Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем

АВТОНОМНАЯ НЕКОМЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ВЛАДИМИРСКИЙ  ИНСТИТУТ БИЗНЕСА 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

По  дисциплине: «Информационные и                                                                                                              телекоммуникационные системы». 

На  тему: «Управление взаимодействием процессов в  вычислительных сетях. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем». 
 
 
 
 
 

                                                                Выполнил студент

                                                     I курса специальности

«Финансы  и кредит» 
 
 
 

                              Владимир 2002. 
 
 
 

1. Введение. Основные понятия  и принципы организации  компьютерных сетей.

 

      Компьютерная  сеть представляет собой  совокупность компьютеров, а так же различных  электронных систем и устройств, подключаемых к компьютерам, обеспечивающую управление и обмен информацией между компьютерами в сети без каких – либо промежуточных носителей информацией. Из этого следует, что главное назначение компьютерных вычислительных сетей в том чтобы упростить и ускорить процесс взаимодействия между конечными пользователями, т.е. клиентами сети, а так же организация доступа пользователей к общим сетевым ресурсам.

   Компьютерные сети  бывают различных  видов: например  по их масштабу  и территории они подразделяются на локальные(LAN) и глобальные(WAN), по уровню организации: одноранговые и на основе сервера, по скорости передачи информации на низко-, средне- и высокоскоростные, по типу соединения: на коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалу и в инфракрасном диапазоне, по топологии сети т.е. структуре связей между ее основными функциональными элементами: звездная, шинная, кольцевая.

      Функции компьютеров, входящих в сеть можно разделить  на три вида:

• Организация доступа к сети,
• Управление передачей информации,
• Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

 

      Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами, используемыми в этой сети:

• Сетевые технические средства представляют собой различные электронные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в вычислительную сеть (кабеля, коммутаторы, концентраторы(Hab), серверы, маршрутизаторы);
• Протокол это набор определенных правил взаимодействия и обмена информации между компьютерами и другими функциональными элементами данной сети;
• Сетевые программные средства обеспечивают корректную работу сети, осуществляют программное управление работой сети и интерфейс с конечным пользователем (сетевая операционная система,  программное обеспечение управления сетью);
• Интерфейс – это средства сопряжения функциональных элементов сети. Интерфейсы разделяются на аппаратные и программные.

 

      При этом многообразии характеристик и устройств различных сетей необходимы правила, по которым все составляющие сети будут взаимодействовать друг с другом и с другими сетями эти правила представляют собой протокол взаимодействия в сети. Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях как раз и осуществляется по средствам сетевых протоколов и программного обеспечения управления сетью. Остановимся подробнее на понятие сетевых протоколов. 

2. Семиуровневая модель протоколов  взаимодействия открытых систем.

 

      Строгое определение протокола  выглядит как формализованный набор правил, используемый ПК для коммуникаций.

      Из-за сложности коммуникаций между системами  и необходимости  соблюдения различных  коммуникационных требований протоколы разделяются  на модульные уровни. Каждый уровень выполняет  конкретную функцию  для расположенного выше уровня.

      В современных компьютерных сетях как правило  используется много  различных видов  сетевых протоколов, и даже в рамках одной сети применяют  несколько из них. Потребность в  расширении, модернизации, а так же необходимость  упрощения процессов  разработки и усовершенствования вычислительных сетей показала необходимость в стандартизации принципов и процедур взаимодействия между абонентами сетей. С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработана международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Реализация модели OSI напоминает различные уровни обычного почтового адреса – от страны, региона до города, дома, улицы и фамилии конечного получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функций, необходимых для работы компьютерной сети. 

    Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open Systems Interconnection) 

      С точки зрения пользователя основным является прикладной уровень, то есть уровень, обеспечивающий выполнение прикладных процессов пользователей. Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.

      Следующим по значимости является представительный (шестой) уровень (уровень представления данных). Он определяет единый для всех систем синтаксис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обусловлена различной формой представления информации в сети передачи данных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка.

      Следующий уровень (пятый) называется сеансовым, так как основное его назначение – это организация сеансов связи между прикладными процессами различных рабочих станций. На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня определяется относительной сложностью сети передачи данных и стремлением обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации.

      Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) служит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами и организации процедуры сопряжения абонентов сети с системой передачи данных. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций — источника и адресата данных, организуется и поддерживается логический канал (транспортное соединение) между абонентами.

      Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информации и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками. Этот уровень выполняет в основном технические функции передачи и управления информацией.

      Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспечивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне.

      Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических соединений при передаче бит данных между физическими объектами.

      Последние четыре уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от решения этих задач. В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу.

      В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют собой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной модели.

      В частности, физический уровень должен обеспечивать такие виды услуг, как установление и идентификация физических соединений, организация последовательностей передачи бит информации, оповещение об окончании связи.

      Канальный уровень обеспечивает организацию нужной последовательности блоков данных и их передачу, управление потоками между смежными узлами, идентификацию конечных пунктов канальных соединений, обнаружение и исправления ошибок, оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне.

      Сетевой уровень в числе  основных услуг осуществляет идентификацию конечных точек сетевых соединений, организацию сетевых соединений, управление потоками блоков данных, обеспечение последовательностей доставки блоков данных, обнаружение ошибок и формирование сообщений о них, разъединение сетевых соединений.

      Транспортный уровень обеспечивает установление и разъединение транспортных соединений, формирование блоков данных, обеспечение взаимодействия сеансовых соединении с транспортными соединениями, управление последовательностью передачи блоков данных, обеспечение целостности блоков данных во время передачи, обнаружение и устранение ошибок, сообщение о неисправленных ошибках, предоставление приоритетов в передаче блоков, передачу подтверждений о принятых блоках, ликвидацию тупиковых ситуаций.

      На  сеансовом уровне предоставляются услуги, связанные с обслуживанием сеансов и обеспечением передачи данных в диалоговом режиме, установлением сеансового соединения, обменом данными; управлением обменом; синхронизацией сеансового соединения, сообщениями об исключительных ситуациях, отображением сеансового соединения на транспортный уровень, завершением сеансового соединения.

      Представительный  уровень обеспечивает выбор вида представления  данных, интерпретацию  и преобразование передаваемой информации к виду, удобному для прикладных процессов, преобразование синтаксиса данных, формирование блоков данных.

      Прикладной  уровень обеспечивает широкий набор  услуг, в том числе: управление терминалами, управление файлами, управление диалогом, управление задачами, управление сетью в целом. К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т.п.

      Услуги  различных уровней  определяются с помощью  протоколов эталонной модели взаимодействия открытых систем. В соответствии с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем вводятся семь типов протоколов, которые именуются так же, как уровни. 

3. Сетевые протоколы. 

      Сетевыми  протоколами называют протоколы первого  и второго уровней, определяющих архитектуру локальной сети, в том числе ее топологию, передающую среду, технические средства и протоколы. Основополагающими для локальных сетей являются стандарты серии IEEE. С помощью этих стандартов были определены: основная терминология, архитектура и протоколы двух нижних уровней Эталонной модели взаимодействия открытых систем. Структура стандартов IEEE представлена на рисунке.