Сети ЭВМ: лекция 3 План: Понятие открытой системы Модель взаимосвязи открытых систем Интерфейсы и сервисы Примитивы сервиса Протокол Семиуровневая модель OSI

Сети ЭВМ: лекция 3 Понятие открытой системы Определение. Систему, удовлетворяющую требованиям стандартов ISO, именуют открытой системой Теоретическую основу современных информационных сетей определяет Базовая эталонная модель Международной организации стандартов (ISO) – стандарт ISO ЭТО основа методологии организации взаимодействия прикладных процессов выполняемых в различных узлах сети.

Сети ЭВМ: лекция 3 Модель Взаимосвязи Открытых Систем - ( Ореn System Interconnection - OSI) Все задачи, которые необходимо решить для организации взаимодействия между объектами информационной системы, разделены на семь отдельных процедур или уровней При разработке стандарта эталонной модели ВОС решались следующие задачи: унификация описания работы отдельной системы; определение интерфейса для обмена информацией между системами; унификация обмена данными между различными информационными системами; устранение технических препятствий для связи систем

Сети ЭВМ: лекция 3 Модель OSI - принцип слоистой архитектуры В модели OSI несколько уровней протоколов образует так называемый стек протоколов, в котором каждый протокол работает на своем уровне

Сети ЭВМ: лекция 3 все функции сети разделены на уровни, которые взаимодействуют между собой через интерфейс такая слоистая структура позволяет модифицировать и даже заменять любой уровень, не затрагивая все остальные деление на уровни дает возможность максимально упростить реализацию каждого из них. Уровневая структура модели OSI

Сети ЭВМ: лекция 3 Назначение каждого уровня - обеспечить надлежащий сервис для вышележащего слоя. Активные элементы уровня называют активностями Активности могут быть программными и аппаратными Активности одного и того же уровня на разных машинах называются равнозначными активностями Активности уровня n+1 являются пользователями сервиса, создаваемого активностями уровня n, которые называются поставщиками сервисаАКТИВНОСТИ Доступ к сервису осуществляется через точки доступа к сервису - SAPs (service access points) Каждая точка доступа к сервису имеет уникальный адрес

Сети ЭВМ: лекция 3 СЕРВИС С СОЕДИНЕНИЕМ И БЕЗ СОЕДИНЕНИЯ Сервис с соединением предполагает, что между получателем и отправителем сначала устанавливается соединение, и только потом доставляется сервис. Пример - телефонная сеть. Сервис без соединения действует подобно почтовой службе. Каждое сообщение имеет адрес получателя. В надлежащих точках оно маршрутизируется по нужному маршруту. Независимо от других сообщений. При таком сервисе вполне возможно, что сообщение позже посланное придет раньше Формально сервис определяется набором примитивных операций (или примитивов), с помощью которых пользователь или какая-либо активность получала доступ к сервису

Сети ЭВМ: лекция 3 ПРОТОКОЛ И ИНТЕРФЕЙС Протокол - это набор формализованных правил, определяющих последовательность, формат и назначение сообщений (пакетов, кадров), которыми обмениваются равнозначные активности (сетевые компоненты), лежащие на одном уровне, но в разных узлах сети. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для взаимодействия устройств в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четкими правилами и с использованием стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называют интерфейсом.

Сети ЭВМ: лекция 3 ИНТЕРФЕЙС И ПРОТОКОЛ Понятия "интерфейс" и "протокол", в сущности, обозначают одно и то же, а именно - формализовано заданные процедуры взаимодействия компонент, решающих задачу связи компьютеров в сети. Понятие "протокол" чаще применяют при описании правил взаимодействия компонент одного уровня, расположенных на разных узлах сети Понятие "интерфейс" - при описании правил взаимодействия компонентов соседних уровней, расположенных в пределах одного узла.

Сети ЭВМ: лекция 3 СЕРВИС И ИНТЕФЕЙС Сервис - это набор примитивов, который уровень предоставляет уровню над ним. Сервис определяет, какие операции данный уровень предназначен выполнить по поручению его пользователей, но он ничего не говорит о том, как эти операции реализованы. Сервис относится к интерфейсу между уровнями. Нижележащий уровень является поставщиком сервиса, а вышележащий - пользователем услуг. Определенный набор функций, выполняемых данным уровнем для выше лежащего уровня, а также форматы сообщений, которыми обмениваются два соседних уровня в ходе своего взаимодействия, называется интерфейсом

Сети ЭВМ: лекция 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДЕЛИ OSI Семиуровневая Модель OSI - форма описания информационной системы, ее структуры, входящих в нее компонентов, а также правил и процедур взаимодействия элементов информационной системы в процессе работы

Сети ЭВМ: лекция 3 ОСНОВА БАЗОВОЙ ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛИ Четыре базовых элемента: открытые системы; объекты (активности) уровня; соединения, связывающие объекты и позволяющие им обмениваться информацией; физические средства соединения. Прикладной процесс благодаря существованию функций семи уровней получает разнообразные виды сервиса. Наряду с этим, уровневая организация обеспечивает относительную независимость подсистем

Сети ЭВМ: лекция 3 ОСНОВА БАЗОВОЙ ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛИ Документы ISO для каждого уровня определяют: назначение уровня; сервис, предоставляемый данным уровнем расположенному над ним уровню; функции, выполняемые уровнем сервис, получаемый от расположенного под ним уровня.

Сети ЭВМ: лекция 3 Прикладной уровень обеспечивает доступ прикладных процессов пользователей к ресурсам и сервису информационной системы (сети). Это могут быть программы, обеспечивающие: прием или передачу файлов управление работой сети доступ к базе данных передачу почтовых сообщений Главная задача этого уровня - обеспечить удобный интерфейс для пользователя. Примеры протоколов прикладного уровня: NCP - протоколы ядра в ОС Novell NetWare, SMB MS Windows NT, FTP и TFTP (Стек TCP/IP), Х.400, NFS (UNIX). На этом единица данных рассматривается как Соо 6 щение (Message). APPLICATION LAYER - ПРИКЛАДНОЙ УРОВЕНЬ

Сети ЭВМ: лекция 3 PRESENTATION LAYER - УРОВЕНЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ Уровень представления определяет формат, используемый для обмена данными между узлами сети (его можно назвать переводчиком). Функции уровня: преобразование форматов данных; кодирование/декодирование данных, в том числе компрессию и декомпрессию данных; шифрование данных.

Сети ЭВМ: лекция 3 PRESENTATION LAYER - УРОВЕНЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ Задача уровня представления данных заключается в том, чтобы при передаче информации преобразовать данные в формат, который используется в информационной системе РС 2 Файловая Система ОС UNIX Уровень Представления Данных РС 1 Файловая Система ОС DOS Уровень Представления Данных Форматы Данных Информационной Системы

Сети ЭВМ: лекция 3 SESSION LAYER - СЕАНСОВЫЙ УРОВЕНЬ Сеансовый уровень определяет структуру управления взаимодействием абонентов сети, т.е. определяет и контролирует диалог между сетевыми объектами. Выполняет следующие функции: определяет начало и окончание сеанса связи (нормальное или аварийное); определяет время, длительность и режим сеанса связи; определяет точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных; распознавание имен и паролей; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных. Установление сеанса связи включает процедуры проверки пользовательского имени и пароля, определение прав доступа к тем или иным ресурсам системы

Сети ЭВМ: лекция 3 TRANSPORT LAYER - ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ Транспортный уровень обеспечивает эффективную и надежную передачу данных между сеансовыми объектами (без ошибок, в нужной последовательности и без дублирования). На этом уровне сообщения переупаковываются – длинные разбиваются на несколько пакетов, а короткие объединяются в один. Функции транспортного уровня: устанавливает и разъединяет транспортные соединения; контролирует последовательность передачи данных; управляет потоком данных; обнаруживает и обрабатывает ошибки передачи данных; устанавливает соответствие между транспортными (логическими) и сетевыми адресами абонентов; позволяет мультиплексировать передаваемые сообщения или соединения.

Сети ЭВМ: лекция 3 NETWORK LAYER - СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ Этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами. Функции уровня: устанавливает сетевые соединения; определяет маршрутизацию в сети и связь между сетями (интерсетевой протокол); обеспечивает независимость высших уровней от используемой для передачи информации физической среды Основная задача сетевого уровня - маршрутизация данных (передача данных между сетями )

Сети ЭВМ: лекция 3 NETWORK LAYER - СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ Пример сети, состоящей из нескольких сетей (интерсеть) Адрес сети АВ Адрес узла 10 Адрес сети АА Адрес узла 3 Адрес сети АВ Адрес узла 12 ROUTER Адрес сети АА Адрес узла 10 Адрес сети АC Адрес узла 5 Адрес сети АC

Сети ЭВМ: лекция 3 DATA LINK LAYER - КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Канальный уровень предназначен для организации доступа к среде передачи данных, преобразования пакетов в кадры (frames) и передачи данных от сетевого уровня к физическому. Уровень определяет: логическую топологию сети передачи данных; метод доступа к среде передачи данных; физическую адресацию; услуги по установлению соединений между станциями. Уровень звена данных преобразовывает данные, полученные от сетевого уровня в кадр (frame), а затем в последовательность битов для передачи по линии связи (физическому уровню). Кадр – это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Канальный уровень также отвечает за контроль ошибок, управление потоком данных и физическую адресацию станций

Сети ЭВМ: лекция 3 DATA LINK LAYER - КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Простой кадр данных

Сети ЭВМ: лекция 3 PHYSICAL LAYER - ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ Физический уровень определяет механические и электрические характеристики передающей среды и интерфейсного оборудования. Уровень определяет количество и назначение контактов на сетевых разъемах, в каком виде передаются биты, какие типы кабеля могут использоваться и т.п. Функции на этом уровне обеспечивают установление, поддержку и разрыв физического соединения между узлами сети по запросу от канального уровня. На этом уровне посылка рассматривается как последовательность битов