КОЛБАНЁВ МИХАИЛ ОЛЕГОВИЧ Доктор технических наук, профессор Описание инфопроцессов в цифовой среде (продолжение)
СОДЕРЖАНИЕ (продолжение) 5. Стандартизированные описания информационных процессов. 5. 6. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. 5. 6. 1. Принцип описания процесса обмена данными. 5. 6. 2. Архитектурные понятия ЭМВОС. 5. 6. 3. Инкапсуляция протокольных блоков. 5. 6. 4. Уровни модели ЭМВОС. 5. 6. 4. 1. Физический. 5. 6. 4. 2. Канальный. 5. 6. 4. 3. Сетевой. 5. 6. 4. 4. Транспортный. 5. 6. 4. 5. Высшие уровни. 5. 7. Эталонная модель среды открытых систем OSE/RM (Оpen system environment/ reference model).
ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ Наиболее проработанной из всех эталонных моделей на сегодня является эталонная модель взаимодействия открытых систем - ЭМВОС описывает процессы взаимодействия при обмене данными между компьютерами в информационных сетях с пакетной коммутацией. Модель относится исключительно к области взаимодействия компьютеров, которые рас -сматриваются как открытые системы, и не затрагивает проблемы взаимодействия программ внутри отдельных компьютеров. Открытая система А Открытая система S Физическая Открытая система В среда Открытая система С Открытые системы соединяются физической средой, которая обеспечивает средства для передачи информации. Стандарты, описывающие ЭМВОС, вводят более 200 понятий, важных для применения данной модели на практике и при изучении свойств систем связи, основанных на данной модели. ЭМВОС является самым лучшим средством, имеющемся в распоряжении тех, кто надеется изучить сетевые технологии.
АРХИТЕКТУРНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭМВОС Открытая система в ЭМВОС – это система, которая удовлетворяет требованиям стандарта при ее взаимодействии с другими системами. Прикладной процесс – это источник и/или потребитель информации в открытой системе, будь то человек или программа. Открытая Все действия (функции), выполняемые открытой система А система В системой, разделяются на уровни, между кото. Служба i+1 Протокол рыми устанавливается иерархическая соподчиненность. На каждом из уровней решается три задачи: 1) прием данных от соседнего уровня; 2) i-уровень обработка данных; 3) переда-ча данных в новом формате другому соседнему уровню. i-1 i-уровень – подраздел архитектуры, элементы которого непосредственно взаимодействует Предоставляе. Используемый только с элементами смежных подразделений мый интерфейс этой открытой системы. i-услуга – это функциональная возможность i-го и нижерасположенных уровней, предоставляемая (i+1)-му уровню. i-служба – это весь набор услуг, которые предоставляются вышележащему уровню. Интерфейсы – это весь комплекс Протоколы – это правила правил взаимодействия с соседними уровнями. взаимодействия с одноуровневым компонентом другой открытой системы.
ПРИНЦИП ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА ОБМЕНА ДАННЫМИ Смысл Состояние, при котором между открытыми системами или их функциональными блоками передаюттся данные, называется соединение. Прикладной процесс А Прикладной процесс В Сообщение Взаимодействуют … … уровни i+1 Уровень i i-1 … i+1 i-1 … Сигнал Физическая среда взаимодействия Модель описывает процесс взаимодействия только на материальном уровне. Сообщение, подготовленное прикладным процессом А, поступает в открытую систему А и последовательно проходит все уровни архитектуры от верхнего до нижнего. В результате обработки сообщение превращается в сигнал, который через физическую среду взаимодействия доставляется до открытой системы В. Открытая система В последовательно обрабатывая сигнал на всех уровнях архитектуры от нижнего до верхнего превращает сигнал в сообщение, которое передается прикладному процессу В. В результате последовательного прохождения всех уровней на стороне A исходящее сообщение источника (отправителя) превращается в сигнал, а на стороне B – сигнал превращается во входящее сообщение.
СЕМЬ УРОВНЕЙ МОДЕЛИ ЭМВОС В соответствии с ЭМВОС имеется 7 иерархических уровней.
ИНКАПСУЛЯЦИЯ (ВЛОЖЕНИЕ) ПРОТОКОЛЬНЫХ БЛОКОВ При прохождении уровней данные дополняются заголовками. Этот процесс называется инкапсуляцией протокольный блоков. На разных уровнях модели протокольные блоки имеют разное название: - на канальном уровне – кадр, - на сетевом уровне – пакет, - на транспортном уровне – сегмент.
КАК РЕАЛИЗУЕТСЯ ПРОЦЕСС ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ? Процесс взаимодействия в грубом приближении можно сравнить с оформлением почтовых конвертов на каждом из уровней. На передающей стороне информация пользователя после поступления на уровень i+1 запечатывается в конверт, на котором отражаются данные, необходимые уровню i+1 приемной стороны. После этого конверт передается на уровень i, где становиться содержимым следующего конверта с данными, которые предназначены уже i-му уровню приемной стороны и т. д. Данные уровня 7 Данные уровня 6 Данные уровня 5 Данные уровня 4 Данные уровня 3 и т. д. На стороне приема происходит обратный процесс. Каждый уровень использует данные, зафиксированные на соответствующем конверте и после его вскрытия передает содержимое на более высокий уровень. Потребитель, в результате, получает лишь предназначенную ему исходную информацию.
УРОВНИ ЭМВОС, ЗАВИСИМЫЕ ОТ СРЕДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Три нижних уровня – физический, канальный и сетевой – являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием. С точки зрения этих уровней сеть связи представляет из себя совершенно разные объекты. Физический уровень «видит» сеть как два компьютера, соединенных «проводами» , (медные и (или) оптические кабелели, эфир) с их техническими характеристиками (диаметр жил, длинна кабеля, диапазон частот и т. п. ), по которым передаются сигналы (электрические, световые, радиоволны) с известными параметрами (частота электрических колебаний, длина волны светового луча, уровень радиосигнала и т. п. ). Канальный уровень «видит» сеть как набор компьютеров, соединенных в сеть с определенной топологией. Для взаимодействия каждый компьютер имеет свой адрес, известный другим компьютерам, и доступ к общей для компьютеров среде передачи данных. Наличие общей среды заставляет компьютеры договариваться о том как разрешить коллизии, возникающие при одновременной попытке нескольких компьютеров захватить среду. Сетевой уровень «видит» сеть как набор коммутационных (маршрутизирующих) узлов, которые образуют сеть с единым адресным пространством и произвольной топологией. Каждый узел знает правила взаимодействия с соседними узлами, пересылая им данные, полученные от других узлов, совместно с информацией по какому адресу эти данные надо переслать далее.
ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ Протоколы физического уровня отвечают за передачу битов по физическим каналам (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или эфир). На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов, включая механические и другие характеристики разъемов. Важными функциями этого уровня являются кодирование и синхронизация. Кодирование. Данные, передаваемые устройством, преобразуются в поток битов, а протокол физического уровня содержит правила, определяющие, как представляется в сигнале (кодируется) логический « 0» , а как логическая Витая пара « 1» . Это гарантирует корректную интерпретацию аналогичным устройством, принимающим информацию. Синхронизация. Обеспечение синхронизации работы устройств особенно важно для правильной интерпретации прибывающих последовательностей битов. Длина импульса называется временем бита. Приемное устройство должно иметь возможность определить, где кончается один бит и начинается другой. Описания физического уровня определяют: характеристики сигналов; физическую топологию среды передачи; механические и физические (электрические, оптические) спецификации среды передачи; интерфейсы (разъемы) оборудования.
КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ Он определяет правила передачи минимальной единицы информации (кадра) в сетях с типовой топологией. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Канальный уровень содержит два подуровня МАС (Media Access Control) и LLC (Logical Link Control). МАС организует интерфейс с физическим уровнем и зависит от физического интерфейса узла. Он появился из-за существования разделяемой среды передачи и обеспечивает ее коллективное использование. Правила доступа станций к общей разделяемой среде называются методами доступа. MAC адрес – это уникальное число, сохраняемое на каждой сетевой интерфейсной карте. Он позволяет организовать соединения внутри локальной сети, а также используется как часть схемы сетевой адресации. LLC идентифицирует и адресует сервисы внутри физического устройства. Он отвечает за организацию передачи логических единиц данных, кадров информации, с различным уровнем качества. На канальном уровне реализуются механизмы обнаружения и коррекции ошибок, возникающих в канале связи между узлами. Для этого пакет, поступающий с вышележащего (сетевого) уровня, преобразуется в кадр, т. е. дополняется контрольной суммой.
МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ СРЕДЫ ПЕРЕДАЧИ НА КАНАЛЬНОМ УРОВЕНЕ
СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ Основная задача сетевого уровня состоит в том, чтобы обеспечить связь между всеми локальными сетями независимо от технологий, которые они используют на физическом и канальном уровнях. Для этого в сформированные кадры добавляют заголовок сетевого уровня, на основании которого можно найти адресата в глобальной сети. Заголовок имеет унифицированный формат, не зависит от форматов кадров канального уровня, содержит адрес назначения и другую информацию, например: номер фрагмента пакета, нужный для успешного проведения операций сборкиразборки фрагментов при соединении сетей с разными максимальными размерами кадров канального уровня; время жизни пакета, указывающее, как долго он путешествует по интерсети; информацию о наличии, состоянии и загруженности линий связи, которая помогает маршрутизаторам рационально выбирать межсетевые маршруты; качество сервиса – критерий выбора маршрута при межсетевых передачах – например, узел-отправитель может потребовать передать пакет с максимальной надежностью, возможно в ущерб времени доставки и др.
ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ Основная функция транспортного уровня – принять данные от сеансового уровня, разбить их на сегменты, передать сегменты сетевому уровню и гарантировать, что они в правильном виде прибудут по назначению. Протоколы транспортного уровня обеспечивают совместное использование канала связи различными программами внутри одного компьютера, каждой из которых присваивается специальное число – «номер порта» . Взаимодействие на транспортном уровне может быть организовано в двух режимах: - не ориентированный на соединение (дейтаграммный режим) и - ориентированный на соединение (по предварительно установленному виртуальному соединению). Режим, не ориентированный на соединение, транспортный уровень использует для передачи одиночных дейтаграмм, не гарантируя их надежную доставку. Режим, ориентированный на соединение, используется для надежной доставки данных, при этом каждому сегменту данных присваивается порядковый номер для их правильной сборки на приеме и запускается механизм для обнаружения ошибок и запроса повторной передачи сегмента в случае его утери.
ФУНКЦИИ ВЫСШИХ УРОВНЕЙ Сеансовый уровень позволяет двум сторонам поддерживать длительное взаимодействие (диалог, сеанс) по сети. Функции сеансового уровня: • установление сеанса; • поддержка/управление сеансом; • разрыв сеанса; • синхронизация передачи данных (можно помещать контрольные точки в поток данных и возвращаться назад к определенной точке, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия. ). Представительный уровень отвечает за: • преобразование форматов данных (форматирование, сжатие, перевод, кодирование, шифрование); • кодирование/декодирование. Прикладной уровень обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Протоколы этого уровня определяют совместно используемые сетевые службы, например, WWW, электронную почту, сетевую печать, пересылку файлов через сеть. На этом уровне передаваемые данные называются сообщениями. Следует отметить, что некоторые сети появились гораздо раньше, чем была разработана модель OSI, поэтому для многих систем соответствие уровней модели OSI весьма условно.
ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ СРЕДЫ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ OSE/RM ПРИКЛАДНЫЕ ПРОГРАММЫ Интерфейсы внешней Информационный ВНЕШНЯЯ СРЕДА Объекты информационного обмена Коммуникационный Объекты коммуникаций Управление системой Интернационализация Безопасность Службы взаимосвязи среды Человекомашинный Пользователи и персонал Службы баз данных Графические службы Службы поддержки разработки ПО Службы ядра системы ПРИКЛАДНАЯ ПЛАТФОРМА Информа- Коммуникационный Службы обработки транзакций Человекомашинный Системный Службы языков системы Службы обмена данными прикладной Службы интерфейса пользователя Интерфейсы
Скачать презентацию КОЛБАНЁВ МИХАИЛ ОЛЕГОВИЧ Доктор технических наук профессор Описание
05_2_Инфопроцессы в цифовой среде ЭМВОС.ppt