Štandardy v oblasti dátových sietí, tak ako aj samotných počítačových systémov sú mimoriadne dôležité, pretože umožňujú vzájomnú spoluprácu rôznych zariadení od rôznych výrobcov. Týkajú sa všetkých aspektov činností, od konektorov až po prenos súborov. Umožňujú tak zostavenie otvorených systémov (Open systems), ktoré vyhovujú rôznym štandardom. Väčšinou ide o štandardy, ktoré vydávajú rôzne štandardizačné komisie (napr.: ISO) alebo o štandardy niektorých výrobcov (DNA model firmy DEC, SNA model firmy IBM, ...) prevzaté aj inými výrobcami. Systémy, ktoré nedodržujú štandardy a umožňujú prepájať len podsystémy, resp. zariadenia jedného výrobcu sa označujú ako uzavreté systémy (Closed systems). V súčasnosti najmä sa potvrdilo nasadzovanie otvorených systémov, a to hlavne pre rozvoj rôznych typov distribuovaných systémov založených na verejných a privátnych dátových sieťach.
Na riadenie komunikácie medzi jednotlivými uzlami siete je potrebná celá množina technických a programových prostriedkov. Štruktúru riadenia tejto komunikácie spolu s technickými a programovými prostriedkami definuje sieťová architektúra. Riadenie komunikácie predstavuje rozsiahly problém. Ako najlepšie riešenie sa ukázalo dekomponovanie tohoto problému do hierarchicky usporiadaných vrstiev. Boli navrhnuté rôzne dekompozície, ktoré reprezentujú rôzne vrstvové modely sieťovej architektúry. Takto reprezentované modely poskytujú väčšiu flexibilitu vzhľadom na zmeny v sieťovej architektúre.
Každá vrstva má špecifikované funkcie tvoriace časť z riadenia komunikácie, ako aj definovaný spôsob komunikácie so susednou nižšou a vyššou vrstvou. Tým je špecifikované rozhranie (interface) medzi vrstvami. Vyššia vrstva je vždy žiadateľom o vykonanie nejakej služby, nižšia vrstva je zase poskytovateľom služby pre vyššiu vrstvu. Komunikácia v sieti prebieha medzi dvoma uzlami, pritom medzi sebou komunikujú rovnocenné vrstvy (peer-to-peer). Rovnocenné vrstvy komunikujú medzi sebou na základe presne dohodnutých pravidiel, s definovaným formátom vymieňania údajovej entity - protokolovej dátovej jednotky PDU (Protocol Data Unit). Súbor pravidiel, procedúr a formátov pre komunikáciu tvorí komunikačný protokol. Každá vrstva obsahuje aspoň jeden protokol. Jednotlivé časti protokolov popisujú komunikačné funkcie. Príkladom komunikačnej funkcie je funkcia riadenia smerovania v sieti, funkcie detekcie chýb v prenose, komprimácia údajov, ... Ku každému vrstvovému modelu možno priradiť súbor protokolov, nakoľko tie isté komunikačné funkcie môžu byť implementované rôznymi spôsobmi. Zo súboru protokolov možno vytvoriť protokolový zásobník, v ktorom i-tá položka zodpovedá jednému protokolu na i-tej vrstve modelu.
V každom modeli možno vrstvy rozdeliť do skupín:
• sieťovo závislé
• aplikačno orientované
ISO referenčný model sieťovej
architektúry
V oblasti počítačových sietí bol organizáciou ISO (International Standards
Organization) prijatý ako medzinárodný štandard referenčný model sieťovej
architektúry prepájania otvorených systémov - štandard ISO 7498. Tento
štandard sa označuje ako RM OSI alebo ISO/OSI. Model je sedemvrstvový,
špecifikuje iba činnosti jednotlivých vrstiev a voľne popisuje rozhrania
medzi vrstvami. Konkrétne protokoly a služby jednotlivých vrstiev vznikali
a vznikajú postupne ako samostatné štandardy ISO, resp. iných inštitúcií
(IEEE, CCITT, ...).
Prenos dát medzi dvoma aplikáciami, napr. medzi vysielajúcim procesom
A a prijímajúcim procesom B prebieha tak, že na strane vysielača sa postupne
v každej vrstve pridáva k údajom z vyššej vrstvy, resp. aplikácie, hlavička
obsahujúca riadiace informácie a na strane príjemcu sa postupne hlavičky
odoberajú. Riadiace informácie možno rozdeliť do dvoch skupín podľa toho,
komu sú určené:
• nižšej vrstve na strane vysielača, ktorá ich odoberie a vykoná požadované
činnosti
• rovnakej vrstve na strane príjemcu
Na úrovni spojovej vrstvy sa pridáva aj ukončenie, ktoré sa používa na
zabezpečenie dát proti prenosovým chybám.
Jednotlivé bloky dát v horných štyroch vrstvách sa všeobecne označujú
ako k-PDU, kde k je označenie vrstvy, napr. A-PDU, P-PDU, ... Pre dolné
tri vrstvy (od sieťovej dolu) sa používa označenie paket, rámec a bitový
reťazec.
Do skupiny sieťovo závislých vrstiev patria dolné tri vrstvy, ich funkcie
sú závislé od konkrétneho typu siete. Tieto vrstvy „vidia” časť alebo
celú skutočnú topológiu siete. Do skupiny aplikačno orientovaných vrstiev
patria horné tri vrstvy, pre ktoré je typ siete transparentný a používajú
sa ako programová podpora aplikačným procesom. Rozhranie medzi týmito
skupinami tvorí transportná vrstva.
Poskytuje služby spojovej vrstve, zabezpečuje sériový prenos bitov medzi dvoma uzlami pomocou fyzickej prenosovej cesty. Zaoberá sa rozhraním (mechanické a elektrické parametre, špecifikácia konektorov, káblov, a pod.) medzi dvoma sieťovými uzlami.
Využíva služby fyzickej vrstvy na prenos blokov dát - rámcov (frames). Fyzická vrstva prenáša do spojovej vrstvy iba súvislý reťazec bitov, spojová vrstva musí vedieť rozoznať začiatok a koniec rámca, jeho jednotlivé polia. Zabezpečuje tiež detekciu porúch, ktoré sa môžu vyskytnúť na prenosovej ceste a prejavujú sa zmenou hodnôt niektorých bitov. Zodpovedajúcej vrstve na strane vysielača potvrdzuje prijatie rámcov, v prípade chybných rámcov vyžaduje opätovné vysielanie. Riadi tiež tok dát medzi dvoma uzlami, aby nedošlo k lokálnemu stavu uviaznutia komunikácie. Poskytuje služby sieťovej vrstve.
Využíva služby spojovej vrstvy, poskytuje služby transportnej vrstve. Zabezpečuje smerovanie v sieti, a tým prenos dátových blokov - paketov medzi ľubovoľnými uzlami siete. Sieťová vrstva je jediná, ktorá „vidí” skutočnú topológiu siete. Taktiež v niektorých prípadoch riadi tok dát a zabezpečuje prenos proti chybám.
Využíva služby sieťovej vrstvy, poskytuje služby relačnej vrstve. Poskytuje päť tried služieb rôznej kvality pre rôzne typy sietí. Trieda 0 je najjednoduchšia, zabezpečuje len základné funkcie potrebné pre vytvorenie spojenia a prenos dát. Predpokladá sa, že sieťová prípadne spojová vrstva vie ošetriť prípadné chyby, že chybovosť v sieti je malá. Trieda 4 je najzložitejšia, má naviac funkcie pre riadenie toku a zabezpečenie proti chybám. Predpokladá sa, že nižšie vrstvy sa nevedia zotaviť z chýb a sieť môže mať veľkú chybovosť (WAN siete). Zaoberá sa komunikáciou len medzi koncovými používateľmi, t.j. medzi vysielajúcim uzlom a koncovým uzlom (end-to-end communication). Tu sa už vytvára predstava úplnej topológie - predstava, že každý uzol má priame prepojenie s ľubovoľným uzlom. Pri vysielaní zabezpečuje segmentáciu dlhých správ do paketov a pri príjme zloženie paketov do pôvodnej správy.
Využíva služby transportnej vrstvy, poskytuje služby prezentačnej vrstve. Nadväzuje, udržiava a ruší logické spojenia - relácie medzi koncovými účastníkmi. V prípade poloduplexnej komunikácie riadi smer komunikácie. Zabezpečuje vkladanie bodov návratu do prenášaných blokov dát, ktoré v prípade niektorých komunikačných chýb slúžia na označenie miesta v postupnosti prenášaných dát, odkiaľ sa bude prenos opakovať.
Využíva služby prezentačnej vrstvy, poskytuje služby aplikačnej vrstve. Stará sa o prezentáciu údajov, ich bezpečnosť a napríklad aj kryptovanie.
Využíva služby prezentačnej vrstvy, poskytuje služby koncovým používateľom - aplikačným procesom. Zabezpečuje používateľské rozhranie k sieťovým informačným službám, ktoré zahŕňajú napríklad prenos súborov, elektronickú poštu, prácu so vzdialenými súbormi, ...
Aplikačná vrstva v podstate zahŕňa tú časť z používateľských procesov, ktorá používa spoločné, resp. všeobecne použiteľné prístupy. Napríklad pri prenose súborov ich kódovanie do vhodného prenosového formátu, vytvorenie logického spoja - asociácie s adresátom, zrušenie asociácie, ... Služby poskytované vrstvou vlastne odbremeňujú používateľa od implementácie procedúr prístupu do prostredia siete.