5.1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Обмен информацией в телекоммуникационных сетях осуществляться по определенным, заранее оговоренным правилам (стандартам). Эти правила разрабатываются рядом международных организаций.

Взаимодействие в современных телекоммуникационных сетях организуется в соответствии с эталонной моделью взаимодействия открытых систем (ЭВОС), которая была предложена в 1980 году Международной организацией по стандартизации МОС (ISO – International Organisation for Standartisation) для вычислительных сетей. Открытыми называются системы, использующие одинаковые протоколы взаимодействия. Протокол – набор правил, регламентирующих взаимодействие для обмена сообщениями между независимыми устройствами или процессами.

Общая проблема связи состоит из двух частей:

1) первая часть касается сети связи – данные, передаваемые по сети должны поступить по назначению в правильном виде и своевременно;

2) вторая часть – обеспечение распознавания данных для дальнейшего использования – функции оконечного оборудования пользователя.

Все задачи, решаемые для организации взаимодействия пользователей, разделены на семь групп – уровней эталонной модели (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Три нижних уровня представляют услуги сети. Протоколы, реализующие эти уровни, должны быть предусмотрены в каждом узле сети. Четыре верхних уровня представляют услуги оконечным пользователям и связаны с ними, а не с сетью. Нижние уровни используются для того, чтобы направлять данные от одного пользователя к другому. Верхние уровни решают задачи представления данных пользователю в такой форме, которую он может распознать. Выбор семи уровней продиктован следующими соображениями:

1) необходимо иметь достаточно уровней, чтобы каждый из них не был слишком сложным с точки зрения разработки протокола;

2) желательно иметь не слишком много уровней, чтобы их интеграция и описания не стали слишком сложными;

3) желательно выбрать естественные границы, чтобы родственные функции были собраны на одном уровне.

В эталонной модели модуль уровня n взаимодействует с модулями только соседних уровней (n-1) и (n+1).

Уровни модели выполняют следующие функции:

1) Физический уровень обеспечивает передачу последовательности бит в виде сигналов определенной физической природы со скоростью, соответствующей пропускной способности канала.

2) Канальный уровень формирует блоки данных – кадры, осуществляет управление доступом к передающей среде, обнаруживает и исправляет ошибки.

3) Сетевой уровень реализует функцию маршрутизации. Блоки данных сетевого уровня называются пакетами.

Физический, канальный и сетевой уровни являются сетезависимыми, поэтому их функционирование меняется в зависимости от типа сети связи.

4) Транспортный уровень занимает центральное место в иерархии уровней, обеспечивает взаимодействие процессов в подключаемых оконечных устройствах и сквозное управление движением пакетов между этими процессами. Наличие этого уровня освобождает пользователей от необходимости изучения всех функций коммутации, маршрутизации и отбора (селекции) данных.

Четыре нижних уровня (физический, канальный, сетевой, транспортный) составляют транспортную сеть.

5) Сеансовый уровень обеспечивает поддержание диалога между процессами, выполняя функции по организации передачи данных и по синхронизации процедур взаимодействия (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 – Пример диалога в сети

6) Уровень представления обеспечивает интерпретацию данных. На этом уровне реализуется синтаксис (анализируется представление символов, формат страниц, кодирование и др.).

7) Прикладной уровень реализует функции, которые не могут быть приписаны предыдущим уровням. Протоколы прикладного уровня придают соответствующий смысл (семантику) обмениваемой информации. Прикладной уровень обеспечивает выполнение всех информационно-вычислительных процессов.

М ногоуровневая организация взаимодействия порождает необходимость модификации информации на каждом уровне в соответствии с функциями уровня (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4– Взаимодействие уровней

При передаче на каждом уровне блок данных принимается от вышестоящего уровня, к данным добавляется управляющая информация и блок передается нижестоящему уровню. На приемном конце каждый уровень использует только соответствующий заголовок, не просматривая остальную часть принятого блока данных. Следовательно, уровни самостоятельны и изолированы друг от друга. Это позволяет удалять и заменять протоколы и программы отдельных уровней, не затрагивая остальную часть модели.

Многоуровневая организация обеспечивает независимость управления на уровне n от порядка функционирования нижних и верхних уровней:

- управление информационным каналом происходит независимо от физических принципов функционирования физического канала;

- управление сетью не зависит от способов обеспечения надежности информационного канала;

- транспортный уровень взаимодействует с сетью как с единой системой, обеспечивающей доставку сообщений пользователям;

- прикладной процесс создается только для выполнения определенных функций обработки данных без учета структуры сети, способов выбора маршрута, типа каналов связи и т.д.

Пользователи для организации взаимодействия опираются на службу взаимодействия. Взаимодействие между пользователями организуется средствами управления сеансами (уровень 5), которые работают на основе транспортного канала, обеспечивающего передачу сообщений в течение сеанса. Транспортный канал, создаваемый на уровне 4, включает в себя сеть связи, которая организует информационные каналы между пользователями (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 – Организация взаимодействия между пользователями