Функциональные уровни открытых систем

Эталонная модель архитектуры открытых сетей,

функциональные уровни открытых систем

Архитектура модели ВСО разбита на семь независимых уров­ней. В соответствии с этим передача информации в сети сводит­ся к семи подзадачам, соответствующим определенным уровням модели.

Модель ВОС определяет назначение и правила взаимо­действия уровней — это концептуальная модель процесса коммуникации, основанная на разбиении этого процесса на несколько функциональных уровней, каждый из ко­торых взаимодействует только со своими непосредственными соседями, аналогично тому, как это делается при разработке операционных систем. Такой подход позволя­ет предоставлять услуги, скрывая при этом механизм реализации, а значит, обеспе­чить определенную степень совместимости и взаимозаменяемости.

В модели ВОС определены семь функциональных уровней (рис. 4.1). Каждый уровень напрямую взаимодействует только с непосредственными соседями, запра­шивая услуги у нижележащего и поставляя их вышележащему уровню. Запросы на обслуживание в модели ВОС похожи на запросы операционной системы или принцип "клиент-сервер" в распределенных системах — запрашивающий уровень переда­ет данные и параметры на нижний уровень и ждет ответа, игнорируя детали того, каким образом выполняется запрос. Объекты, расположенные на одном уровне в раз­ных узлах коммуникационной сети, называются одноранговыми. Эти объек­ты взаимодействуют между собой на основе протоколов, определяют форматы сооб­щений и правила их передачи.

Модель ВОС (рис. 4.1.) определяет услуги, которые каждый уровень должен предоставлять более высокому уровню. Услуги — что делать — четко отделены от протоколов — как де­лать. Взаимодействие базируется на том, что разные системы

структурированы вокруг одних и тех же служб и протоколы на каждом уровне совпадают.

В модели ВОС определены следующие уровни.

1. Физический уровень— представляет собой физическую среду передачи — электрическую или оптическую — с соответствующими интерфейсами к сопрягаемым объектам, которые называются станциямиили узлами. Все детали, касающиеся среды передачи, уровня сигналов и частот, рассматриваются на этом уровне. Физический уровень является един­ственной материальной связью между двумя узлами.

2. Канальный уровеньили уровень звена данных— обеспечива­ет функции, связанные с формированием и передачей кадровот одно­го узла к другому, обнаружением и исправлением ошибок, возникающих на фи­зическом уровне. При появлении ошибки, например из-за помех на линии, на этом уровне запрашивается повторная передача поврежденного кадра. В ре­зультате канальный уровень обеспечивает верхние уровни услугами по безо­шибочной передаче данных между узлами. Если несколько устройств исполь­зуют общую среду передачи, то на этом уровне также осуществляется управление доступом к среде.

3. Сетевой уровень— устанавливает маршрут и контролирует прохождение сообщений от источника к узлу назначения. Маршрут может состоять из нескольких физических сегментов, не все из которых связаны непос­редственно.

4. Транспортный уровень — управляет доставкой сообщений "из конца в конец", т. е. от источника к приемнику. Этот уровень представляет со­бой интерфейс между прикладным программным обеспечением, запрашиваю­щим передачу данных, и физической сетью, представленной первыми тремя уровнями. Одна из главных задач транспортного уровня — обеспечить незави­симость верхних уровней от физической структуры сети, в частности от маршрута доставки сообщений. Транспортный уровень несет ответственность за проверку правильности передачи данных от источника к приемнику и доставку данных к прикладным программам.

5. Сеансовый уровень— отвечает за установку, поддержку синхро­низации и управление соединением (сеансом связи, диалогом) между объекта­ми уровня представления данных. На этом уровне, в частности, происходит удаленная регистрация в сети.

6. Уровень представления данных— обеспечивает синтакси­ческую модель данных, т. е. кодирование и преобразование неструктурирован­ного потока бит в формат, понятный приложению-получателю или, иначе го­воря, восстановление исходного формата данных — сообщение, текст, рисунок и т. п.

7. Прикладной уровень— самый верхний уровень, на котором решаются собственно прикладные задачи — передача файлов, операции с распределенными базами данных и удаленное управление.

Физический уровень — единственный, имеющий материальное воплощение. Ос­тальные уровни представляют собой наборы правил или описание вызовов функ­ций, реализованные программными средствами. Три нижних уровня называются сетевыми или коммуникационными уровнями, так как они отвечают за доставку со­общений. Три верхних уровня относятся к прикладному программному обеспече­нию и связаны с содержательной стороной сообщений. Четвертый, транспортный, уровень осуществляет связь между коммуникационно-ориентированными и про­блемно-ориентированными уровнями.

Сетевые топологии.

Топология (геометрическая конфигурация) сетей описывает способ объединения различных сетевых устройств. Выбор топологии влияет на характеристики сети:

- способ доступа к сети;

- возможность ее расширения;

- надеж­ность.

При построении вычислительных сетей используются два варианта подключения сетевых устройств: радиальное и магист­ральное.

Радиальное соединениемежду двумя сетевыми устройст­вами (ЭВМ, ПК и т.п.) называется соединением точка к точке (point to point interface).

Магистральное соединениесетевых уст­ройств, при котором они независимо выходят на общую линию передачи, называется «многоточечным» соединением (multi­point).

Виды сетевых топологий показаны на (рис. 4.2.)

При выборе топологии сети следует отдавать предпочтение той, которая гарантирует эффективную передачу данных от отправителя к получателю и предусматривает избыточные пути в случае повреждения основного

Основными применяемыми топологиями являются: шина (Bus), кольцо (Ring) и звезда (Star).

Наиболее простыми и распространенными являются сети с топологией типа шина (магистраль). Для объединения группы ус­тройств в сеть здесь

применяется единый кабель. Кабель имеет несколько промежуточных ответвлений, которые используются для соединения магистрального провода с сетевыми устройства­ми. Тип соединения - многоточечный. Каждое сетевое устройст­во может передавать данные только в том случае, если другие «молчат». Сеть с такой топологией отличается легкостью расши­рения, однако чем больше абонентских узлов в сети, тем ниже ее производительность (сетевой абонентский узел - это ЭВМ, ПК, панель визуализации и т.д.). Основной недостаток этой тополо­гии заключается в том, что выход из строя магистрального кабе­ля влечет за собой остановку всей сети. В то же время выход из строя одного узла не нарушает работоспособности сети.

В топологии типа кольцо информация передается от узла к уз­лу последовательно по физическому кольцу. Каждый узел переда­ет информацию только одному из узлов. Тип соединения - точ­ка к точке. Приемный узел выступает в роли повторителя, реге­нерируя полученную информацию. К передатчикам и приемни­кам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широ­ковещательных конфигурациях, где передаваемые данные полу­чают все узлы сети. На различных участках сети могут использо­ваться разные виды физической передающей среды. Выход из строя линии связи приводит к отказу сети.

Топология типа звезда предполагает, что все сетевые узлы подключены собственным физическим каналом связи к цент­ральному концентратору или контроллеру. Тип соединения -точка к точке. Информация от периферийного передающего узла поступает к другим периферийным узлам через центральный узел. Центральный узел должен отличаться повышенной надежностью, поскольку выход его из строя останавливает всю сеть. Выход из строя периферийного узла или одного физического канала связи отключает только один сетевой узел и не влияет на ра­ботоспособность остальной сети.