Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель OSI). Иерархия протоколов

Любые сети ЭВМ представляют собой сложные технические системы, объединяющие между собой как аппаратно и программно совместимые (одно­родные), так и несовместимые (неоднородные) вычислительные и другие сред­ства, поэтому организация информационного обмена между всеми компонен­тами сети является чрезвычайно сложной и наиболее важной задачей. При ре­шении данной задачи должны быть учтены и реализованы следующие основ­ные требования:

· открытость системы - возможность включения в состав сети однородных и неоднородных дополнительных абонентских систем, узлов коммутации и линий связи без существенного изменения аппаратных и программных средств существующих компонентов сети;

· гибкость системы - сохранение основных свойств и технических характе­ристик сети ЭВМ при изменении структуры в результате выхода из строя отдельных абонентских систем, узлов коммутации и линий связи, или при изменении их типов и численного состава;

· эффективность системы - обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей сети ЭВМ при заданном уровне ограничения затрат.

В связи с большой сложностью комплексное решение указанной задачи возможно только на основе принципа декомпозиции, предполагающего разбие­ние одной сложной задачи на несколько иерархически взаимосвязанных более простых. Подход Международной орга­низацией по стандартизации (ISO - International Organization for Standardization) представлен в виде «Эталонной модели взаимодействия открытых систем» (модель OSI - Open System Interconnection), определяющей архитектуру по­строения различных компьютерных сетей.

Под сетевой архитектурой понимается общая логическая и техническая организация сетей ЭВМ, представленная в виде совокупности сетевых аппарат­ных и программных решений, методов доступа к ресурсам сети и используемых для этого протоколов.

Процесс - это динамический объект, представляющий собой целенаправ­ленный акт обработки данных. Процесс порождается программой или пользо­вателем и связан с входными или выходными данными и необходимыми вы­числительными ресурсами.

Ввод и вывод данных из процесса производится в форме сообщений.

Сообщение - это последовательность данных, имеющих законченное смысловое значение. Ввод сообщений в процесс и вывод из процесса произво­дится через логические (программно - организованные) точки, называемые со­ответственно входными и выходными портами.

В общем случае в модели OSI любая система представляется семиуров­невой иерархической структурой. Каждому уровню ставятся в соот­ветствие некоторые процессы, аппаратные и программные средства (объекты уровня), реализующие функции по обработке и передаче данных. Каждый уро­вень обслуживает смежный старший уровень. Связь между объектами смежных уровней одной системы регламентируется межуровневым интерфейсом.

Интерфейс представляет собой формализованные правила, определяю­щие набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню, по­следовательность и формат сообщений, которыми обмениваются смежные уровни одной системы.

Организация взаимодействия между одинаковыми уровнями различных систем определяется соответствующим протоколом.

Протокол представляет собой формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но принадлежащие разным системам.

Таким образом, протокол и интерфейс выражают одни и те же понятия, но распространяются на разные области действия: протоколы определяют пра­вила взаимодействия объектов одного уровня в разных системах сети, а интер­фейсы - объектов соседних уровней в одной системе.

Два старших уровня (6 и 7) соответствуют процессам (процессам пред­ставления и преобразования данных, выполнения прикладных программ, адми­нистративного управления сетью). Остальные уровни определяют сетевой ме­тод доступа к указанным процессам. Точки в процессах, через которые осуще­ствляется эта связь, представляют собой входные и выходные порты.

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

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней обычно реализуются комбинаци­ей программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - только программными средствами.

Многоуровневая организация управления процессами в сети порождает необходимость модифицировать на каждом уровне передаваемые сообщения в соответствии с функциями, реализуемыми на этом уровне.