Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI)

ISO(Intrnational Standarts Organization), МОС(Межднародная Организация Стандартов).

Анализ программной структуры позволяет рассмотреть иерархию программного обеспечения сети. Основными в программной структуре являются элементы, выполняющие информационно-вычислительные работы для пользователей (вычисления, реализацию банков данных, диалоговых информационных систем и т.д.). Этими элементами являются программа пользователя и взаимосвязанные с ней программы управления представлением и сеансом. Совокупность этих трех элементов называется процессом. Основной задачей вычислительной сети является создание взаимодействующих процессов, осуществляемое передачей друг другу массивов информации. Схема взаимодействия двух непосредственно связанных процессов следующая:

Рис.4. Взаимодействие процессов в одной ЭВМ.

При необходимости передачи информации программы пользователя А выдает массив информации. Программы управления представлением и сеансом добавляют к этому массиву заголовок и концевик, образуя сообщение. В заголовок записывается информация, позволяющая различать сообщения и указывать необходимые адреса. В концевике располагаются символы, позволяющие выявить ошибки в сообщении после его передачи другому процессу. Сообщение имеет произвольную длину. Поэтому его обычно перед передачей делят на части – блоки, имеющие фиксированную длину. Эти блоки передаются процессу В. Здесь программы управления представлением и сеансом собирают из блоков сообщение, анализируют, а затем убирают его заголовок и концевик. Полученный массив передается программе В.

Такое (непосредственное) взаимодействие процессов возможно только в тех случаях, когда эти процессы расположены в одной и той же ЭВМ. Обычно процессы в сети находятся в разных ЭВМ и взаимодействуют через АПД, физические каналы, коммуникационные машины, а часто и интерфейсные машины. В этом случае к любому процессу должен быть добавлен новый элемент программной структуры внешней сети – программа управления передачей информации от другого процесса к другому. Точку, расположенную между процессом и программой управления передачей называют портом. В этом случае структура передаваемого массива информации усложняется и последний, называемый фрагментом, имеет два заголовка: процесса и передачи. Второй заголовок (заголовок передачи) содержит управляющие данные, описывающие передачу: тип массива, адреса исходного и конечного процессов (точнее, адреса портов), имя массива.

Рис. 5. Взаимодействие процессов в сети.

В вычислительной сети один и тот же процесс может быть связан с несколькими процессами, выполняемыми в разных машинах. Поэтому наряду с программой управления передачей вводится еще один элемент – программа управления сетью. Основной задачей программы управления сетью является маршрутизация пакетов. Соответственно добавляется новый заголовок и концевик (концевики на рисунках, во избежание их загромождения, не показаны). В нем содержится вся управляющая информация, необходимая для маршрутизации пакетов. Между любой парой смежных машин расположен канал, управление работой которого выполняет еще один элемент – программа управления информационным каналом. Программа управления каналом обрамляет пакет заголовком и концевиком. Заголовок содержит информацию, необходимую для управления информационным каналом. В результате получается кадр. Кадры в информационном канале идут один за другим и отделяются флагами. Канальный уровень предназначен для передачи данных через физические соединения. Благодаря этому сетевой уровень «не знает» типов физических соединений, используемых в сети. Канальный уровень обеспечивает средства для установления, поддержания и разъединения канальных соединений между сетевыми объектами (управление потоком через физические соединения).

Процесс создания кадра можно представить следующим образом:

Рис.6 Процесс создания кадра.

Любой уровень (элемент) оперирует лишь со своим заголовком (и концевиком), не рассматривая остальную часть полученного массива информации. Поэтому, говорят, что этот элемент прозрачен для информирования пользователя и заголовков, принятых с более высоких уровней.

Для поддержания физического канала служит физический уровень, который предназначен для сопряжения систем с физическими средствами соединения. Уровень определяет механические, электрические функции и процедурные характеристики, описывающие доступ к физическим соединениям. Этот уровень обычно реализуется аппаратно.

Таким образом, имеем семиуровневую программную систему:

Рис. 7. Программная система сети.

В общем случае на верхнем уровне находится не один, а несколько процессов. Любой из них имеет один, а иногда несколько портов.

Таблица 2

Уровень	Наименование	Основные задачи	Выполняемые функции
	Физический уровень (управление физическим каналом)	Сопряжение с физическим каналом	Установление соединения, поддержание, расторжение соединения с физическим каналом
	Канальный уровень (управление информационным каналом)	Управление передачей по информационному каналу	Управление передачей кадров по информационному каналу
	Сетевой уровень (управление сетью)	Управление маршрутом пакетов	Управление коммуникационными ресурсами
	Транспортный уровень (управление передачей)	Управление логическим каналом	Организация логических каналов между процессами. Управление потоком информации между портами
	Сеансовый уровень (управление сеансами)	Обеспечение сеансовой связи	Организация, поддержание и окончание сеансовой связи
	Представительный уровень (управление представлениями)	Представление данных в необходимой форме	Предоставление данных программе пользователя
	Прикладной уровень (программа пользователей)	Выполнение процесса	Вычислительные работы

В действительности, в различных сетях используется различное число уровней. Рассмотренные 7 уровней (объектов) объединяются в группы, образующие элементы логической структуры сети: хост-модули, терминальные, коммуникационные и т.д. С другой стороны, размещение программ в машинах и АПД (аппаратура передачи данных) позволяет рассмотреть взаимосвязь элементов программной и физической структур вычислительной сети.

Рис. 8 Взаимосвязь элементов программной и физической структур вычислительной сети.

Условная линия между портами – логический канал. В реальных вычислительных сетях управление физическим каналом реализуется не в машинах, а в подключаемой к ним АПД. Программа управления информационным каналом все чаще также реализуется в этой аппаратуре. Передача информации от одного порта (процесса) к другому связана с многократным ее прохождением через различный слой программной структуры сети.

Задача регулирования входного трафика возлагается на процедуру управления потоками, которая выполняет одну из наиболее важных функций в сети. В основном, процедура управления потоками предсказывает и предотвращает перегрузки путем регулирования входного трафика, идущего от подсети ресурсов и пользователей в подсеть связи.

Если канал, по которому должно быть передано сообщение занят, то они должны встать в очередь и ждать. После передачи сообщения канал освобождается. После приема сообщения в узле процедура выбора маршрутов приписывает его некоторому выходному каналу. Опять, если этот новый канал занят, сообщение должно ждать в очереди и т.д. Общее время проведения сообщения в сети, называется задержкой сообщения (или задержкой сети).

На надежность сети, ее задержку, процедуру выбора маршрутов и т.п. существенное влияние оказывает топологическая конфигурация сети связи. Задача выбора топологии является очень трудной и еще более усложняется, если на сеть накладываются топологические ограничения (такие, как заданные требования к надежности). Кроме того, при проектировании нужно учитывать стоимостную функцию.

После определения топологии нужно выбрать пропускные способности любого канала, а затем принять какую-то дисциплину обслуживания очередей.

Контрольные вопросы.

1. Каковы функции канального уровня?

2. Каковы функции сеансового уровня?

3. Каковы функции сетевого уровня?

4. Каковы функции транспортного уровня?

5. Что такое логический канал?

6. Что находится в концевике пакета?

7. Каковы функции интерфейсного логического модуля?

8. Каковы функции терминального логического модуля?

Лекция № 3.

Дата добавления: 2014-01-06