Уровни сетевой архитектуры ЛУВС

Многообразие аппаратных средств, структурных вариантов, форм взаимодействия и способов управления процессами обмена информацией в ЛУВС привело к необходимости разработки стандартов и унифицированных технических решений для построения этих сетей. В ЛУВС, как и в больших сетях, применяется семиуровневая эталонная модель процедур взаимодействия открытых систем обмена информацией OSI (Open System Interchange), которая формирует соответствующие требования. 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 этой универсальной модели нет никакой привязки к конкретной аппаратуре используемых компьютеров, к аппаратуре соединяющих их сетей, к типу программного обеспечения, т.е. модель имеет в виду некую абстрактную систему.

Эталонная модель OSI разбивает все функции по взаимодействию открытых систем на семь уровней. 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 отдельных управляющих микроЭВМ. Уровни модели QSI получили следующие названия.

Физический уровень. К нему относятся функции преобразования передаваемых данных в электрические (или световые) сигналы, распространяющиеся по кабелю, а также обратное преобразование и, кроме того, аппаратные средства, такие как соединительные кабели, приемники и передатчики сетевых адаптеров.

Уровень управления линией передачи (канальный уровень) включает в себя функции управления доступом к сети (арбитраж), формирования пакетов (кадров), обнаружения ошибок передачи. Обычно все эти функции реализует аппаратура сетевых адаптеров и их программные драйверы.

Сетевой уровень включает в себя функции коммутации и маршрутизации в сложных сетях, состоящих из нескольких простых сетей, а также соответствующей буферизации данных, регулирования потока пакетов.

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.

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

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

Уровень приложений – это функция поддержки прикладного программного обеспечения конечного пользователя.

Таким образом, уровни 1 и 2 обычно реализуются аппаратно. На этих уровнях определяется физическая скорость передачи информации и топология сети. Именно к этим уровням относятся названия Ethernet, Arcnet, Token–Ring и т.п, то есть тип конкретных аппаратных средств. Более высокие уровни не работают напрямую с конкретной аппаратурой, но уровни 3–5 учитывают ее особенности.

Уровни 3–5 часто объединяют в отдельную группу, т.к. 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 воспринимаемый 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 никакого отношения. Можно заменить аппаратуру на другую – они этого не заметят и не изменятся. Они обслуживаются средствами взаимосвязи прикладных задач, позволяют объединять самые разные компьютерные средства от терминалов до больших ЭВМ, работают с самыми разными операционными системами (VMS, UNIX, MS–DOS, OS/2, Apple Macintosh) и со всеми сетевыми средствами (Decnet, Netware, Ethernet, FDDI, Token Ring и т.д.).

Универсальная модель OSI содержит в себе все возможные функции, которые в конкретной системе и данной локальной сети могут просто не использоваться или выделить отдельные функции нередко просто невозможно. Тем не менее, модель OSI оказывается очень полезной при выработке правил согласования работы отдельных систем в ЛУВС.

Таким образом, при обмене информацией между компьютерами сеть выполняет множество функций, которые можно разделить на группы по тем или иным признакам. Разработчику отдельной подсистемы управления не важно, каким образом осуществляется связь. Он из своей прикладной программы обращается к сетевому ресурсу (например, к удаленному диску базой данных, принтеру, графопостроителю или к какой–либо удаленной задаче) и получает доступ к нему. Как это происходит – разработчику подсистемы 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 передается в сеть. На приемной части происходит обратное преобразование. Но для разработчика конкретной подсистемы это должно быть незаметно или, как говорят, «прозрачно».

Совершенно в другом положении находятся специалисты, обслуживающие сложные судовые распределенные сети. Они не могут устраниться от оценки правильности взаимодействия всех компонентов сетевого оборудования, даже имея развитую самодиагностику микропроцессорных систем управления и сетевых средств. Не имея специальных знаний разработчиков микропроцессорных систем, судовые специалисты должны овладеть общими представлениями не столько о процессах физической природы, сколько о логических связях и взаимоотношениях в замкнутом контуре управления судном и каждой судовой системой.