В глобальных сетях гораздо важнее не качество связи, а сам факт ее существования.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Нередко выделяют еще один класс компьютерных сетей – городские, региональные сети (MAN, Metropolitan Area Network), которые обычно по своим характеристикам ближе к глобальным сетям, хотя иногда все-таки имеют некоторые черты локальных сетей, например, высококачественные каналы связи и сравнительно высокие скорости передачи. В принципе городская сеть может быть локальной со всеми ее преимуществами.

34. Архитектуры компьютерных сетей: терминал – главный компьютер, одноранговая, клиент – серверная.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров (рис. 2.1).

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

− главный компьютер, на котором осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

− терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнение заданий, для ввода данных и получения результатов.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействует с терминалами, как представлено на рис. 2.1. Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture, SNA).

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем взаимодействующим между собой системам (рис. 2.2). Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп. Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они требуют на компьютере, кроме сетевой карты и сетевого носителя, наличие пользовательской операционной системы. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

− легки в установке и настройке;

− отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

− пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

− малая стоимость и легкая эксплуатация;

− минимум оборудования и программного обеспечения;

− нет необходимости в администраторе;

− хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры терминал – главный компьютер или архитектуры клиент – сервер.

Архитектура клиент – сервер (client – server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 2.3). Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сети клиент-серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

− позволяют организовывать сети с большим количеством

рабочих станций;

− обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

− эффективный доступ к сетевым ресурсам;

− пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент-серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

− неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной либо, как минимум, привести к потере сетевых ресурсов;

− требуют квалифицированного персонала для администрирования;

− имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбирать одноранговую сеть, если:

− количество пользователей не превышает десяти;

− все машины находятся близко друг от друга;

− имеют место небольшие финансовые возможности;

− нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;

− нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбирать клиент-серверную сеть, если:

− количество пользователей превышает десять;

− требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

− необходим специализированный сервер;

− нужен доступ к глобальной сети;

− требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

35. Понятие топологии компьютерных сетей, классификация. Топология общая шина. Топология кольцо. Звездообразные топологии. Древовидные топологии. Ячеистые топологии. Комбинированные топологии.

Понятие топологии (способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств) широко используется при создании сетей. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательные и последовательные.

В широковещательных топологиях ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким топологиям относятся топологии: общая шина, дерево, звезда.

В последовательных топологиях информация передается только одному ПК. Примерами таких топологий являются: произвольная (произвольное соединение ПК), кольцо, цепочка.

При выборе оптимальной топологии преследуются три основные цели:

− обеспечение альтернативной маршрутизации и максимальной надежности передачи данных;

− выбор оптимального маршрута передачи блоков данных;

− предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

Общая шина – это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом (рис. 2.5).

Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В случае топологии общая шина кабель используется всеми станциями по очереди. Для уменьшения зашумленности среды отраженными сигналами, мешающими передаче данных, используют так называемые терминаторы – специальные резистры на концах кабеля, предотвращающие появление «отраженной волны».

Все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом. Поиск неисправности в сети затруднен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Шинная топология – это наиболее простая и наиболее распространенная топология сети.

Примерами использования топологии общая шина является сеть 10Base-5 (соединение ПК толстым коаксиальным кабелем) и 10Base-2 (соединение ПК тонким коаксиальным кабелем).

Кольцо – это топология ЛВС, в которой каждая рабочая станция соединена с двумя другими рабочими станциямими, образуя кольцо (рис. 2.6). Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу).

Каждая рабочая станция выполняет роль повторителя, ретранслируя сообщения к следующей рабочей станции, т. е. данные передаются от одного компьютера к другому как по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Звезда – это топология ЛВС (рис. 2.7), в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями.

Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя. В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.

При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).

Примером звездообразной топологии является топология Ethernet с кабелем типа витая пара 10BASE-T, 100BASE-T и т. д. Центром звезды обычно является hub ( хаб, концентратор ).

Однако звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует для организации сети большое количество кабеля. Во-вторых, концентраторы довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы при большом количестве кабеля трудно обслуживать. Однако в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа витая пара.

Кроме трех рассмотренных базовых топологий нередко применяется также сетевая топология дерево ( tree ), которую можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Причем, как и в случае звезды, дерево может быть активным или истинным (рис. 2.8).

Также дерево может быть пассивным (рис. 2.9). При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном – концентраторы (хабы).

Довольно часто применяются комбинированные топологии, среди которых наиболее распространены звездно-шинная (starbus) и звездно-кольцевая (star-ring).

В сеточной ( ячеистой ) (mesh) топологии компьютеры связываются между собой не одной, а многими линиями связи, образующими сетку (рис. 2.13).

В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи. Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.

Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы. Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту, обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.

36. Метод доступа в компьютерных сетях, принципы использования. Методы доступа CSMA/CD, TDMA, TPMA, FDMA, WDMA.

В современных сетях, в основном, используются следующие методы доступа:

− множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD);

− множественный доступ с передачей полномочия (Token Passing Multiple Access, TPMA), или метод с передачей маркера;

− множественный доступ с разделением во времени (Time Division Multiple Access, TDMA);

− множественный доступ с разделением частоты (Frequency Division Multiple Access, FDMA), или множественный доступ с разделением длины волны (Wavelength Division Multiple Access, WDMA).

Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий ( CSMA/CD ) устанавливает следующий порядок: если рабочая станция «хочет» воспользоватьсясетью для передачи данных, она сначала должна проверить состояние канала, начинать передачу рабочая станция может, есликанал свободен.В процессе передачи рабочая станция продолжает прослушивание сети для обнаружения возможных конфликтов (коллизий). Если возникает конфликт из-за того, что два узла попытаются занять канал, то обнаружившая конфликт интерфейснаяплата соответствующего компьютера выдает в сеть специальныйсигнал, и обе станции одновременно прекращают передачу. Принимающая рабочая станция отбрасывает частично принятое сообщение, а все рабочие станции, желающие передать сообщение, в течение некоторого, случайно выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем начать сообщение.

Все сетевые интерфейсные платы запрограммированы на разные псевдослучайные промежутки времени ожидания. Если конфликт возникнет во время повторной передачи сообщения, этотпромежуток времени будет увеличен.

Стандарт типа Ethernet определяет сеть с конкуренцией, вкоторой несколько рабочих станций должны конкурировать друг сдругом за право доступа к сети.

Метод с передачей маркера (ТРМА) – это метод доступа к среде, при котором от рабочей станции к рабочей станции передается маркер, дающий разрешение на передачу сообщения. При получении маркера рабочая станция может передавать сообщение, присоединяя его к маркеру, который переносит это сообщение по сети. Каждая рабочая станция между передающей станцией и принимающей видит это сообщение, но только станция-адресат принимает его. При этом она создает новый маркер.

Маркер (token), или полномочие – уникальная комбинация битов, позволяющая начать передачу данных.

Каждый узел принимает пакет от предыдущего, восстанавливает уровни сигналов до номинального (требуемого) уровня и передает дальше. Передаваемый пакет может содержать данные или являться маркером. Когда рабочей станции необходимо передать пакет, ее адаптер дожидается поступления маркера, а затем преобразует его в пакет, содержащий данные, отформатированные по протоколу соответствующего уровня, и передает результат далее по ЛВС. Пакет распространяется по ЛВС от адаптера к адаптеру, пока не найдет своего адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что данные достигли адресата, и ретранслирует его вновь в ЛВС. После чего пакет возвращается в узел, из которого был отправлен. Здесь после проверки безошибочной передачи пакета узел освобождает ЛВС, генерируя новый маркер. Таким образом, в ЛВС с передачей маркера невозможны коллизии (конфликты).

Метод с передачей маркера в основном используется в кольцевой топологии.

Данный метод характеризуется следующими достоинствами:

− гарантирует время доставки блоков данных в сети;

− дает возможность предоставления различных приоритетов передачи данных.

Вместе с тем он имеет существенные недостатки:

− в сети возможны потеря маркера, а также появление нескольких маркеров, при этом сеть прекращает работу;

− включение новой рабочей станции и отключение связаны сизменением адресов всей системы.

Множественный доступ с разделением во времени (TDMA) основан на распределении времени работы канала между системами.

Доступ TDMA основан на использовании специального устройства, называемого тактовым генератором. Этот генератор делит время канала на повторяющиеся циклы. Каждый из циклов начинается сигналом-разграничителем. Цикл включает n пронумерованных временных интервалов, называемых ячейками. Интервалы предоставляются для загрузки в них блоков данных.

Данный способ позволяет организовать передачу данных с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов.

Первый (простейший) вариант использования интервалов заключается в том, что их число (n) делается равным количеству абонентских систем, подключенных к рассматриваемому каналу. Тогда во время цикла каждой системе предоставляется один интервал, в течение которого она может передавать данные. При использовании рассмотренного метода доступа часто оказывается, что в одном и том же цикле одним системам нечего передавать, а другим не хватает выделенного времени. В результате – неэффективное использование пропускной способности канала.

Второй более сложный, но высокоэкономичный вариант заключается в том, что система получает интервал только тогда, когда у нее возникает необходимость в передаче данных, например, при асинхронном способе передачи. Для передачи данных система может в каждом цикле получать интервал с одним и тем же номером. В этом случае передаваемые системой блоки данных появляются через одинаковые промежутки времени и приходят с одним и тем же временем запаздывания. Это режим передачи данных с имитацией коммутации каналов. Способ особенно удобен при передаче речи.

Множественный доступ с разделением частоты (FDMA) основан на разделении полосы пропускания канала на группу полос частот, образующих логические каналы.

Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. Размеры узких полос могут быть различными.

При использовании FDMA, именуемого также множественным доступом с разделением волны (WDMA), широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. В каждой узкой полосе создается логический канал. Размеры узких полос могут быть различными. Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются на разные несущие и поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим, иногда, несмотря на наличие защитных полос, спектральные составляющие сигнала могут выходить за границы логического канала и вызывать шум в соседнем логическом канале.

В оптических каналах разделение частоты осуществляется направлением в каждый из них лучей света с различными частотами. Благодаря этому пропускная способность физического канала увеличивается в несколько раз. При осуществлении этого мультиплексирования в один световод большое число лазеров излучает свет (на различных частотах). Через световод излучение каждого из них проходит независимо от другого. На приемном конце разделение частот сигналов, прошедших физический канал, осуществляется путем фильтрации выходных сигналов.

Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реализации необходимы передатчики и приемники, работающие на различных частотах.

37. Принципы передачи информации по сети. Понятие протокола и стека протоколов. Понятие пакета, назначение, общая структура, инкапсуляция пакетов.

Информация в локальных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками. Причем предельная длина этих пакетов строго ограничена (обычно величиной в несколько килобайт). Ограничена длина пакета и снизу (как правило, несколькими десятками байт). Выбор пакетной передачи связан с несколькими важными соображениями.

Локальная сеть, как уже отмечалось, должна обеспечивать качественную, прозрачную связь всем абонентам (компьютерам) сети.

Важнейшим параметром является так называемое время доступа к сети (access time), которое определяется как временной интервал между моментом готовности абонента к передаче (когда ему есть, что передавать) и моментом начала этой передачи. Это время ожидания абонентом начала своей передачи. Естественно, оно не должно быть слишком большим, иначе величина реальной, интегральной скорости передачи информации между приложениями сильно уменьшится даже при высокоскоростной связи.

Ожидание начала передачи связано с тем, что в сети не может происходить несколько передач одновременно (во всяком случае, при топологиях шина и кольцо). Всегда есть только один передатчик и один приемник (реже – несколько приемников). В противном случае информация от разных передатчиков смешивается и искажается. В связи с этим абоненты передают свою информацию

по очереди. И каждому абоненту, прежде чем начать передачу, надо дождаться своей очереди. Вот это время ожидания своей очереди и есть время доступа.

Если бы вся требуемая информация передавалась каким-то абонентом сразу, непрерывно, без разделения на пакеты, то это привело бы к монопольному захвату сети этим абонентом на довольно продолжительное время. Все остальные абоненты вынуждены были бы ждать окончания передачи всей информации, что в ряде случаев могло бы потребовать десятков секунд и даже минут (например, при копировании содержимого целого жесткого диска). С тем, чтобы уравнять в правах всех абонентов, а также сделать примерно одинаковой величину времени доступа к сети и интегральную скорость передачи информации, как раз и применяются пакеты (кадры) ограниченной длины.

Таким образом, процесс информационного обмена в сети представляет собой чередование пакетов, каждый из которых содержит информацию, передаваемую от абонента к абоненту.

В процессе сеанса обмена информацией по сети между передающим и принимающим абонентами происходит обмен информационными и управляющими пакетами по установленным правилам, называемым протоколом обмена. Это позволяет обеспечить надежную передачу информации при любой интенсивности обмена по сети. Пример простейшего протокола показан на рис. 3.5.

Сеанс обмена начинается с запроса передатчиком готовности приемника принять данные. Для этого используется управляющий пакет «Запрос». Если приемник не готов, он отказывается от сеанса специальным управляющим пакетом. В случае, когда приемник готов, он посылает в ответ управляющий пакет «Готовность». Затем начинается собственно передача данных. При этом на каждый

полученный информационный пакет приемник отвечает управляющим пакетом «Подтверждение».

В случае, когда пакет данных передан с ошибками, в ответ на него приемник запрашивает повторную передачу. Заканчивается сеанс управляющим пакетом «Конец», которым передатчик сообщает о разрыве связи.

Структура и размеры пакета в каждой сети жестко определены стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппаратными особенностями (аппаратной платформой) данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации.

Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола (порядка обмена информацией). Но существуют некоторые общие принципы формирования структуры пакета, которые учитывают характерные особенности обмена информацией по любым локальным сетям. Чаще всего пакет содержит в себе следующие основные поля, или части, представленные на рис. 3.3.

Стартовая комбинация битов, или преамбула, обеспечивает предварительную настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета. Это поле может полностью отсутствовать или сводиться к единственному стартовому биту.

Сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента – индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту (компьютеру) в сети. Этот адрес (или IP-адрес) позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично, группе, в которую он входит, или всем абонентам сети одновременно (при широком вещании).

Сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента – индивидуальный номер, присвоенный каждому передающему абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет. Включение в пакет адреса передатчика необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попеременно приходить пакеты от разных передатчиков.

Служебная информация может указывать на тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т. д.

Данные (поле данных) – это та информация, ради передачи которой используется пакет. В отличие от всех остальных полей пакета поле данных имеет переменную длину, которая, собственно, и определяет полную длину пакета. Существуют специальные управляющие пакеты, которые не имеют поля данных. Их можно рассматривать как сетевые команды. Пакеты, включающие поле данных, называются информационными пакетами. Управляющие пакеты могут выполнять функцию начала и конца сеанса связи, подтверждения приема информационного пакета, запроса информационного пакета и т. д.

Контрольная сумма пакета – это числовой код, формируемый передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете. Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком с принятым пакетом, сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о правильности или ошибочности передачи пакета. Если пакет ошибочен, то приемник запрашивает его повторную передачу. Обычно используется циклическая контрольная сумма (CRC).

Стоповая комбинация служит для информирования аппаратуры принимающего абонента об окончании пакета, обеспечивает выход аппаратуры приемника из состояния приема. Это поле может отсутствовать, если используется самосинхронизирующийся код, позволяющий определять момент окончания передачи пакета.

Нередко в структуре пакета выделяют всего три поля:

− начальное управляющее поле пакета (или заголовок пакета), то есть поле, включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную информацию;

− поле данных пакета;

− конечное управляющее поле пакета (заключение, трейлер), куда входят контрольная сумма и стоповая комбинация, а также, возможно, служебная информация.

Структура и вид отдельных полей зависят от применяемой технологии (Ethernet, Token Ring, Arcnet, FDDI и т. д.).

При реальном обмене по сети применяются многоуровневые протоколы, каждый из уровней которых предполагает свою структуру пакета (адресацию, управляющую информацию, формат данных и т. д.). Ведь протоколы высоких уровней имеют дело с такимипонятиями, как файл-сервер или приложение, запрашивающееданные у другого приложения, и вполне могут не иметь представления ни о типе аппаратуры сети, ни о методе управленияобменом. Все пакеты более высоких уровней последовательновкладываются в передаваемый пакет, точнее, в поле данных передаваемого пакета (рис. 3.6). Этот процесс последовательнойупаковки данных для передачи называется также инкапсуляциейпакетов.

Каждый следующий вкладываемый пакет может содержать собственную служебную информацию, располагающуюся как до данных (заголовок), так и после них (трейлер), причем ее назначение может быть различным.

38. Семиуровневая модель OSI. Назначение. Взаимодействие уровней модели OSI. Функции прикладного уровня (Application layer), уровня представления данных (Presentation layer) и сеансового уровня (Session layer).

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standartization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 3.11 представлена структура базовой модели.

Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса взаимодействия открытых систем.

Модель OSI можно разделить на 2 различные модели (рис. 3.12):

− горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

− вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальнойсвязью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета и данные примут свой первоначальный вид.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Сеансовый уровень (Session layer) – это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами.

Сеансовый уровень обеспечивает выполнение следующих функций:

− установление и завершение на сеансовом уровне соединения между взаимодействующими системами;

− выполнение нормального и срочного обмена данными между прикладными процессами;

− управление взаимодействием прикладных процессов;

− cинхронизация сеансовых соединений;

− извещение прикладных процессов об исключительных ситуациях;

− установление в прикладном процессе меток, позволяющих после отказа либо ошибки восстановить его выполнение от ближайшей метки;

− прерывание в нужных случаях прикладного процесса и его корректное возобновление;

− прекращение сеанса без потери данных;

− передача особых сообщений о ходе проведения сеанса.

Уровень представления данных (представительский уровень) (Presentation layer) представляет данные, передаваемыемежду прикладными процессами, в нужной форме.

Представительский уровень выполняет следующие основныефункции:

− генерация запросов на установление сеансов взаимодействия прикладных процессов;

− согласование представления данных между прикладными процессами;

− реализация форм представления данных;

− представление графического материала (чертежей, рисунков, схем);

− засекречивание данных;

− передача запросов на прекращение сеансов.

Прикладной уровень (Application layer) обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам. В действительности прикладной уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты.

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень выполняет следующие функции:

− описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов;

− выполнение различных видов работ;

− передача файлов;

− управление заданиями;

− управление системой;

− идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;

− определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;

− определение достаточности имеющихся ресурсов;

− организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;

− передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;

− выбор процедур планируемого диалога процессов;

− управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;

− определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);

− соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;

− согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов, структура данных).

39. Семиуровневая модель OSI. Назначение и функции транспортного уровня (Transport Layer), сетевого уровня (Network Layer).

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒