Технология открытых систем

Открытая система. Управление таким сложным, использующим многочисленную и разнообразную аппаратуру процессом, как передача и обработка данных в разветвленной сети требует формализации и стандартизации процедур:

выделения и освобождения ресурсов компьютеров и системы телекоммуникации

установления и разъединения соединений;

маршрутизации, согласования, преобразования и передачи данных

контроля правильности передачи;

исправления ошибок и т. д.

Задача согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств решается путем установления определенных правил, называемых протоколами.

Протокол - это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодействия, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети.

Международной организацией по стандартизации (ISO - International Organisation for Standardization) разработана система стандартных протоколов, получившая название модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection - OSI), часто называемая также эталонной семиуровневой логической моделью открытых систем.

Открытая система - система, доступная для взаимодействия с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.

Модель OSI представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов, она же служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования, то есть эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей,

В настоящее время модель взаимодействия от крытых систем является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Модель регламентирует общие функции, а не специальные решения, поэтому реальные сети имеют достаточно пространства для маневра. Кратко поясним назначение протоколов OSI.

Прикладной уровень. Прикладной уровень (application) - управление терминалами сети и прикладными процессами, которые являются источниками и потребителями информации, передаваемой в сети. Данный уровень ведает запуском программ пользователя, их выпoлнeниeм, вводом-выводом данных, управлением терминалами, административным управлением сетью.

На прикладном уровне обеспечивается предоставление пользователям различных услуг, связанных с запуском его программ, начиная от простой передачи данных и до формирования технологии виртуальной реальности. На этом уровне функционируют технологии, являющиеся как бы надстройкой над инфраструктурой собственно передачи данных: электронной почты, теле- и видеоконференций удаленного доступа к ресурсам, работы в среде Internet и т. д.

Уровень представления. Уровень представления (presentation) - интерпретация и преобразование передаваемых в сети данных к виду, удобному для прикладных процессов.

Уровень обеспечивает представление данных в согласованных форматах и синтаксисе, трансляцию и интерпретацию программ с разных языков, шифрование данных. На практике многие функции этого уровня задействованы на прикладном уровне, поэтому протоколы уровня представлений не получили развития и во многих сетях практически не используются.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень (session) - организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами.

Многие функции этого уровня в части установления соединения и поддержания упорядоченного обмена данными на практике реализуются на транспортном уровне, поэтому протоколы сеансового уровня имеют ограниченное применение.

Транспортный уровень. Транспортный уровень (transport) - управление сегментированием данных и сквозной передачей (транспортировкой) данных от источника к потребителю. Уровень осуществляет обмен управляющей информацией и установление между абонентами логического канала, обеспечение качества передачи данных.

На этом уровне оптимизируется использование услуг, предоставляемых на сетевом уровне, в части обеспечения максимальной пропускной способности при минимальных затратах.

Протоколы транспортного уровня развиты очень широко и интенсивно используются на практике. Большое внимание на этом уровне уделено контролю достоверности передаваемой информации.

Сетевой уровень. Сетевой уровень (network) - управление логическим каналом передачи данных в сети. Уровень обеспечивает адресацию и маршрутизацию данных, коммутацию (каналов, сообщений, пакетов) и мультиплексирование.

На этом уровне реализуется главная телекоммуникационная функция сетей - обеспечение связи ее пользователей. Каждый пользователь сети обязательно использует протоколы этого уровня и имеет свой уникальный сетевой адрес, используемый протоколами сетевого уровня. На этом уровне выполняется структуризация данных10 - разбивка их на пакеты и присвоение пакетам сетевых адресов.

Сегмент — блок данных транспортного уровня.

Пакет — блок данных сетевого уровня.

Канальный уровень. Канальный уровень (data—link) - формирование и управление физическим каналом передачи данных между объектами сетевого уровня (установление, поддержание и разъединение логических каналов), обеспечение прозрачности физических соединений, контроля и исправления ошибок передачи).

Протоколы этого уровня весьма многочисленны и существенно отличаются друг от друга своими функциональными возможностями. На этом уровне действуют, например, протоколы доступа к моноканалу. Управление выполняется на уровне кадров11.

Физический уровень. Физический уровень (physical) - установление, поддержание и расторжение соединений с физическим каналом сети (обеспечение нужными физическими реквизитами подключения к физическому каналу). Управление выполняется на уровне битов цифровых (импульсы, их амплитуда, форма) и аналоговых (амплитуда, частота, фаза непрерывного сигнала).

Блоки информации, передаваемые между уровнями, имеют стандартный формат: заголовок (header), служебная информация, данные, концевик. Каждый уровень при передаче блока информации нижестоящему уровню снабжает его своим заголовком. Заголовок вышестоящего уровня воспринимается нижестоящим как передаваемые данные.

Стандартизация распространяется на логический уровень передаваемой информации.

Прежде всего — это стандарт на форму передаваемых документов. Например, в банковской системе распространен стандарт SWIFT (Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunication). Он определяет расположение и назначение полей документа. Принципиальным моментом при использовании этого и других компьютерных стандартов на документацию является официальное признание (де-юре) передаваемого по каналам связи документа юридически полноценным.

Каждый уровень решает свои задачи и обеспечивает сервисом расположенный над ним уровень.

Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе — интерфейсом.

Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней.

Прозрачность — свойство передачи информации, закодированной любым способом, быть понятным взаимодействующим уровням.

Выводы. Для эффективного взаимодействия конечных пользователей с вычислительной системой новые информационные технологии опираются на принципиально иную организацию интерфейса пользователей с вычислительной системой, основанную на принципах дружественного интерфейса.

Одной из важных функций интерфейса является формирование у пользователя одинаковой реакции на одинаковые действия приложений, их согласованность.

Кадр — блок данных на канальном уровне

Пользовательский интерфейс можно рассматривать как командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций.

В последнее время внимание привлекают новые виды интерфейса, такие как биометрический (мимический) и семантический (общественный). Общественный интерфейс будет включать в себя лучшие решения WIMP- и SILK-интерфейсов.

Стандартизация в области информационных технологий направлена на повышение степени соответствия своему функциональному назначению видов информационных технологий, составляющих их компонент и процессов.

При оценивании информационных технологий в качестве критериев используют также оценки пользовательского интерфейса. Так, в качестве показателя рассматривают эффективность как критерий функциональности интерфейса, а соответствие пользовательским требованиям - критерий эргономичности.

Назначение автоматизированных рабочих мест заключается в информационной поддержке формирования и принятия решений для достижения поставленных целей.

Электронный офис реализует концепцию всестороннего использования в офисной деятельности компьютерных средств и коммуникационной техники.

Современные информационные возможности глобальной информационной сети в значительной мере определяются применением гипертекстовых технологий.

Мультимедиа-технология (мультисреда) основана на комплексном представлении данных любого типа. Технологию мультимедиа составляют специальные аппаратные и программные средства.

Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных.

Архитектура сети ЭВМ определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления, методам коммутации, видам среды передачи и т. д.

Объединение локальных вычислительных сетей и глобальных сетей открыло доступ к мировым информационным ресурсам.

Топология вычислительной сети во многом определяется структурой сети связи, определяемой способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ.

Требования, предъявляемые к составу рабочих станций, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой операционной системой и некоторыми другими факторами.

Основная функция систем передачи данных в условиях функционирования вычислительных сетей заключается в организации быстрой и надежной передачи информации абонентам сети, а также в сокращении затрат на передачу данных.

Программное обеспечение вычислительных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств и т.д.

Оперативное управление процессом обработки информации с помощью операционной системы сети помогает организовать учет выполнения заданий (либо определить причины их невыполнения), выдачу справок о прохождении задач в сети, сбор данных о работах, выполняемых в сети.

Электронная почта представляет систему сбора, регистрации, обработки и передачи любой информации (текстовых документов, изображений, цифровых данных, звукозаписи и т.д.) по сетям ЭВМ.

В вычислительных сетях информация должна быть защищена от всех видов постороннего вмешательства.

Технологии телеконференций реализуют дистанционное общение групп специалистов, обсуждающих ту или иную проблему. Информация телеконференции формируется из новостей, сообщений-статей, посылаемых абонентами сети.

Международной организацией по стандартизации ISO разработана система стандартных протоколов, получившая название модели взаимодействия открытых систем, часто называемая также эталонной семиуровневой логической моделью открытых систем.