Эталонные модели взаимодействия систем
Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми они должны обладать, создаются общие модели таких объектов.
Архитектура вычислительной сети описывает её общую модель.
Многообразие производителей ВС и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для её решения МОС была разработана модель архитектуры открытых систем (АОС).
Открытая системы — это система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.
Предложенная модель АОС служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Модель представляет собой рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации реализуются как в аппаратуре, так и в программных средствах.
Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней:
7 - прикладной,
6 - представительный,
5 - сеансовый,
4 - транспортный,
3 - сетевой,
2 - канальный,
1 - физический.
7-й уровень (прикладной) обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной ВС. Он также содержит все необходимые элементы сервиса для прикладных программ пользователя. На 7-й уровень могут быть вынесены некоторые задачи сетевой операционной системы.
6-й уровень (представительный) определяет синтаксис данных в модели, т. е. представление данных. Он гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах 6-й уровень может быть объединён с 7-м.
5-й уровень (сеансовый) реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя объектами. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определённом прикладной программой или предоставляет возможность выбора режим обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.
Три верхних уровня объединяются под общим названием — процесс или прикладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности ВС как прикладной системы.
4-й уровень (транспортный) обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам данных, которыми обмениваются процессы.
3-й уровень (сетевой) определяет интерфейс данных пользователя с сетью. Он также отвечает за маршрутизацию данных в коммуникационной сети и за связь между сетями.
2-й уровень (канальный) реализует процесс передачи информации по каналу. Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которые упаковываются пакеты; обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.
1-й уровень (физический). Его основная задача — управление аппаратурой передачи данных и подключённым к ней каналам связи. Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры и т. п. Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей — драйверов (драйверы почти всегда пишутся на ассемблере, языке наиболее приближенном к аппаратуре).
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит её обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем. Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень, кроме 1-го, добавляет к информации процесса свой заголовок — служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Канальный уровень кроме заголовка добавляет ещё и концевик — контрольную последовательность, которая используется для проверки правильного приёма по сети.
Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение. Каждый уровень абонентской ЭВМ реагирует только на свой заготовок. Заголовки верхних уровней нижними не воспринимаются, т. е. они «прозрачны» для нижних уровней.
Преимущество семиуровневой системы:
Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного уровня не влечёт за собой изменений в других уровнях.
Протоколы компьютерной сети
Понятие протокола
Как было сказано выше, при обмене информацией в сети каждый уровень модели АОС реагирует только на свой заготовок, т. е. происходит взаимодействие между одноимёнными уровнями модели в различных абонентских ЭВМ. Такое взаимодействие должно выполняться по определённым правилам.
Протокол — это правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией. Обычно функции протоколов реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.
Легче всего поддаются стандартизации протоколы трёх нижних уровней, так как они определяют действия и процедуры свойственные для всех вычислительных сетей.
Самое сложное стандартизировать протокол 7-го уровня из-за множественности прикладных программ и в ряде случаев их уникальности.
Можно насчитать примерно десяток различных моделей ВС, а по функциональному признаку пределов не существует.
Основные виды протоколов
Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня. Протоколы канального уровня делятся на две группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.
Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения, по каналу связи побайтно. Кроме информационных байтов в канал передаются также управляющие и служебные байты. Преимущество байт-ориентированных протоколов — простая обработка в ЭВМ. Недостаток байт-ориентированных протоколов — более низкая пропускная способность, так как необходимо разделение на байты. Примером байт-ориентированного протокола может быть протокол BSC фирмы IBM.
Примером бит-ориентированного протокола является протокол HDLC.
Из протоколов верхнего уровня следует отметить протокол Х.400 (электронная почта), FTAM (передача файлов, доступ к файлам) , FTP (протокол файлового обмена по Internet-сети), TCP/IP (протокол обмена данными в Internet).
Стандарты протоколов
На физическом уровне это протокол X.21.
На канальном уровне HDLC и X.2513.
Существуют отдельные стандарты для протоколов по ЛВС.