Управление логическим каналом

Реферат

По дисциплине: «Информационные и                                                                                                              телекоммуникационные системы».

 

На тему: «Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем».

 

 

                                                           Выполнил студент

                                                      I курса специальности

«Финансы и кредит»

 

                              Владимир 2002.

 

 

1. Введение. Основные понятия и принципы организации компьютерных сетей.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, а так же различных электронных систем и устройств, подключаемых к компьютерам, обеспечивающую управление и обмен информацией между компьютерами в сети без каких – либо промежуточных носителей информацией. Из этого следует, что главное назначение компьютерных вычислительных сетей в том чтобы упростить и ускорить процесс взаимодействия между конечными пользователями, т.е. клиентами сети, а так же организация доступа пользователей к общим сетевым ресурсам.

Компьютерные сети бывают различных видов: например по их масштабу и территории они подразделяются на локальные(LAN) и глобальные(WAN), по уровню  организации: одноранговые и на основе сервера, по скорости передачи информации на низко-, средне- и высокоскоростные, по типу соединения: на коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалу и в инфракрасном диапазоне, по топологии сети т.е. структуре связей между ее основными функциональными элементами: звездная, шинная, кольцевая.

Функции компьютеров, входящих в сеть можно разделить на три вида:

· Организация доступа к сети,

· Управление передачей информации,

· Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами, используемыми в этой сети:

· Сетевые технические средства представляют собой различные электронные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в вычислительную сеть (кабеля, коммутаторы, концентраторы(Hab), серверы, маршрутизаторы);

· Протокол это набор определенных правил взаимодействия и обмена информации между компьютерами и другими функциональными элементами данной сети;

· Сетевые программные средства обеспечивают корректную работу сети, осуществляют программное управление работой сети и интерфейс с конечным пользователем (сетевая операционная система, программное обеспечение управления сетью);

· Интерфейс – это средства сопряжения функциональных элементов сети. Интерфейсы разделяются на аппаратные и программные.

При этом многообразии характеристик и устройств различных сетей необходимы правила, по которым все составляющие сети будут взаимодействовать друг с другом и с другими сетями эти правила представляют собой протокол взаимодействия в сети. Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях как раз и осуществляется по средствам сетевых протоколов и программного обеспечения управления сетью. Остановимся подробнее на понятие сетевых протоколов.

2. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем.

Строгое определение протокола выглядит как формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций.

Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня.

В современных компьютерных сетях как правило используется много различных видов сетевых протоколов, и даже в рамках одной сети применяют несколько из них. Потребность в расширении, модернизации, а так же необходимость упрощения процессов разработки и усовершенствования вычислительных сетей показала необходимость в стандартизации принципов и процедур взаимодействия между абонентами сетей.С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработана международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Реализация модели OSI напоминает различные уровни обычного почтового адреса – от страны, региона до города, дома, улицы и фамилии конечного получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функ­ций, необходимых для работы компьютерной сети.

Коммуникации: обеспечение точной доставки данных между конечными станциями.
	Прикладной уровень
	Представительный уровень
	Сеансовый уровень
	Транспортный уровень
Соединение: управление физической доставкой данных по сети.	Сетевой уровень	Маршрутизаторы, коммутаторы уровня 3
	Канальный уровень	Мосты, коммутаторы
	Физический уровень	Кабели, повторители, концентраторы, модемы

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open Systems Interconnection)

С точки зрения пользователя основным является прикладной уровень, то есть уровень, обеспечивающий выполнение прикладных процессов пользователей.Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.

Следующим по значимости является представительный (шестой) уровень (уровень представления данных).Он определяет единый для всех систем синтак­сис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обуслов­лена различной формой представления информации в сети передачи дан­ных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка.

Следующий уровень (пятый) называется сеансовым, так как основное его назначение – это организация сеансов связи между прикладными процессами различных рабочих станций.На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня оп­ределяется относительной сложностью сети передачи данных и стремле­нием обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации.

Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) слу­жит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами и организации процедуры сопряжения абонентов сети с сис­темой передачи данных. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций — источника и адресата данных, организуется и поддер­живается логический канал (транспортное соединение) между абонента­ми.

Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информа­ции и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками. Этот уровень выполняет в основном технические функции передачи и управления информацией.

Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспе­чивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне.

Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических со­единений при передаче бит данных между физическими объектами.

Последние четыре уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от реше­ния этих задач. В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу.

В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют со­бой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной мо­дели.

В частности, физический уровень должен обеспечивать такие виды услуг, как установление и идентификация физических соединений, орга­низация последовательностей передачи бит информации, оповещение об окончании связи.

Канальный уровень обеспечивает организацию нужной последова­тельности блоков данных и их передачу, управление потоками между смежными узлами, идентификацию конечных пунктов канальных соеди­нений, обнаружение и исправления ошибок, оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне.

Сетевой уровень в числе основных услуг осуществляет идентифика­цию конечных точек сетевых соединений, организацию сетевых соедине­ний, управление потоками блоков данных, обеспечение последовательно­стей доставки блоков данных, обнаружение ошибок и формирование со­общений о них, разъединение сетевых соединений.

Транспортный уровень обеспечивает установление и разъединение транспортных соединений, формирование блоков данных, обеспечение взаимодействия сеансовых соединении с транспортными соединениями, управление последовательностью передачи блоков данных, обеспечение целостности блоков данных во время передачи, обнаружение и устране­ние ошибок, сообщение о неисправленных ошибках, предоставление приоритетов в передаче блоков, передачу подтверждений о принятых блоках, ликвидацию тупиковых ситуаций.

На сеансовом уровне предоставляются услуги, связанные с обслужи­ванием сеансов и обеспечением передачи данных в диалоговом режиме, установлением сеансового соединения, обменом данными; управлением обменом; синхронизацией сеансового соединения, сообщениями об ис­ключительных ситуациях, отображением сеансового соединения на транспортный уровень, завершением сеансового соединения.

Представительный уровень обеспечивает выбор вида представления данных, интерпретацию и преобразование передаваемой информации к виду, удобному для прикладных процессов, преобразование синтаксиса данных, формирование блоков данных.

Прикладной уровень обеспечивает широкий набор услуг, в том числе: управление терминалами, управление файлами, управление диалогом, управление задачами, управление сетью в целом. К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т.п.

Услуги различных уровней определяются с помощью протоколов эта­лонной модели взаимодействия открытых систем. В соответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем вводятся семь ти­пов протоколов, которые именуются так же, как уровни.

Сетевые протоколы.

Сетевыми протоколами называют протоколы первого и второго уровней, определяющих архитектуру локальной сети, в том числе ее топологию, передающую среду, техниче­ские средства и протоколы. Основополагающими для локальных сетей являются стандарты серии IEEE. С помощью этих стандартов были опре­делены: основная терминология, архитектура и протоколы двух нижних уровней Эталонной модели взаимодействия открытых систем. Структура стандартов IEEE представлена на рисунке.

802.1

Общий документ

802.2

Транспортные протоколы.

Для обеспечения надежной связи в процессе обмена информацией между абонентами компьютерной сети служат транспортные протоколы. Как известно, качество передачи информации во многом определя­ется используемой линией связи. Например, коммутируемые телефонные каналы сетей общего пользования характеризуются относительно высо­ким уровнем помех. При использовании подобных каналов в компью­терных сетях необходимо принимать дополнительные меры по повыше­нию надежности передачи данных. В свою очередь, оптоволоконные ли­нии связи характеризуются низким уровнем помех. В данном случае дос­таточно использовать минимальный набор транспортных услуг и про­стейший протокол обмена информацией. Особое значение транспортные протоколы приобретают в компьютерных сетях, передающая среда кото­рых характеризуется относительно высоким уровнем ошибок и низкой надежностью передачи данных.

Межсетевые протоколы.

Для согласования различных компьютерных сетей между собой в основном используются сетевой и транспортный уровни.В настоящее время исполь­зуются два основных подхода к формированию межсетевого взаимодей­ствия: этообъединение сетей в рамках сети Internet в соответствии с межсете­вым протоколом IP и объединение сетей коммутации пакетов (Х.25) в соответствии с Реко­мендацией МККТТХ.75.

Основное различие этих подходов заключается в следующем: прото­кол IP относится к протоколам без установления логического соединения (дейтаграммным), а Рекомендация Х.75 предполагает организацию вир­туального соединения (канала).

Становление корпоративных компьютерных сетей тесно связано с се­тью Internet, в рамках которой были реализованы основные принципы и протоколы межсетевых соединений. С сетью Internet связано появление новой группы протоколов — так называемых межсетевых протоколов, или IP-протоколов (сокращение от Internet Protocol). Территориально располагаясь на сетевом уровне Эталонной модели, межсетевой протокол согласовывает транспортную и сетевую службы различных компьютерных сетей.

По мере развития различных компьютерных сетей стала очевидной потребность в их объединении. В связи с этим, начиная с 1973г., агент­ство ARPA начало осуществлять программу Internetting Project. Следовало определить, как связать сети между собой с учетом того, что каждая из них использует различные протоколы передачи информации. Для этой цели был предложен протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol). Собственно протокол TCP / IP состоит из двух протоко­лов: TCP и IP. Протокол TCP является стандартным транспортным про­токолом и предоставляет сервис для надежной передачи информации между клиентами сети. Протокол IP обеспечивает сервис доставки паке­тов между узлами сети Internet отвечает за адресацию сетевых узлов. В процессе своего функционирования протокол IP постоянно взаимодейст­вует с протоколом межсетевых управляющих сообщений (ICMP — сокра­щение от Internet Control Message Protocol), образуя с ним так называемый межсетевой модуль (IP-модуль).

Протоколы TCP и I Р располагаются в середине Эталонной модели взаимодействия открытых систем и тесно связаны с протоколами других уровней. В связи с этим термин «TCP / IP» обычно охватывает все, что связано с протоколами TCP и IP. Сюда входит целое семейство протоко­лов, прикладные программы и даже сама сеть.

Содержание.

№ п./п.	№ стр.	Содержание
1	1	Введение. Основные понятия и принципы организации компьютерных сетей.
2	2	Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем.
3	6	Сетевые протоколы
3.1	7	Транспортные протоколы
3.2	7	Межсетевые протоколы
3.3	8	Протоколы прикладного уровня
4	11	Заключение
5	12	Содержание
6	13	Список литературы

 

Список литературы

Реферат

По дисциплине: «Информационные и                                                                                                              телекоммуникационные системы».

 

На тему: «Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем».

 

 

                                                           Выполнил студент

                                                      I курса специальности

«Финансы и кредит»

 

                              Владимир 2002.

 

 

1. Введение. Основные понятия и принципы организации компьютерных сетей.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, а так же различных электронных систем и устройств, подключаемых к компьютерам, обеспечивающую управление и обмен информацией между компьютерами в сети без каких – либо промежуточных носителей информацией. Из этого следует, что главное назначение компьютерных вычислительных сетей в том чтобы упростить и ускорить процесс взаимодействия между конечными пользователями, т.е. клиентами сети, а так же организация доступа пользователей к общим сетевым ресурсам.

Компьютерные сети бывают различных видов: например по их масштабу и территории они подразделяются на локальные(LAN) и глобальные(WAN), по уровню  организации: одноранговые и на основе сервера, по скорости передачи информации на низко-, средне- и высокоскоростные, по типу соединения: на коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалу и в инфракрасном диапазоне, по топологии сети т.е. структуре связей между ее основными функциональными элементами: звездная, шинная, кольцевая.

Функции компьютеров, входящих в сеть можно разделить на три вида:

· Организация доступа к сети,

· Управление передачей информации,

· Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами, используемыми в этой сети:

· Сетевые технические средства представляют собой различные электронные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в вычислительную сеть (кабеля, коммутаторы, концентраторы(Hab), серверы, маршрутизаторы);

· Протокол это набор определенных правил взаимодействия и обмена информации между компьютерами и другими функциональными элементами данной сети;

· Сетевые программные средства обеспечивают корректную работу сети, осуществляют программное управление работой сети и интерфейс с конечным пользователем (сетевая операционная система, программное обеспечение управления сетью);

· Интерфейс – это средства сопряжения функциональных элементов сети. Интерфейсы разделяются на аппаратные и программные.

При этом многообразии характеристик и устройств различных сетей необходимы правила, по которым все составляющие сети будут взаимодействовать друг с другом и с другими сетями эти правила представляют собой протокол взаимодействия в сети. Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях как раз и осуществляется по средствам сетевых протоколов и программного обеспечения управления сетью. Остановимся подробнее на понятие сетевых протоколов.

2. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем.

Строгое определение протокола выглядит как формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций.

Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня.

В современных компьютерных сетях как правило используется много различных видов сетевых протоколов, и даже в рамках одной сети применяют несколько из них. Потребность в расширении, модернизации, а так же необходимость упрощения процессов разработки и усовершенствования вычислительных сетей показала необходимость в стандартизации принципов и процедур взаимодействия между абонентами сетей.С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработана международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Реализация модели OSI напоминает различные уровни обычного почтового адреса – от страны, региона до города, дома, улицы и фамилии конечного получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функ­ций, необходимых для работы компьютерной сети.

Коммуникации: обеспечение точной доставки данных между конечными станциями.
	Прикладной уровень
	Представительный уровень
	Сеансовый уровень
	Транспортный уровень
Соединение: управление физической доставкой данных по сети.	Сетевой уровень	Маршрутизаторы, коммутаторы уровня 3
	Канальный уровень	Мосты, коммутаторы
	Физический уровень	Кабели, повторители, концентраторы, модемы

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open Systems Interconnection)

С точки зрения пользователя основным является прикладной уровень, то есть уровень, обеспечивающий выполнение прикладных процессов пользователей.Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.

Следующим по значимости является представительный (шестой) уровень (уровень представления данных).Он определяет единый для всех систем синтак­сис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обуслов­лена различной формой представления информации в сети передачи дан­ных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка.

Следующий уровень (пятый) называется сеансовым, так как основное его назначение – это организация сеансов связи между прикладными процессами различных рабочих станций.На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня оп­ределяется относительной сложностью сети передачи данных и стремле­нием обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации.

Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) слу­жит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами и организации процедуры сопряжения абонентов сети с сис­темой передачи данных. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций — источника и адресата данных, организуется и поддер­живается логический канал (транспортное соединение) между абонента­ми.

Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информа­ции и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками. Этот уровень выполняет в основном технические функции передачи и управления информацией.

Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспе­чивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне.

Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических со­единений при передаче бит данных между физическими объектами.

Последние четыре уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от реше­ния этих задач. В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу.

В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют со­бой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной мо­дели.

В частности, физический уровень должен обеспечивать такие виды услуг, как установление и идентификация физических соединений, орга­низация последовательностей передачи бит информации, оповещение об окончании связи.

Канальный уровень обеспечивает организацию нужной последова­тельности блоков данных и их передачу, управление потоками между смежными узлами, идентификацию конечных пунктов канальных соеди­нений, обнаружение и исправления ошибок, оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне.

Сетевой уровень в числе основных услуг осуществляет идентифика­цию конечных точек сетевых соединений, организацию сетевых соедине­ний, управление потоками блоков данных, обеспечение последовательно­стей доставки блоков данных, обнаружение ошибок и формирование со­общений о них, разъединение сетевых соединений.

Транспортный уровень обеспечивает установление и разъединение транспортных соединений, формирование блоков данных, обеспечение взаимодействия сеансовых соединении с транспортными соединениями, управление последовательностью передачи блоков данных, обеспечение целостности блоков данных во время передачи, обнаружение и устране­ние ошибок, сообщение о неисправленных ошибках, предоставление приоритетов в передаче блоков, передачу подтверждений о принятых блоках, ликвидацию тупиковых ситуаций.

На сеансовом уровне предоставляются услуги, связанные с обслужи­ванием сеансов и обеспечением передачи данных в диалоговом режиме, установлением сеансового соединения, обменом данными; управлением обменом; синхронизацией сеансового соединения, сообщениями об ис­ключительных ситуациях, отображением сеансового соединения на транспортный уровень, завершением сеансового соединения.

Представительный уровень обеспечивает выбор вида представления данных, интерпретацию и преобразование передаваемой информации к виду, удобному для прикладных процессов, преобразование синтаксиса данных, формирование блоков данных.

Прикладной уровень обеспечивает широкий набор услуг, в том числе: управление терминалами, управление файлами, управление диалогом, управление задачами, управление сетью в целом. К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т.п.

Услуги различных уровней определяются с помощью протоколов эта­лонной модели взаимодействия открытых систем. В соответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем вводятся семь ти­пов протоколов, которые именуются так же, как уровни.

Сетевые протоколы.

Сетевыми протоколами называют протоколы первого и второго уровней, определяющих архитектуру локальной сети, в том числе ее топологию, передающую среду, техниче­ские средства и протоколы. Основополагающими для локальных сетей являются стандарты серии IEEE. С помощью этих стандартов были опре­делены: основная терминология, архитектура и протоколы двух нижних уровней Эталонной модели взаимодействия открытых систем. Структура стандартов IEEE представлена на рисунке.

802.1

Общий документ

802.2

Управление логическим каналом

802.3 802.4 802.5 802.6 802.11 802.12