Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС)

(Open System Interconnection - OSI)

Она определяет стандарты соединения и взаимодействия элементов вычислительных сетей.

В основе модели – декомпозиция всего процесса функционирования открытых систем на отдельные уровни.

На каждом уровне группируются наиболее функционально близкие компоненты.

По определению: ЭМВОС (OSI) – это проект стандарта сетевого и межсетевого взаимодействия, определяющий семь уровней взаимодействия компонентов сети:

Физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной.

Для каждого уровня разрабатывается один или несколько протоколов, которые обеспечивают сетевые взаимодействия широкого класса устройств.

 

Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем

	Прикладной уровень (Application)

7.

	Уровень представления данных (Presentation)

6.

 

Сеансовый уровень (Session)

5.

 

Транспортный уровень (Transport)

4.

 

Сетевой уровень (Network)

3.

 

Канальный уровень (Data link)

2.

 

Физический уровень (Physical)

1.

 

Каждый уровень реализует четко определенную функцию в контексте общей коммуникационной стратегии.

Уровень функционирует на основе протокола посредством обмена сообщениями с соответствующим уровнем в удаленной системе.

Каждый уровень имеет четко определенный интерфейс между уровнями, непосредственно выше и ниже его лежащими.

Каждый уровень должен обладать:

· Возможностью выполнения определенных логических функций;

· Набором объектов одного типа;

· Способностью выполнять набор услуг для расположенного над ним уровня.

 

Протокол – это определенные правила, по которым осуществляется взаимодействие

объектов одного уровня.

Межуровневый интерфейс - это правила, по которым осуществляется взаимодействие

объектов смежных уровней.

 

· Нижние три уровня (1-3) являются сете зависимыми и определяют протоколы, связанные с сетью передачи данных, используемый для связи компьютеров друг с другом (среда сети);

· Три верхние уровня (5-7) ориентированы на приложения и содержат протоколы, которые позволяют двум прикладным процессам взаимодействовать друг с другом (среда ВОС).

· Промежуточный транспортный уровень как бы соединяет эти две группы уровней, обеспечивая транспортировку сообщений между уровнями.

 

Комп А Комп В

 

Каждый уровень обеспечивает определенный набор служб непосредственно выше стоящему уровню и, в свою очередь, использует службы, которые представляет уровень непосредственно под ним.

Конечная цель каждого уровня – это передать сообщение равному уровню в другой открытой системе.

 

Рассмотрим функции уровней

1. Прикладной уровень (7)

- это совокупность средств и понятий, обеспечивающих доступприкладных

процессовпользователей к ресурсам и сервису сети как системе передачи

информации. (т.е. главное здесь – передача информации)

Примеры прикладных процессов:

· Программа доступа к удаленной базе данных;

· Оператор, обслуживающий терминал;

· Программа управления технологическим процессом;

 

Помимо передачи информации прикладной уровень выполняет следующие функции:

· Идентификацию партнера по его имени и адресу;

· Установление права на связь;

· Выбор дисциплины диалога;

· Соглашение об ответственности за ошибки4

· Установление ограничений на структуру передаваемых данных.

 

Посылка информации на этом уровне рассматривается как сообщение (Message).

 

Примерами широко применяемых протоколов прикладного уровня являются FTAM, X.400, NFS.

 

2. Уровень представления данных (6)

выполняет следующие функции:

- преобразование форматов данных;

- кодирование-декодирование данных;

(форматы представления данных могут различаться по структуре файлов, по кодированию символов, по порядку следования бит и т. д. Могут быть разные ОС).

Например, данные в формате ОС MS DOS с работой станции РС1, перед передачей по сети преобразуются в формат системы передачи данных и далее передаются по сети.

Приемная станция РС2, работающая под ОС UNIX, преобразует полученные данные в формат ОС UNIX/

(Каждая ОС имеет свою файловую систему, свои форматы хранения и обработки данных).

Основной задачей этого уровня является преобразование данных, передаваемых в сети, в формат принятый в данной системе.

Примеры протоколов уровня: AFP, ASN1, XDR.

3. Сеансовый уровень (5)

Определяет структуру управления взаимодействием абонентов в сети, т. е. контролирует и определяет диалы между сетевыми объектами.

Основные функции:

- определяется начало и конец сеанса связи;

- определяет время, длительность и режим сеанса;

- определяются точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления передаваемых данных;

- восстановление соединения после ошибок во время сеанса связи, что сохраняет данные.

Установление сеанса связи между абонентами сети включает процедуру проверки имени пользователя и его сетевого пароля, а также определение прав доступа к тем или иным ресурсам сети.

Контроль за текущим сеансом связи осуществляется с помощью точек синхронизации.

Это означает, что через определенные промежутки времени каждая станция в сети передает сообщение о своем состоянии. Если от станции нет такой информации в течение заранее оговоренного времени, то сеанс связи с такой станцией прекращается.

Примеры протоколов: ISO 8327, RPS.

4. Транспортный уровень (4)

Работа транспортного уровня напоминает работу почты по доставке корреспонденции. Сеансовый уровень указывает куда и кому нужно передать данные, а транспортный уровень обеспечивает процесс самой передачи данных.

При этом выполняются следующие операции:

- устанавливается транспортное соединение между абонентами;

- осуществляется управление потоком данных;

- контролируется последовательность передачи данных;

- обеспечивается обработка ошибок при передаче данных;

- осуществляется мультиплексирование передаваемых сообщений или соединений.

Транспортный уровень обеспечивает точную адресацию абонентов.

Транспортный адрес состоит из двух частей:

- логического сетевого адреса (определяется конкретная станция);

- адреса задачи (определяет конкретную задачу, выполняющуюся на станции);

логический сетевой адрес определяется протоколами сетевого уровня, а адрес задачи – протоколами транспортного уровня или вышележащими протоколами. Последний адрес часто называют портом.

На транспортном уровне посылка данных рассматривается как сегмент.

Примеры протоколов: SPX, UDR, TCP, NSP.

5. Сетевой уровень (3)

Обеспечивает передачу данных между сетями (маршрутизация данных).

При этом выполняются следующие функции:

- устанавливается сетевое соединение;

- определяются маршруты данных в сети и связь между сетями (межсетевой протокол);

- обеспечивается независимость высших уровней от физической среды передачи.

Как и на транспортном уровне используются адреса, состоящие из двух частей:

а) сетевой адрес (адрес сети) – определяется для какой сети предназначена посылка данных или сообщение;

б) адрес абонента внутри сети.

При этом для определения адреса сети применяются специальные устройства – маршрутизаторы.

Путь передачи данных описывается в специальных таблицах маршрутов в виде последовательности передачи данных через маршрутизаторы.

Каждый маршрут содержит адрес конечной сети, адрес следующего маршрутизатора и стоимость передачи данных по этому маршруту.

На этом уровне посылка данных рассматривается как датаграмма – пакет, имеющий стандартный формат и структуру и доставляемый независимо от других посылок.

Уровень содержит средства оптимизации маршрута данных с помощью динамических и статических методов моделирования.

6. Канальный уровень (2)

(предпоследний)

Здесь данные, полученные от сетевого уровня, преобразуются в пакет или кадр, затем передаются как последовательность бит для передачи данных по линии связи (физическому уровню).

При этом выполняются следующие функции:

- определяется логическая топология сети передачи данных, метод доступа к среде передачи данных;

- реализуется физический адрес передачи;

- устанавливаются услуги по определению соединения между станциями.

При передаче данных от нижележащего физического уровня (последовательность бит), канальный уровень собирает данные в пакет и передает его сетевому уровню.

При получении посылки от верхнего, сетевого уровня, канальный уровень, для обеспечения надежности передачи очередной посылки добавляет к ней два новых поля: поле Преамбулы и поле Обнаружения ошибок.

Эти поля позволяют произвести дополнительный контроль правильности передачи данных. На этом уровне посылка данных рассматривается как к адр или пакет.

7. Физический уровень (1)

Функции уровня:

Сводятся к активизации и дезактивизации физического соединения средств передачи данных на аппаратуре и осуществления непосредственной передачи данных по линиям связи.

Здесь определяются механические и электрические характеристики передающей среды и интерфейсного оборудования. В частности, определяется количество и назначение контактов на сетевых разъемах, в каком виде передаются биты, какие типы кабелей могут использоваться и т. д.

По запросу от канального уровня обеспечивается установление, поддержка и разрыв физических и электрических соединений между узлами сети. На этом уровне посылка данных рассматривается как последовательность бит.

Примеры протоколов уровня: X.21, RS 232.

Каждый из семи уровней использует свою управляющую информацию – заголовок, добавляемый к посылке данных.

С помощью этого заголовка уровни обеспечивают взаимодействие друг с другом.

При передаче данных протоколы каждого уровня добавляют к посылке свою часть заголовка, а при приеме данных обрабатывают и распознают соответствующую часть заголовка.

 

На практике протоколы OSI не имеют широкого применения из-за их большого объема и сложности. Поэтому большинство распределенных систем используют оптимизированные протоколы, разработанные отдельными фирмами. Например, это протоколы Net Ware, SNA, DNA.

Однако семиуровневая модель OSI (ЭМВОС) как концептуальная модель описания систем распределенной обработки данных, остается основной в качестве понятийной основы информационных систем.