Полнота информационного сервиса (уровни сетевой архитектуры)

Лекция 8

Тема 4.1. Основные предпосылки использования распределенных сетевых технологий в АСНИКИ(продолжение)

При обмене информацией между абонентами сеть выполняет множество функций, которые можно разделить на группы по тем или иным признакам.

Пользователю не важно, каким образом осуществляется связь.

Он из своей прикладной программы обращается к сетевому ресурсу (например, к удалённой задаче, диску и т.п.) и получает доступ к нему.

Как это происходит - пользователю безразлично.

Однако на самом деле при этом его запрос

- преобразуется в нужный для сети формат,

- осуществляется захват сети (арбитраж),

- передаваемая информация разбивается на пакеты, кодируется, преобразуется в нужные электрические сигналы и передаётся в сеть.

На приёмной части происходит обратное преобразование.

Но для пользователя это должно быть незаметно или, как ещё говорят, прозрачно.

Существует модель открытой системы обмена информацией OSI (Open System Interchange), которая формирует требования, в том числе, и к локальным сетям.

Смысл концепции открытых систем раскрывается требованиями, предъявляемыми к устройствам, входящим в состав такой системы:

1) открытая архитектура, обеспечивающая интеграцию широко распространенного на рынке аппаратного и программного обеспечения;

2) модульная архитектура, позволяющая использовать компоненты в режиме Plug and Play (включай и работай);

3) масштабируемая архитектура, позволяющая легко и эффективно изменять конфигурацию для конкретных потребностей;

4) экономичная архитектура, обеспечивающая невысокую стоимость жизненного цикла измерительного и контроллерного оборудования;

5) легко обслуживаемая архитектура, выдерживающая напряженные условия в местах установки, и простая в ремонте и обслуживании.

Термин "открытая система" в данном случае означает, что система не замкнута в себе и может наращиваться до бесконечности, в частности, связываться с другими системами.

В универсальной модели OSI нет никакой привязки

- к конкретной аппаратуре используемых компьютеров,

- к аппаратуре соединяющих их сетей,

- к типу программного обеспечения,

то есть модель OSI имеет в виду некую абстрактную систему.

Модель OSI разбивает все функциипо взаимодействию открытых систем на семь уровней (это не значит, что разбить их можно только так).

Каждый более высокий уровень опирается на все нижестоящие и использует их в своих целях.

Самые нижние уровни при этом относятся к аппаратуре связи систем, а верхние - к прикладным программам пользователя.

Таблица 1. Уровни, определяемые моделью взаимодействия открытых систем (OSI - Open System Interconnection Model)

1. Физический уровень.

К нему относятся функции преобразования передаваемых данных в электрические (или световые) сигналы, распространяющиеся по кабелю, а также обратное преобразование.

К этому уровню относятся такие аппаратные средства, как соединительные кабели, приёмники и передатчики сетевых адаптеров.

2. Уровень управления линией передачи (канальный уровень) включает в себя функции управления доступом к сети (арбитраж), обнаружения ошибок передачи.

Обычно все эти функции реализует аппаратура сетевых адаптеров и их программные драйверы.

3. Сетевой уровень включает в себя функции коммутации и маршрутизации в сложных сетях, состоящих из нескольких простых сетей, а также соответствующую буферизацию данных и регулирование потока пакетов.

4. Транспортный уровень.

К нему относятся функции сетевой адресации, нумерации передаваемых пакетов и контроль порядка их следования, а также согласование различных сетей между собой, например, двух локальных сетей, локальной сети и глобальной сети.

5. Сеансовый уровень.

К нему относятся функции преобразования имён абонентов в сетевые адреса, управления доступом к сети на основе заданных прав доступа, а также взаимодействия абонентов, участвующих в сеансе связи.

6. Уровень представления данных включает в себя функции трансляции форматов и синтаксиса прикладных программ в форму, удобную для сети, шифрование данных и их сжатие (в случае необходимости).

7. Уровень приложений - это функция поддержки прикладного программного обеспечения конечного пользователя.

Уровни 1 и 2 обычно реализуются аппаратно. На этих уровнях определяется физическая скорость передачи и топология сети.

Именно к этим уровням относятся названия Ethernet, Arcnet, Token-Ring и т.д., то есть тип конкретных аппаратных средств.

Более высокие уровни не работают напрямую с конкретной аппаратурой, но уровни 3, 4, 5 учитывают её особенности.

Уровни 3, 4, 5 часто объединяют в отдельную группу, так как они управляют аппаратурой.

Эти уровни обеспечивают взаимодействие передающего и принимающего абонентов, формируют то, что называется виртуальным каналом связи (в отличие от физического канала), т.е. канал связи, работающий временно, но который воспринимается пользователем как реальная линия связи.

Эти уровни в основном решаются средствами сетевой операционной системы или сетевой оболочки, хотя иногда отдельные функции возлагаются и на аппаратуру.

Уровни 6 и 7 уже не имеют к аппаратуре вообще никакого отношения.

Можно заменить аппаратуру на другую - они этого не заметят и не изменятся.

Они обслуживаются средствами взаимосвязи прикладных задач.

В качестве примера таких средств можно привести систему NAS (Network Applications Systems), фирмы DEC, а также систему SAA (Systems Application Architecture) фирмы IBM.

Они позволяют объединять самые разные компьютерные средства от терминалов до больших ЭВМ, работают с самыми разными операционными системами и со всеми сетевыми средствами.

Как и любая универсальная модель, модель OSI сильно избыточна.

Она содержит в себе все возможные функции, которые в данной конкретной системе и данной локальной сети могут просто не использоваться.

Более того, в конкретной сети может даже не существовать такого разделения функций на уровни, которое предусмотрено OSI, а выделить отдельные функции нередко просто невозможно.

Тем не менее, модель OSI оказывается очень полезной при выработке правил согласования работы отдельных систем, в частности, при соединении нескольких локальных сетей в единую систему.