Базовая эталонная модель вос и ее характеристики

Была предложена семиуровневая модель взаимодействия открытых систем. Каждый уровень обеспечивает свой определенный аспект взаимодействия сетевых устройств. Каждый уровень этой модели охватывает некоторую группу сетевых функций, при этом каждая из таких групп отделена друг от друга стандартными интерфейсами, поэтому имеют самостоятельный характер. Взаимодействие по вертикали описывается интерфейсом – взаимодействие между слоями. Взаимодействие по горизонтали между одинаковыми уровнями описывается протоколом.

Протокол – набор правил и методов взаимодействия открытых систем, охватывающих основные процедуры и форматы, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сетях.

Краткая характеристика уровней эталонной модели вос

Седьмой уровень – прикладной, он включает в себя средства управления прикладными процессами, то есть на этом уровне определяются и оформляются в блоки те данные, которые подлежат передачи после сети.

Шестой уровень – представительный, здесь реализуются функции представления данных (кодирования, форматирования, структурирования).

Пятый уровень – сеансовый, предназначен для организации и синхронизации диалога, ведущегося объектами сети. На этом уровне определяется тип связи (дуплекс, полудуплекс), начало и окончание заданий, последовательность и режим обмена запросами и ответами, взаимодействия партнеров.

Четвертый уровень – транспортный, предназначен для управления каналами в сети передачи данных. На этом уровне обеспечивается связь между оконечными пунктами. К функциям транспортного уровня относятся:

- мультиплексирование и демультиплексирование (сборка/разборка пакетов);

- обнаружение и устранение ошибок передачи данных;

- реализация заказанного уровня услуг (заказанной скорости и надежности передач).

Третий уровень – сетевой, на этом уровне происходит формирование пакетов по правилам тех промежуточных сетей, через которые проходит исходный пакет и маршрутизация пакетов, то есть, определение и реализация маршрутов, по которым передаются пакеты, то есть маршрутизация сводится к образованию логических каналов.

Логическим каналом называется виртуальное соединение двух и более объектов сетевого уровня, при котором возможен обмен данными между этими объектами.

Понятию логического канала необязательно соответствует некоторое физическое соединение линий передачи данных между связываемыми пунктами. Это понятие введено для абстрагирования от физической реализации соединения.

Еще одной важной функцией сетевого уровня после маршрутизации является контроль нагрузки на сеть с целью предотвращения перегрузок.

Второй уровень – канальный, предоставляет услуги по обмену данными между логическими объектами предыдущего, то есть сетевого уровня и выполняет функции, связанные с формированием и передачей кадров, обнаружением и исправлением ошибок, которые могут возникать на физическом уровне.

Кадром называется пакет канального уровня, поскольку пакет на предыдущих уровнях может состоять из одного или нескольких кадров.

Первый уровень – физический, предоставляет механические, электрические, функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и разъединения логических соединений между логическими объектами канального уровня. Реализует функции передачи бита данных через физические среды. Именно на физическом уровне осуществляется представление информации в виде электрических или оптических сигналов, преобразование формы сигналов, выбор параметров физических сред передачи данных.

Сложность функций канального уровней делает целесообразным его разделение в локальных вычислительных сетях на два подуровня: управления доступом к каналу и управление логическим каналом (MAC и LLC). Ко второму подуровню LLC относится та часть функций канального уровня, которые не связаны с особенностью передающиеся ряды.

Вопросы для самопроверки

1. Что послужило основой для построения эталонной модели ВОС?

2. Что такое «открытая система»?

3. Из каких частей состоит открытая система?

4. Что означает термин «взаимосвязь открытых систем»?

5. Как достигается совместимость компонентов автоматизированных информационных систем?

6. В чем заключается модель открытой системы?

7. Что называется интерфейсом?

8. Что называется протоколом?

9. Что называется логическим каналом? На каком уровне образуются логические каналы?

10. На каком уровне осуществляется модуляция?

Лекция №17.

Цель лекции – изучение сетевых протоколов, их роли и функций.

Задачи лекции:

- изучить функции сетевых протоколов,

- изучить типы функциональных профилей

Вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Сетевые протоколы их роль и функции. Функциональные профили

2. Стеки протоколов и их назначение. Стек OSI. Стек TCP/IP.

Сетевой протокол представляет собой набор синтаксических правил обеспечивающих смысловую связь между взаимодействующими в рамках данной информационной системы независимыми устройствами.

Протокол – набор правил взаимодействующих функциональных блоков, расположенных на одном уровне. Протокол может быть реализован как программно, так и аппаратными средствами.

Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.

Уровни протоколов и их связь с уровнями модели ВОС

В рамках модели ВОС уровни протоколов связаны с уровнями эталонной модели следующим образом.

Уровни эталонной модели	Уровни и функции протоколов
Прикладной	Инициализация и прием заказов
Представительный	Добавление в пакет форматированной, отобранной и инициированной информации
Сеансовый	Добавление информации о трафике с указанием момента отправки пакета
Транспортный	Добавление информации, необходимой для обработки ошибок
Сетевой	Добавление адресной информации и инструкции о местоположении пакета относительно последовательности передаваемых пакетов
Канальный	Добавление информации для проверки ошибок и подготовки данных для физической передачи
Физический	Передача пакета, как потока бита данных посредством электромагнитных сигналов

Функциональные профили

Существует большое количество различных протоколов, среди которых особое место занимают те протоколы, которые определяются международными стандартами OSI. Было разработано большое число стандартов для всех семи уровней в области взаимодействия открытых систем. Эти стандарты отличаются достаточной гибкостью и предусматривают множество различных вариантов, реализовать которые во всем многообразии не только невозможно, но и не нужно. Поэтому для решения возникающих задач подбираются необходимые сетевые службы из множества определяющих их стандартов. В результате чего создаются функциональные профили. Каждый из профилей определяет группу вариантов в рамках существующих международных стандартов. Существует множество типов функциональных профилей. По числу используемых уровней ВОС выделяют:

а) полные функциональные профили;

б) коллапсные функциональные профили;

в) базовые функциональные профили;

г) смешанные функциональные профили, которые в отдельных случаях работают как полные, а других – как коллапсные.

Профили первых двух типов охватывают все семь уровней моделей ВОС. Однако коллапсные профили включают в себя как минимум физический, канальный и прикладной уровни. Остальные уровни на коллапсном профиле могут либо отсутствовать полностью, либо использоваться частично. Как правило, функции этих уровней резко упрощены или передаются двум основным уровням.

Базовый профиль определяет лишь взаимодействие и взаимосвязь стандартов нескольких нижних уровней, то есть, базовый профиль является лишь фундаментом, на котором строятся полные или коллапсные профили, и самостоятельного значения не имеют.

Стеки протоколов и их назначение

Несколько протоколов могут использоваться совместно и в этом случае они образуют набор протоколов, называемых стеком.

Уровни (стеки) протоколов соответствуют уровням эталонной модели ВОС. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков, некоторые из них являются наиболее распространенными. К числу таковых относится стек – OSI (ВОС). Этот стек является международным, независимым от производителей сетевого оборудования, стандартным. В силу того, что протоколы OSI требуют больших затрат в вычислительной мощности, они более предпочтительны для мощных машин, чем для сетей персонального компьютера (ПК). Поэтому была предложена другая разновидность стеков, среди которых одним из наиболее распространенных является стек TCP/IP. В частности, только в сети Internet объединено несколько десятков млн. компьютеров по миру, которые взаимодействуют между собой посредством протоколов этого стека.

Стек OSI, его назначение и особенности

Стек OSI полностью соответствует эталонной модели взаимодействия открытых систем и представляет собой набор конкретных спецификаций протоколов для всех семи уровней эталонной модели ВОС. На нижних уровнях стек поддерживает такие стандартные протоколы как Ethernet, Tokin Ring, FDDI, а также протоколы глобальных сетей.

Протокол стека OSI отличается большой сложностью и неоднозначностью спецификаций. Это обусловлено тем, что разработчики стека стремились предать ему максимальную универсальность и учесть в нем все возможные случаи и тенденции развития сетевых технологий. Из – за своей сложности протоколы OSI требуют больших затрат вычислительной мощности и поэтому более предпочтительными для случаев мощных машин, чем персональный компьютер (ПК).

Стек TCP/IP и его характеристика

Одним из наиболее распространенных стеков является TCP/IP. Большинство компьютеров взаимодействует через Internet посредством этого стека. Этот стек был разработан по инициативе министерства обороны США свыше 20 лет назад для экспериментальной сети Arpanet. Большой вклад в развитие этого стека внес университет в Бельгии, который реализовал протокол этого стека в своей версии операционной системы Unix. Популярность этой операционной системы привела к тому, что стек TCP/IP получил широкое распространение и использовался для связи компьютеров в сети Internet и в большом количестве локальных сетей.

К недостаткам протоколов этого стека можно отнести высокие требования к вычислительным ресурсам, а также сложность администрирования. Тем не менее, на сегодня это самый популярный стек протоколов, который широко применяется как в глобальных, так и локальных сетях.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое «сетевой протокол»?

2. Как реализуется сетевой протокол?

3. Как связаны уровни протоколов с уровнями эталонной модели?

4. В результате чего создаются функциональные профили»?

5. Что включает «полный функциональный профиль»?

6. Что включает коллапсный функциональный профиль?

7. Что определяет базовый профиль?

8. Что называется стеком протоколов?

9. В чем особенности стека OSI?

10. В чем особенности стека TCP/IP?

33