No Image

Эталонная модель взаимосвязи открытых систем

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020
Состояние отпатрулирована

Сетевая модель OSI — сетевая модель стека (магазина) сетевых протоколов OSI/ISO. Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.

Содержание

Уровни модели OSI [ править | править код ]

Модель OSI
Уровень (layer) Тип данных (PDU [1] ) Функции Примеры
Host
layers
7. Прикладной (application) Данные Доступ к сетевым службам HTTP, FTP, POP3, WebSocket
6. Представления (presentation) Представление и шифрование данных ASCII, EBCDIC
5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи RPC, PAP, L2TP
4. Транспортный (transport) Сегменты

Прямая связь между конечными пунктами и надёжность TCP, UDP, SCTP, PORTS Media [2]
layers
3. Сетевой (network) Пакеты (packet) Определение маршрута и логическая адресация IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk 2. Канальный (data link) Биты (bit)/
Кадры (frame) Физическая адресация PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, сетевая карта. 1. Физический (physical) Биты (bit) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными USB, кабель («витая пара», коаксиальный, оптоволоконный), радиоканал

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

  • тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),
  • тип модуляции сигнала,
  • сигнальные уровни логических дискретных состояний (нули и единицы).

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей.

Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представления и прикладного уровней.

К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Прикладной уровень [ править | править код ]

Прикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer ) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

  • позволяет приложениям использовать сетевые службы:
  • удалённый доступ к файлам и базам данных,
  • пересылка электронной почты;
  • отвечает за передачу служебной информации;
  • предоставляет приложениям информацию об ошибках;
  • формирует запросы к уровню представления.
  • Уровень представления [ править | править код ]

    Уровень представления (англ. presentation layer ) обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или шифрование/дешифрование, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

    Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

    Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

    Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфрейм компании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его использует большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

    Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от доступа несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так, что они могут передаваться по сети.

    Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами.

    Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт, разработанный Объединённой экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); в повседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.

    Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов (англ. Musical Instrument Digital Interface , MIDI) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт, описывающий звуковые и видео элементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.

    Сеансовый уровень [ править | править код ]

    Сеансовый уровень (англ. session layer ) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

    Транспортный уровень [ править | править код ]

    Транспортный уровень (англ. transport layer ) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приёма), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы и не исключает возможности потери пакета целиком или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетов данных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и наоборот, склеивая фрагменты в один пакет.

    Сетевой уровень [ править | править код ]

    Сетевой уровень (англ. network layer ) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

    Читайте также:  Смартфон с крепким экраном

    Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).

    Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации — RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

    Канальный уровень [ править | править код ]

    Канальный уровень (англ. data link layer ) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля ошибок, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос повреждённого кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

    Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control ) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control ) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

    На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

    При разработке стеков протоколов на этом уровне решаются задачи помехоустойчивого кодирования. К таким способам кодирования относится код Хемминга, блочное кодирование, код Рида-Соломона.

    В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI ( англ. ) , NDIS, UDI.

    Физический уровень [ править | править код ]

    Физический уровень (англ. physical layer ) — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Составлением таких методов занимаются разные организации, в том числе: Институт инженеров по электротехнике и электронике, Альянс электронной промышленности, Европейский институт телекоммуникационных стандартов и другие. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

    На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

    Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъёмы AUI и BNC.

    При разработке стеков протоколов на этом уровне решаются задачи синхронизации и линейного кодирования. К таким способам кодирования относится код NRZ, код RZ, MLT-3, PAM5, Манчестер II.

    Соответствие модели OSI и других моделей сетевого взаимодействия [ править | править код ]

    Поскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP), разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, далее необходимо описать возможное включение отдельных протоколов других моделей в различные уровни модели OSI.

    Семейство TCP/IP [ править | править код ]

    Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных; UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных; и SCTP, разработанный для устранения некоторых недостатков TCP, в который добавлены некоторые новшества. В семействе TCP/IP есть ещё около двухсот протоколов, самым известным из которых является служебный протокол ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.

    Семейство IPX/SPX [ править | править код ]

    В семействе IPX/SPX порты появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

    В качестве адреса хоста ICX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.

    Критика [ править | править код ]

    В конце 90-х годов семиуровневая модель OSI критиковалась отдельными авторами. В частности, в книге «UNIX. Руководство системного администратора» Эви Немет (англ. Evi Nemeth ) писала:

    Пока комитеты ISO спорили о своих стандартах, за их спиной менялась вся концепция организации сетей и по всему миру внедрялся протокол TCP/IP.

    И вот, когда протоколы ISO были наконец реализованы, выявился целый ряд проблем:

    • эти протоколы основывались на концепциях, не имеющих в современных сетях никакого смысла;
    • их спецификации были в некоторых случаях неполными;
    • по своим функциональным возможностям они уступали другим протоколам;
    • наличие многочисленных уровней сделало эти протоколы медлительными и трудными для реализации.

    Сейчас даже самые ярые сторонники этих протоколов признают, что OSI постепенно движется к тому, чтобы стать маленькой сноской на страницах истории компьютеров.

    Для эффективной реализации пропускной способности каналов передачи и коммутационных узлов необходимо соблюдать определенный набор стандартных процедур (правил) взаимодействия и программных средств, обеспечивающих установление связи, прерывание связи и т.п. Все эти процедуры и правила составляют многоуровневую архитектуру связи. Ее основой является концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Эталонная модель ВОС разработана Международной организацией по стандартизации (МОС) и предназначена для выполнения следующих функций:

    · представления данных в стандартной форме;

    · связи между процессами информационного обмена и синхронизации их работы;

    · управления информационно-вычислительными ресурсами;

    · контроля ошибок и сохранности данных;

    · управления базами данных и запоминающими устройствами;

    · поддержки программ, обеспечивающих технологию передачи и обработки данных, тестирования и др.

    Для упрощения разработки и реализации сетевой архитектуры каждая система разбивается на ряд квазинезависимых функциональных уровней. При этом взаимодействие систем в сети представляется в виде взаимодействия между логическими объектами систем одного функционального уровня. Эталонная модель ВОС состоит из семи уровней (рис. 11.6). Три нижних уровня предоставляют сетевые услуги; четыре верхних уровня – услуги самим оконечным пользователям.

    Рис.11.6. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

    Уровень канала передачи данных и находящийся под ним физический уровень обеспечивают канал безошибочной передачи между двумя узлами в сети. Функция сетевого уровня состоит в том, чтобы установить адрес и маршрут для передачи пакета данных по сети от узла передачи до узла назначения. Пакет может содержать все сообщения или только часть.

    Нижний из верхних уровней ВОС, транспортный уровень, обеспечивает сквозную передачу данных между абонентами сети с заданным качеством обслуживания, которое является составным параметром, определяющим характеристики взаимодействия абонентов: максимальное время установления соединения, пропускную способность, время задержки, вероятность ошибки при передаче сообщений и т.п. Уровень сеанса обеспечивает организацию диалога между абонентами сети, т.е. управление очередностью передачи данных, их приоритетом, процедурой восстановления и т.д. Уровень представления управляет и преобразует синтаксис блоков данных, которыми обмениваются оконечные пользователи (коды, форматы данных, сжатие данных, машинные языки и т.п.). Наконец, прикладной уровень служит для выполнения всех информационно-вычислительных процессов, предоставляемых пользователям через транспортную сеть: электронная почта, телетекст, факс, электронный перевод денежных средств, пакетная передача речевых сообщений и др.

    Читайте также:  Совкомбанк вход в систему юридические лица

    Понятия о протоколах.Правила взаимодействия объектов одного уровня, называемые протоколами, определяют логическое взаимодействие. В эталонной модели ВОС принята концепция, в соответствии с которой взаимодействие объектов одного уровня обеспечивается предоставлением ему услуг смежным нижним уровнем. Правила взаимодействия объектов смежных уровней в одной системе, а также межсетевого обмена называют интерфейсами. В настоящее время наиболее проработанными являются основные стандарты Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ – в настоящее время МСЭ-Т) и МОС, на них ориентированы проекты крупных сетей.

    Широкое распространение получили сети передачи данных с коммутацией пакетов в соответствии с рекомендацией (стандартом) Х.25 МККТТ. Эти сети являются сетями передачи данных общего пользования, предоставляющими услуги трех нижних уровней эталонной модели ВОС.

    Рекомендация МККТТ Х.25 охватывает соединение терминалов передачи данных (компьютеров и других систем и приборов пользователей) с сетью передачи данных. Общим для любых устройств пользователя является оконечное устройство передачи данных (ОУПД). Соединение этого устройства с сетью осуществляется через специальное линейное оборудование, называемое линейным устройством передачи данных (ЛУПД). Обычно ОУПД требует установления соединения с другим ОУПД с помощью сети. Доступом ОУПД к сети является ЛУПД, с которым это ОУПД соединяется. Сеть обеспечивает управление соединением между устройствами ЛУПД. Протокол Х.25 управляет только обменом данных между ОУПД и ЛУПД на каждом конце и является протоколом сопряжения.

    Протокол Х.25 организован по трехуровневой архитектуре, соответствующей трем нижним уровням модели ВОС (рис. 11.7). Как и в архитектуре ВОС, нижний физический уровень обеспечивает необходимое физическое соединение между ОУПД и ЛУПД. Блоку уровня канала присвоено специальное название “кадр”. Типовой формат такого кадра показан на рис. 11.8. Начало и конец кадра обозначаются специальной восьмиразрядной комбинацией символов 01111110, обозначенной буквой Ф. Буквой А обозначено поле адреса, У- поле управляющих символов, а ПС – поле проверочных символов, служащих для обнаружения ошибок. Буквой И обозначено информационное поле, в котором располагаются данные, полученные от вышестоящего сетевого уровня (пакет). Сетевому уровню модели ВОС в протоколе сопряжения Х.25 соответствует уровень пакетов. Между ОУПД и ЛУПД, с которым оно соединяется, может быть установлено до 4096 каналов. С этой целью применяется 12-разрядное адресное поле.

    Рис.11.7. Взаимосвязь между архитектурами ВОС и Х.25

    Рис.11.8. Типовой формат кадра

    Каждый пакет данных от ОУПД при установлении соединения несет свой 12-разрядный номер логического канала. Очередной задачей уровня пакетов протокола Х.25 является предоставление процедур для реализации каждой услуги, включая процедуры установления соединения и разъединения, защиты от ошибок. Подробности процедур уровня пакетов, а также различные форматы пакетов, механизмы управления потоком в протоколе Х.25 описаны в специальной литературе. * Там же описаны протоколы других уровней архитектуры ВОС.

    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

    Обобщенная структура любой программной или информационной системы может быть представлена двумя взаимодействующими частями: функциональной частью, включающей в себя прикладные программы, которые реализуют функции прикладной области; средой или системной частью, обеспечивающей исполнение прикладных программ.

    С этим разделением и обеспечением взаимосвязи тесно связаны две группы проблем стандартизации: стандарты интерфейсов взаимодействия прикладных программ со средой ИС, прикладной программный интерфейс API; стандарты интерфейсов взаимодействия самой ИС с внешней для нее средой EEI. Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего описания среды ИС, архитектуру, с точки зрения конечного пользователя, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего функциональные части ИС.

    Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и интерфейсов взаимодействия между компонентами самой среды представляют собой точные описания всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфейса. Совокупность таких описаний составляет эталонную модель взаимосвязи открытых систем OSI. Эта модель используется более 20 лет, она "выросла" из сетевой архитектуры System Network Architecture (SNA), предложенной компанией "IBM". Модель взаимосвязи открытых систем используется в качестве основы для разработки многих стандартов ISO в области ИТ. Публикация этого стандарта подвела итог многолетней работы многих известных стандартизующих организаций и производителей телекоммуникационных средств.

    В 1984 г. модель получила статус международного стандарта ISO 7498, а в 1993 г. вышло расширенное и дополненное издание ISO 7498-1–93. Стандарт имеет составной заголовок "Информационно-вычислительные системы – Взаимосвязь (взаимодействие) открытых систем – Эталонная модель". Краткое название: "Эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем" (Open Systems Interconnection/Basic Reference Model – OSI/BRM).

    Модель основана на разбиении вычислительной среды на семь уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами и обеспечивает связь уровней вне зависимости от внутреннего построения уровня в каждой конкретной реализации (рис. 6.6). Основным достоинством этой модели является детальное описание связей в среде с точки зрения технических устройств и коммуникационных взаимодействий. Вместе с тем она не принимает в расчет взаимосвязь с учетом мобильности прикладного программного обеспечения.

    Преимущества "слоистой" организации модели взаимодействия заключаются в том, что она обеспечивает независимую разработку уровневых стандартов, модульность разработок аппаратуры и программного обеспечения информационно-вычислительных систем и способствует тем самым техническому прогрессу в этой области.

    Рис. 6.6. Семиуровневая модель взаимодействия (взаимосвязи) открытых систем – модель BОС

    Согласно ISO 7498 выделяют семь уровней (слоев) информационного взаимодействия, которые отделены друг от друга стандартными интерфейсами: уровень приложения (прикладной уровень), уровень представления, сеансовый (уровень сессии), транспортный, сетевой, канальный, физический.

    В соответствии с этим информационное взаимодействие двух или более систем представляет собой совокупность информационных взаимодействий уровневых подсистем, причем каждый слой локальной ИС взаимодействует, как правило, с соответствующим слоем удаленной системы. Взаимодействие осуществляется при помощи соответствующих протоколов связи и интерфейсов. Кроме того, применяя методы инкапсуляции, можно использовать одни и те же программные модули на различных уровнях.

    Протоколом является набор алгоритмов (правил) взаимодействия объектов одноименных уровней различных систем.

    Интерфейс – это совокупность правил, в соответствии с которыми осуществляется взаимодействие с объектом данного или другого уровня. Стандартный интерфейс в некоторых спецификациях может называться услугой.

    Инкапсуляция – это процесс помещения фрагментированных блоков данных одного уровня в блоки данных другого уровня.

    При разбиении среды на уровни соблюдались следующие общие принципы:

    • • не создавать слишком много мелких разбиений, так как это усложняет описание системы взаимодействий;
    • • формировать уровень из легко локализуемых функций – в случае необходимости это позволяет быстро перестраивать уровень и существенно изменить его протоколы для использования новых решений в области архитектуры, программно-аппаратных средств, языков программирования, сетевых структур, не изменяя при этом стандартные интерфейсы взаимодействия и доступа;
    • • располагать на одном уровне аналогичные функции;
    • • создавать отдельные уровни для выполнения таких функций, которые явно различаются по реализующим их действиям или техническим решениям;
    • • проводить границу между уровнями в таком месте, где описание услуг является наименьшим, а число операций взаимодействий через границу (пересечение границы) сведено к минимуму;
    • • проводить границу между уровнями в таком месте, где в определенный момент должен существовать соответствующий стандартный интерфейс.
    Читайте также:  Упал телевизор не включается

    Каждый уровень имеет протокольную спецификацию, т.е. набор правил, управляющих взаимодействием равноправных процессов одного и того же уровня, и перечень услуг, которые описывают стандартный интерфейс с расположенным выше уровнем. Каждый уровень использует услуги расположенного ниже уровня, каждый расположенный ниже предоставляет услуги расположенному выше. Приведем краткую характеристику каждого уровня.

    • 1. Уровень приложения (прикладной уровень). Этот уровень связан с прикладными процессами. Протоколы предназначены для обеспечения доступа к ресурсам сети и программам-приложениям пользователя. На данном уровне определяется интерфейс с коммуникационной частью приложений. В качестве примера протоколов прикладного уровня можно привести протокол Telnet, который обеспечивает доступ пользователя к хосту (главному вычислительному устройству, одному из основных элементов в многомашинной системе или любому устройству, подключенному к сети и использующему протоколы TCP/IP) в режиме удаленного терминала.
    • 2. Уровень представления. На этом уровне информация преобразуется к такому виду, в каком это требуется для выполнения прикладных процессов. Например, выполняются алгоритмы преобразования формата представления данных – ASCII или КОИ-8. Если для представления данных используется дисплей, то эти данные по заданному алгоритму формируются в виде страницы, которая выводится на экран.
    • 3. Сеансовый уровень (уровень сессии). На данном уровне устанавливаются, обслуживаются и прекращаются сессии между представительными объектами приложений (прикладными процессами). В качестве примера протокола сеансового уровня можно рассмотреть протокол RPC (Remote Procedure Call). Как следует из названия, данный протокол предназначен для отображения результатов выполнения процедуры на удаленном хосте. В процессе выполнения этой процедуры между приложениями устанавливается сеансовое соединение. Назначением данного соединения является обслуживание запросов, которые возникают, например, при взаимодействии приложения-сервера с приложением-клиентом.
    • 4. Транспортный уровень. Данный уровень предназначен для управления потоками сообщений и сигналов. Управление потоком является важной функцией транспортных протоколов, поскольку этот механизм позволяет надежно обеспечивать передачу данных по сетям с разнородной структурой. При этом в описание маршрута включаются все компоненты коммуникационной системы, обеспечивающие передачу данных на всем пути от устройств отправителя до приемных устройств получателя. Управление потоком заключается в обязательном ожидании передатчиком подтверждения приема обусловленного числа сегментов приемником. Число сегментов, которое передатчик может отправить без подтверждения их получения от приемника, называется окном.

    Существует два типа протоколов транспортного уровня: сегментирующие и дейтаграммные. Сегментирующие протоколы транспортного уровня разбивают исходное сообщение на блоки данных транспортного уровня – сегменты. Основной функцией таких протоколов является обеспечение доставки этих сегментов до объекта назначения и восстановление сообщения. Дейтаграммные протоколы не сегментируют сообщение, они отправляют его одним пакетом вместе с адресной информацией. Пакет данных, который называется "дейтаграмма" (Datagram), маршрутизируется в сетях с переключением адресов или передается по локальной сети прикладной программе или пользователю.

    • 5. Сетевой уровень. Основной задачей протоколов сетевого уровня является определение пути, который будет использован для доставки пакетов данных при работе протоколов верхних уровней. Для того чтобы пакет был доставлен до какого-либо хоста, этому хосту должен быть поставлен в соответствие известный передатчику сетевой адрес. Группы хостов, объединенные по территориальному принципу, образуют сети. Для упрощения задачи маршрутизации сетевой адрес хоста составляется из двух частей: адреса сети и адреса хоста. Таким образом, задача маршрутизации распадается на две – поиск сети и поиск хоста в этой сети.
    • 6. Канальный уровень (уровень звена данных). Назначением протоколов канального уровня является обеспечение передачи данных в среде передачи по физическому носителю. В канале формируется стартовый сигнал передачи данных, организуется начало передачи, производится сама передача, проводится проверка правильности процесса, производится отключение канала при сбоях и восстановление после ликвидации неисправности, формирование сигнала на окончание передачи и перевода канала в ждущий режим.

    На канальном уровне данные передаются в виде блоков, которые называются кадрами. Тип используемой среды передачи и ее топология во многом определяют вид кадра протокола транспортного уровня, который должен быть использован.

    При использовании топологии "общая шина" и "один-ко-мно- гим" (Point-to-Multipoint) средства протокола канального уровня задают физические адреса, с помощью которых будет производиться обмен данными в среде передачи и процедура доступа к этой среде. Примерами таких протоколов являются протоколы Ethernet (в соответствующей части) и HDLC. Протоколы транспортного уровня, которые предназначены для работы в среде типа "один-к-одному" (Point-to-Point), не определяют физических адресов и имеют упрощенную процедуру доступа. Примером протокола такого типа является протокол РРР.

    7. Физический уровень. Протоколы этого уровня обеспечивают непосредственный доступ к среде передачи данных для протоколов канального и последующих уровней. Данные передаются с помощью протоколов в виде последовательностей битов (для последовательных протоколов) или групп битов (для параллельных). На этом уровне определяются набор сигналов, которыми обмениваются системы, параметры этих сигналов (временные и электрические) и последовательность формирования сигналов при выполнении процедуры передачи данных. Кроме того, на данном уровне формулируются требования к электрическим, физическим и механическим характеристикам среды передачи, передающих и соединительных устройств.

    Указанные ранее функции всех уровней можно отнести к одной из двух групп: либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями вне зависимости от устройства сети, либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети.

    Три верхних уровня – прикладной, представительный и сеансовый – ориентированы на приложения и практически не зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие-либо изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию.

    Три нижних уровня – физический, канальный и сетевой – являются сетезависимыми, т.е. протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

    Рис. 6.7. Схема практической реализации модели ВОС

    На рис. 6.7 показана схема практической реализации модели ВОС (OSI), в которой работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой операционной системой взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры.

    Коммуникационное устройство в зависимости от типа может работать: только на физическом уровне (повторитель); на физическом и канальном уровнях (мост); физическом, канальном и сетевом уровнях, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

    Таким образом, эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем описывает и реализует стандартизованную систему взаимодействия в процессах обмена информацией и данными между прикладными программами и системами в вычислительных сетях. Стандартизация интерфейсов обеспечивает полную прозрачность взаимодействия вне зависимости от того, каким образом устроены уровни в конкретных реализациях модели.

    Комментировать
    0 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    Adblock detector