады. Ақпарат мазмұны файлдың орналасқан жері мен онымен істелетін жұмыс болуы мүмкін. Хабарламаның деректер бөлігі бос немесе алыста орналасқан файлға жазуға ұсынылған деректер болады. Қосымша деңгейі хабарламаны құрастырып болған соң оны ұсынылатын деңгейге жібереді.

Ұсынылатын деңгей хабарламаны алған соң, оның бас тақырыбын оқып, қажет болған шараларды орындап, бас тақырыбына алушы компьютердің түсінісу деңгейіне арналған өзінің қосымша қызмет ақпаратын қосып төменгі сеанс деңгейіне жібереді. Нәтижесінде бұл деңгей деректердің арасында әртүрлі программалық және ақпараттық жоспарда деректі беруде қолданылатын түрлі форматтарды қамтамасыз етуге қызмет атқарады. Мыс: бір түйінде символды беруге бір байт, басқа түйінде екі байт қолданылса, Ұсынылатын деңгей екі түйін арасында болған деректердің алмасуында мәнді қызмет атқарады. Қажет жағдайда Ұсынылатын деңгей деректер пакетін қысады және кері айналдыруы мүмкін. Нәтижесінде компьютердің қайта жүктелуі желілік траффикті төмендетеді. Ұсынылатын деңгей деректерді кодтауда және қайтадан кодтауда қажетті қызмет атқарады және деректерді беру уақытында оның қорғалуын қамтамасыз етеді. Бүл деңгейде желі редиректоры жұмыс істейді. Редиректор арқылы клиент серверде орналасқан файлдарды көре алады, алыстағы қосылған принтер жұмысын қасында орналасқандай қолданады.

Сеанстық деңгейде екі байланысатын түйіндердің бірігуі қойылады, басқарылады және синхронизацияланады. Екі түйін өзара байланыс сеансын қойғаннан кейін бір-бірімен ақпарат алмаса алады. Бұл екі түйіннің өзара логикалық байланысы. Сеанстық деңгейде деректер жиынын бағыттауды басқаруға болады. Бағытталған деректер жиынына сәйкес, сеанс мынадай түрде болады:

• Симплексті: тек бір түйін бір ғана уақытта мәліметті беруді жүргізуі мүмкін.
• Жартыдуплексті: Бір түйін деректі береді, осы уақытта басқа түйін қабылдауы мүмкін. Бірақта екі түйінде берілуді бір уақытта жүргізе алмайды.
• Дуплексті: Екі түйінде бір уақытта деректі береде, қабылдайда алады.

Транспорттық деңгейде берілетін деректер сегменттерге бөлінеді және барлығы қайтадан жинақталады. Егер жоғарғы деңгей деректердің үлкен пакетін генеирлесе, ал Транспорттық деңгей пакеттерді кішкене сегменттерге бөледі және соңынан төмен деңгей түрінде қабылданады. Басқа жағдайда төмен деңгей Транспорттық деңгейге кішкене сегменттерді береді. Мұнда бұл сегменттер үлкен пакетке жинақталады, бірігеді. Дегенмен Транспорттық деңгей сегменттеу мен деректерді жинақтаумен айналыссада, ол сегменттердің дұрыс берілуін, яғни әр деректер жиынының дұрыс қойылуын тексереді. Транспорттық деңгейде қателікті бақылау қызметі қамтылған. Егер пакет берілуде жоғалса, онда Транспорттық деңгей оны анықтап интервал арқылы береді. Транспорттық деңгейде сегменттерді деректерді беруді бақылау соммасы қосылады. Бақылау соммасы сегменттің деректі беруде бүліну фактасын айқындауда қолданылады. Егер сегмент бүлінсе Транспорттық деңгей сәйкес сегментті қайтадан береді. Транспорттық деңгей мына функцияларға жауап береді:

• Сегментте деректерді ұйымдастыру немесе үлкен сегменттерді әлде қайда кішкенеге бөлу.
• Сегменттерді адрестеуге жеткізу.
• Қателіктер бақылауын қамтамасыз ету.

Желілік деңгейде әр желі түйінінің бірегей адрестелуі қамтамасыз етіледі. Түйіннің бірегей адрестелуінің байланыс каналы деңгейінің адрестеуінен айырмашылығы біріншісінің бір локалді желілер байланысында қолданылуы. Бірақта, егер А желілік түйініне В желілік түйіні байланысуы қажет болса, онда бұл каналдық байланыс деңгейінің адресациясын қолдануда мүмкін емес. Әртүрлі желілер байланысында желілік деңгей адрестеуінің арнайы схемасы қолданылады және логикалық адрестеу деп аталады. Екі бөлек желідегі екі түйінді байланыстыруда осы желілік деңгейде қамтылған бұл түйіндердің логикалық адрестеулері қажет. Желілік деңгей барлық желінің мүмкін маршруттарына жетуін және түйіннің желіге жетуіне дұрыс жолды анықтауға жауап береді. Бұл процесс маршруттау деп аталады.

Желілік деңгей мына функцияларға жауап береді:

• Желі түйінінің уникалды желілік адресімен қамтамасыз етеді.
• Деректерді желімен беруі.
• Желілік траффикті басқару.
• Маршрутты талдау және тандау

Арна деңгейі желінің кез-келген түйінінің иденфикациялық бірегей қамтамасыздандырылуы. Сондықтан мұнда желілік адрес қолданылады, яғни бұл мақсатта әр түйіннің әр желілік картасының аппараты кодталады. Бұл деңгей деректі берудегі қателікке жауап бергенімен, оны жөндеуге жауап бермейді.Арна деңгейі байланысы екі түрге бөлінеді:

• Деректі беру ортасын рұқсатпен басқару: бұл ішкі деңгей желі түйіндерінің өзара бірігуіне көмектеседі және ол түйіннің физикалық адресі – Mac address туралы анықтама береді.
• Логикалық бірігу арқылы басқару – LLC : бұл ішкі деңгей желінің екі түйінінің өзара қатынасын логикалық байланыс арқылы ұйымдастырады және басқарады. Желінің ішкі қателіктерімен ағымдарына бақылау жасайды.

Арна деңгейі деректерді берудің келесі аспекттеріне жауапты:

• Желінің әр түйінінің бірегей идендификациясын қамтамасыздандыру.
• Физикалық деңгейден кадрлар деп аталатын топтарға өрнектелетін деректер биттері.
• Деректі беру жолында пайда болатын қателерді анықтау.
• Деректер пакеттерінің ағымдарын – кадрлармен басқару.

Физикалық деңгей деректерді канал-байланыс құрылғылары бойынша беруге жауапты. Байланыс құралдары сигнал түріндегі деректерді берудің физикалық жолдары болып табылады. Физикалық деңгей деректерді беру кезінде оны бит жиынтығына өрнектейді және осы биттер жиынтығын байланыс каналдарына орнатады, бір компьютерден екінші компьютерге жеткізеді. Ол ақпараттық мәнін тексермейді, тек (0,1) сигналдарын физикалық және электр сипаттарын анықтайды, желінің байланыс контактарының қызметін, деректерді синхронизациалау амалын, желі адаптердің ақпаратты тасымалдау мүмкіндігін периодты түрде бақылайды. Сонымен қатар бұл деңгей физикалық құрылымның –желілік топологиясын орнатуына жауапты. Физикалық деңгей ақпарат тасымалдаушымен байланыста болса да тасымалдауыш түрі берілмейді/анықталмайды. Физикалық деңгей компьютермен желі тасымалдауышпен байланыс жасайтын элементтерге жауапты:

• Бірнеше нүктелі, екі нүктелі және желінің байланыс типтері.
• Желінің физикалық топологиясы.
• Аналогты және сан сигналдарды тасымалдау амалдары.
• Жіберуші мен қабылдаушының ақпаратты жазу мен оқу кезінде биттерді синхронизациалау.
• Бірнеше арналарды бір арнаға біріктіруі, яғни мультиплексия.
• Кабельде сигнал шағылысып, сигналмен пакеттерді бұрмалауға әкелетін жағдайларды болдырмауды, желі жолдарына түсетін тапсырмаларды үйлестіру.

Егер екі бірдей деңгей бір-бірімен байланысқысы келсе, Қосымша деңгейде қабылдаушы жағына дерек өрнектеледі. Бірақта екі Қосымша деңгей тіке байланыса алмайды. Нәтижесінде дерек Ұсынылатын деңгейге келеді, ал бұл деңгей дерекке өзінің жеке бөлігін қосады және әрі қарай дерек Сеанстық деңгейге беріледі. Сеанстық деңгей өзінің кезегінде жеке бөлік қосады және дерек әрі қарай Транспорттық деңгейге келеді. Осылайша әр деңгей өзінің кезегінде бөлік енгізіп, өзінен кейінгі деңгейге деректі беріп отырады. Бұл деректің битке конвертирленуі және Физикалық деңгейдің байл ортасына жетуі.

OSI моделі байланыс салдарын бірнеше ішкі сауалдарға бөледі [5]. Протоколдар сол ішкі сауалдарды шешеді. Белгілі деңгейде арнайы протоколдар істейді. Барлық ішкі сауалдарды шешкенде жалпы сауал шешіледі, оны орындауға мүмкіндік берген протоколдар жиынын протоколдар стегі деп атайды. Сонымен стек деп байланыс процессін вертикаль бойымен ұйымдастырылған протоколдар жиынын айтамыз.

OSI — моделі екі негізгі протоколдарды қарастырады: байланысты орнату арқылы істейтін протоколдар (connection oriented) және алдын ала байланыс орнатуды қажет етпейтін протоколдaр (connectionless). Біріншісі хабарлама жіберу алдында байланысты орнатқанын қажет етеді. Ол көбіне телефон арқылы жасалады. Екіншісі дейтаграмдық деп аталады да, почта жәшігіне хат салғандай, хабарламаны байланыс жоқ болсада жібере береді.

OSI моделінің деңгейлерінде істейтін протоколдар TCP/IP стегіне жиналған.

Желілер бір-бірімен бір ортақ технология арқылы байланысады. Әр түрлі технологиялар желі деңгейі арқылы түсінісе алады. Бір желідегі технология бойынша анықталған түйін адресі локалді деп аталады. Ал локалді internet-те тармақталған адрес желі деңгейіне шыққан дерек және басқа желілер арқылы таралуы үшін желі деңгейінің тақырыбын қосып алады. Тақырыппен бірге дерек пакетті құрайды. Желі деңгейінің тақырыбы унификацияланған форматты қолданады. Ол қабылдаушы желі адресін және қосымша қызметтік ақпараттан тұрады. Желі деңгейі маршрутты анықтап пакетті желі арасында тасымалдайды. Компьютерлер бір-бірімен байланыс жасай алу үшін оларда бірдей протокол стегі орналасуы қажет. Бір стегтегі деңгей екінші стегтегі сондай деңгеймен байланысады. Бірдей протокол стегін қолданған компьютерлер басқа операциялық жүйемен жұмыс істеседе бір-бірін түсінеді. Стег байланысы: бір компьютерден жіберілген ақпарат оның байланыс деңгейлерімен төмен түсіп екінші компьютердін байланыс деңгейлерімен жоғары көтеріледі. Стегтің әрбір деңгейі (арна деңгейінен басқасы) ақпаратқа өзінің бас тақырыбын қосып төмен жібереді. Жоғары стег боймен көтерілген ақпараттық әр деңгейде оған арналған бас тақырып оқылып, орындалып, ақпараттан айырылып отырады.

OSI моделінің структурасы TSP/IP –да өзгертіліп қолданады. Олардың сәйкестігі 2, 3 — кестелерде көрсетілген.

2-кесте. OSI және TSP/IP моделінің сәйкестігі

3-кесте. OSI мен TCP/IP моделінің сәйкестігі

Компьютерде TSP/IP операциялық жүйеге тәуелсіз жұмыс істейді. TSP/IP протоколының ең маңызды саласы ол интернет деңгейі. Осы деңгей арқылы пакеттер дейтаграммалық амалмен, яғни алдын ала байланыс жасамай тасымалданады. Осы деңгей пакеттерді желі арқылы ең ыңғайлы маршрутпен тасымалдайды.

TSP/IP-компонентері-ол бір ғана протокол емес, ол протоколдар жиыны [6]. TSP/IP пен Internet тікелей байланыста. TSP/IP архитектурасын интернет архитектурасы деп атайды. Оның алғашқы мақсаты аз уақытта файлдармен алмасу. Соның арқасында FTP пайда болады. Одан кейін алыста орналасқан компьютермен терминал арқылы байланыс қызметін басқаратын telnet пен rlogin пайда болады. Трафик өскен сайын байланыс қызметін жақсы атқаратын жаңа протокол қажет болады.

TCP/IP пртоколының қолданба деңгейі тұтынушының қолданбасымен байланысады. Оған ешбір құрылғылардың өзгерістері әсер етпеуі қажет. Транспорт деңгейінің протоколдары желі интерфесіне тәуелді, бірақ олар соңғы нүктелерде ғана орнатылады. Екі төменгі деңгейдің протоколдары желіге тәуелсіз. Олар компьютерлерде де маршрутизторларда да орындала береді. Әр коммуникациялық протокол белгілі бір ақпарат бірлігімен байланысты.

Қазіргі таңда Интернеттің қолданылуы электрондық почта хабарламаларын қабылдау мен жөнелтуден басқа, онымен жұмыс істейтін адамдарға нақты тақырыптар бойынша жинақталған ақпараттарды оқып, өз ақпараттарымен толықтыруына мүмкіндік береді. Интернетті пайдаланушы барлық адамдарға потенциалды түрде хабарлауға тұратындай өте қарапайым тәсіл барлық қажетті ақпараттарды өздерінің жеке сайттарына орналастыру. Қазіргі уақытта Білімді ақпараттандырудың Республикалық орталығы педагогика мен оқыту саласындағы озық тәжірбиелерді тиімді пайдалануға жол ашатын, оқытушылармен, студент, оқушыларға арналған материалдармен өзінің білім порталын толықтыру жұмыстарын жүргізу барысында өте тиімді салыстырмалы түрде қолданылуда.