Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы»

Вид материала

Содержание

Семиуровневая модель OSI Многоуровневый подход
Стеки протоколов и интерфейсы взаимодействия в сети
Понятие об открытой системе

Подобный материал:

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 24

Семиуровневая модель OSI

Многоуровневый подход

Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием – декомпозиция, т.е. разбиение сложной задачи на несколько более простых подзадач/модулей.

При декомпозиции часто используется многоуровневый подход, заключающийся в следующем. Все множество модулей разбивается на уровни. Уровни образуют иерархию, т.е. имеются нижележащие и вышележащие уровни. Модули одного уровня сформированы таким образом, что они обращаются с запросами только к модулям нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы модулей некоторого уровня могут быть переданы только модулям вышележащего уровня.

Подобная послойная декомпозиция задачи предполагает четкое определение функций модулей каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет соседнему вышележащему уровню. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, и возможность их легкой замены и модификации.

Средства сетевого взаимодействия также можно представить в виде иерархии модулей. При этом модули самого нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами сети. Модули более высоких уровней организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами нижнего уровня. А на самом верхнем уровне будут работать модули, предоставляющие доступ к различным сетевым службам: файловой, печати и др.

Стеки протоколов и интерфейсы взаимодействия в сети

Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою специфику, связанную с тем, что в обмене сообщениями всегда участвуют две стороны, следовательно, возникает необходимость обеспечить согласованную работу двух иерархий модулей (на стороне передатчика и стороне приемника).

При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т.д. Другими словами соглашения должны быть приняты для всех уровней по отдельности, начиная от самого низкого – уровня передачи битов – до самого высокого, предоставляющего сервис для пользователей сети.

На рис.7 показана модель взаимодействия двух узлов сети A и B. С каждой стороны средства взаимодействия представлены четырьмя уровнями. Соответственно, процедура взаимодействия этих узлов может быть описана в виде набора правил взаимодействия одинаковых уровней на участвующих сторонах. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне разных узлов, называются протоколом.

Рис.8. Протоколы и интерфейсы взаимодействия для двух узлов сети.

Модули, реализующие соседние уровни в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Правила взаимодействия между соседними уровнями в одном узле сети принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему уровню.

В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закреплены разные границы действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одинаковых уровней в разных узлах, а интерфейсы – соседних модулей в одном узле.

Естественно, что средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации связи узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - как правило, чисто программными средствами.

Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами – концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и др., так как в общем случае связь в сети осуществляется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от типа коммуникационного устройства, в него должны быть встроены средства, реализующие тот или иной набор протоколов.

Понятие об открытой системе

В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные средства), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Под термином "спецификация" в вычислительной технике понимают формализованное описание аппаратных и программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничения и другие характеристики. В общем случае не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достигнутого согласия всех заинтересованных сторон.

Модель OSI, рассматриваемая ниже, касается только одного аспекта открытости, а именно, открытости средств взаимодействия между устройствами, связанными в вычислительную сеть. Если две сети построены с соблюдением принципа открытости, то это дает следующие преимущества:

возможность построения сети из программных и аппаратных средств различных производителей;
возможность безболезненной замены отдельных компонентов сети другими, более совершенными, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;
возможность легкого сопряжения одной сети с другой;
простота освоения и обслуживания сети.