Модель взаимодействия открытых систем

Для реализации технологии распределенной обработки данных необходимо согласовать правила использования и взаимодействия аппаратных ресурсов, изготовленных разными фирмами, программных ресурсов, созданных разными языковыми средствами и информационных ресурсов, имеющих разные форматы представления данных. В настоящее время основной тенденцией в области информационных технологий и компьютерных коммуникаций является идеология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы – поставщики средств вычислительной техники, передачи информации, программного обеспечения и разработки прикладных информационных систем.

Что понимается под открытыми системами? «Открытая система ¾ это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы, службы и форматы данных». Сущность технологии открытых систем заключается в обеспечении следующих задач:

1. Унификации обмена данными между различными компьютерами;

2. Переносимости прикладных программ между различными компьютерами;

3. Мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой, независимо от его архитектуры и используемых программ без необходимости переобучения специалистов.

Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем служит совокупность стандартов, с помощью которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех видов программного обеспечения: языков программирования, средств ввода – вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных, протоколов передачи данных в компьютерных сетях.

Протоколы – это специальные стандарты, которые обеспечивают совместимость программ и данных (программы поддержки протоколов) и аппаратных средств (аппаратные протоколы) при взаимодействии компьютеров в сетях. Программы поддержки протоколов часто называют просто «протокол», а функции поддержки аппаратных протоколов физически выполняют специальные устройства – интерфейсы (разъемы, кабели и т.п.).

Главным международным стандартом сетевых взаимодействий, принятым в 1983 году является базовая семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Она получила название протокол TCP/IP (Transfere Communication Protocol /Internet Protocol). Каждому уровню в модели соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы.

Рассмотрим функции, которые выполняет каждый из семи уровней:

1-й, физический уровень осуществляет физические соединения для передачи данных между объектами, а также кодирование и декодирование данных;

2-й, канальный уровень - управляет передачей данных по каналу

3-й, сетевой уровень «прокладывает» путь между системой отправителем и системой адресатом, обеспечивает маршрутизацию сообщения; организуется взаимодействие между двумя абонентами компьютерной сети;

4-й, транспортный уровень – определяется механизм передачи данных, общий для данного типа сетей, не зависимо от их конфигурации;

5-й, сеансовый уровень устанавливает сеанс взаимодействия между двумя прикладными процессами, определяет параметры соединения (управляет обменом данными);

6-й, уровень представления данных (представительский) подготавливает информацию в таком виде, в каком требуют прикладные процессы. Так, если, например, используется дисплей, то информация формируется в виде страницы с заданным числом строк определенной длины;

7-й, прикладной уровень связан с прикладными процессами, обеспечивает соответствующий сервис пользователю.

Теперь остановимся на способах передачи данных в сетях.

Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако существует две причины, затрудняющие передачу больших блоков данных. Во-первых, такой блок, отправляемый с одного компьютера, заполняет весь канал и «связывает» работу всей сети, т.е. препятствует взаимодействию остальных компонентов сети. Во-вторых, возникновение ошибок при передаче крупных блоков приведет к повторной передаче всего блока. По этим причинам файлы разбивают на небольшие управляемые пакеты или кадры.

Пакет – основная единица информации в компьютерных сетях. При разбиении файлов на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность передавать и принимать данные практически одновременно с остальными компьютерами. На компьютере – получателе пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного файла.

При разбиении файлов на пакеты сетевая операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию. Она обеспечивает:

· передачу исходных данных небольшими пакетами (от 512 байт до 4 Кбайт);

· сбор данных в надлежащем порядке на компьютере – получателе;

· проверку данных на наличие ошибок;

Пакеты могут содержать различные сведения:

· собственно передаваемую информацию;

· данные и команды, управляющие компьютером;

· коды управления сеансом;

· адрес источника и адрес получателя;

· инструкцию о маршруте пакета;

Компоненты пакета группируются в три раздела: заголовок, данные и трейлер. В заголовке передается сигнал о передаче пакета, адрес отправителя и получателя и синхронизирующий сигнал. Вторая часть пакета ¾ передаваемые данные. Трейлер содержит информацию для проверки ошибок (контрольную сумму пакета).