Вопрос 1. Логическая организация внутренних процессов в инфокоммуникационной системе. Переход от модели икс к модели ос

Определение ключевых понятий

Инфокоммуникационная система (ИКС) — это система, предназначенная для сбора, обработки, передачи и хранения информации, объединяющая аппаратные средства, программное обеспечение и средства коммуникации.

Открытая система (ОС) — система, которая выполняет стандартное множество функций взаимодействия, принятое в сетях, и способна взаимодействовать с другими системами с использованием открытых стандартов и протоколов.

Логическая организация процессов в ИКС

Логическая структура информационной системы описывает состав модулей переработки информации и информационные и управляющие взаимосвязи между ними. Она включает:

• Модули обработки информации — функциональные компоненты, решающие отдельные задачи

• Каналы взаимодействия — связи между модулями для передачи данных и управляющих сигналов

• Структуры данных — форматы представления информации

Эти модули могут быть реализованы либо программно, либо аппаратно, либо комбинированно.

Переход от модели ИКС к модели ОС (модель OSI)

Основная причина перехода: необходимость стандартизации взаимодействия между системами разных производителей и обеспечения совместимости.

Эталонная модель OSI (Open Systems Interconnection) была разработана как международный стандарт ISO/IEC 7498 для структурирования процессов взаимодействия открытых систем. Она заменила закрытые, несовместимые архитектуры на единую семиуровневую иерархическую модель.

Ключевые различия:

Аспект	ИКС (закрытая модель)	ОС (модель OSI)
Совместимость	Несовместима с другими системами	Совместима с любыми ОС
Стандартизация	Proprietary решения	Открытые международные стандарты
Структура	Монолитная архитектура	7-уровневая иерархия
Логика взаимодействия	Разнородные подходы	Единые протоколы и интерфейсы

Структура взаимодействия процессов в модели ОС

В логическом смысле совокупность программно- и аппаратно-реализованных протоколов, интерфейсов и процедур обмена должна образовывать единую операционную систему сети вне зависимости от способа и места реализации её компонентов.

Три верхних уровня (прикладной, представительный, сеансовый) образуют область обработки данных, реализующую информационные процессы в системах.

Четыре нижних уровня обеспечивают транспортировку данных и физическую доставку.

Практический пример

Переход от проприетарной системы управления базой данных (ИКС) к открытой системе на основе OSI позволяет:

• Подключить клиентов разных производителей

• Использовать стандартные протоколы (TCP/IP)

• Обеспечить масштабируемость и гибкость архитектуры

• Снизить зависимость от одного поставщика

Вопрос 2. Понятие открытой системы. Уровневая организация открытых систем. Достоинства и недостатки

Определение открытой системы

Открытая система — это система, которая:

• Выполняет стандартное множество функций взаимодействия, принятое в сети

• Использует открытые спецификации и протоколы для обмена данными

• Способна взаимодействовать с другими открытыми системами независимо от производителя

• Готова к эволюции и модернизации в зависимости от развития технологий

Открытость может быть как полной, так и частичной. Пример частичной открытости — использование открытого интерфейса ODI (Open Driver Interface) в системе Novell NetWare для подключения драйверов сетевых адаптеров различных производителей.

Уровневая организация открытых систем (модель OSI)

Модель OSI состоит из 7 иерархических уровней, каждый из которых выполняет определённые функции:

Уровень	Наименование	Основная задача	Типовые протоколы
7	Прикладной (Application)	Обеспечение взаимодействия приложений с сетью	HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, FTP
6	Представления (Presentation)	Трансформация формата данных, кодирование, компрессия	SSL/TLS, ASCII, JPEG, MPEG
5	Сеансовый (Session)	Управление сеансами связи, синхронизация	NetBIOS, PPTP, RPC
4	Транспортный (Transport)	Надёжная доставка данных от отправителя к адресату	TCP, UDP, SCTP
3	Сетевой (Network)	Маршрутизация, логическая адресация	IP (IPv4, IPv6), ICMP
2	Канальный (Data Link)	Проверка целостности, исправление ошибок, физическая адресация	PPP, Ethernet, Wi-Fi (802.11)
1	Физический (Physical)	Передача битов по физическим среде	витая пара, оптиковолокно, радиоволны

Ключевые характеристики уровневой организации

Абстракция: каждый уровень ничего не знает о том, как устроены другие уровни. Это позволяет независимо развивать и модернизировать каждый уровень.

Вертикальное взаимодействие: каждый уровень обслуживает уровень выше и обслуживается уровнем ниже.

Горизонтальное взаимодействие: протоколы одного уровня взаимодействуют только с протоколами того же уровня на другом устройстве.

Инкапсуляция: при передаче данные упаковываются в протокольные блоки данных (PDU) с добавлением заголовков каждого уровня. При получении происходит обратный процесс — декапсуляция.

Три верхних уровня — область обработки данных

Прикладной, представительный и сеансовый уровни вместе образуют область обработки информации (где данные имеют нормальный вид: файлы, видео, текст).

Эти уровни используют сервис транспортировки четвёртого уровня для отправки информации от системы-отправителя к системе-адресату.

Достоинства открытых систем на базе модели OSI

1. Совместимость и интероперабельность

• Системы разных производителей могут взаимодействовать между собой

• Пример: компьютер с Linux может взаимодействовать с Windows-сервером через TCP/IP

2. Модульность и гибкость

• Каждый уровень можно разрабатывать и модернизировать независимо

• Возможность замены компонентов без влияния на остальную систему

3. Стандартизация

• Единые международные стандарты (ISO/IEC) упрощают разработку

• Снижается фрагментация на рынке IT-решений

4. Масштабируемость

• Система легко расширяется при добавлении новых устройств и сервисов

• Гибкая архитектура позволяет строить сети любого размера

5. Снижение зависимости от поставщика

• Отсутствие привязки к одному производителю

• Возможность выбора оборудования и ПО от разных вендоров

6. Облегчённое обслуживание и диагностика

• Чёткое разделение функций позволяет быстро локализовать проблемы

• Упрощается поиск и устранение неисправностей

Недостатки открытых систем на базе модели OSI

1. Сложность реализации

• Необходимость соблюдения множества стандартов и протоколов

• Требуется высокая квалификация разработчиков

2. Снижение производительности

• Прохождение данных через 7 уровней добавляет задержку (overhead)

• Каждый уровень добавляет свои заголовки, увеличивая объём данных

3. Избыточность функций

• Не все уровни требуются для каждого приложения

• Излишняя «нагруженность» простых задач

4. Сложность отладки

• Взаимодействие между уровнями может быть трудно отследить

• Необходимы специальные инструменты для анализа сетевого трафика

5. Медленное принятие новых стандартов

• Процесс согласования и стандартизации требует много времени

• Инновации внедряются медленнее, чем в закрытых системах

6. Вариативность реализации

• Разные производители по-разному интерпретируют стандарты

• Могут возникать проблемы совместимости несмотря на наличие стандарта

Практический пример

Сценарий: отправка email по сети

1. Уровень 7 (прикладной) — приложение Outlook готовит письмо с текстом и вложением

2. Уровень 6 (представления) — кодирует текст в UTF-8, сжимает вложение

3. Уровень 5 (сеансовый) — инициирует сеанс SMTP с почтовым сервером

4. Уровень 4 (транспортный) — использует TCP для надёжной доставки

5. Уровень 3 (сетевой) — определяет маршрут через интернет по IP-адресам

6. Уровень 2 (канальный) — упаковывает в Ethernet-кадры и проверяет целостность

7. Уровень 1 (физический) — отправляет биты по кабелю