5. Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем

Управление таким сложным, использующим многочисленную и разнообразную аппаратуру процессом, как передача и обработка данных в разветвлённой сети, требует формализации и стандартизации процедур (Слайд 11):

• выделения и освобождения ресурсов компьютеров и системы телекоммуникации;

• установления и разъединения соединений;

• маршрутизации, согласования, преобразования и передачи данных;

• контроля правильности передачи;

• понимания сетями друг друга при их взаимодействии;

• исправления ошибок и т. д.

Указанные задачи решаются с помощью системы протоколов и стандартов, регла­ментирующих нормализованные процедуры взаимодействия элементов сети при установлении связи и передаче данных.

Протокол — это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислитель­ной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодей­ствия, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети. Реализацией протокольных процедур обычно управляют специ­альные программы, реже аппаратные средства.

Но и внутри сети протоколы обеспечивают разные варианты обраще­ния с информацией, разные виды сервиса при работе с ней. От эффективности этих сервисов, их надёжности, простоты, удобства и распространённости зависит то, насколько эффективна и удобна вообще работа человека в сети. Международной организацией по стандартизации (ISO — International Organisa­tion for Standardization) разработана система стандартных протоколов, получившая название базовой модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnec­tion - OSI).

Её также называют эталонной семиуровневой логической моделью открытых систем.

Открытая система — система, доступная для взаимодействия с другими система­ми в соответствии с принятыми стандартами.

Эта система протоколов базируется на технологии разделения всех процедур взаимодействия на отдельные мелкие функциональ­ные уровни, для каждого из которых легче создать стандартные алгоритмы их по­строения.

Модель OSI представляет собой самые общие рекомендации для построения стан­дартов совместимых сетевых программных продуктов, она же служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования, то есть эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.

В настоящее время модель взаимодействия открытых систем является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Согласно этой модели в общем случае вычислительная сеть должна иметь для упорядоче­ния функций управления и протоколов 7 функциональных уровней (Слайд 12).

7 - Прикладной уровень (application) — управление терминалами сети и прикладны­ми процессами, которые являются источниками и потребителями информации, передаваемой в сети. Ведает запуском программ пользователя, их выполнением, вводом-выводом данных, управлением терминалами, административным управ­лением сетью, начиная от простой передачи данных и до формирования технологии виртуальной реальности. На этом уровне функционируют технологии, являющиеся надстройкой над инфраструктурой собственно передачи данных: электронной почты, теле- и видеоконференций, удалённого доступа к ресурсам, работы в среде Интернет и т. д.

6 - Уровень представления (presentation) — интерпретация и преобразование пере­даваемых в сети данных к виду, удобному для прикладных процессов. Обеспечи­вает представление данных в согласованных форматах и синтаксисе, трансляцию и интерпретацию программ с разных языков, шифрование данных. На практике многие функции этого уровня задействованы на прикладном уровне, поэтому про­токолы уровня представлений не получили развития и во многих сетях практи­чески не используются.

5 - Сеансовый уровень (session) — организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами, а именно - инициализация и поддержание сеанса между абонен­тами сети, управление очерёдностью и следующими режимами передачи данных (Слайд 13):

• симплекс – односторонняя связь – только приём, или только передача,

• по­лудуплекс – смешанная связь – один передаёт, многие принимают,

• дуплекс – двухсторонняя связь - одновременно приём и передача,

• мультиплекс – приём или передача информации одновременно от многих пользователей.

4 - Транспортный уровень (transport) — управление сегментированием данных (сег­мент — блок данных транспортного уровня) и сквозной передачей (транспорти­ровкой) данных от источника к потребителю (обмен управляющей информацией и установление между абонентами логического канала, обеспечение качества пе­редачи данных). Этот уровень обеспечивает оптимальное использование услуг, предоставляемых на сетевом уровне, в части максимальной пропускной спо­собности при минимальных затратах. Протоколы транспортного уровня развиты очень широко и интенсивно используются на практике. Большое внимание на этом уровне уделено контролю достоверности передаваемой информации.

3 - Сетевой уровень (network) — управление логическим каналом передачи данных в сети (адресация и маршрутизация данных, коммутация: каналов, сообщений, пакетов и мультиплексирование). На этом уровне реализуется главная телеком­муникационная функция сетей — обеспечение связи её пользователей. Каждый пользователь сети обязательно использует протоколы этого уровня и имеет свой уникальный сетевой адрес, используемый протоколами сетевого уровня. На этом уровне выполняется структуризация данных — разбивка их на пакеты и присвоение пакетам сетевых адресов (пакет — блок данных сетевого уровня). Интернет построен на взаимодействии пары протоколов TCP\IP (соответственно транспортного и сетевого уровней).

2 - Канальный уровень (data—link) — формирование и управление физическим каналом передачи данных между объектами сетевого уровня; установление, поддержание и разъединение логических каналов, обеспечение кодонезависимости физических соединений, контроля и исправления ошибок передачи. На этом уровне действуют, например, протоколы доступа к моноканалу. Управление выполняется на уровне кадров (кадр — блок данных на канальном уровне).

1 - Физический уровень (physical) — установление, поддержание и расторжение соединений с физическим каналом сети (обеспечение нужными физическими реквизитами подключения к физическому каналу). Управление выполняется на уров­не цифровых битов (импульсы, их амплитуда, форма) и аналоговых (амплитуда, частота, фаза непрерывного сигнала).

Блоки информации, передаваемые между уровнями, имеют стандартный формат: заголовок (header), служебная информация, данные, концевик (Слайд 14).. Каждый уровень при передаче блока информации нижестоящему уровню снабжает его своим заго­ловком. Заголовок вышестоящего уровня воспринимается нижестоящим как пе­редаваемые данные.

Таким образом, базовая модель взаимодействия открытых систем (OSI) может быть представлена, как структура передачи данных с добавленными заголовками (Слайд 15).