Το μοντέλο OSI αποτελείται από επτά (7) ιεραρχικά επίπεδα, τα οποία καλύπτουν διάφορες δικτυακές λειτουργίες, πρωτόκολλα και εξοπλισμό. Το χαμηλότερο επίπεδο είναι αυτό που βρίσκεται πιο κοντά στο υλικό και το υψηλότερο πιο κοντά  στην εφαρμογή. Κάθε επίπεδο εκτελεί ένα μικρό υποσύνολο λειτουργιών, που χρειάζονται για την επικοινωνία με ένα άλλο σύστημα. Κάθε επίπεδο επικοινωνεί με τα επίπεδα, που είναι ακριβώς από  πάνω και από κάτω και προσφέρει υπηρεσίες στο ανώτερο του επίπεδο. Στηρίζεται στο ακριβώς από κάτω του επίπεδο, το οποίο εκτελεί τις πρωτογενείς λειτουργίες και παρέχει υπηρεσίες στο ακριβώς από πάνω του. Τα επίπεδα θα πρέπει να είναι έτσι καθορισμένα, ώστε αλλαγές σε ένα επίπεδο να μην χρειάζεται να γίνουν  αλλαγές και σε άλλα επίπεδα. Στη συνέχεια θα κάνουμε μια σύντομη περιγραφή των βασικών λειτουργικών στα επίπεδα αυτά.


Εικόνα 2.13 Σχηματική απεικόνιση του πρωτοκόλλου OSI του I.S.O.

2.6.2.1 Φυσικό επίπεδο

Πρόκειται για το χαμηλότερο επίπεδο και είναι αυτό που βρίσκεται πλησιέστερα στο υλικό (hardware). Στο Φυσικό Επίπεδο (physical layer) καθορίζονται οι ηλεκτρικές, μηχανικές και λειτουργικές προδιαγραφές για τη μετάδοση των δεδομένων πάνω από ένα φυσικό μέσο, όπως, π.χ. η οπτική ίνα, το ομοαξονικό καλώδιο, η μικροκυματική ζεύξη κ.ά. Για παράδειγμα, οι ερωτήσεις που θα πρέπει να απαντηθούν από τις προδιαγραφές του Φυσικού Επιπέδου είναι της μορφής:

  • Ποια στάθμη τάσης (volt) αντιστοιχεί στο bit 1 και ποια στο bit 0;
  • Ποια είναι η χρονική διάρκεια (msec) του παλμού ενός bit;
  • Ποια είναι η διαδικασία εγκαθίδρυσης της σύνδεσης με το δίκτυο πριν από τη μετάδοση των δεδομένων και ποια η διαδικασία τερματισμού αυτής;
  • Πώς καθορίζεται ο ρυθμός μετάδοσης των δεδομένων;
  •  Σε τι σήμα αντιστοιχεί ο κάθε ακροδέκτης (pin) του συνδετήρα του δικτύου (network connector);

Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να τονίσουμε ότι στο Φυσικό Επίπεδο τα δεδομένα γίνονται αντιληπτά ως μια «ακατέργαστη» ακολουθία bits και δεν μας απασχολεί καθόλου τι ακριβώς πληροφορία μεταφέρεται.

2.6.2.2 Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων

Το Επίπεδο Σύνδεσης Δεδομένων (data link layer) μας παρέχει την αξιόπιστη μεταφορά των δεδομένων πάνω από τα φυσικά μέσα[1]. Έτσι, στο επόμενο επίπεδο (Επίπεδο Δικτύου) το φυσικό μέσο μετάδοσης εμφανίζεται ως ένας σύνδεσμος απαλλαγμένος από σφάλματα μεταφοράς, κάτι που στην πραγματικότητα δεν ισχύει. Πιο απλά το επίπεδο αυτό ασχολείται με το να μετατρέπει έναν επικοινωνιακό δίαυλο σε μια ζεύξη. Για να επιτευχθεί αυτό απαιτείται:

  • Τεμαχισμός των δεδομένων εισόδου σε πλαίσια δεδομένων (frames), (ένας τρόπος υλοποίησης αυτής της λειτουργίας είναι, για παράδειγμα, να προστεθούν ειδικές ακολουθίες από bits στην αρχή (επικεφαλίδες-headers) και στο τέλος (ουρά-tails) κάθε πλαισίου).
  • Μετάδοση ακολουθιακά των πλαισίων αυτών και επεξεργασία των πλαισίων της απόκρισης που ο δέκτης στέλνει στον πομπό.
  •  Έλεγχος και διόρθωση των σφαλμάτων μετάδοσης (πχ από θόρυβο) των πλαισίων.
  • Ρύθμιση του ρυθμού μετάδοσης έτσι ώστε ένας αργός δέκτης να μην κατακλύζεται με bits από έναν γρήγορο πομπό.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, με βάση τους διαφορετικούς τρόπους χειρισμού των σφαλμάτων μεταφοράς και της ροής δεδομένων, το Επίπεδο Σύνδεσης Δεδομένων μπορεί να προσφέρει περισσότερες από μία υπηρεσίες στο Επίπεδο Δικτύου. Επιπλέον, εάν το φυσικό μέσο μετάδοσης υποστηρίζει κάποιο «σχήμα διευθυνσιοδότησης», τότε αυτό υλοποιείται στο Επίπεδο Σύνδεσης Δεδομένων. Έτσι, στην επικεφαλίδα του πλαισίου δεδομένων θα πρέπει να καθορίζεται η «φυσική» διεύθυνση του κόμβου προορισμού του[2]. Με τον όρο «φυσική» διεύθυνση ενός κόμβου εννοούμε τη διεύθυνση της αντίστοιχης μονάδας προσπέλασης του φυσικού μέσου μετάδοσης πάνω από το οποίο υλοποιείται το δίκτυο. Η φυσική διεύθυνση είναι αποτυπωμένη στο υλικό μέρος αυτής της συσκευής προσπέλασης («hardwired») και είναι μοναδική για κάθε συσκευή προσπέλασης του φυσικού μέσου που κατασκευάζεται.

2.6.2.3 Επίπεδο δικτύου

Ο ρόλος του Επιπέδου Δικτύου (network layer) είναι να μεταδίδει την πληροφορία από τον σταθμό πηγής στον σταθμό προορισμού μέσω του δικτύου. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο να γίνει απόδοση διευθύνσεων στα πακέτα και μετατροπή των λογικών διευθύνσεων και των ονομάτων σε φυσικές διευθύνσεις. Η βασική λειτουργία του επιπέδου είναι:

  • η παραλαβή πηγαίων μηνυμάτων (από το επίπεδο 4),
  • η μετατροπή τους σε πακέτα (μονάδα μέτρησης της πληροφορίας στο επίπεδο 3) 
  • η κατεύθυνση των πακέτων αυτών προς τον προορισμό τους.

Το επίπεδο δικτύου είναι επίσης υπεύθυνο για τη διατήρηση της ομαλής κυκλοφορίας των πακέτων στο δίκτυο και την αντιμετώπιση των συμφορήσεων που πολλές φορές παρουσιάζονται σ’ αυτό, όπως και για την τήρηση λογιστικών στοιχείων κίνησης.

2.6.2.4 Επίπεδο μεταφοράς

Στο Επίπεδο Μεταφοράς (transmission layer) αποκαθίσταται το «κανάλι επικοινωνίας» μεταξύ των τερματικών κόμβων, μέσω του οποίου θα μεταβιβάζονται αξιόπιστα τα μηνύματά τους. Η βασική λειτουργία του επιπέδου αυτού είναι :

  • Η παραλαβή των δεδομένων από το επίπεδο συνόδου (μηνύματα), ο τεμαχισμός τους, αν χρειάζεται, σε μικρότερα κομμάτια (μικρότερα μηνύματα), η προώθησή τους στο επίπεδο δικτύου και επίσης να εξασφαλίζει ότι τα κομμάτια θα φτάσουν στην άλλη άκρη της ζεύξης σωστά (δηλαδή πακέτα στη σωστή σειρά, χωρίς λάθη και χωρίς απώλειες).

Επιπλέον, παρέχει τη ζητούμενη ποιότητα υπηρεσίας στο επίπεδο συνόδου (π.χ. προτεραιότητα, μέγιστη αποδεκτή καθυστέρηση, επίπεδο ασφάλειας μέγιστος αποδεκτός ρυθμός λαθών) και παρακολουθεί τη ροή των πακέτων προς το δίκτυο φροντίζοντας να αποφεύγεται η υπερφόρτωση των πόρων του δικτύου[3].

2.6.2.5 Επίπεδο συνόδου

Το Επίπεδο Συνόδου (session layer) επιτρέπει σε δύο εφαρμογές, που εκτελούνται σε διαφορετικούς υπολογιστές τη δημιουργία, τη χρήση και τον τερματισμό μιας σύνδεσης που ονομάζεται σύνοδος (session). Παρέχει στα υψηλότερα επίπεδα, υπηρεσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία συνόδων, όπως: 

  • Τη δυνατότητα να ξεκινήσουν μια σύνοδο.
  • Τη δυνατότητα διαλόγου, εμποδίζοντας τα δυο μέρη να μεταδίδουν ταυτόχρονα.
  • Τη δυνατότητα να διαχειρίζονται τμηματικά τη σύνδεση, να διαχωρίζουν δηλαδή τη σύνοδο σε μέρη. Έτσι πχ. σε περίπτωση που κατά τη διάρκεια της μετάδοσης των δεδομένων μιας συνόδου διαπιστωθεί σφάλμα, δίνεται η δυνατότητα να επαναληφθεί η μετάδοση από ένα σημείο και μετά και να επανέλθει η σύνοδος σε ομαλή κατάσταση.
  • Τη δυνατότητα να τερματίζουν τη σύνοδο με επιτυχία (εφόσον και τα δυο μέρη συμφωνούν να σταματήσουν).
2.6.2.6 Επίπεδο παρουσίασης

Το Επίπεδο Παρουσίασης (presentation layer) ασχολείται με την αναπαράσταση των δεδομένων και έχει ως κύρια λειτουργία:

  • την εξασφάλιση της αναγνωσιμότητάς τους, ακόμα και μεταξύ κόμβων που χρησιμοποιούν διαφορετικές μορφές αναπαράστασης της πληροφορίας.
Άλλες λειτουργίες του είναι:
  • Ο μετασχηματισμός των δεδομένων σε τυπική μορφή που την αναμένει το επίπεδο εφαρμογών.
  • Η διαμόρφωση των δεδομένων έτσι ώστε να μπορούν να προχωρήσουν από την πρωτογενή μορφή τους στο επίπεδο εφαρμογής, στο επίπεδο συνόδου.

Στο επίπεδο αυτό τα δεδομένα υφίστανται συμπίεση, κρυπτογράφηση, κωδικοποίηση και όποια άλλη διαμόρφωση απαιτεί η μορφή δεδομένων ή ο σχεδιαστής του πρωτοκόλλου[4].

2.6.2.7 Επίπεδο εφαρμογής

Το Επίπεδο Εφαρμογής (application layer) είναι η κύρια διασύνδεση χρήστη - εφαρμογής και το επίπεδο που δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να προσπελάσει μέσω μιας εφαρμογής τις πληροφορίες που υπάρχουν σε ένα δίκτυο. Στο επίπεδο αυτό αντιστοιχούν οι κατάλληλες εφαρμογές ώστε να παρέχονται λειτουργίες και μηχανισμοί για την υποστήριξη και διαχείριση των εφαρμογών. Το επίπεδο αυτό είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία των δεδομένων από την εφαρμογή ή την είσοδο των εισερχόμενων δεδομένων στην εφαρμογή. Εδώ γίνεται ο προσδιορισμός του πρωτοκόλλου στο οποίο αναφέρονται οι εφαρμογές και η δημιουργία των κατάλληλων μηνυμάτων, για να διαπιστωθεί αν είναι διαθέσιμη η αντίστοιχη εφαρμογή από την άλλη πλευρά του δικτύου. Στο επίπεδο εφαρμογής ανήκουν για παράδειγμα: το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (e-mail), η μεταφορά αρχείων (file transfer, ftp), η πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων (data base access), η σύνδεση σε απομακρυσμένους σταθμούς εργασίας (remote login).


[1] Το επίπεδο data link layer υποδιαιρείται σε δύο υποεπίπεδα: Το υποεπίπεδο Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο (Medium Access Control-MAC) που αφορά κυρίως τον καθορισμό των πρωτοκόλλων αναγνώρισης και πρόσβασης στο φυσικό μέσο και το υποεπίπεδο Λογικού Ελέγχου Σύνδεσης, (Logical Link Control - LLC) που αφορά κυρίως τον καθορισμό του λογικού ελέγχου της σύνδεσης των δεδομένων καθώς ελέγχει τον συγχρονισμό, την πολυπλεξία, τη ροή και την εμφάνιση σφαλμάτων.

[2] Με τον όρο «φυσική» διεύθυνση ενός κόμβου εννοούμε τη διεύθυνση της αντίστοιχης μονάδας προσπέλασης του φυσικού μέσου μετάδοσης πάνω από το οποίο υλοποιείται το δίκτυο. Η φυσική διεύθυνση είναι αποτυπωμένη στο υλικό μέρος αυτής της συσκευής προσπέλασης («hardwired») και είναι μοναδική για κάθε συσκευή προσπέλασης του φυσικού μέσου που κατασκευάζεται. Η διεύθυνση αυτή αναφέρεται και ως Medium Access Control Address

[3] Επειδή σε αυτό το επίπεδο ελέγχεται η από άκρο σε άκρο επικοινωνία, το Επίπεδο Μεταφοράς (και όλα τα ανώτερα από αυτό επίπεδα) υλοποιείται μόνο στους τερματικούς και όχι στους ενδιάμεσους κόμβους

[4] Συμπίεση κειμένου ή μηνύματος, κρυπτογράφηση κειμένου ή μηνύματος, μετατροπή από έναν κώδικα σε άλλο (π.χ. από ASCII σε EBCDIC).