Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем

БЭМВОС – это концептуальная основа, определяющая характеристики и средства открытых систем. Она обеспечивает работу в одной сети систем, выпускаемых различными производителями. Разработана ISO (международной организацией стандартов) и широко используется во всём мире как основа концепций информационных сетей и их ассоциаций. На базе этой модели описываются правила и процедуры передачи данных между открытыми системами. Она также описывает структуру открытой системы и комплекс стандартов, которым она должна удовлетворять.

Основными элементами модели являются: уровни, объекты, соединения, физические средства соединений.

Модель информационной системы состоит из трёх основных составляющих:

· прикладные процессы (осуществляют обработку данных);

· область взаимодействия (размещаемые в ней блоки прокладывают в сети логические каналы (пунктирная линия на рисунке) между портами прикладных процессов и обеспечивает их взаимодействие);

· физические средства соединений(обеспечивают физическую связь систем).

Из-за сложности области взаимодействия она делится на группу расположенных друг над другом уровней. В БЭМВОС их выделяется 7.

Рисунок 4.1.«Модель информационной сети»

Логическая структура системы может быть представлена следующим рисунком:

Прикладной процесс – это процесс обработки данных для нужд пользователя. Наряду с прикладными процессами пользователей в системе функционируют прикладные процессы управления сетью.

Рисунок 4.2.

Любая абонентская или административная система создаётся для выполнения прикладных процессов. Они для информационной сети являются основными. Все остальные процессы в сети выполняю вспомогательную роль, обеспечивая работу и взаимодействие прикладных процессов.

Каждый уровень выполняет определённые ему функции сетей:

Таблица 4.1.

Уровни выполняют широкий комплекс функций, связанных с передачей данных между прикладными процессами и не зависят друг от друга. Любой уровень состоит из активных объектов. Каждый из них взаимодействует с другими объектами на том уровне, на котором они расположены, предоставляет сервис соседнему сверху уровню и получает сервис с соседнего нижнего уровня. Для выполнения возложенных на них задач объекты обмениваются блоками данных.

Рассмотрим указанные уровни подробно:

7. Прикладной:

Обеспечивает прикладным процессам средство доступа к области взаимодействия. Для этого он выполняет функции:

· описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов;

· идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;

· определение достаточности имеющихся ресурсов;

· подача заявок представительному уровню на необходимые методы описания информации;

· посылка запросов на соединение с другими прикладными процессами;

· синхронизация взаимодействия прикладных процессов;

· определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, обнаружение ошибки и т.д.)

6. Представительный:

Он представляет в нужной форме данные, передаваемые между прикладными процессами (кодирование, шифрование, синтаксис и т.д.).

Представительный уровень выполняет следующие основные задачи:

· выбор образа представления из возможных вариантов;

· изменение образа в виртуальный (использование стандартных виртуальных форм представления данных позволяет обеспечить взаимодействие между прикладными процессами, не выясняя, какие виды представления данных используют взаимодействующие партнёры);

· преобразование синтаксиса данных (кодов символов в стандартный);

· определение формата данных.

Для реализации этого представительный уровень выполняет следующие функции:

· генерация запросов на установление сеансов взаимодействия прикладных процессов;

· согласование между прикладными процессами видов представления данных;

· засекречивание данных;

· передача запросов на прекращение сеансов.

5. Сеансовый уровень

Определяет процедуру проведения сеансов (циклов операций, выполняемых без перерыва) между пользователями или прикладными процессами.

Для проведения сеанса в каждой информационной сети выполняются процедуры, которые определяют установление сеанса, его идентификацию, восстановление после отказа, сбоя или ошибки, и прекращение сеанса. Во время каждого сеанса партнёры обмениваются данными и активно управляют происходящим процессом.

Данный уровень обеспечивает выполнение следующих функций:

· установление и завершение на сеансовом уровне соединения между партнёрами;

· управление взаимодействием прикладных процессов;

· синхронизация работы сеансовых соединений;

· извещение прикладных процессов об исключительных ситуациях;

· прерывание в нужных случаях прикладных процессов и их корректное возобновление.

Через одно и то же соединение на транспортном уровне могут передаваться данные, относящиеся к различным одновременно проводимым сеансам. Поэтому на сеансовом уровне должны быть приняты меры по идентификации сеансов.

4. Транспортный уровень

На этом уровне данные передаются через коммуникационную сеть.

В перечень функций транспортного уровня входят:

· управление передачей и обеспечение целостности блоков данных;

· обнаружение ошибок, частичная их ликвидация, сообщение об неисправленных ошибках;

· восстановление передачи после отказов и неисправности;

· предоставление приоритетов при передаче блоков;

· присылка подтверждений от переданных блоков данных.

3. Сетевой уровень

Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией.

Для того, чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой стороны допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень.

На этом уровне вводится более узкое понятие "сеть". В данном случае под сетьюпонимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.

Сообщения сетевого уровня принято называть "пакетами" (packet).

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией,и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи.

Основная идея сетевого уровня состоит в том, чтобы оставить технологии, используемые в объединяемых сетях в неизменном в виде, но добавить в кадры канального уровня дополнительную информацию - заголовок сетевого уровня,на основании которой можно было бы находить адресата в сети с любой базовой технологией.

Таким образом, сетевой уровень обеспечивает прокладку каналов, соединяющих системы через коммуникационную сеть. Он может выполнять функции:

· создание сетевых соединений и идентификация их портов;

· обнаружение и исправление ошибок;

· управление потоками пакетов;

· маршрутизация и коммутация;

· сегментирование и объединение пакетов.

2. Канальный уровень

На этом уровне осуществляется передача данных между системами. На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи.

Сформированный на сетевом уровне пакет перемещается на канальный уровень для упаковки в блок данных, именуемый кадром.

Кадр по каналам передачи данных направляется смежной системе. Здесь пакет извлекается из кадра. Если рассматриваемая система является адресатом (абонентской системой), то пакет передаётся на верхние уровни этой системы. Если же это ретрансляционная система, которая находится на пути к системе – адресату, то пакет упаковывается в новый кадр, пока пакет не достигнет адресата.

Функции уровня:

· организация (установление, управление, расторжение) канальных соединений и идентификация их портов;

· организация последовательностей и передача блоков данных;

· обнаружение и исправление ошибок;

Канальныйуровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра,
помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

· управление потоками данных.

Размер блока данных зависит от способа передачи и качества канала, по которому он передаётся.

1. Физический уровень – это уровень, определяющий механические, оптические, электрические и процедурные средства передачи сигналов через физические средства соединения. Задачей уровня является создание физических интерфейсов, необходимых для подключения систем к физическим средствам соединения. Каждый из этих интерфейсов включает механические аспекты (муфты, соединители и т.д.), а также оптические иди электрические характеристики (напряжение, ток, методы модуляции и т.д.).

Данный уровень выполняет следующие функции:

· установление и разъединение физических соединений;

· передача последовательностей сигналов;

· прослушивание канала (оно необходимо в тех случаях, когда к одному каналу подключается группа систем, но одновременно передавать сигналы разрешается только одной из них). Прослушивание используется для определения, свободен ли канал для передачи;

· идентификация канала;

· оповещение о появлении неисправностей и отказов.