Уровневая организация эм вос

Архитектура сети, представленная ЭМ ВОС, ориентирована на описание реализации только функций взаимодействия информационных процессов, вы- полняющих содержательную обработку информации в территориально распре- деленных узлах ИКС.

Под ВОС понимается совокупность взаимодействующих реальных от- крытых систем вместе с физической средой, предназначенной для передачи информации между ними. В качестве физической среды для ВОС обычно вы- ступают цифровые каналы передачи различной физической природы (провод- ные, оптические и радио).

Данная модель, отражающая взаимодействие двух автономных систем, приведена на рис. 1.4.

Модуль уровня N физически взаимодействует только с модулями сосед- них уровней (N + 1) и (N – 1). Модуль уровня 1 взаимодействует с передающей средой, которая может рассматриваться как объект уровня 0. Прикладные про- цессы принято относить к высшему уровню иерархии, в данном случае к уров- ню 7.

 

 

 

Физически связь между процессами обеспечивается передающей средой. Взаимодействие прикладных процессов с ней организуется с использованием шести промежуточных уровней управления 1–6, которые удобнее рассматри- вать с нижнего.

Такая многоуровневая организация обеспечивает независимость управле- ния на уровне N от порядка функционирования нижних и верхних уровней.   В частности, управление каналом (уровень 2) происходит независимо от физи- ческих аспектов функционирования канала связи, которые учитываются только на уровне 1. Управление сетью (уровень 3) базируется на использовании надежных каналов передачи данных и не зависит от способов, применяемых для обеспечения надежности на уровне 2.

Управление сетью реализует специфичные процессы передачи данных по сети, но транспортный уровень взаимодействует с сетью передачи данных как единой системой, обеспечивающей доставку сообщений абонентам сети.

 

В результате прикладной процесс создается только для выполнения опре- деленной функции обработки данных без учета структуры сети, типа каналов связи, способа выбора маршрутов и т. д. Этим обеспечивается открытость и гибкость системы.

Сказанное проиллюстрировано рис. 1.4, на котором представлено взаи- модействие приложений (процессов) конечных пользователей, реализуемых в двух различных системах (компьютерах) А и В. Процессы А и В опираются на службу взаимодействия, которая для них является целостной системой, наде- ленной необходимыми функциями. Взаимодействие между процессами органи- зуется средствами прикладного, представительного уровней и уровня управле- ния сеансами (уровень 5), которые работают на основе транспортного канала, обеспечивающего передачу сообщений в течение сеанса. Транспортный канал, создаваемый на уровне 4, включает в себя сеть передачи данных, организую- щую связи, т. е. требуемые каналы между любыми заданными абонентами сети.

Модель ISO/OSI определяет функции уровней следующим образом:

Уровень 1 – физический. Имеет дело с передачей битов по физическим каналам. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, на нем определяются характеристики электрических сигна- лов, стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подклю- ченных к сети. Повторители и концентраторы – это те оборудование, которое работает только на физическом уровне. Со стороны компьютера функции фи- зического уровня выполняются сетевым адаптером.

Уровень 2 – канальный. Обеспечивает проверку доступности среды передачи, реализацию механизмов обнаружения и коррекции ошибок. На ка- нальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frame).

Протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

Уровень 3 – сетевой. Несет ответственность за доставку данных от узла- отправителя к узлу-получателю. На этом уровне осуществляется выбор марш- рутов следования пакетов данных, частично решаются вопросы адресации, со- пряжения сетей, а также управления скоростью передачи информации для предотвращения перегрузок в сети.

Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). Узлы сети соединяются между собой маршрутизаторами.

Уровень 4 – транспортный. Регламентирует передачу данных между удаленными процессами. Обеспечивает доставку информации вышележащим уровням с необходимой степенью надежности. Наряду с сетевым уровнем мо- жет управлять скоростью передачи данных и частично решать проблемы адре- сации.

Уровень 5 – сеансовый. Координирует (синхронизирует) взаимодей- ствие связывающихся процессов. Средства синхронизации позволяют создавать контрольные точки при передаче больших объемов информации. В случае сбоя

 

в  работе  сети  передачу  данных  можно  возобновить  с  последней  контрольной точки, а не начинать заново.

Уровень 6 – представления данных. Отвечает за форму представления данных, перекодирует текстовую и графическую информацию из одного фор- мата в другой, обеспечивает ее сжатие и распаковку, шифрование и декодиро- вание.

Уровень 7 – прикладной. Служит для организации интерфейса между пользователем и сетью. На этом уровне реализуются такие сервисы, как уда- ленная передача данных, удаленный терминальный доступ, почтовая служба и работа во всемирной паутине (web-браузеры).

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: зависящие и не зависящие от конкретной технической реализации сети.

Три нижних уровня – физический, канальный и сетевой – являются сете- зависимыми. Протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализаци- ей сети и используемым коммуникационным оборудованием.

Три верхних уровня – прикладной, представительный и сеансовый – ори- ентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей по- строения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни были из- менения топологии сети, а также замена оборудования или переход на другую технологию сети.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспор- тировки сообщений.

Для реализации функций управления передачей данных используются и технические и программные средства. Как правило, уровни 1 и 2 реализу- ются, в основном, техническими средствами: на уровне 1 применяются элек- тронные схемы; на уровне 2 – программируемые контроллеры; на уровнях 3–

6 программные средства, образующие сетевое программное обеспечение компьютера.

Уровни управления 1 и 2 связываются между собой и с уровнем 3 посред- ством схемных интерфейсов – интерфейсных шин. Порядок взаимодействия между уровнями управления, реализуемыми с помощью программных средств, определяется программными интерфейсами.

Управление логическими объектами одинаковых уровней разных систем осуществляется в соответствии с горизонтальными протоколами. Различают следующие виды протоколов:

• ориентированные и не ориентированные на соединение. Первые устанавливают соединение между приложениями для передачи данных; вторые

не устанавливают прямого сетевого соединения;

• надежные и ненадежные. Надежный протокол гарантирует доставку данных, ненадежный – нет;

• потоковые и датаграммные. Потоковый протокол рассматривает данные в качестве непрерывного последовательного потока; датаграммный –

в качестве одиночных самостоятельных блоков.

 

Надо отметить, что к приведенной эталонной модели большинство прак- тиков относится без излишнего пиетета. Эта модель не предвосхитила появле- ния различных семейств протоколов, таких как, например, семейство протоко- лов TCP/IP, а наоборот, была создана под их влиянием. Ее не следует рассмат- ривать как готовое решение для создания любого сетевого средства связи. Наличие некоторой функции на определенном уровне не гарантирует, что это ее наилучшее место; некоторые функции (например, коррекция ошибок) дуб- лируются на нескольких уровнях, да и само деление на семь уровней носит от- части произвольный характер. Хотя, в конце концов, были созданы работающие реализации этой модели, но наиболее распространенные семейства протоколов лишь до некоторой степени согласуются с ней. Ценность ЭМ ВОС заключается в том, что она показывает направление, в котором должны двигаться разработ- чики новых инфокоммуникационных сетей.

 

Структуризация сетей

В сетях с небольшим (10–30) количеством компьютеров используется од- на из типовых топологий − общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все они обладают свойством однородности. Однородность структуры упрощает

процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и экс- плуатацию сети.

При построении корпоративных сетей использование типовых структур порождает различные ограничения на:

• длину связи между узлами;

• количество узлов в сети;

• интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.

Для снятия этих ограничений используются специальные методы струк-

туризации сети и специальное структурообразующее оборудование: повторите- ли, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Оборудо- вание такого рода называют коммутационным, имея в виду, что с помощью не- го отдельные сегменты сети взаимодействуют между собой.

Под физической структуризацией понимается конфигурация связей, обра- зованных отдельными частями кабеля, а под логической − конфигурация ин- формационных потоков между компьютерами сети. Физическая и логическая

топологии могут совпадать, а могут и не совпадать.