Модель взаимодействия открытых систем. Организация работы сети

Классификация ИВС

Вычислительные сети классифицируют по различным признакам:

а) по территории:

Локальные вычислительные сети (ЛВС) охватывают небольшие территории диаметром до 5-10 км внутри отдельных контор (офисов), бирж, банков, учреждений, вузов, научно-исследовательских организаций и т.п. При помощи общего канала связи ЛВС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры, внешние запоминающие устройства, дисплеи и др.

Современная стадия развития ЛВС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных сетей к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, компанию), объединяют разнородные вычислительные ресурсы в единой среде. Такие сети получили название корпоративных;

Региональные и глобальные ИВС образуются путем объединения локальных ИВС на отдельных территориях или по всей планете. Наиболее крупной глобальной компьютерной сетью является сеть Internet;

б) по способу управления:

Сети с централизованным управлением, в которых выделяются одна или несколько машин, управляющих процессом обмена данных по сети. Эти машины называются серверами. Остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам сервера и совместно используемым принтерам, однако с рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций и для обмена данными пользователи вынуждены использовать диски сервера.

Примером сети с централизованным управлением может служить сеть Novell NetWare. Выделенный компьютер-сервер поддерживает и отвечает за все сетевые ресурсы, в то время как любой клиент имеет доступ к этим ресурсам только через сетевую оболочку, имеющуюся на каждой рабочей станции.

Децентрализованные (одноранговые) сети не содержат в своем составе выделенных серверов. Функции управления сетью передаются по очереди от одной рабочей станции к другой. Как правило, рабочие станции имеют доступ к дискам и принтерам других рабочих станций. Пример одноранговой сети – сеть Windows, в которой нажатием на кнопку мыши Вы можете предоставить свой диск или принтер в коллективное пользование.

в) по характеру выполняемых функций:

· вычислительные;

· информационные;

г) по составу вычислительных средств:

· однородные – объединяют однородные вычислительные средства;

· неоднородные – объединяют различные вычислительные средства;

д) по типу организации передачи данных:

· коммутация каналов;

· коммутация сообщений;

· коммутация пакетов.

Процесс передачи данных в сети требует единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация. Все сети работают в одном принятом для компьютерных сетей стандарте – стандарте взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection (OSI)).

Базовая модель взаимодействия открытых систем разработана Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization (ISO)). Эта модель является международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семьуровней:

1. физический – битовые протоколы передачи информации;

2. канальный – управление доступом к среде, формирование кадров;

3. сетевой – маршрутизация, управление потоками данных;

4. транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов;

5. сеансовый – поддержание диалога между удаленными процессами;

6. представительский – интерпретация передаваемых данных;

7. прикладной – пользовательское управление данными.

Основная идея базовой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретное место в процессе передачи данных в сети, т.е. общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. В результате вычислительная сеть представляется как комплексная система, которая координирует взаимодействие задач пользователей.

Протоколами называются соглашения, необходимые для связи одного уровня модели с выше- и нижерасположенными уровнями.

Уровни базовой модели проходятся в направлении вверх от источника данных (от уровня 1 к уровню 7) и в направлении вниз от приемника данных (от уровня 7 к уровню 1). В первом случае на каждом уровне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень. Во втором случае пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

Далее мы подробнее рассмотрим функции каждого уровня.

Физический уровень. На этом уровне определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в сетевых системах. Установление физической связи является основной функцией первого уровня. Протоколы физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. В будущем определяющую роль для функций передачи данных будет играть стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network).

Канальный уровень. Канальный уровень организует канал для передачи данных и формирует из данных, передаваемых физическим уровнем, так называемые последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими компьютерами, синхронизация, обнаружение и исправление ошибок.

Сетевой уровень. На сетевом уровне устанавливается связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень должен обеспечивать обработку ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных. Самый известный протокол этого уровня – рекомендация Х.25 МККТТ для сетей общего пользования с коммутацией пакетов.

Транспортный уровень. Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими процессами. Качество транспортировки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца в конец, минимизация затрат и адресация связи гарантируют непрерывную и безошибочную передачу данных.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень координирует прием, передачу и организацию одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров сети, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу имеющихся в распоряжении данных. Сеансовый уровень содержит функции управления паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи в случае возникновения сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Представительский уровень. Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных, а также подготовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров, используемых для передачи данных, в экранный формат или формат для печатающих устройств.

Прикладной уровень. На прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользователей переработанную информацию, что является задачей системного и прикладного программного обеспечения пользователя.

Организация работы сети

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразуются в цепочку следующих друг за другом битов. Алфавитно-цифровые символы представляются с помощью битовых комбинаций. Существуют специальные кодовые таблицы, содержащие 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды символов.

При передаче информации в сетях на практике применяют следующие кодировки:

ASCII (A merican S tandard C ode for I nformation I nterchange) – передача символьной информации с помощью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строчные буквы английского алфавита, а также некоторые спецсимволы;

8-битовые коды (напр. КОИ-8 и др.) – для представления символов национальных алфавитов и специальных знаков (напр. символов псевдографики).

Для обмена информацией в сетях используется принцип пакетной коммутации. При этом информация перед передачей разбивается на блоки, которые представляются в виде пакетов определенной длины, содержащих, кроме информации пользователя, некоторую служебную информацию, позволяющую различать пакеты и выявлять возникающие при передаче ошибки.

Для правильной, т.е. полной и безошибочной передачи блоков данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил, которые называются протоколами передачи данных.

Протоколами передачи данных оговариваются следующие моменты:

· Синхронизация – механизм распознавания начала и конца блока данных;

· Инициализация – механизм установления соединения между взаимодействующими партнерами;

· Пакетирование – механизм разбиения передаваемой информации на блоки определенной длины, включая опознавательные знаки начала блока и его конца;

· Адресация – способ формирования адреса, что обеспечивает идентификацию компьютера в сети для установления взаимодействия;

· Обнаружение ошибок – установка битов четности и вычисление контрольных сумм;

· Нумерация – механизм присвоения номеров последовательным блокам с целью сборки сообщения;

· Управление потоком – механизм распределения и синхронизации информационных потоков в сети;

· Восстановление – способ восстановления процесса передачи данных в сети после его прерывания.

Для доставки пакетов используются коммутируемые и некоммутируемые каналы. Для понимания принципов коммутации можно привлечь аналогию с телефонной и почтовой связью.

Компьютер пользователя может работать в режиме, когда он непосредственно присоединен к сети (режим ON LINE). Однако часто приходится обращаться к сетевым ресурсам по коммутируемым каналам (режим OFF LINE). В этом случае помогают серверы доступа. Серверы доступа обеспечивают удаленную связь пользователя с удаленной ЛВС с помощью программы дистанционного управления. Каждый сервер доступа соединен с ЛВС и может извлекать прикладные программы с жесткого диска сетевого сервера и загружать их для выполнения. В результате удаленные пользователи имеют возможность работать с этими программами, т.е. проверять сообщения электронной почты, передавать файлы, распечатывать информацию на принтере и т.п.

Обязанность поддержания функционирования сети возлагается на администратора или супервизора. Он обеспечивает контроль работы с любой рабочей станции, а также сохранение информации от несанкционированного доступа. Высокая степень конфиденциальности достигается за счет ограниченного доступа к определенным файлам, рабочим станциям, ограничения времени доступа, а также системы паролей и приоритетов.

Соединение компьютера через телефонную линию осуществляется с помощью модема. Телефонная линия предназначена для передачи только аналоговых звуковых сигналов. Чтобы передать по ней цифровые импульсы, их нужно промодулировать, то есть преобразовать в колебания звуковой частоты.

Еще один метод доступа к сети основан на использовании электронных досок объявлений. При вызове электронной доски объявлений на экране появляется меню сообщений и функции. Пользователь может прочитать нужное сообщение, отправить свое сообщение, загрузить или выгрузить файл.

Электронная почта. При установке специального программного обеспечения любой персональный компьютер может обмениваться сообщениями с любым компьютером сети.