14. Модели взаимодействия компонентов рис

14.1. Понятие промежуточной среды

Обмен информацией между людьми требует, по крайней мере, двух партнеров, которые понимают друг друга и обладают некоторыми общими знаниями. Этот обмен может происходить только в том случае, если партнеры используют и соблюдают некоторые правила. Обмен информацией можно представить в виде трехуровневой коммуникационной модели (рис. 1), в которой предмет определяет цель обмена, язык обеспечивает содержательную реализацию обмена, а средства позволяют передавать между партнерами сигналы, используемые для обмена информацией. Рис. 6. Представление обмена информации в виде трехуровневой модели

Примером реализации данной модели является телефонный разговор между покупателем и продавцом какого-либо товара, в котором:

1) Предметом является выработка соглашения о цене купли или продажи.

2) Языком являются коммерческие термины русского языка, используемые при купле-продаже товара.

3) Средством передачи информации является телефон. Существенной особенностью данной модели является независимость уровней данной модели друг от друга при обмене информацией, т.е. для реализации той же цели обмена можно использовать другой язык (например, английский) не меняя остальных уровней или (также не меняя остальных уровней) изменить телефон как средство реализации обмена на непосредственный речевой контакт. До начала обмена информацией необходимо установить и согласовать набор правил, по которым будет осуществляться взаимодействие между партнерами.

Вследствие независимости уровней друг от друга необходимо установить правила взаимодействия:

- между элементами двух соседних уровней, например, между языком и средствами,

- между элементами одного и того же уровня у разных партнеров. При представлении процесса обмена информацией между компьютерами используются аналогичные принципы.

Модель распределенной сетевой информационной системы разбивается на уровни, каждый из которых выполняет одну или несколько определенных функций.

Эти уровни:

• логически расположены друг над другом,

• самые нижние уровни выполняют функции физического соединения в сети,

• самые верхние уровни относятся к прикладным задачам, связанным с приемом и передачей информации в сети. В конкретных реализациях сетей разными разработчиками использовалось различное количество уровней, выполняющих разные наборы функций (примерами являются четырехуровневая сеть Internet и пятиуровневая сеть SNA фирмы IBM).

15. Сетевые протоколы

Сетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи.

Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Стек протоколов— иерархически организованный наборсетевых протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети.

Наиболее популярные стеки протоколов: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet и SNA. Большинство протоколов (все из перечисленных, кроме SNA) одинаковы на физическом и на канальном уровне, но на других уровнях как правило используют разные протоколы.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы— IEEE или ISO.

ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI.

В соответствии с этой моделью протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи.

В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС).

Модель OSI— это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:

• на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи;

• на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;

• сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;

• транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;

• задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях;

• уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;

• прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями — обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Модель OSI заканчивается 1-м уровнем — физическим.

На этом уровне 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 (нуля 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.

Каждому уровню модели с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент (фрагмент) данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов.

По уровням модели эти элементы данных определяются следующим образом::

- на физическом уровне мельчайшая единица — бит,

- на канальном уровне информация объединена - в кадры,

- на сетевом уровне информация объединена — в пакеты (датаграммы),

- на транспортном уровне информация объединена — в сегменты.

Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма, сегмент — считается сообщением.

Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней.

К базовым сетевым технологиям относятся уровни: