Уровень 7

Прикладной

Представительный

Сеансовый

Транспортный

Сетевой

Канальный

Физический

Рис. 6.3. Эталонная модель архитектуры открытых систем

шепия была разработана эталонная модель архитектуры открытых систем (рис. 6.3).

Открытая система - это систе,ма, взаи.модей-стпующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.

Эталонная модель архитектуры открытых систем является .моделью взаи.модействия открытых систем (моде;1ью ВОС) и служит базой для производителей при разработке совмести.мого сетевого оборудования. Эта модель не является неки.м физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Эта;ю1П1ая модель представляет собой са.мые общие реко.мендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти реко.мендации должны быть реатизованы как в аппаратуре, так и в нрогра.м-мных средствах вычис;1ительных сетей. В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (.модель ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель рассматривает общие функции, а не специальн1>1е решения, поэто.му не все peajibHbie сети абсолютно точно ей соответствуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из се.ми уровней (рис. 6.3).

7-й уровень - прикладной - обеспечивает под,тержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прик.ладных задач, реализуемых в данной вычислителыюй сети.

6-й уровень - представительный - определяет синтаксис данных в модели, т. е. представление данных. Он гарантирует представление информации в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах этот уровень может быть объединен с прикчадпы.м.

5-й уровень - сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонента.ми через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен информацией в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет воз.можность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.

Три верхних уровня объединяются под общим-названием - процесс или при-кладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности вычислительной сети как прикладной системы.

4-й уровень - транспортный - обеспечивает интерфейс между процесса.ми и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам инфор.мационных пакетов, которыми об.мепиваются процессы. Пакет - группа байтов, передаваемых абонентами сети друг другу. Логические каналы, устанавливаемые транспортным уровнем, называются транспор-тны.ми каналами.

3-й уровень - сетевой - определяет интерфейс оконечного оборудования пользователя с сетью коммутации пакетов. Он также отвечает за мар1прутизацию пакетов в ко.м.муникационной сети и за связь между сетями - реализует межсетевое взаимодействие.

2-й уровень - канальный - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он уста-

навливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каначом. Кана.1ьный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которые упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных. Кадр и.меет структуру: информация об источнике данных, информация о приемнике, тип кадра, да1шыс, коптрольная информация.

1-й уровень - физический - выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача - управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней канатом связи.

При передаче информации от приктадиого процесса в сеть происходит ее обработка уровпя.ми модели ВОС (рис. 6.4). Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информапии процесса свой заголовок - служебную информацию, которая необходима для адресации сообшений и для некоторых контрольных функций. Канатьный уровень кроме заголовка добавляет еше и концевик - контрольную последовательность, которая используется для проверки правильности приема сообщения из коммупикациоирюй сети.

Прикладной

Данные

Рис. 6.4. Обработка сообщений уровнями модели ВОС (каждый уровень добавляет свой заголовок - 3}

Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками и концевико.м, уходит в ком.муникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычислительной сети. Каждая абонентская ЭВ.М, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение.

При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями .модели ВОС. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровня.ми не воспринимаются и не изменяются - они прозрачны для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели ВОС, информация, наконеп, поступает к процессу (потребителю), которому она была адресована.

В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Ино1да это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс

модернизации системы. В тако.м случае проявляются нреимуиества семиуровневой модели ВОС. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, суп1ествует относительная независимость уровней друг от друга.

Функции, описываемые уровнями модели, должны быть peaj3n30BaHbi либо в аппаратуре, либо в виде программ.

Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые гьлаты и т. п.

Функции ocTaj3bHbix уровней реализуются в виде программных модулей - драйверов.

6.2.2. Протоколы компьютерных сетей

При обмене информацией в компьютерной сети каждый уровень модели ВОС реагирует на свой заголовок. Иными словами, происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных абонентских ЭВМ. Такое взаи.мо-действие должно выполняться но определонпш правила.м - протоколам.

Протокол - это не программа. Правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией, определенные протоколом, должны быть реализованы в программе. Обычно функции протоколов различных уровней реализуются в драйверах для различных вычислительных сетей.

В соответствии с семиуровневой структурой модели ВОС .можно говорить о необходимости существования протоколов для каждого уровня.

Концепция открытых систем предусматривает разработку стандартов для протоколов различных уровней. Легче всего поддаются стандартизации протоколы трех нижних уровней модели архитектуры открытых систем, так как они определяют действия и процедуры, характерные для вычислительных сетей любого класса.

Труднее всего стандартизовать протоколы верхггих уровней, особенно прикладного, из-за множественности прик..лалных задач и в ряде случаев их yHHKaj3bnocTH. Если по типам структур, .методам доступа к физической передающей среде, испо-льзус.мы.м сетевым тсхпология.м и некоторым другим особенностям можно насчитать примерно десяток различных моделей вычислительных сетей, то по их функциональному назначению пределов не существует.

Пропте всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы: байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения но информационному каналу в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов в канал передаются также управляющие и служебные байты. Такой тип протокола удобен для ЭВМ, так как она ориентирована на обработку данных, представленных в виде двоичных байтов. Для коммуникационной среды байт-ориептирова1Н1ый протокол менее удобен, так как разделение информационного потока в канале па байты требует использования дополнительных сигналов, что в конечном счете снижает пропускную способность канала связи.

Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а в конце - флаг закрывающий.