9.3. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем

Связь представляет собой совокупность сетей и служб связи (рис. 9.12). Служба электросвязи - это комплекс средств, обеспечи­вающий представление пользователям услуг. Вторичные сети обес­печивают транспортировку, коммутацию сигналов в службах электро­связи, первичные снабжают вторичные каналы. Составной частью соответствующей службы является оконечное оборудование, которое располагается у пользователя.

В качестве примера службы можно привести телефонную. Она предоставляет услуги телефонной связи, передачи данных и др.

Следует заметить, что понятия служба и услуга трактуются в лите­ратуре неоднозначно. Так передача данных по телефонным сетям (с использованием телефонной службы) часто рассматривается как служба передачи данных по телефонным каналам [9]. Откуда следу­ет, что стоит владельцу телефона подключить свой компьютер при помощи модема к телефонной сети, как появляется служба. Более логичным нам кажется определение, когда под службой передачи данных мы понимаем систему связи, специально созданную для пе­редачи данных, т.е. совокупность аппаратных и программных средств, методов обработки, распределения и передачи данных.

В то же время служба передачи данных может предоставлять и услуги телефонной связи [10]. Она входит в состав служб докумен­тальной электросвязи (ДЭС), которые обеспечивают обмен (переда­чу) разнообразной нетелефонной информации. В состав служб ДЭС, в соответствии с [11] входят также службы телеграфные и передачи газет, телематические. Каждая служба может иметь ряд применений, которые с позиции пользователя классифицируются как услуги.

Обмен информацией в любых службах электросвязи должен осуществляться по определен­ным, заранее оговоренным правилам. Эти правила (стандарты) разрабатываются рядом между­народных организаций электро­связи.

Так, в 1978 г. в Международной организации по стандартизации (МОС) был создан подкомитет SC16,задачей которого являлась разработка международных стан­дартов для взаимосвязи открытых систем. Под термином «от­крытая система» подразумевалась система, которая может взаимодейст­вовать с любой другой, удовлетворяющей требованиям открытой системы [12]. От­крытой она является тогда, когда соответ­ствует эталонной модели взаимосвязи от­крытых систем (ВОС). Эталонная модель ВОС - наиболее общее описание структуры построения стандартов. Она определяет принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и представляет собой основу для обеспечения возможности параллель­ной разработки множества стандартов, ко­торые требуются для ВОС.

Однако стандарт ВОС должен определять не только эталонную модель, но и конкретный набор услуг, удовлетворяющих эталонной модели, а также набор протоколов, обеспечивающих удовлетворение услуг, для реализации которых они разработаны (рис. 9.13). При этом под протоколом понимается документ, определяющий процедуры и правила взаимодействия одноименных уровней работающих друг с другом систем.

В качестве эталонной модели в 1983 г. утверждена семиуровневая модель (рис. 9.14), в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. Уровень с мень­шим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уров­ню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень лишь потребляет услуги, а самый нижний (1) только их предоставляет.

Рис. 9.14. Структура эталонной модели ВОС

В семиуровневой модели протоколы нижних уровней (1-3) ориен­тированы на передачу информации, верхних уровней (5-7) - на обра­ботку информации. Протоколы транспортного уровня в литературе иногда выделяют отдельно, так как он непосредственно не связан с передачей информации. Однако этот уровень (4) ближе по своим функциям к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним (5-7). Поэтому в дальнейшем мы его будем относить к нижнему уровню.

Задача всех семи уровней - обеспечение надежного взаимодейст­вия прикладных процессов. При этом под прикладными процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информа­ции для нужд пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Однако уровни подстраховывают и проверяют работу друг друга.

Протоколы верхнего уровня (5-7). Прикладной (пользователь­ский) уровень является основным, именно ради него существуют все остальные уровни. Он называется прикладным, поскольку с ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах. Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание инфор­мации, которой обмениваются открытые системы в процессе совме­стного решения некоторой заранее известной задачи.

Шестой уровень называется уровнем представления. Он опреде­ляет в основном процедуру представления передаваемой информа­ции в нужную сетевую форму. Это связано с тем, что сеть объединяет разные оконечные пункты (например, разные компьютеры). Если бы все оконечные пункты в сети были одного типа, то не понадобилось бы введение уровня представления. Так, в сети, объединяющей раз­нотипные компьютеры, информация, передаваемая по сети, должна иметь определенную единую форму представления. Именно эту форму и определяет протокол шестого уровня.

Следующий пятый уровень протоколов называют уровнем сессий, или сеансовым. Его основным назначением является организация способов взаимодействия между прикладными процессами - соеди­нение прикладных процессов для их взаимодействия, организация передачи информации между процессами во время взаимодействия и «рассоединения» процессов.

Далее идут четыре протокола низшего макроуровня. Основная за­дача протоколов низшего уровня сводится к быстрому и надежному перемещению информации. Поэтому протоколы низшего уровня ино-гда называют протоколами транспортной сети. Выход в транспортную сеть осуществляется через так называемый порт. Каждый процесс имеет свой порт. Перед входом в транспортную сеть информация пользователя получает заголовок того процесса, который ее породил, Транспортная сеть обеспечивает передачу информации пользователя с заголовком процесса (сообщения) адресату, используя для этого протоколы низшего уровня.

Протоколы низшего уровня (1-4). Четвертый транспортный уровень в модели ВОС служит для обеспечения пересылки сообще­ний между двумя взаимодействующими системами с использованием нижележащих уровней. Этот уровень принимает от вышестоящего некоторый блок данных и должен обеспечить его транспортировку через сеть связи к удаленной системе. Уровни, лежащие выше транс­портного, не учитывают специфику сети, через которую передаются данные, они «знают» лишь удаленные системы, с которыми взаимо­действуют. Транспортный же уровень должен «знать», как работает сеть, какие размеры блоков данных она принимает и т.п.

Следующие три нижних уровня определяют функционирование уз­ла сети. Протоколы этих уровней обслуживают так называемую транспортную сеть. Как любая транспортная система, эта сеть транс­портирует информацию, не интересуясь ее содержанием. Главная задача этой сети - быстрая и надежная доставка информации.

Основная задача третьего (сетевого) уровня - маршрутизация сообщений, кроме этого он обеспечивает управление информацион­ными потоками, организацию и поддержание транспортных каналов, а также учитывает предоставленные услуги.

Уровень управления каналом (второй уровень), или канальный, представляет собой комплекс процедур и методов управления каналом передачи данных (установление соединения, его поддержание и разъединение), организованный на основе физического соединения, он обеспечивает обнаружение и исправление ошибок.

Таблица 9.1. Функции, выполняемые уровнями систем

№ уровня	Наименование уровня	Функции, реализуемые уровнем
7	Прикладной	Представление или потребление информа­ционных ресурсов. Управление прикладными программами
6	Представительный	Представление (интерпретация) смысла (значения) содержащейся в прикладных про­цессах информации
5	Сеансовый	Организация и проведение сеансов взаимо­действия между прикладными процессами
4	Транспортный	Передача массивов информации, кодиро­ванных любым способом
3	Сетевой	Маршрутизация и коммутация информации, управление потоками данных
2	Канальный	Установление, поддержание и разъединение соединения
1	Физический	Физические, механические и функциональ­ные характеристики каналов

Физический (первый) уровень обеспечивает непосредственную взаимосвязь со средой передачи. Он определяет механические и электрические характеристики, требуемые для подключения, под­держания соединения и отключения физической цепи (канала). Здесь определяются правила передачи каждого бита через физиче­ский канал. Канал может передавать несколько бит сразу (парал­лельно) или последовательно, как это происходит в последователь­ном порте RS232.

Краткая характеристика уровней приведена в табл. 9.1 [13].

Эталонная модель ВОС - удобное средство для распараллелива­ния разработки стандартов для взаимосвязи открытых систем. Она определяет лишь концепцию построения и взаимосвязи стандартов между собой и может служить базой для стандартизации в различных сферах передачи, хранения и обработки информации.