Информационный процесс обмена данными

Информационный процесс обмена (передачи) данными происходит в любой вычислительной системе. Например, в персональном компьютере через системную (магистральную шину) производится обмен данными, их адресами и командами между оперативной памятью и процессором. К этой шине через согласующие устройства (контроллеры) подключены внешние устройства (дисплей, клавиатура, накопитель на жестком диске и т.д.), которые тоже обмениваются данными с оперативной памятью (ОП). Выполняемая программа хранится в оперативной памяти компьютера и через системную шину передает в процессор команды на выполнение определенных операций. Процессор на их основе формирует свои команды управления, которые по системной шине поступают на соответствующие устройства. Для выполнения операций обработки данных процессор передает в оперативную память адреса необходимых данных и получает их. Результаты обработки снова направляются в ОП. Данные из ОП могут быть передана на хранение во внешние запоминающие устройства, для отражения на дисплеи или печатающем устройстве (принтере), для передачи в вычислительную сеть.

Процессами обмена данными в компьютере управляет операционная система совместно с прикладными программами (приложениями).

Современная технология процесса обмена данными в ИС такова, что не может быть реализована только на одном специальном компьютере, а требует использования сетевого информационного обмена.

Информационная система состоящая из двух и более компьютеров разнесенных в пространстве и объединенных линиями связи называют сетью или распределенной вычислительной системой.

Именно в таких системах процесс передачи данных реализуется в наиболее полном виде и составляет основу функционирования ИС. Основная функция сети - передача различных видов информации (текстовой, графической, звуковой) на расстояние.

Вычислительные сети классифицируются по охватываемой ими территории на локальные и глобальные, что в свою очередь определяет их средства технической реализации

Локальные вычислительные сети (ЛВС) действуют на ограниченной территории (например комната, здание, корпуса) и относятся к одной организации. В ЛВС соединяются ПК с помощью кабеля.

Глобальные сети строятся на уникальных многомашинных комплексах и уникальных системах передачи данных на большие расстояния с разветвленными каналами связи (спутниковыми, телеграфными, телефонными, оптико-волоконными и т.д.).

По объему охвата территории также различают региональные, государственные, межгосударственные сети, а по назначению - универсальные и специализированные.

На начальной стадии создания сетей пользователи столкнулись с проблемой совместимости различных компонентов сетей и различных подходов к пониманию логики обмена данными и определении методов подключения данных. При необходимости использования в одном узле сети изделий различных фирм, возникали не стыковки. Для каждого пользователя разрабатывалась своя модель сети.

Поэтому для единого представления данных в линиях связи по которым передается информация была разработана базовая модель взаимодействия открытых систем - OSI (Open Systems Interconnection.). Основная идея этой модели заключается в том, весь процесс передачи данных разбивается на 7 уровней, благодаря чему общая задача передачи данных расчленяется на отдельные более легко обозримые и формализуемые задачи.

Для каждого уровня разработаны соответствующие стандарты. Каждый уровень использует ниже расположенные уровни, также обслуживает вышестоящие уровни. Данные как бы передаются от уровня к уровню. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше и ниже стоящими уровнями называются протоколами.

Модель OSI разделяет коммуникационные функции на 7 уровней:

1. Физический уровень.

2. Канальный уровень;

3. Сетевой уровень;

4. Транспортный уровень;

5. Сеансовый уровень;

6. Уровень представлений;

7. Уровень приложений;

Функции наиболее низкого - физического уровня находятся на первом уровне. Функции, отвечающие за работу приложений, располагаются на верхнем уровне.

Концепция модели - каждый уровень предоставляет сервис последующему, более высокому уровню. Это позволяет каждому уровню взаимодействовать с тем же уровнем на другом компьютере (рис. 6).

Р ис. 6. Базовая модель взаимодействия открытых систем

Функциональное назначение уровней.

1. Физический уровень определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи (тип кабеля, количество разъемов, назначение каждого разъёма и т.д.), описывает топологию сети и определяет метод передачи данных по кабелю (электрический, оптический).

2. Канальный уровень отвечает за обеспечение безошибочной передачи пакетов. Пакеты содержат исходный адрес и адрес назначения, что позволяет компьютеру извлекать данные, предназначены только ему.

3. Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений, определяет путь (маршрут) прохождения данных от передающего к принимающему компьютеру

4. Транспортный уровень осуществляет контроль качества передачи и отвечает за распознание и коррекцию ошибок.

5. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям на разных компьютерах установить, использовать и завершить соединение, которое называется сеансом. Сеансовый уровень обеспечивает реализует управление диалогом между взаимодействующими процессами (определяет, какая сторона передаёт, когда, как долго и т.д.).

6. Уровень представления служит для преобразования данных, полученных с уровня приложения в повсеместно распознаваемый промежуточный формат, т.е позволяет объединять в единую сеть разнотипные компьютеры (IBM PC, Macintosh, DEC и т.д.), преобразуя их данные в единый формат.

Уровень представления осуществляет управление защитой в сети, осуществляет шифрование данных (при необходимости). Обеспечивает сжатие данных с целью уменьшения количества бит данных, требующих передачи.

7. Уровень приложений (прикладной уровень) позволяет прикладным программам получать доступ к сетевому сервису. Уровень приложений непосредственно поддерживает пользовательские приложения (программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базе данных, электронная почта).

Модель стандарта взаимодействия открытых систем считается лучшей из известных моделей и наиболее часто используется для описания сетевых сред.

Любая вычислительная сеть работает под управлением сетевой операционной системы. Сетевая операционная система - комплекс программ, организующих работу сети, путем обеспечения передачи данных между компьютерами и распределения вычислительных и коммутационных ресурсов между задачами и пользователями.

Сетевая ОС должна обеспечивать для пользователя стандартный и удобный доступ к сетевым ресурсам. Наиболее известной в мире и самой распространенной в России является сетевая операционная система NetWare фирмы Novell.