2. Архитектура вычислительной сети. Эталонные модели взаимодействия систем.
Архитектура вычислительной сети — описание ее общей модели.
Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения МОС разработала модель архитектуры открытых систем.
Открытая система — система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.
Предложенная модель архитектуры открытых систем служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.
Рис. 8. Эталонная модель архитектуры открытых систем.
В настоящее время модель взаимодействия открытых систем (ВОС) является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис. 8).
7-й уровень — прикладной — обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети. Он также содержит все необходимые элементы сервиса для прикладных программ пользователя. На прикладной уровень могут быть вынесены некоторые задачи сетевой операционной системы.
6-й уровень — представительный — определяет синтаксис данных в модели, т.е. представление данных. Он гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. В некоторых системах этот уровень может быть объединен с прикладным.
5-й уровень — сеансовый — реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи.
Три верхних уровня объединяются под общим названием — процесс или прикладной процесс. Эти уровни определяют функциональные особенности вычислительной сети как прикладной системы.
4-й уровень — транспортный — обеспечивает интерфейс между процессами и сетью. Он устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных пакетов, которыми обмениваются процессы. Логические каналы, устанавливаемые транспортным уровнем, называются транспортными каналами.
Пакет — группа байтов, передаваемых абонентами сети друг другу.
3-й уровень — сетевой — определяет интерфейс оконечного оборудования данных пользователя с сетью коммутации пакетов. Он также отвечает за маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети и за связь между сетями — реализует межсетевое взаимодействие.
Примечание. В технике коммуникаций используется термин оконечное оборудование данных. Он определяет любую аппаратуру, подключенную к канал; связи, в системе обработки данных (компьютер, терминал, специальная аппаратура).
2-й уровень — канальный — уровень звена данных — реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал — логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которых упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.
1-й уровень — физический — выполняет все необходимые процедуры в канале связи. Его основная задача — управление аппаратурой передачи данных и подключенным к ней каналом связи.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем (рис. 9).
Рис. 9. Обработка сообщений уровнями модели ВОС
Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок — служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Канальный уровень кроме заголовка добавляет еще и концевик — контрольную последовательность, которая используется для проверки правильности приема сообщения из коммуникационной сети.
Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками и концевиком, уходит в коммуникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычисли тельной сети. Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение.
Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.
При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс — чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются — они «прозрачны » для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели ВОС, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.
Достоинство семиуровневой модели ВОС.
В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменять ее отдельные компоненты. Иногда это вызывает необходимость изменять и другие компоненты, что существенно усложняет и затрудняет процесс модернизации системы.
Здесь и проявляются преимущества семиуровневой модели. Если между уровнями определены однозначно интерфейсы, то изменение одного из уровней не влечет за собой необходимости внесения изменений в другие уровни. Таким образом, существует относительная независимость уровней друг от друга.
Необходимо сделать и еще одно замечание относительно реализации уровней модели ВОС в реальных вычислительных сетях. Функции, описываемые уровнями модели, должны быть реализованы либо в аппаратуре, либо в виде программ.
Функции физического уровня всегда реализуются в аппаратуре. Это адаптеры, мультиплексоры передачи данных, сетевые платы и т.д.
Функции остальных уровней реализуются в виде программных модулей — драйверов.
36. Эталонная модель osi взаимодействия в сетях.
Компьютеры в сети объединяются с помощью одной или нескольких линий связи различных типов (например, телефонных линий), обеспечивающих логическую и физическую связь абонентов (см. рис.).
АПД – аппаратура передачи данных (например, модем) – обеспечивает интерфейс (сопряжение, соединение).
При организации связи обмен информацией должен осуществляться по определенным правилам. Эти правила определяются протоколом, который представляет собой соглашение, определяющее управление процедурами информационного обмена между взаимодействующими объектами. В различных сетях реализованы разные процедуры обмена, следовательно, разные протоколы. Однако существует общее соглашение по организации взаимодействия в сетях. Программы, выполняющиеся на разных компьютерах в сети, не могут взаимодействовать непосредственно (у них нет общей памяти или дисков, это могут быть компьютеры, принадлежащие различным классам, следовательно, имеющие различные, несовместимые системы команд, установленное программное обеспечение, способы кодирования данных). Кроме того, в памяти компьютера информация представлена в дискретной форме, а для передачи ее на большие расстояния могут использоваться аналоговые линии связи. Поэтому информация в процессе ее передачи должна быть преобразована к пригодной для передачи форме. Эти преобразования разбиваются на несколько уровней, для каждого из которых определен свой протокол. Таким образом, выстраивается целая иерархия протоколов. Международная организация по стандартизации (ISO) разработала описание эталонной модели взаимодействия открытых систем, включающее семь уровней протоколов. Наиболее распространенное семейство протоколов – это TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol – протокол управления передачей/протокол Internet – промышленный стандарт протокола для глобальных сетей. Управление взаимодействием различных объектов в сети осуществляется с помощью сетевого программного обеспечения.
37.Топология сетей, методы доступа.
Топология вычислительной сети (network topology) – это ее конфигурация, структура («геометрическая форма»). Топология сети определяет схему связей между узлами (компьютерами) сети, метод передачи данных между ними.
Существует два основных класса сетей, различаемые по способу объединения компьютеров:
- широковещательная конфигурация (каждый компьютер передает информацию, которая может восприниматься всеми остальными компьютерами данной сети);
- последовательная конфигурация (компьютер может передавать информацию только своему ближайшему соседу, данные передаются по «эстафете»).