Реализация рассредоточенных и взаимодействующих процессов в сетях осуществляется на основе двух концепций:
ПЕРВАЯ устанавливает связи между процессами без функциональной среды между ними
ВТОРАЯ определяет связь только через функциональную среду.
В первом случае правильность понимания действий, происходящих в рамках соединяемых процессов взаимодействующих АС обеспечивается соответствующими средствами доступа в составе сетевых операционных систем (СОС).
Однако предусмотреть такие средства на все случаи соединения процессов нереально. Поэтому взаимодействующие процессы в сетях соединяются с помощью функциональной среды, обеспечивающей выполнение определенного свода правил — протоколов связи процессов.
Протоколы реализуются с учетом принципа пакетной коммутации, в соответствии с которым перед передачей сообщение разбивается на блоки — пакеты определенной длины.
Каждый пакет представляет собой независимую единицу передачи информации, содержащую, кроме собственно данных, служебную информацию (адреса отправителя и получателя, номер пакета в сообщении, информацию для контроля правильности принятых данных).
Практика создания и развития КС привела к необходимости разработки стандартов по всему комплексу вопросов организации сетевых систем.
В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МОС) предложила семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем (ВОС).
Она создает основу для анализа существующих КС и определения новых сетей и стандартов.
В соответствии с эталонной моделью ВОС абонентская система представляется прикладными процессами и процессами взаимодействия.
Последние разбиваются на семь функциональных уровней, функции и процедуры, выполняемые в рамках одного функционального уровня, составляют соответствующий уровневый протокол. Нумерация уровневых протоколов идет снизу вверх. Функциональные уровни взаимодействуют на строго иерархической основе: каждый уровень пользуется услугами нижнего уровня и, в свою очередь, обслуживает уровень, расположенный выше.
Стандартизация распространяется на протоколы связи одноименных уровней взаимодействующих АС.
АС - 1 | … | АС - N | ||||
Прикладные процессы | Уровневые протоколы | Прикладные процессы | ||||
Уровни процессов взаимодействия | Прикладной | Управление прикладными процессами | Уровни процессов взаимодействия | Прикладной | ||
Представительный | Управление представлением данных | Представительный | ||||
Сеансовый | Управление сеансами | Сеансовый | ||||
Транспортный | Управление трафиком | Транспортный | ||||
Сетевой | Управление сетью | Сетевой | ||||
Канальный | Управление информационным каналом | Канальный | ||||
Физический | Управление физическим каналом | Физический | ||||
Передающая среда (коммуникационная подсеть) |
Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем
Уровень OSI | Назначение | Примеры протоколов |
7. Прикладной | Обеспечивает прикладным процессам пользователя средства доступа к сетевым ресурсам; является интерфейсом между программами пользователя и сетью. Имеет интерфейс с пользователем. | X.400, NCP, HTTP, SMTP, FTP, FTAM, SAP, DNS, Telnet и т.д. |
6. Представления | Устанавливает стандартные способы представления данных, которые удобны для всех взаимодействующих объектов прикладного уровня. Имеет интерфейс с прикладными программами. | X.226 |
5. Сеансовый | Обеспечивает средства, необходимые сетевым объектам для организации, синхронизации и административного управления обменом данных между ними. | X.225, RPC, NetBEUT и т.д. |
4. Транспортный | Обеспечивает надежную, экономичную и «прозрачную» передачу данных между взаимодействующими объектами сеансового уровня | X.224, TCP, UDP, NSP, SPX, SPP, RH и т.д. |
3. Сетевой | Обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал между объектами для реализации протоколов транспортного уровня. | X.25, X.75, IP, IPX, IDP, TH, DNA-4 и т.д. |
2. Канальный | Обеспечивает непосредственную связь объектов сетевого уровня, функциональные и процедурные средства ее поддержки для эффективной реализации протоколов сетевого уровня. | LAP-B, HDLC, SNAP, SDLC, IEEE 802.2 и т.д. |
1. Физический | Формирует физическую среду передачи данных, устанавливает соединения объектов сети с этой средой | Ethernet, Arcnet, Token Ring, IEEE 802.3,5 |
Функциональные уровни рассматриваются как составные независимые части процессов взаимодействия АС. Основные функции, реализуемые в рамках уровневых протоколов, состоят в следующем.
Физический уровень непосредственно связан с каналом передачи данных, обеспечивает физический путь для электрических сигналов, несущих информацию. На этом уровне осуществляется установление, поддержка и расторжение соединения с физическим каналом, определение электрических и функциональных параметров взаимодействия ЭВМ с коммуникационной подсетью.
Канальный уровень определяет правила совместного использования физического уровня узлами связи.
Главные его функции:
- управление передачей данных по информационному каналу (генерация стартового сигнала и организация начала передачи информации, передача информации по каналу, проверка получаемой, информации и исправление ошибок, отключение канала при его неисправности и восстановление передачи после ремонта, генерация сигнала окончания передачи и перевода канала в пассивное состояние)
- управление доступом к передающей среде, т.е. реализация выбранного метода доступа к общесетевым ресурсам.
Физический и канальный уровни определяют характеристики физического канала и процедуру передачи по нему кадров, являющихся контейнерами, в которых транспортируются пакеты.
Сетевой уровень реализует функции буферизации и маршрутизации, т.е. прокладывает путь между отправителем информации и адресатом через всю сеть.
Основная задача сетевого протокола — прокладка в каждом физическом канале совокупности логических каналов. Два пользователя, соединенные логическим каналом, работают так, как будто только в их распоряжении имеется физический канал. |
Транспортный уровень занимает центральное место в иерархии уровней сети.
Он обеспечивает связь между коммуникационной подсетью и верхними тремя уровнями, отделяет пользователя от физических и функциональных аспектов сети.
Главная его задача — управление трафиком (данными пользователя) в сети. При этом выполняются такие функции, как деление длинных сообщений, поступающих от верхних уровней, на пакеты данных (при передаче информации) и формирование первоначальных сообщений из набора пакетов, полученных через канальный и сетевой уровни, исключая их потери или смещение (при приеме информации).
Транспортный уровень является границей, ниже которой пакет данных является единицей информации.
Выше этой границы в качестве единицы информации рассматривается только сообщение. Транспортный уровень обеспечивает также сквозную отчетность в сети.
Сеансовый уровень предназначен для организации и управления сеансами взаимодействия прикладных процессов пользователей (сеанс создается по запросу процесса пользователя, переданному через прикладной и представительный уровни).
Основные функции:
- управление очередностью передачи данных и их приоритетом,
- синхронизация отдельных событий,
- выбор формы диалога пользователей (полудуплексная, дуплексная передача).
Представительный уровень (уровень представления данных); преобразует информацию к виду, который требуют прикладные процессы пользователей (например, прием данных в коде ASCII и выдача их на экран дисплея в виде страницы текста с заданным числом и длиной строк).
Представительный уровень занимается синтаксисом данных. Выше этого уровня поля данных имеют явную смысловую форму, а ниже его поля рассматриваются как передаточный груз, и их смысловое значение не влияет на обработку.
Прикладной уровень занимается поддержкой прикладного процесса пользователя и имеет дело с семантикой данных.