Лекция 2

3. Модели открытых информационных систем (оис).

В настоящее время существует четыре модели открытых систем, разработанные различными организациями:

• референсная модель взаимодействия открытых систем OSI/ISO;

• эталонная модель среды открытой системы OSE/RM;

• модель MIC;

• модель MUSIC.

Мы рассмотрим первые две из них, наиболее употребимые.

1. Референсная модель взаимодействия открытых систем osi/iso

На начальном этапе развития сетей многие крупные компании имели свои собственные стандарты для объединения компьютеров между собой. Эти стандарты описывали механизмы, необходимые для перемещения данных с одного компьютера на другой. Однако эти ранние стандарты не были совместимы между собой.

В последующие годы Международная организация по стандартам (ISO – International Standards Organization) разработала свою модель, которая стала общепризнанным промышленным стандартом для разработки компьютерных сетей. Она была названа моделью взаимодействия Открытых Систем (OSI – Open System Interconnection). Эта модель используется для описания потока данных между приложением пользователя и физическим соединением с сетью.

1. Платы сетевого адаптера

Физически подключение компьютера к сети осуществляется с помощью платы сетевого адаптера, которая выступает в качестве физического интерфейса, между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в слоты расширения, расположенные на материрских платах всех сетевых компьютеров и серверов. К соответствующему разъему или порту платы подключается сетевой кабель.

Назначение платы сетевого адаптера:

• подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

• передача данных другому компьютеру;

• управление потоком данных между компьютером и кабельной системой.

Плата сетевого адаптера, кроме того, принимает данные из кабеля и преобразует их в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Перед тем как послать данные в сеть, плата сетевого адаптера должна перевести их из формы, понятной компьютеру, в форму, в которой они могут передаваться по сетевому кабелю.

Внутри компьютера данные передаются по шинам. Как правило, это несколько проводников, расположенных близко друг к другу. Так как линий несколько, то и биты данных могут передаваться по ним группами, а не последовательно. Часто говорят, что данные по шине компьютера передаются параллельно, так как 16 битов или 32 бита движутся параллельно друг другу. В сетевом кабеле данные должны перемещаться в виде потока битов. При этом говорят, что происходит последовательная передача, потому что биты следуют друг за другом (рис.1).

Рис. 1. Преобразование потоков данных в сетевом адаптере

Плата сетевого адаптера принимает данные, передающиеся по параллельным проводам, и организует их для последовательной, побитовой, передачи. Этот процесс завершается переводом цифровых данных компьютера в электрические и оптические сигналы, которые и передаются по сетевым кабелям.

Процесс передачи данных по сети стандартизован моделью OSI.

2. Уровни модели osi

Модель OSI разделяет коммуникационные функции на 7 уровней:

7. Уровень приложений;

6. Уровень представлений;

5. Сеансовый уровень;

4. Транспортный уровень;

3. Сетевой уровень;

2. Канальный уровень;

1. Физический уровень.

Функции наиболее низкого – физического уровня находятся на первом уровне. Функции, отвечающие за работу приложений, располагаются на верхнем уровне.

Концепция модели – каждый уровень предоставляет сервис последующему, более высокому уровню. Это позволяет каждому уровню взаимодействовать с тем же уровнем на другом компьютере (рис. 2).

Рис. 2. Уровни модели OSI

Несмотря на то, что каждый уровень может взаимодействовать только с тем же уровнем на другом компьютере (7 с 7, 3 с 3 и т.д., но не 7 – 6 или 3 – 6), фактически взаимодействие происходит только между соседними уровнями одного компьютера. Так, 4 уровень компьютера А, взаимодействуя с тем же 4 уровнем компьютера В, на самом деле взаимодействует с соседним себе 3 уровнем, 3 со 2 и т.д. до 4 уровня компьютера В (рис. 3).

Рис. 3. Взаимодействие уровней модели OSI

Только на физическом уровне происходит непосредственное взаимодействие компьютеров посредством среды передачи.

Функциональное назначение уровней

1. Физический уровеньнаправляет неструктурированный поток битов данных через физическую среду передачи (кабель).

Физический уровень выполняет роль несущей для всех сигналов, передающих данные сгенерированные всеми более высокими уровнями. Этот уровень отвечает за аппаратное обеспечение. Физический уровень определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи (тип кабеля, количество разъемов коннектора, назначение каждого разъёма и т.д.).

Физический уровень описывает топологию сети и определяет метод передачи данных по кабелю (электрический, оптический).

2. Канальный уровеньупаковывает неструктурированные биты данных с физического уровня в структурированные пакеты (фреймы данных).

Канальный уровень отвечает за обеспечение безошибочной передачи пакетов. Пакеты содержат исходный адрес и адрес назначения, что позволяет компьютеру извлекать данные, предназначенные только ему.

3. Сетевой уровеньотвечает за адресацию сообщений и преобразование логических адресов и имен в физические адреса канального уровня. Сетевой уровень определяет путь (маршрут) прохождения данных от передающего к принимающему компьютеру. Сетевой уровень переструктурирует пакеты данных (фреймы) канального уровня (разбивает большие на совокупность небольших или объединяет мелкие).

4. Транспортный уровеньосуществляет контроль качества передачи и отвечает за распознание и коррекцию ошибок. Транспортный уровень гарантирует доставку сообщений, создаваемых на уровне приложений.

5. Сеансовый уровеньпозволяет двум приложениям на разных компьютерах установить, использовать и завершить соединение, которое называется сеансом. Сеансовый уровень координирует связь между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию задачи и реализует управление диалогом между взаимодействующими процессами (определяет, какая сторона передаёт, когда, как долго и т.д.).

6. Уровень представления служит для преобразования данных, полученных с уровня приложения в повсеместно распознаваемый промежуточный формат. Уровень представления можно назвать сетевым транслятором. Уровень представления позволяет объединять в единую сеть разнотипные компьютеры (IBM PC, Macintosh, DEC и т.д.), преобразуя их данные в единый формат.

Уровень представления осуществляет управление защитой в сети, осуществляет шифрование данных (при необходимости). Обеспечивает сжатие данных с целью уменьшения количества бит данных, требующих передачи.

7. Уровень приложений (прикладной уровень)позволяет прикладным программам получать доступ к сетевому сервису. Уровень приложений непосредственно поддерживает пользовательские приложения (программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базе данных, электронная почта).

Модель стандарта взаимодействия Открытых Систем считается лучшей из известных моделей и наиболее часто используется для описания сетевых сред.

Большинство производителей стремятся придерживаться модели OSI. На практике ни одно из средств не удовлетворяет полностью стандарту.