Лекция. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Цель лекций: изучение принципов построения Эталонной модели взаимодействия открытых систем позволит получить базу для дальнейшего освоения материала по пакетным и цифровым сетям.

Содержание:

- модель взаимодействия открытых систем;

- Протоколы и интерфейсы;

- Заголовки;

- Назначение уровней.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем. В 1984 г. ISO (Международная организация стандартизации) выпустила стандарт «Эталонная модель взаимодействия открытых систем» (Open System Interconnect - OSI)

Эталонная модель OSI является основной архитектурной моделью для систем передачи сообщений. Эта модель является наилучшим средством для изучения

современных технологий связи. Эталонная модель OSI делит проблему передачи информации на 7 уровней, рисунок 19.1

Для выполнения присущих уровню задач необходимо общение с соответствующим уровнем другой системы, т.е.

Уровень 1 Системы А связывается с Уровнем 1 Системы В;

Уровень 2 Системы А - с Уровнем 2 Системы В и т.д

Рисунок 19.1 - Эталонная модель взаимодействия открытых систем ISO (OSI)

Выполнение этих задач осуществляется через выше- и нижестоящие уровни данной системы

Прикладной процесс Системы А сообщается с Уровнем 7 (верхний уровень).

Уровень 7 сообщается с Уровнем 6

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.

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.

Протоколы и интерфейсы. Порядок взаимодействия между объектами одного и смежных уровней описываются стандартами, называемыми протоколами и интерфейсами

Протоколы - стандарты (правила) взаимодействия объектов одного уровня с другим.

Интерфейсы - стандарты (правила) взаимодействия объектов соседних уровней.

Нижестоящий уровень называется источником услуг, а вышестоящий - пользователем услуг. Взаимодействие уровней происходит в так называемой точке предоставления услуг

Заголовки. Обмен управляющей информацией между соответствующими уровнями разных систем производится в виде специальных «заголовков», 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, рисунок 19.2.

Рисунок 19.2

В принимающей 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 в передающей системе;

- уменьшается при движении снизу вверх по уровням в принимающей системе.

Назначение уровней. Эталонная модель OSI не является реализацией сети. Она только определяет функции протокола каждого уровня

Прикладной уровень (уровень 7) - это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI. Он обеспечивает услугами прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить процессы передачи речевых сигналов, базы данных, текстовые процессоры и т.д

Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные процессы, а также устанавливает и согласовывает процедуры устранения ошибок и управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи

Представительный уровень (уровень 6) отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. При необходимости представительный уровень осуществляет

трансляцию между множеством форматов представления информации путем использования общего формата представления информации

Представительный уровень занят не только форматом и представлением фактических данных пользователя, но также структурами данных, которые используют программы. Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она необходима), представительный уровень согласует синтаксис передачи данных для прикладного уровня

Сеансовый уровень (уровень 5) устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления. Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительного уровня и управляет обменом информации между ними

Кроме того, сеансовый уровень предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и прикладного уровней

Транспортный уровень (уровень 4). Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представлена как граница между протоколами высших (прикладных) уровней и протоколами низших уровней. В то время как прикладной, представительный и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, низшие уровни решают проблемы транспортировки данных.

Транспортный уровень обеспечивает услуги по транспортировке данных, что избавляет высшие слои от необходимости вникать в ее детали. Функцией транспортного уровня является надежная транспортировка данных через сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

Сетевой уровень (уровень 3) - это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами

Поскольку две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень (уровень 2) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал

Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления об ошибках, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации

Физический уровень (уровень 1) определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики установления, поддержания и разъединения физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как величины напряжений, параметры синхронизации, скорость передачи физической информации, максимальные

расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики

Физической средой в различных телекоммуникационных системах могут быть самые разнообразные средства от простейшей пары проводов до сложной системы передачи синхронной цифровой иерархии. Данный курс лекций посвящен рассмотрению именно физических сред и физического уровня эталонной модели взаимодействия открытых систем