В настоящее время взаимодействие в компьютерных сетях описывается с помощью модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Модель была разработана Международной Организацией по Стандартизации (International Standard Organization, ISO) в 1984 году и представляет собой международный стандарт для проектирования сетевых коммуникаций.
Модель OSI предполагает уровневый подход к построению сетей. Каждый уровень модели обслуживает различные этапы процесса взаимодействия. Работу модели OSI обеспечивают различные службы, каждая на своем уровне. Службы работают по определенным правилам - протоколам. Соответственно, на каждом уровне работает свой протокол. Все вместе, данные службы выполняют одну общую работу - передачу данных по сети, придерживаясь общего правила (общего протокола). Примером такого протокола может служить сетевой протокол TCP/IP, состоящий из различных протоколов и служб. Говоря о протоколе TCP/IP, всегда подразумевается набор протоколов сетевого и транспортного уровней. Набор протоколов TCP/IP еще называют стеком протоколов, в состав которого входят два основных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) - протокол транспортного уровня и IP (Internet Protocol) - протокол сетевого уровня. Деление на уровни упрощает совместную работу оборудования и программного обеспечения. Ниже приведена модель OSI, разделяющая сетевые функции на семь уровней:
Физический уровень (Physical layer) определяет способ физического соединения компьютеров в сети. Функциями средств, относящихся к данному уровню, являются побитовое преобразование цифровых данных в сигналы, передаваемые по физической среде (например, по кабелю), а также собственно передача сигналов.
Канальный уровень (Data Link layer) отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень, поэтому на данном уровне предусмотрены средства адресации, позволяющие однозначно определить отправителя и получателя во всем множестве абонентов, подключенных к общей линии связи. В функции данного уровня также входит упорядочивание передачи с целью параллельного использования одной линии связи несколькими парами абонентов. Кроме того, средства канального уровня обеспечивают проверку ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем.
Сетевой уровень (Network layer) обеспечивает доставку данных между компьютерами сети, представляющей собой объединение различных физических сетей. Данный уровень предполагает наличие средств логической адресации, позволяющих однозначно идентифицировать компьютер в объединенной сети. Одной из главных функций, выполняемых средствами данного уровня, является маршрутизация - целенаправленная передача данных конкретному получателю независимо от его расположения относительно отправителя.
Транспортный уровень (Transport layer) реализует передачу данных между двумя программами, функционирующими на разных компьютерах, обеспечивая при этом отсутствие потерь и дублирования информации, которые могут возникать в результате ошибок передачи нижних уровней. В случае, если данные, передаваемые через транспортный уровень, подвергаются фрагментации, то средства данного уровня гарантируют сборку фрагментов в правильном порядке.
Сессионный (или сеансовый) уровень (Session layer) позволяет двум программам поддерживать продолжительное взаимодействие по сети, называемое сессией (session) или сеансом. Этот уровень управляет установлением сеанса, обменом информацией и завершением сеанса. Он также отвечает за идентификацию, позволяя тем самым только опреде-ленным абонентам принимать участие в сеансе, и обеспечивает работу служб безопасности с целью упорядочивания доступа к информации сессии.
Уровень представления (Presentation layer) осуществляет промежуточное преобразование данных исходящего сообщения в общий формат, который предусмотрен средствами нижних уровней, а также обратное преобразование входящих данных из общего формата в формат, понятный получающей программе.
Прикладной уровень (Application layer) предоставляет высокоуровневые функции сетевого взаимодействия, такие, как передача файлов, отправка сообщений по электронной почте и т.п.
При уровневой организации процесса взаимодействия должны соблюдаться следующие требования:
компоненты одного уровня одной системы могут взаимодействовать с компонентами только того же уровня другой системы. Набор правил, определяющих порядок взаимодействия средств, относящихся к одному и тому же уровню и функционирующих в разных системах, называется протоколом (protocol).
в рамках одной системы компоненты какого-либо уровня могут взаимодействовать только с компонентами смежных (вышележащего и нижележащего) уровней. Правила взаимодействия между собой средств, относящихся к смежным уровням и функционирующих в одной системе, называются интерфейсом (interface).
Хотя различные компоненты, относящиеся к разным уровням сетевой модели формально должны быть функционально независимыми друг от друга, при практической разработке протоколов такая независимость не всегда выдерживается. Это объясняется тем, что попытка добиться точного соответствия эталонной модели может привести к неэффективности работы программно-аппаратного обеспечения, реализующего протокол. Поэтому практическая реализация методов взаимодействия, как правило, подразумевает разработку не отдельных протоколов, а целых наборов протоколов - стеков, включающих зависимые друг от друга протоколы смежных уровней модели OSI.
Архитектура сетевых средств Windows
Сетевое обеспечение Windows имеет уровневую архитектуру, соотносящуюся с уровнями модели OSI.
На самом нижнем уровне физические устройства - сетевые адаптеры (Network Interface Card, NIC) и модемы (modem), обеспечивающие возможность подключения компьютеров к линиям связи. Как правило, эти устройства реализуют функции физического и частично - канального уровня.
Второй уровень составляют программные компоненты, обеспечивающие функции канального уровня, не реализованные аппаратно. К ним относятся:
драйверы устройств;
драйверы протоколов удаленного доступа;
программное обеспечение, реализующее взаимодействие по технологиям IrDA и ATM;
Третий уровень составляют драйверы транспортных протоколов, представляющие собой реализации основных современных стеков сетевого и транспортного уровня модели OSI. Для стандартизации взаимодействия транспортных протоколов со средствами нижнего уровня предназначен интерфейс NDIS (Network Driver Interface Specification).
К средствам верхнего уровня архитектуры сетевого программного обеспечения Windows относятся различные службы. Основными из них являются:
служба рабочей станции, обеспечивающая клиентскому компьютеру доступ к файлам и папкам, расположенным на удаленном компьютере;
служба сервера, обеспечивающая предоставление доступа другим компьютерам к локальным файлам и папкам.
В исполнительной системе Windows эти службы представлены отдельными компонентами, реализованными в качестве драйверов файловых систем - редиректором и сервером. Редиректор и сервер взаимодействуют с транспортным уровнем через стандартный интерфейс транспортных драйверов (Transport Driver Interface, TDI), что позволяет использовать в сетях Windows любой транспортный протокол.
Дополнительно Windows позволяет устанавливать клиентские службы для доступа к ресурсам сетей, управляемых другими операционными системами, например Nowell NetWare или MAC OS.
