Семиуровневая модель

БЭМ МОС (Базовая Эталонная Модель Международной Организации Стандартов)

Модель OSI (Open Systems Interconnection model)

7 Прикладной 7 Прикладной

6 Представление Модуль Управление Представлением 6 Представление

5 Сеансовый Модуль Управление Сеансами 5 Сеансовый

4 Транспортный Модуль Управление Передачей 4 Транспортный

3 Сетевой Модуль Управление Сетью 3 Сетевой

2 Канальный Модуль Управление Звеном ПД 2 Канальный

1 Физический 1 Физический

Физический канал (ФК)

Обычно системы взаимодействуют не «горизонтально», как мы рассматривали выше, а в рамках некой многоуровневой структуры.

На рисунке представлены две взаимодействующие системы, соединенные физическим каналом.

На 1-ом уровне описываются особенности физических интерфейсов: сколько контактов, какие оптические кабели и как подключаются, какие разъемы используются. Это КПД. На 2-ом уровне – звено передачи данных. Соответственно там и находится модуль УПЗД, а сам слой называется канальным и т.д.

В соответствии с этой моделью было построено не так уже и много сетей. Реально стала использоваться более простая модель TCP/IP.

Модель БЭМ МОС разрабатывалась в 70-ые гг. Отличительной чертой сетей в то время была невысокая надежность, низкие скорости. Поэтому в эту модель была возложена некая избыточность. Каждый предыдущий уровень подстраховывал последующий. Для того чтобы обменяться информацией между прикладными уровнями, в общем случае, должны установить между собой сеанс связи два объекта на уровне представления. А для установления сеанса должен быть отправлен запрос на транспортном уровне и т.д. На каждом уровне устанавливается логическое соединение, и после этого только осуществляется обмен между объектами прикладного уровня.

В ситуациях низких скоростей и низких надежностей подход модели БЭМ МОС себя оправдывал. Однако так как параллельно с разработкой этой модели, происходило достаточно интенсивное развитие сетевых технологий, увеличение их надежности и скорости, данная модель достаточно быстро стала избыточной и привела к понижению скоростей работы систем.

Так возникла и быстро набрала популярность более простая модель TCP/IP. Сейчас используется именно она.

А дальше пошло параллельное развитие локальных сетей.

Сейчас модель БЭМ МОС имеет лишь академический характер. На ее примере можно рассмотреть задачи, которые возникают при организации взаимодействия удаленных процессов, и подходы к решению этих задач. Основные функции взаимодействия рассматриваются на примере именно этой, 7-ми уровневой модели.

Лекция 9 декабря 2011 г.

Взаимодействие процессов с использованием модели OSI. (продолжение)

Протокол – множество правил, определяющих процедуры взаимодействия объектов, расположенных на одном уровне.

О каких объектах идет речь?

Допустим, у нас имеется две взаимодействующие между собой системы. На каждом уровне выполняется не одна, а несколько задач. Например, транспортный уровень занимается сегментированием длинных сообщений на передаче и обратную их сборку на приеме. Это одна функция. Также транспортный уровень выполняет функцию внутренней маршрутизации. Принимаемые сообщения распределяются, в зависимости от номера порта, по соответствующим прикладным процессам. Причем эти функции независимы друг от друга. Очевидно, что при разработке ПО данные функции каким-то образом локализуются.

Допустим модуль 1 (М1) отвечает за сегментацию, модуль 2 (М2) выполняет внутреннее распределение на приеме. На разных уровнях могут еще какие-то дополнительные функции. Когда говорят о взаимодействии объектов, то имеются ввиду эти самые логические модули. Объект М1 реализует протокол сегментирования, а объект М2 – протокол внутренней маршрутизации.

Протокол любого уровня обеспечивает сервис для уровня, расположенного над ним.

Кадр – протокольный блок канального уровня.

Пакет – протокольный блок сетевого уровня.

Сообщение (или его сегмент) – протокольный блок транспортного и вышележащих уровней.

Протокол определяет:

1.) Процедуры передачи управляющей информации и данных между взаимодействующими объектами одного уровня.

2.) Механизм выбора конкретных процедур (передачи) из множества возможных.

Пример

На сеансовом уровне при инициализации сеанса принимается решение, в каком режиме будет происходить обмен: дуплексном или полудуплексном. И если мы говорим о каком-либо обобщенном протоколе, то там, как правило, предусмотрен обмен в обоих этих режимах. Взаимодействующие системы в процессе установления соединения договариваются между собой, в каком режиме будет проходить передача.

3.) Структуру и способ кодирования данных.

4.) Интерфейсы со смежными уровнями.

Для того чтобы определить протокол на каждом уровне, необходимо описать, как протокольный объект на каком-то уровне n взаимодействует с объектами смежных уровней. Действительно, объекты промежуточных уровней получают информацию с верхних уровней, поэтому все эти интерфейсы должны обязательно быть четко прописаны. Это может быть формат протокольных блоков, поступающих с верхнего уровня, формат собственно данных и формат структуры направляющей информации.

На сетевом уровне в качестве протокольных блоков используются пакеты.

TCP/IP

Сообщение помещается в тело, информационный блок пакета. В самом сообщении нет никакой информации о том, по какому IP адресу это сообщение должно быть доставлено, поскольку транспортный уровень не работает с IP адресами.

Откуда тогда берется IP-адрес?

Он передается в составе управляющей информации.

При формировании протокольных блоков, для каждого уровня, поступает протокольный блок верхнего уровня (в сетевой уровень пойдет сообщение, в канальный – пакет) и некая управляющая информация. В нашем случае это IP-адрес.

Поэтому интерфейсы со смежными уровнями должны быть четко прописаны. Мы точно должны знать, что поступает сверху, в каком формате, в какой последовательности. Для каждого уровня нужно прописать интерфейсы с вышележащим и нижележащим уровнями.

Каждый протокол определяется тремя важными характеристиками:

1.) Синтаксис (Каждый протокол определяет структуру протокольного блока)

2.) Семантика (Протокол определяет, какая информация записана, как она интерпретируется, как взаимодействующие системы должны эту информацию воспринимать, что с ней делать и т.д.)

3.) Синхронизация (Протокол определяет последовательность информационного обмена, порядок взаимодействия объектов одного уровня, кто может начинать передачу, как каждый объект должен реагировать на получение данных того или иного запроса, как реагировать при ошибках.)

Эти 3С практически определяют любой протокол.

Все уровни, лежащие ниже 7-ого, прикладного, называются областью взаимодействия открытых систем. Системы, построенные в соответствии с открытой моделью, всегда могут взаимодействовать между собой.

Область взаимодействия, в соответствии с БЭМ МОС можно разделить на 3 группы.

Группа 1 – Обслуживающая

Входят три верхних уровня: прикладной, представления, сеансовый. Задачей этих уровней является обслуживание прикладных процессов.

Группа 2 – Физическая

Входят три нижних уровня: физический, канальный и сетевой.

Данные уровни больше ориентированы на физическую среду. В зависимости от того, какая среда используется для передачи (витая пара, эфир (радио)), на физическом уровне будут разные протоколы. От того какая используется среда передачи, какую структуру она имеет, также зависят канальный и сетевой уровни, хотя и в меньшей степени.

Многоуровневая система создавалась с тем, чтобы каждый уровень можно было разрабатывать и реализовать независимо друг от друга.

Группа 3 – Транспортная

Входит транспортный уровень.

Архитектура БЭМ предусматривает 2 способа передачи информации: с установлением соединения и без установления соединения.

TCP/IP – протокол без установления соединения.

TCP – транспортный протокол с установлением соединений.

UTP – транспортный протокол без установления соединения.

Классификация коммуникационных подсетей.

ИКС – Информационная Компьютерная Сеть, она же называется СПД – Сеть Передачи Данных или узловая подсеть.

Локальные сети можно разделить на два вида:

1) Сети с селекцией информации

a) Моноканальные

b) Циклические

2) Сети с маршрутизацией

Рассмотрим сети с топологией «общая шина» или моноканал.

Моноканал и является коммуникационной подсетью.

Как работает моноканал?

Информация передается в виде протокольных блоков. Если станция A хочет передать какую-либо информацию станции B, формируется кадр, в заголовке указывается адрес получателя. Сформированный кадр передается в моноканал.

Моноканал – это некая общая разделяемая среда. Т.е. это может быть эфир, где все станции работают на одной частоте, это может быть коаксиальный кабель, к которому подключены несколько компьютеров, это может быть витая пара и т.д.

Протокольный блок, распространяясь по моноканалу, одновременно становится доступным для всех станций. Каждая станция, анализируя заголовок этого протокольного блока, сравнивает адрес получателя со своим собственным, и, если они совпадают, принимает этот протокольный блок целиком.

Таким образом, каждая станция осуществляет отбор, или, другими словами, селекцию информации. Поэтому говорят, что моноканал – это пример коммуникационной подсети с селекцией информации. В отличие от коммуникационных подсетей территориальных сетей, где пакеты передаются именно по тем маршрутам, по которым необходимо. В каждом узле принимается решение о том, куда идти дальше. Это и есть сети с маршрутизацией.

Еще один вариант сети с селекцией – циклическое кольцо.

Станции, входящие в состав данной коммуникационной подсети, соединяются между собой по кольцу. Работа происходит следующим образом. У некой станции A есть информация, которую необходимо передать на станцию B. Формируется протокольный блок – кадр, который передается на следующую станцию, где сравниваются адрес собственной станции и адрес станции получателя. Если они совпадают, то кадр передается на верхний уровень этой станции, если нет, то кадр передается на следующую рабочую станцию, где все повторяется.

Очевидно, что описанная выше сеть крайне ненадежна. Если где-то произойдет разрыв или одна из станций выйдет из строя, тогда и вся сеть прекратит свою работу.

Для повышения надежности, в частности было предложено использовать двойное циклическое кольцо, где каждая пара станций соединялась не одним каналом, а двумя, и передача происходила во встречных направлениях. Если выходит из строя какой-либо участок, соседние станции это обнаруживают и у себя выполняют автоматическую перекоммутацию, тогда двойное кольцо превращается в одинарное.

Следующее решение было предложено фирмой IBM. В центре устанавливается особое устройство (центральный коммутатор), к которому по двум каналам подключаются станции. Если все работает нормально, то внутри коммутатора осуществляется коммутация, и получается одинарное кольцо. Если где-то происходит разрыв, то центральный коммутатор осуществляет переключение, и оставшаяся часть сети сохраняет свою работоспособность.

Лекция 16 декабря 2011 г.

Дата добавления: 2014-01-05