Міжкомп’ютерна взаємодія

Лекція 3. Еталонна модель OSI

В перші роки появи міжкомп'ютерного зв'язку програмне забезпечення організації мереж створювалося безсистемно, для кожного окремого випадку. Після того, як мережі надбали достатньої популярності, більшість фахівців визнали необхідність стандартизації програмного та апаратного забезпечення комп’ютерних мереж. Очевидно, що стандартизація дозволяє постачальникам розробляти системи апаратного і програмного забезпечення, які зможуть взаємно функціонувати навіть за наявності різних архітектур.

Слід провести чітку грань між роботою програмних та апаратних засобів мережі. В мережі може працювати різноманітне за технологією устаткування, від нього залежать якісні показники мережі: продуктивність, надійність тощо. Інші характеристики мережі, такі як прозорість та безпека залежать від різноманітного програмного забезпечення: мережних операційних систем та мережних застосувань.

По суті, мережа ‑ це з'єднання різного устаткування, різного програмного забезпечення, і тому проблеми забезпечення сумісності різних технологій обладнання або різних типів операційних систем залишаються важливими.

Звісно, що існує певна незалежність роботи апаратних і програмних засобів, які разом виконують роботу комп'ютерної мережі. Вона закладена в загальну єдину систему побудови роботи компонентів мережі. Програмні засоби «не замислюються» що відбувається «внизу», вони просто надсилають туди свої запити і отримують відповідь у зрозумілій для себе формі. З іншого боку апаратні засоби мережі, теж «не замислюються», що програмне забезпечення робить з результатами їх роботи, вони отримують запит, виконують потрібні дії і надають відповідь.

Зрозуміло, що за величезної різноманітності мережних продуктів, без ухвалення всіма виробниками в цій області, загальноприйнятих правил побудови устаткування, прогрес в «розбудові» мереж був би просто не можливий.

Розглянемо роботу двох комп'ютерів в мережі.

Це узагальнена дворівнева модель взаємодії комп'ютерів в мережі, що містить два рівні: програмний і апаратний (рис. 1).

В такий моделі інформація перетворюється в кілька етапів:

1. Користувач вводить певний запит (наприклад, знайти файл на комп'ютері 2).

2. Програма надсилає ім'я файлу і всі необхідні атрибути у вигляді запиту (у перетвореному вигляді) до апаратного рівня.

3. Апаратний рівень представляє запит у вигляді послідовності бітів даних і передає їх по лініях зв'язку (за допомогою певного мережного обладнання) до апаратного рівня комп'ютера 2.

4. Там запит розпізнається і передається до програмного рівня комп'ютера 2.

5. Програмний рівень комп'ютера 2 виконує роботу і надсилає відповідь до комп'ютера 1.

Рис. 1. Взаємодія двох комп’ютерів

Це є абстрактна модель, яка узагальнено відображає організацію роботи в мережі. Справжня модель є значно складнішою. Загальне завдання розділяється на кілька модулів, чітко визначаються функції для кожного модуля, який вирішує певну задачу, а також інтерфейси між модулями, які забезпечують їх взаємодію.

Для створення стрункої моделі використовують багаторівневий підхід, де передбачено вищі та нижчі рівні. Всю множину модулів розподіляють на рівні чітко за функціональними обов'язками.

Модулі верхніх рівнів для виконання своїх завдань звертаються із запитами тільки до модулів безпосередньо ближніх нижніх рівнів. Результати виконання роботи модулів нижніх рівнів передаються, навпаки, до модулів сусідніх верхніх рівнів. Набір функцій, які притаманні взаємодії двох сусідніх рівнів визначають відповідні інтерфейси (рис. 2).

Набори функцій для всіх рівнів та інтерфейсів між рівнями є чітко визначеними і відносно незалежними. Саме тому, такі моделі мають важливу перевагу ‑ заміна того чи іншого модуля мало відбивається на загальному функціонуванні моделі в цілому. Модулі нижнього рівня вирішують задачу передавання сигналів між двома сусідніми вузлами. Модулі середнього рівня можуть організовувати транспортування повідомлень в межах всієї мережі, користуючись засобами нижнього рівня. Модулі верхніх рівнів надають користувачам доступ до різних служб, ‑ файлових, друку тощо.

Рис. 2. Багаторівнева структура

Такий багаторівневий підхід до реалізації функцій системи застосовується не лише відносно мережних засобів. Наприклад, за такою же моделлю працюють локальні файлові системи.

Нехай, користувачу потрібно відкрити певний файл. Верхній рівень моделі розбирає «по кісточках» складене символьне ім'я цього файлу і визначає його унікальний ідентифікатор.

Наступний рівень за цим ідентифікатором з’ясовує всі основні характеристики файлу: адресу знаходження, атрибути доступу тощо.

На нижчому рівні перевіряються права доступу до файлу, і після обчислення координат області файлу, що містить необхідні дані, виконується фізичний обмін із зовнішнім пристроєм за допомогою драйвера диску.

В мережній взаємодії в процесі беруть участь два комп’ютери, тому тут потрібно змоделювати узгоджену роботу двох «ієрархій». Завдання ускладнюється багатьма узгодженостями між цими вузлами. Це угоди про рівень і форму електричних сигналів, спосіб визначення довжини інформації, методи контролю її на помилки і достовірність. Правила повинні бути застосовані для всіх рівнів, починаючи від найвищого, що реалізовує сервіс користувача мережі – до найнижчого рівня, що керує передачею бітів інформації.

Можна організовувати багато моделей, але потрібна єдина, стандартна модель, якої б дотримувалися всі виробники мережних продуктів, щоб, як мінімум, забезпечити сумісність нових розробок та розробок, що вже існують і працюють в комп'ютерних мережах.

Така модель була створена на початку 80-х років фахівцями провідних організацій зі стандартизації і була розроблена на підставі великого досвіду, отриманого при створенні комп'ютерних мереж, в основному глобальних. Вона зіграла значну роль в розвитку мереж і дотепер все, що стосується мережної взаємодії, прямо або побічно використовує цю модель.

2. OSI ‑ Базова Еталонна модель взаємодії відкритих систем

Еталонну модель OSI (Open System Interconnection Reference Model), розроблено Міжнародною організацією зі стандартизації (International Organization for Standardization, ISO).

В широкому сенсі відкритою системою може бути названа будь-яка система (комп'ютер, обчислювальна мережа, ОС, програмний пакет, інші апаратні чи програмні продукти), яка побудована відповідно до відкритих специфікацій.

Під терміном «специфікація» в обчислювальній техніці розуміють опис апаратних або програмних компонентів: способи їх функціонування, взаємодія з іншими компонентами, умови експлуатації, обмеження і особливі характеристики.

Під відкритими специфікаціями розуміють опубліковані, загальнодоступні специфікації, що відповідають стандартам і є прийнятими в результаті досягнення згоди після всебічного обговорення всіма зацікавленими сторонами.

Для реальних систем повна відкритість є недосяжним ідеалом, «відкритими» є лише деякі частини, що підтримують зовнішні інтерфейси. Наприклад, відкритість сімейства операційних систем Unix полягає у наявності стандартизованого програмного інтерфейсу між ядром і застосуваннями, що дозволяє легко переносити застосування з середовища однієї версії Unix в середовище іншої версії. Чим більше відкритих специфікацій використано при розробці системи, тим більш відкритою вона є.

В моделі OSI під відкритою системою розуміють мережний пристрій, що може взаємодіяти з іншими мережними пристроями з використанням стандартних правил, які визначають формат, зміст і значення прийнятих чи відправлених повідомлень.

Переваги побудови мереж з дотриманням принципів відкритості:

· Можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів від різних виробників, що дотримуються єдиного стандарту.

· Можливість легкої заміни окремих компонентів мережі на інші, більш досконалі, що дозволяє розвивати мережу з мінімальними витратами.

· Можливість легкого об'єднання кількох мереж.

· Простота освоєння і обслуговування мережі.

Модель OSI визначає різні рівні взаємодії систем, надає їм стандартні імена і вказує, які функції повинен виконувати кожен рівень. Повний опис цієї моделі займає більше 1000 сторінок тексту, тому коротко розглянемо суть моделі.

В моделі OSI засоби взаємодії поділяються на сім рівнів (рис. 3):

7 ‑ Прикладний (Application Layer)

6 ‑ Представницький (Presentation Layer)

5 ‑ Сеансовий (Session Layer)

4 ‑ Транспортний (Transport Layer)

3 ‑ Мережний (Network Layer)

2 ‑ Канальний (Data Link Layer)

1 ‑ Фізичний (Physical Layer)

Рис. 3. Модель OSI

Модель OSI описує взаємодію двох мережних комп'ютерів. Передача даних від одного комп'ютера до іншого починається з верхнього сьомого рівня, дані передаються з рівня на рівень до самого нижнього першого рівня. При прийомі одержувачем дані передаються вгору від першого рівня. Два комп'ютери встановлюють мережну взаємодію тоді, коли їх програмне забезпечення відповідного рівня моделі OSI може взаємодіяти між собою.

Дата добавления: 2014-01-07