1.6 Модель взаимодействия открытых систем (osi-модель). Структура и основные принципы построения

Взаимодействие в современных инфокоммуникационных сетях организуется в соответствии с эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection reference model - OSI), разработанной Международной организацией по стандартизации (ISO – International Organisation for Standartisation) в 1980 г. Эта модель определяет концепцию и методологию создания сетей передачи данных. В ней описываются стандартные правила функционирования устройств и программных средств при обмене данными между узлами в открытой системе.

Открытыми называются системы, использующие стандартные протоколы взаимодействия.

Применительно к телекоммуникационным системам OSI-модель служит для того, чтобы четко определить структуру множества функций, поддерживающих информационный обмен между пользователями услугами телекоммуникационной системы, которая, в общем случае, содержит в себе сеть электросвязи. Подход, использованный в модели OSI, предусматривает разделение совокупности функций обработки и передачи данных в сети связи на семь иерархических «слоев» (layers) или «уровней», расположенных один над другим. На каждом уровне реализуются определенные функции обработки и передачи данных с помощью аппаратных и/или программных средств сети. Каждый уровень обслуживает вышележащий уровень и, в свою очередь, пользуется услугами нижележащего уровня. Связь между объектами смежных уровней одной системы регламентируется межуровневым интерфейсом.

С точки зрения любого уровня все нижележащие уровни предоставляют ему «услугу транспортировки информации», имеющую определенные характеристики. То, как реализуются нижележащие уровни, для вышележащих уровней не имеет значения. С другой стороны, для нижних уровней безразличны как смысл поступающей от верхних уровней информации, так и то, с какой целью она передается.

Такой подход предусматривает стандартизацию интерфейсов между смежными уровнями, благодаря чему реализация любого уровня становится независимой от того, каким образом реализуются остальные уровни.

1.6.1 Понятие процесса и протокола. Иерархия протоколов. Интерфейсы и сервисы

В соответствии с идеологией, заложенной в OSI-модель, функционирование телекоммуникационных сетей представляется в терминах процессов, реализуемых системами сети. В качестве систем в модели выступают вычислительные средства абонентских систем и узлов коммутации.

Процесс  это динамический объект, представляющий собой целенаправленный акт обработки данных. Процесс порождается программой или пользователем и связан с входными или выходными данными и необходимыми вычислительными ресурсами.

Процессы делятся на:

1. прикладные - обработка данных в терминальном оборудовании, а также передача данных в системах передачи данных;

2. системные - обеспечение прикладных процессов (активизация терминала для прикладного процесса, организация связи между процессами и др.).

Ввод и вывод данных из процесса производится в форме сообщений.

Сообщение - это последовательность данных, имеющих законченное смысловое значение. Ввод сообщений в процесс и вывод из процесса производится через логические (программно-организованные) точки, называемые соответственно входными и выходными портами.

Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, называется сеансом или сессией.

В каждом узле обработки данных могут одновременно выполняться несколько независимых прикладных процессов. Эти процессы путем обмена сообщениями через соответствующие порты могут взаимодействовать с прикладными процессами, протекающими в других узлах сети.

Организация взаимодействия между одинаковыми уровнями различных систем определяется соответствующим протоколом (рис. 1.4).

Протокол представляет собой совокупность формализованных правил, регламентирующих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются процессы, лежащие на одном уровне, но принадлежащие разным системам.

Описание протокола предполагает задание:

1. логической характеристики протокола, определяющей структуру (формат) и содержание (семантику) сообщений путем перечисления типов сообщений и их смысла;

2. процедурной характеристики протокола, представляющей собой правила выполнения действий, предписанных протоколом взаимодействия и задаваемых в формализованной форме (операторные схемы алгоритмов, автоматные модели и др.)

Сетевой протокол определяет набор правил, позволяющих осуществлять соединение и обмен информацией между двумя элементами (узлами) сети.

Большинство протоколов строится как иерархический набор уровней (Layers), каждый последующий из которых вводится над предыдущим. Нижележащий уровень предоставляет некоторый набор услуг (сервисов) для вышележащего, скрывая детали реализации предоставляемой услуги.

Услуга или Сервис (Service), представляет собой набор примитивов, которые предоставляются вышележащему уровню нижележащим. Сервис определяет, какие именно операции уровень будет выполнять от лица своих пользователей, но никак не оговаривает, как должны реализовываться эти операции. Услуга описывает интерфейс между двумя уровнями, в котором нижележащий уровень является поставщиком услуги, а вышележащий  её потребителем.

Интерфейс представляет собой формализованные правила, определяющие структуру данных и способ (алгоритм) обмена данными между смежными уровнями одной системы.

Интерфейсы подразделяются на:

• схемные - совокупность интерфейсных шин;

• программные - совокупность процедур реализующих порядок взаимодействия между уровнями.