2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС) – Open System Interconnection (OSI).
Появление стандартов на программные средства разрешило дилемму стандартизации. При помощи этих стандартов операционная система обеспечивает стандартное взаимодействие между аппаратными средствами и прикладными программами сетей. Международная Организация по Стандартам (ISO) учредила Эталонную модель взаимодействия открытых систем (OSI), которая является основой при проектировании большинства сетей.
Модель OSI делит коммуникационный процесс на иерархию функциональных уровней, которые зависят друг от друга:
Уровень 7. Прикладные программы Абонентская служба (лог. взаимодействие Уровень 6. Представление данных прикладных процессов)
Уровень 5. Сеансовый (уровень сессии) Уровень 4. Транспортный Транспортная служба Уровень 3. Сетевой (передача информации между РС) Уровень 2. Канальный (уровень звена передачи данных)
Уровень 1. Физический
Каждый уровень имеет встроенный интерфейс для связи с примыкающими уровнями. Уровень 2 может передавать данные на Уровень 1 или Уровень 3, но Уровень 1 не может напрямую связываться с Уровнем 3 .
Модель OSI не учреждает и не поощряет какую-либо конкретную технику, методику связи (протокол). Ее определения достаточно широки, чтобы включить в себя множество протоколов.
Полное описание модели составляет более 1000 стр. текста.
1. Физический уровень отвечает за передачу данных по физическим каналам (в том числе - по кабелю). На этом уровне работают сетевые адаптеры, концентраторы (модемы, порты ПК).
Три подуровня:
1) интерфейс с устройством доступа;
2) подключение к физической среде;
3) передача физических сигналов.
Характеристики физ. сред: полоса пропускания, помехозащищенность, волнов. сопрот-ие и др.; характеристики эл. сигналов: крутизна фронтов, уровни U и I, тип кодирования, скорость. Тип разъемов, назначение выводов.
Пример протокола физического уровня – спецификация 10Base-T – неэкранированная витая пара категории 3 (Rволновое=100 Ом, RJ-45), максимальная длина физического сегмента – 100 м, манчестерский код для представления данных в кабеле.
2. Канальный уровень обеспечивает доступ к среде передачи данных – к каналу (МАС - подуровень), обнаружение и коррекцию ошибок (по контрольной сумме, используется повторная передача) (исправления может и не быть (Ethernet, FR)), определение работоспособности сети (LLC- подуровень).
Протоколы канального уровня: Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN, PPP, LAP-B (протокол «точка-точка»), SNMP над Ethernet.
На этом уровне определено понятие «кадр данных» - данные с заголовками физического и канального уровней (контрольная сумма, нач. и кон. биты).
Сетевые адаптеры с драйверами и мосты/коммутаторы реализуют функции этого уровня.
3. Сетевой уровень обеспечивает связь сетей с различными топологиями, передачу между ними информации с выбором оптимального маршрута.
Протоколы сетевого уровня: сетевые протоколы, протоколы маршрутизации (т. е. обмена маршрутной информацией), протоколы разрешения адресов (ARP), протоколы межсетевого взаимодействия (например, IP, IPX).
На этом уровне вводится понятие номер сети, номер узла, «пакет данных» - данные с заголовками физического, канального и сетевого уровней.
Функции этого уровня реализуют маршрутизаторы.
4. Транспортный уровень обеспечивает исправление ошибок передачи: искажение, потерю, дублирование информации (пакетов) (используется контрольная сумма, нумерация пакетов, тайм-аут).
Поддерживает 5 классов сервиса, которые обеспечивают срочность доставки, возможность восстановления прерванной связи, наличие средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное – способность к обнаружению и исправлению ошибок. Классы сервиса реализуются с помощью средств сетевых операционных систем.
На этом уровне организуется деление сообщений на пакеты (см. п. Коммутация пакетов), обеспечение целостности блока данных во время передачи, предоставление приоритетов в передаче данных, подтверждение о принятых данных, ликвидация тупиковых ситуаций. Протоколы: TCP, UDP, SPX.
5. Сеансовый уровень организует сеансы связи между прикладными процессами различных РС, обеспечивает выбор активной станции, поддерживает средства синхронизации приёмника и передатчика (для осуществления прерванной передачи с момента прерыва с помощью контрольных точек), организует выбор способа связи (дуплексная, полудуплексная, симплексная), передачу данных в диалоговом режиме. 3 этапа: создание сеанса связи, управление передачей и приемом пакетов сообщений в течении сеанса, завершение сеанса.
6. Представительный уровень обеспечивает представление данных от различных процессов в общем формате для разных систем (т.е. в понятном для получателя виде) - преобразование из внутреннего формата компьютера в формат сети – для объединения в сеть разнородных
компьютеров, напр. IBM и Macintosh (определяет «открытость» систем, позволяя общаться независимо от внутр. языка), шифрование/дешифрование, синтаксис, сжатие/восстановления.
Протокол: SSL (Secure Socket Layer) – секретный обмен сообщениями для протоколов Различные кодировки символов (ASCII, EBCDIC) Заголовок ур. 6 содержит указания для протоколов ур. 6 адресата.
7. Прикладной уровень (уровень пользователя) обеспечивает доступ к разделённым ресурсам, электронную почту; вычислительные, информационно-поисковые, справочные работы, осуществляет логическое преобразование данных.
Функции этого уровня реализуют шлюзы. Протоколы: NFS, FTP, TFTP (в TCP/IP).
На этом уровне вводится понятие «сообщение» - данные с заголовками всех семи уровней модели OSI. Заголовок ур. 7 содержит информацию о том, что необходимо сделать и с чем (напр., место нахождения файла и, что с ним необходимо сделать (локально или на сетевое устройство)).
Приложение может выполнять функции нескольких уровней, наприм. некот. СУБД со средствами удаленного доступа к файлам.
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами.
На узле отправителе каждый уровень модели (вернее протокол каждого уровня) добавляет к исходным данным свои заголовки, т.е. свою служебную информацию. Таким образом, данные «обрастают» служебной информацией – заголовками, начиная от заголовков 7 уровня, кончая –1. На узле-приёмнике процесс идёт в обратном направлении – протокол более высокого уровня извлекает данные с заголовками, поступающие от протокола рядом находящегося нижестоящего уровня (т.е. информация поступает от уровня 1 к уровню 2, далее 3 и т. д. до 7).
В вычислительных сетях программные и аппаратные связи являются еще более слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей степени — основными элементами сети являются стандартные компьютеры, не имеющие ни общих блоков памяти, ни общих периферийных устройств.
В вычислительных сетях связь между компьютерами чаще всего осуществляется с помощью сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы (а какая-либо «общая» операционная система, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует). Взаимодействиемежду компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к ресурсам другого компьютера.
Под ресурсами ПК будет пониматься любой из следующих элементов:
• аппаратные - логические диски (А, В, С, D и т.д.), включая накопители на жёстких дисках, CD-ROM, ZIP, DVD и другие аналогичные устройства, а также подключенные к ПК внешние устройства: принтеры, модемы, факс-аппараты и др.;
• информационные - каталоги (папки) с подкаталогами (вложенными папками) или без них, а также содержащиеся в них файлы;
• программные – сетевые прикладные программы (сетевые приложения).
Ресурс, доступный только с ПК, на котором он находится, называется локальным. Ресурс ПК, доступный для других компьютеров сети, называется разделяемым или сетевым (общим, совместно используемым). Локальный ресурс можно сделать разделяемым, и, наоборот, разделяемому ресурсу можно вернуть статус локального, т. е. запретить доступ к нему других пользователей сети. Компьютер, предоставляющий разделяемый ресурс, называется сервером (иногда хостом). Термины сервер и хост также могут иметь и другое, рассмотренное далее значение. Потребители разделяемого ресурса называются клиентами ПК, на котором находится этот ресурс.
Преобразование локального информационного ресурса в разделяемый осуществляется по специальным процедурам или командам, выполняющимся на ПК, которому принадлежит локальный ресурс. Эти процедуры специфичны для каждой операционной системы, однако, всегда включают следующие шаги, задающие параметры разделяемого ресурса:
выбор или пометку каким-либо образом локального ресурса, предоставляемого для использования
в сети (для дисков – выбрать диск или принтер, нажать правую кнопку мыши, выбрать – «доступ»); назначение сетевого имени (алиаса) ресурсу, под которым он будет известен пользователям в сети. Сетевое имя может не совпадать с названием каталога, папки или устройства, но должно отражать его содержание или назначение. Синтаксис сетевого имени (символы, допустимые в имени, и их предельное количество) определяется используемой сетевой операционной системой; назначение прав доступа (привилегий) к данному ресурсу, определяющих, что внешний пользователь может делать с данным ресурсом: только ли читать, изменять, удалять, исполнять конкретный файл или файлы в каталоге (папке) или подкаталогах (вложенных папках), создавать новые директории и файлы; возможно установление паролей, по которым будет открыт доступ к данному ресурсу, при этом для ресурса может быть задано несколько паролей, каждый из которых будет открывать различные возможности (права) работы с ресурсом.