кость изготовления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребляемую энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

Для взаимодействия сетей связи, основанных на различных аппаратных платформах, необходимо, чтобы узлы приема-передачи имели возможность «понимать» друг друга. Это достигается за счет применения различных согласующих программных и аппаратных средств. В настоящее время все сети связи (в том числе и компьютерные) строятся на основе эталонной модели взаимодействия открытых систем.

4.4. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

В начале 80-х гг. ХХ столетия, в связи с интенсивным развитием коммутационных сетей передачи данных, возникла острая необходимость в унификации процессов передачи и обработки сообщений, установления единых норм к структуре и формам передаваемых данных. Результатом разработок многочисленных международных организаций по стандартизации и производителей продукции стала «эталонная модель взаимосвязи открытых систем» (Open Systems Interconnection - OSI), которая была издана в 1984 г. в виде стандарта ISO 7498 (The International Organization for Standardization) (или OSI/ISO) [15].

Эталонная модель OSI стала основной архитектурной моделью для систем передачи сообщений. При этом термин «открытая» обозначает, что если какая-либо система соответствует стандарту OSI/ISO, то она способна взаимодействовать с любой другой системой, соответствующей тому же стандарту.

Эталонная модель OSI делит систему передачи информации между абонентами на семь подсистем, которые в данном случае называются уровнями. При этом каждый уровень обеспечивает услуги смежному верхнему уровню, пользуясь при этом услугами нижерасположенных уровней. В соответствии со стандартом OSI/ISO выделены физический, логический, сетевой, транспортный уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень (рис. 4.2).

Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды, например, аналогового телефонного канала, радиоканала или оптоволоконного канала.

Уровень звена данных (Data Link Layer) (канальный уровень) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение данных из потока бит, передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и

160

восстановление неправильности переданных данных.

Сетевой уровень (Network Layer) выполняет функции маршрутизации, организации и поддержания виртуальных соединений, формирование, адресацию и управление данными (называемых на этом уровне пакетами), т.е. обеспечивает связь между двумя системами, обменивающихся между собой информацией.

Рис. 4.2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются механизмы для установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (аналога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоком данных (с целью предотвращения переполнения или потерь данных). На этом уровне производится разборка и сборка сообщений уровня сеанса, установление соответствия между адресами и сетевыми именами абонентов.

Сеансовый уровень (Session Layer) представляет интерфейс пользователя с уровнем транспортных услуг. Он обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса, позволяет реализовать двунаправленный одновременный или поочередный обмен данными, поддерживать синхронизацию взаимодействия и управлять им.

Уровень представления данных (Presentation Layer) определяет син-

таксис данных, обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы, в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции

161

уровня представлений входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.

Прикладной уровень (Application Level) отличается от других уровней модели OSI тем, что он обеспечивает услуги для прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов для связи, синхронизирует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также выполнение наиболее распространенных системных прикладных задач: электронной почты, обмена файлами и других.

Вкачестве примера связи типа OSI предположим, что Система А на рис. 4.3 имеет информацию для отправки в Систему В. Прикладной процесс Системы А сообщается с Уровнем 7 Системы А (верхний уровень), который сообщается с Уровнем 6 Системы А, который в свою очередь сообщается с Уровнем 5 Системы А, и так далее до Уровня 1 Системы А. Задача Уровня 1 - отдавать (а также забирать) информацию в физическую среду. После того, как информация проходит через физическую среду и принимается Системой В, она поднимается через слои Системы В в обратном порядке (сначала Уровень 1, затем Уровень 2 и т.д.), пока она, наконец, не достигнет прикладного процесса Системы В.

Каждый из уровней сообщается с выше- и нижестоящими уровнями данной системы. Однако для выполнения присущих уровню задач необходимо сообщение с соответствующим уровнем другой системы, т.е. главной задачей Уровня 1 Системы А является связь с Уровнем 1 Системы В; Уровень 2 Системы А сообщается с Уровнем 2 Системы В и т.д.

Уровневая модель OSI исключает прямую связь между соответствующими уровнями разных систем. Следовательно, каждый уровень Системы А использует услуги, предоставляемые ему смежными уровнями, чтобы осуществить связь с соответствующим ему уровнем Системы В. Нижестоящий уровень называется источником услуг, а вышестоящий – пользователем услуг.

Обмен управляющей информацией между соответствующими уровнями разных систем производится в виде обмена специальными «заголовками», добавляемыми к полезной информационной нагрузке. Обычно заголовок предшествует фактической прикладной информации. Каждый нижележащий уровень передающей системы добавляет к поступившему от вышележащего уровня информационному блоку свой заголовок с необходимой управляющей информацией для соответствующего уровня другой системы (рис. 4.3).

Впринимающей системе производится анализ данной управляющей информации и удаление соответствующего заголовка перед передачей информационного блока вышележащему уровню. Таким образом, размер информационного блока увеличивается при движении сверху вниз по уровням

впередающей системе и уменьшается при движении снизу вверх по уровням в принимающей системе.

162

Рис. 4.3. Формирование информационных блоков

Каждый уровень для решения своей подзадачи должен обеспечить выполнение определенных моделью функций данного уровня, действий (услуг) для вышележащего уровня и взаимодействовать с аналогичным уровнем в другой компьютерной системе.

Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия). Под протоколом понимается некая совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. В частности, он определяет, как выполняется соединение, преодолевается шум на линии и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами. Стандарт, в свою очередь, включает в себя общепринятый протокол или набор протоколов.

Функционирование сетевого оборудования невозможно без взаимоувязанных стандартов. Согласование стандартов достигается как за счет непротиворечивых технических решений, так и за счет группирования стандартов. Каждой конкретной сети присуща своя базовая совокупность протоколов.

4.5. Кабельные и воздушные линии связи на основе металлических проводников

Кабельной связью принято считать связь, осуществляемую при помощи различных видов кабелей. Передающей средой при этом могут быть различные виды металлов (для электросвязи) и стеклянных волокон (для волоконно-оптических линий связи) [19].

163

Клиниям связи предъявляются следующие основные требования:

–осуществление связи на практически требуемые расстояния;

–широкополосность и пригодность для передачи различных видов сообщений;

–защищенность цепей от взаимных влияний и внешних помех, а также от физических воздействий (атмосферных явлений, коррозии и пр.);

–стабильность параметров линии, устойчивость и надежность связи;

–экономичность системы связи в целом.

В простейшем случае проводная линия связи – физическая цепь, образуемая парой металлических проводников. Кабельные линии связи (кабели связи) образованы проводами с изоляционными покрытиями, помещенными в защитные оболочки. По конструкции и взаимному расположению проводников различают симметричные и коаксиальные кабели связи (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Типичный вид симметричного (а) и коаксиального (б) кабеля

Симметричная цепь состоит из двух совершенно одинаковых в электрическом и конструктивном отношениях изолированных проводников. Такую цепь часто называют «витая пара» (TP - twisted pair). Различают экранированные (shielded) и неэкранированные (unshielded) витые пары.

Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр – сплошной внутренний проводник, концентрически расположен внутри другого, полого цилиндра (внешнего проводника). Проводники изолированы друг от друга диэлектрическим материалом.

В настоящее время выпускается широкая номенклатура кабелей, отличающихся в зависимости от назначения, области применения, условий прокладки и эксплуатации и пр.

На рис. 4.5 приведен пример конструкции кабеля для магистральной сети КМБ-8/7. В конструкции кабеля предусмотрено несколько коаксиаль-

164