Сетезависимые и сетенезависимые уровни

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием. Например, переход на оборудование FDDI означает полную смену протоколов физического и канального уровней во всех узлах сети.

Три верхних уровня — прикладной, представительный и сеансовый — ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию. Так, переход от Ethernet к высокоскоростной технологии 100VG-AnyLAN не потребует никаких изменений в программных средствах, реализующих функции прикладного, представительного и сеансового уровней.

Рисунок. Сетезависимые и сетенезависимые уровни модели OSI.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

На рисунке показаны уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети. Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют опосредованно, через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

 

Рисунок. Соответствие функций различных устройств сети уровням модели OSI.

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, службами, поддерживаемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами. Функции, ассоциированные с протоколами Прикладного уровня позволяют нашей социальной сети взаимодействовать с лежащей в основе сетевой инфраструктурой. Когда мы открываем веб браузер или окно программы мгновенных сообщений, приложение запускается и программа загружается в память устройства, на котором выполняется. Каждую выполняемую программу, загруженную на устройстве, называют процессом.

 

На Прикладном уровне существует две формы программ, обеспечивающих доступ к сети: приложения и службы. Сетевые Приложения. Приложения – это программы, используемые людьми для коммуникации по сети. Некоторые приложения конечного пользователя являются сетевыми, т.е. они реализуют протоколы Прикладного уровня и способны осуществлять коммуникацию напрямую с более низшими уровнями стека протоколов. Клиенты электронной почты и веб браузеры являются примерами этих типов приложений.

СЛУЖБЫ ПРИКЛАДНОГО УРОВНЯ

 

Другие программы нуждаются в содействии служб Прикладного уровня для использования сетевых ресурсов, например передача файлов или буферизация (спулинг) сетевой печати. Будучи прозрачными для пользователя, эти службы являются программами, которые взаимодействуют с сетью и подготавливают данные для передачи. Различные типы данных – будь то текст, графика или видео – требуют различных сетевых служб для гарантии того, что они будут соответствующим образом подготовлены для обработки функциями, работающими на более низших уровнях модели OSI.

Каждое приложение или сетевая служба применяет протоколы, которые определяют используемые стандарты и форматы данных. Без протоколов сеть данных не имела бы общего способа для форматирования и направления данных. Чтобы понять функцию различных сетевых служб, необходимо познакомиться с лежащими в их основе протоколами, которые управляют их работой.

Сетевая служба — вид сервиса, предоставляемого сетью. Сервис — процесс обслуживания объектов. Сервис предоставляется пользователям, программам, системам, уровням, функциональным блокам и другим объектам сети. Наиболее распространенными видами сервиса являются:

· хранение данных и поиск информации;

· передача сообщений и блоков данных;

· электронная почта и речевая почта;

· организация и управление диалогом партнеров;

· предоставление соединений;

· проведение сеансов взаимодействия прикладных процессов.

Сервис осуществляют сетевые службы. В последние годы особенно быстро развивается видеосервис: видеодиалог, видеоконференции, видеобиблиотеки, видеопочта, телевидение. В телефонии предоставляется так называемый дополнительный сервис.

В базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем объекты N-уровня предоставляют сервис объектам N+1 уровня. Он осуществляется благодаря передаче между уровнями специальных блоков данных, именуемых сервисными примитивами. Благодаря этому, прикладные процессы в своем взаимодействии используют суммарный сервис, предоставляемый всеми семью уровнями области взаимодействия.

Сетевая служба может располагаться на сеансовом уровне, представительном уровне, прикладном уровне и предоставлять сервис пользователям и прикладным процессам. Современная сетевая служба, как правило, располагается на прикладном уровне. Вместе с этим, нередко она охватывает также представительный уровень. Во всех случаях сетевая служба не зависит от типа используемой коммуникационной сети.

Одной из первых сетевых служб явилась телефония. Первоначально для ее работы создавалась специальная телефонная сеть. Аналогично этому, для телевидения использовалась телевизионная сеть. Протоколы обеих сетей были предназначены для одного вида сервиса. Позже к этим сетям стали подключать и компьютеры. Однако, между компьютерами и сетью ставились модемы, чтобы сигналы первых соответствовали стандартам последних. С созданием современных многоцелевых коммуникационных сетей ситуация резко изменилась. Различные сетевые службы стали опираться на общие этажерки протоколов.

Любая сетевая служба, используя сервис, предоставляемый областью взаимодействия, обеспечивает связь прикладных процессов, расположенных в различных абонентских системах сети. В свою очередь, служба выполняет сервис, который необходим для прикладных процессов. Например управление файлами, сообщениями. Поэтому сетевые службы являются платформами, на которых располагаются прикладные процессы. Это позволяет создавать Базы Данных (БД), Базы Знаний (БЗ), другие разнообразные службы, например, службы коммерческой информации. Последние определяются стандартами ISO, ITU, а также крупных фирм - производителей систем.

В сети работает значительное число различных служб. Все большее их число определяется стандартами Международной Организации Стандартов (МОС):

· сетевая служба справочной информации DS*;

· сетевая служба обмена электронными данными EDI;

· сетевая служба управления файлами и доступа к ним FTAM;

· сетевая служба передачи заданий и управления их выполнением JTM;

· сетевая служба электронной почты MHS/MOTIS;

· сетевая служба обработки и передачи документов ODA;

· сетевая служба управления сетью NMS;

· сетевая служба обеспечения стандартных форм работы терминалов VT.

Целям распределенной обработки данных служит прикладная служба. Появились также сетевые службы, определяемые фирменными стандартами, например, сетевая служба MMS, служба глобального соединения, сетевая служба ENS.

Особыми видами служб являются электронная библиотека, телетекст, видеотекст, факсимильная связь.

Сетевая служба DS*. Сетевая служба DS* - сетевая служба справочной информации.Сетевая служба DS* располагается на прикладном уровне и является вспомогательной, ибо предназначена для создания сетевой службы каталогов, выдачи справок и отображения адресов сетевых объектов (служб, Баз Данных (БД), прикладных процессов) в физические.

Она имеет базу данных, которая расположена в одной либо нескольких абонентских системах. В последнем случае информационная база состоит из группы агентов сервиса (AC), расположенных в различных системах и взаимодействующих друг с другом в соответствии со специальным протоколом.

Сетевая служба EDI. Сетевая служба EDI — сетевая служба обмена электронными данными. Технология EDI, именуемая также Сервисом электронных писем ELS, представляет собой стандартный и не зависимый от платформ способ обмена деловыми документами (письмами, предложениями на поставку, заказами, счетами, накладными и т.д.) между предприятиями, фирмами, учреждениями. Она является важным направлением в электронном маркетинге, ибо обеспечивает возможность заключения сделок с помощью компьютеров и отслеживания поставок товаров.

Располагается EDI на прикладном уровне. Средой, в которой используется EDI, часто является сетевая служба MHS/MOTIS. Между тем, EDI не зависит от MHS/MOTIS и может использовать любую другую среду передачи сообщений. EDI работает не только с текстами, но и с неподвижными изображениями, видеофильмами и фрагментами звука.

Предприятия, фирмы, корпорации часто используют свои стандарты на электронный обмен данными. В этих случаях Программное Обеспечение (ПО) EDI осуществляет преобразование фирменных форматов и синтаксис в стандартные и, наоборот, стандартные в фирменные. Ядром такого программного обеспечения является Электронная Таблица (ЭТ). Она отображает фирменные деловые документы в стандартные наборы трансакций.

Первоначально EDI использовалась в территориальных сетях. Теперь же эта технология применяется и в локальных сетях Из технологии обработки заказов EDI превратилась в комплексный универсальный элемент управления бизнесом. На основе EDI создаются даже автоматизированные электронные биржи.

Сетевая служба FTAM. Сетевая служба FTAM - сетевая служба, обеспечивающая управление файлами и доступ к ним. FTAM расположена на прикладном уровне, определена Международной Организацией Стандартов (МОС) и опирается на базовую эталонную модель взаимодействия открытых систем.

Располагается FTAM на верхнем подуровне прикладного уровня. FTAM обеспечивает взаимодействие в информационной сети разнотипных абонентских систем, которые имеют различные виды файлов, их форматы и состав операций с ними. Протокол FTAM основан на модели виртуальной Базы Данных (БД), определяемой стандартными процедурами и характеристиками.

FTAM предназначена для организации взаимодействия прикладных процессов, один из которых управляет базой данных, а другой работает с ее файлами. Первый процесс пассивен и отвечает на запросы второго. Второй же активен и является инициатором взаимодействия. В течении этого взаимодействия второй процесс получает доступ к файлам и осуществляет нужные действия над ними. Используемые во FTAM файлы являются стандартными. В каждой базе данных хранятся атрибуты и содержимое файлов, а также атрибуты режимов работы с файлами. Например, пароль доступа, метод обработки, форма управления соперничеством пользователей.

Пользователю виртуального файлохранилища FTAM предоставляет четыре вида сервиса:

· создание ассоциации взаимодействующих прикладных процессов;

· поиск и выбор файла;

· доступ к содержимому файла;

· пересылка файла из одной системы в другую.

Сетевая служба JTM. Сетевая служба JTM — сетевая служба передачи заданий и управления их выполнением. JTM работает в соответствии со стандартами ISO и оперирует с так называемыми виртуальными заданиями. Виртуальные задания, т.е. задания, удовлетворяющие принятыми в JTM требованиям, выполняются во всех, работающих со службой абонентских системах. В этом смысле служба выступает в роли компонента Сетевой Операционной Системы (СОС), выполняющего задания пользователей.

При работе с заданиями могут происходить различные отказы: прекращение взаимодействия, перегрузки, тупиковые ситуации. Служба следит за выполняемой работой и ликвидирует возникающие отказы. Эти действия осуществляются специальной подслужбой, называемой "Целостность, одновременность, восстановление" CCR. Подслужба CCR разработана не специально для JTM и используется в других службах, определяемых стандартами ISO. CCR начинает цикл действий, контролирует ход его выполнения, завершает работу либо возвращается, в случае отказа, к исходной точке.

Выполняемое задание делится на части. Задание может ветвиться и распространяться по информационной сети. Благодаря этому, JTM обеспечивает выполнение в сети любых прикладных процессов. Задания, в случае необходимости, могут передаваться из одной абонентской системы в другую. Для этого программы и файлы, необходимые для работы, должны находиться в выделенных для этой цели системах. Данные, полученные в результате выполнения задания, направляются в указанную пользователем абонентскую систему.

Сетевая служба JTM располагается в прикладной платформе на верхнем подуровне прикладного уровня.

Сетевая служба MHS/MOTIS. Сетевая служба MHS/MOTIS — сетевая служба, обеспечивающая работу электронной почты. Задачей Системы управления сообщениями MHS, определенной стандартом ITU-T, является хранение, копирование, передача и выдача адресатам самых разнообразных сообщений. При этом пользователь имеет возможность не только формировать и отправлять по необходимому ему адресу сообщение, но также выбирать вариант его доставки, устанавливать уровень защиты данных. О доставке сообщения пользователь получает подтверждение. Благодаря гибкой структуре MHS/MOTIS может размещаться в одной либо группе абонентских систем.

Важнейшими характеристиками сетевой службы являются межпользовательский обмен сообщениями, который, строго говоря, осуществляется не между системами, а между конкретными пользователями. Роль пользователей могут выполнять не только определенные лица, но и прикладные программы, находящиеся в системах, работающих с сетевой службой.

MHS/MOTIS выполняет для пользователей различные виды сервиса:

· редактирование сообщений;

· передача сообщений одному либо группе адресатов;

· вручение адресату сообщения в заранее указанное отправителем время;

· регистрация времени представления отправителем и получения адресатом сообщения;

· оповещение отправителя о доставке либо невозможности доставки сообщения;

· создание копий сообщения;

· обеспечение секретности содержимого сообщения;

· информация об изменении адресов, о появлении новых абонентов;

· ведение справочника пользователей (абонентов), их почтовых ящиков.

Непосредственно с электронной почтой связана сетевая служба DS* и служба электронного перевода денег EFT. Она предоставляет справочную информацию о пользователях службы MHS/MOTIS.

Сетевая служба NMS. Сетевая служба NMS — сетевая служба, выполняющая процессы управления сетью. NMS разработана Международной Организацией Стандартов (МОС) и располагается на прикладном уровне. Обеспечивая управление информационной сетью, эта служба определяет:

· функции управления;

· виды сервиса, предоставляемые для управления;

· структуру управляющей информации (термины и категории);

· протоколы, определяющие транспортировку управляющей информации.

Основная работа, связанная с управлением сетью, осуществляется Объектами административного управления (ОАУ), расположенными на всех уровнях области Взаимодействия Открытых Систем (ВОС).

Каждый уровень осуществляет собственное управление. Для этого объект административного управления получает всю необходимую ему информацию о работе своего уровня. Она содержит сведения о функционировании протоколов уровня, передаче сообщений, появляющихся ошибках, изменениях состояний, потоках данных. Объект административного управления осуществляет загрузку программ уровня, управляёт изменением протокольных параметров и ресурсов. NMS требует предоставления информации о работе всех уровней. Поэтому в системе создается группа взаимосвязанных Баз Данных (БД), состоящая из основной базы и баз (Б), находящихся на всех уровнях. Последние собирают сведения о работе уровней.

Прикладной сервисный объект системного управления SMASE является функциональным блоком, обеспечивающим обработку сведений, необходимых для работы управляющих прикладных процессов. Для этого прикладные объекты системного управления, расположенные во всех системах сети, обмениваются друг с другом необходимыми сообщениями. Эти объекты располагаются на верхнем подуровне (7Б) прикладного уровня и работают совместно с Сервисными объектами общей управляющей информации CMISE и Протоколом общей управляющей информации CMIP.

NMS обеспечивает работу Управляющих прикладных процессов, которые получают сведения от Прикладного сервисного объекта системного управления SMASE и Объектов Административного Управления (ОАУ) всех уровней системы. Управляющие прикладные процессы выполняют пять функций: определение неисправностей и ликвидация ошибок, поддержание высокой производительности, обеспечение безопасности данных, управление конфигурацией сети, учет работы сети и составление отчетов.

NMS обеспечивает управление не только сетью, но и входящими в нее системами. Для этого выполняются функции:

· формирование и модификация логической структуры систем, включая удаленную загрузку программ и установление изменяемых параметров;

· контроль за работой систем;

· сбор, обработка и регистрация сообщений о происходящих ошибках;

· анализ и локализация неисправностей;

· подключение при неисправностях альтернативных компонентов сети: каналов, процессоров,...;

· регистрация сведений, характеризующих работу систем;

· передача сведений персоналу сети.

Сетевая служба NMS может быть предназначена не только для управления одной сетью, но и обеспечения интегрального сетевого управления смешанными сетями. Служба располагается в административной системе, предназначенной для управления сетью. Агенты управления находятся во всех абонентских системах.

Сетевая служба ODA. Сетевая служба ODA — сетевая служба, обеспечивающая обработку и передачу документов. ODA располагается на прикладном уровне и определяет обмен документами (письмами, служебными записками, отчетами), которые могут содержать тексты, таблицы, изображения, речь. Документы могут редактироваться и их формат изменяться.

Архитектура документа определяет:

· взаимоотношение различных видов данных;

· информационную структуру документа (редактирование, форматирование, размещение в файле, ключевые слова, расположение столбцом);

· взаимосвязь документов: их группировка в зависимости от темы, адреса отправления либо назначения и т.д.

Содержание документа может быть представлено в следующих формах:

· символьный текст;

· растровые изображения;

· диаграммы (геометрическая графика);

· вычисляемые таблицы;

· звук (речевые аннотации).

· Распределение документов включает:

· кодирование документов и их частей;

· синтаксис передачи документов;

· методика передачи частей документов (например, только данных, необходимых для заполнения таблицы);

· удаленный интерактивный доступ к документам.

Сетевая служба ODA достаточно сложна. Поэтому в ней определяются подмножества, именуемые прикладными профилями документов. Важное значение для ODA имеют цветное изображение документов и их аудио-содержание (речевые аннотации). Новые возможности предоставляет динамическая графика, которая обеспечивает создание и обработку видеофильмов.

В прикладной платформе сетевая служба ODA расположена на верхнем подуровне прикладного уровня.

Сетевая служба VT. Сетевая служба VT - сетевая служба, обеспечивающая стандартные формы работы терминалов в информационной сети. Сетевая служба VT, определяемая стандартами ISO, располагается на прикладном уровне и заменяет собой большое множество программ эмуляции многочисленных терминалов, выпускаемых различными производителями.

В службе используется понятие виртуального терминала.

В соответствии с этим, реальные терминалы, используемые в информационной сети, должны быть отображены в виртуальный терминал. Естественно, что реальные терминалы имеют различные характеристики - экран, клавиатуру, набор и последовательность команд. Поэтому в абонентской системе должен быть функциональный блок, преобразующий эти характеристики в те, которые приняты в сетевой службе VT.