Эталонная модель сети
Наличие больших объемов вычислений внутри учреждений, без выхода (передачи) информации за их пределы, и заметный рост информации, передаваемой между учреждениями, привели к тому, что рядом фирм были разработаны вычислительные сети. Однако большое разнообразие в их архитектурных решениях затрудняло обмен информацией между сетями. Для упрощения решения этой проблемы требовалось стандартизировать многие решения по сетям. Поэтому в 1977 г. при Комитете по вычислительной технике и обработке информации Международной организации по стандартизации (ISO, International Organization for Standartization) был образован новый подкомитет с целью создать модель межсетевого взаимодействия, на базе которой можно было бы разрабатывать основные направления стандартизации по сетям.
В 1979 г. была создана эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection), называемая обычно «семиуровневой моделью» (рис. 3.1). Функции взаимодействия делятся на ряд слоев, именуемых уровнями (layers). Все уровни модели взаимодействуют строго по иерархической системе: каждый уровень обслуживает уровни, находящиеся выше его, и пользуется услугами уровней, расположенных ниже. Иерархия уровней следующая: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления данных и прикладной. Правила взаимодействия объектов одноименных уровней различных систем называют протоколами, правила взаимодействия объектов смежных уровней одной и той же системы – меж-уровневым интерфейсом. Все протоколы связи соответствующих уровней
| Уровень OSI |
| |||||||||
| 7 | Прикладной | ................... | Прикладной | |||||||
| Информационные процессы | 6 | Представления данных | Протоколы
................... | Представления данных | ||||||
| 5 | Сеансовый | ................... | Сеансовый | |||||||
| Транспортный
процесс | 4 | Транспортный | ................... | Транспортный | ||||||
| Коммуника- | 3 | Сетевой | ................... | Сетевой | ||||||
| ционные | 2 | Канальный | ................... | Канальный | ||||||
| процессы | 1 | Физический | ................... | Физический | ||||||
| Физическая среда | ||||||||||
| Взаимодейству-ющая машина | Операцион-ная среда | Взаимодейству-ющая машина | ||||||||
Рис.3.1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
взаимодействующих устройств были стандартизованы. После определения полного набора протоколов любые два устройства смогут взаимодействовать, несмотря на свои конструктивные особенности, функциональное назначение или внутренний интерфейс. В модели OSI под открытой системой понимается система, выполняющая стандартное множество функций взаимодействия, принятое в информационно-вычислительной сети. На верхнем уровне взаимодействия мы соприкасаемся с прикладными процессами и включаем в модель те их части, которые связаны с передачей информации между системами. Основные части прикладных процессов, связанные с хранением и обработкой информации, в модели не рассматриваются.
На нижнем уровне функции взаимодействия связаны с физическими средствами соединения, по которым передается информация между системами. Топология, структура и параметры этих средств в эталонной модели не рассматриваются.
В информационно-вычислительной сети используются три типа соединений: одностороннее (от одного объекта к другому либо к другим); поочередное двухстороннее (передача информации поочередно в обе стороны); одновременное двухстороннее (передача идет сразу в обе стороны).
Объекты N-го уровня взаимодействуют друг с другом через соединения, создаваемые на (N-1)-м уровне. Все уровни в эталонной семиуровневой модели существуют только для того, чтобы обеспечить работу основного прикладного уровня.
В соответствии с уровнями сети в логической структуре всех систем также выделяются семь уровней взаимодействия. Три верхних уровня определяют информационные процессы, выполняемые в системе, транспортный процесс определяет процедуры передачи информации от системы-отправителя к системе-адресату. На трех нижних уровнях выполняются коммуникационные процессы, осуществляющие передачу данных между множеством взаимодействующих систем.
Физический уровень (physical layer) обеспечивает интерфейс между машиной, участвующей во взаимодействии, и средой передачи сигналов и управляет потоком данных.
Стандарты физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ, EIA RS232.
Канальный уровень (link layer) обеспечивает средства установления, поддержания и освобождения линий передачи данных, связывающих системы друг с другом. Он формирует из данных, передаваемых первым уровнем, так называемые "кадры" или последовательности кадров, осуществляет управление доступом к передающей среде, используемой несколькими машинами, обнаруживает и исправляет ошибки. Самым известным стандартом этого уровня является стандарт ISO – высокоуровневый протокол управления каналом HDLC (High Level Data Link Control).
Сетевой уровень (network layer) реализует функции маршрутизации, чтобы "кадры" II уровня, здесь уже называемые, как правило, "пакетами", могли передаваться через несколько каналов по одной или нескольким сетям. Обычно это требует включения в пакет сетевого адреса, причем адрес скорее относится к подключаемой машине, чем к узлам коммутации. На сетевом уровне осуществляется управление потоками данных, которыми обмениваются системы, не связанные друг с другом физическими соединениями. Самый известный стандарт этого уровня – рекомендации X.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).
Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает взаимодействие процессов в подключенных машинах и сквозное управление движением пакетов между этими процессами, что освобождает отправителя от необходимости ориентироваться на конкретный способ передачи данных.
Рассмотренные уровни (с I по IV) можно рассматривать как уровни передачи данных, уровни же V–VII – это уровни обработки данных.
Сеансовый уровень (session layer) организует и поддерживает сеансы взаимодействия (диалог) между прикладными процессами определенного типа, обрабатываемыми на разных компьютерах. Может быть разрешено несколько сеансовых уровней (а значит, и несколько протоколов) для таких различных по типу процессов, как передача речи в цифровом коде и интерактивные вычисления.
 |
Рис. 3.2. Уровни сетевой архитектуры Windows NT
Уровень представления данных ( presentation layer) осуществляет интерпретацию данных (форматов, кодов, структур, команд), передаваемых во время диалога между прикладными процессами. На передающем компьютере этот уровень преобразует данные из формата, посылаемого прикладным уровнем, в общепринятый формат, а на принимающем компьютере идет обратное преобразование. При управлении экраном терминала реализуются и другие функции, например выделение на экране особо важных полей, защита от стирания некоторых частей экрана и т. д.
Прикладной уровень (application layer) реализует все функции, которые необходимы для обслуживания прикладных процессов и которые не были реализованы всеми предыдущими уровнями. Это функции обслуживания сети, управления заданиями, протоколы обмена данными определенного ти-
па и т. д.
Прикладным процессом называют основной компонент системы, осуществляющий обработку информации для пользователей или административное управление сетью. Прикладной процесс является либо источником, либо потребителем информации.
Примеры прикладных процессов:
· человеко-машинный, в котором человек-оператор работает у пульта терминала;
· внутримашинный, определяемый программой работы с данными, расположенными в ЭВМ;
· производственный, обеспечивающий сбор информации и управляющий технологическим процессом.
Прикладные процессы административного уровня связаны с управлением ресурсами, расположенными на всех уровнях системы.
В реальных системах уровни эталонной модели реализуются по-разному. Имеются свои особенности и для ЛВС. На рис. 3.2 показано, как в Windows NT реализована модель OSI.
Здесь NDIS (Network Driver Interface Specification) – спецификация интерфейса сетевого драйвера, LLC (Logical Link Control) – подуровень управления логической связью уровня канала данных, а RPC (Remote Procedure Call) – поддержка удаленных вызовов процедур.
