15. Многоуровневый подход к стандартизации в компьютерных сетях. Понятие «интерфейс», «стек протоколов»

При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в следующем. Все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, то есть имеются вышележащие и нижележащие уровни (рис. 1.21). Множество модулей, составляющих каждый уровень, сформировано таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы всех модулей, принадлежащих некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, и возможность их легкой замены.

Рис. 1.21. Многоуровневый подход - создание иерархии задач

Средства сетевого взаимодействия, конечно, тоже могут быть представлены в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модули нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами упомянутого нижележащего уровня. А на верхнем уровне работают модули, предоставляющие пользователям доступ к различным службам - файловой, печати и т. п.

Проблема совместимости аппаратного и программного обеспечения одна из наиболее острых в компьютерных сетях. Прогресс в этой области невозможен без разработки стандартов. Идеологической основой стандартизации в компьютерных сетях является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.

В 1984 г. Международная организация по стандартизации ISO выпустила ряд спецификаций, названных эталонной моделью взаимодействия открытых систем OSI Модель OSI стала международным стандартом для построения сетей различных типов.

Протоколом называется набор формализованных правил, по которым обмениваются информацией сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах сети. Интерфейсом называется набор формализованных правил, по которым обмениваются информацией сетевые компоненты соседних уровней одного узла.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно.Модель OSI включает 7-уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический.

16. Сетезависимые уровни эталонной модели взаимодействия открытых систем

Уровни модели OSI делятся на 2 группы:

• сетезависимые;

• сетенезависимые.

К сетезависимым относятся три нижних уровня: сетевой, канальный, физический. К сетенезависимым относятся: прикладной, представительный, сеансовый. Транспортный уровень занимает промежуточное положение между нижними и верхними уровнями.

Для обозначения единиц данных в процедурах обмена на определенных уровнях применяются специальные термины: сообщение, пакет, кадр, дейтаграмма, сегмент.

Сетевой уровень (Network Layer) (пакет)

Предназначен для объединения сетей с разными принципами передачи данных в единую сеть. Маршрутизатор – это уст-во которое собирает инфу о подключенных сетях и на ее основании пересылает пакеты в сеть назначения. Выбор маршрута – маршрутизация. Маршрутизация – главная задача сетевого уровня. На сетевом уровне работает 3 вида протоколов:

Сетевые протоколы(служат для передачи данных от одного маршрутизатора другому. IP, IPX). Протоколы маршрутизации( для построения и потдержания табл маршрутизации .RIP,DSPF). Протоколы разрешения адресов(ARP)

Структура пакета: [Заголовок][Данные]

Канальный уровень (Data-Link Layer) (кадр)

Кадры – это логически организованная структура, в которую можно помещать данные.

Обеспечивает надежную передачу данных через физич. уровень. Основная задача канал. уровня – формирование кадра и отправка его в сеть и получение его из сети.

Еще одна функция канального уровня – управление доступом к среде передачи (метод доступа). При выполн. Основной задачи, канальный уровень выполняет: физическую адресацию, выявление неисправностей оборудования, обнаружение и коррекция ошибок.

Кадры имеют след структуру:

Заголовок([][Адрес получ][Адрес отправ]), Данные, Концевик [Конторльн. сумма]

Физический уровень (Physical Layer) (бит)

ОН описывает процесс прохождения сигналов через среду передачи между сетевыми устройствами

На этом уровне стандартизируются:

• характеристики физических сред передачи данных (полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и т.д.);

• характеристики электрических и оптических сигналов, передающих дискретную информацию (крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения и тока передаваемого сигнала, тип кодирования двоичной информации, скорость передачи и т.д.);

• способ соединения сетевого кабеля с платой сетевого адаптера (типы разъемов, количество контактов в разъемах и их функции).

Физический уровень должен обеспечивать синхронизацию битов, гарантируя, что переданная единица будет воспринята именно как единица, а не как ноль.

Со стороны компьютера функции физического уровня выполняет сетевой адаптер или последовательный порт.