Материал: Компьютерные сети

Вопросы к лекции

• 1. Дать определение сети.
• 2. Чем отличается коммуникационная сеть от информационной сети?
• 3. Как разделяются сети по территориальному признаку?
• 4. Что такое информационная система?
• 5. Что такое каналы связи?
• 6. Дать определение физического канала связи.
• 7. Дать определение логического канала связи.
• 8. Как называется совокупность правил обмена информацией между двумя или несколькими устройствами?
• 9. Как называется объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу данных, в состав, которого входят компьютер, программное обеспечение, пользователи и др. составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных?
• 10. Каким параметром характеризуется загрузка сети?
• 11. Что такое метод доступа?
• 12. Что такое совокупность правил, устанавливающих процедуры и формат обмена информацией?
• 13. Чем отличается рабочая станция в сети от обычного персонального компьютера?
• 14. Какие элементы входят в состав сети?
• 15. Как называется описание физических соединений в сети?
• 16. Что такое архитектура сети?
• 17. Как назвать способ определения, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи?
• 18. Перечислить преимущества использования сетей.
• 19. Чем отличается одноранговая архитектура от клиент серверной архитектуры?
• 20. Каковы преимущества крупномасштабной сети с выделенным сервером?
• 21. Какие сервисы предоставляет клиент серверная архитектура?
• 22. Преимущества и недостатки архитектуры терминал - главный компьютер.
• 23. В каком случае используется одноранговая архитектура?
• 24. Что характерно для сетей с выделенным сервером?
• 25. Как называются рабочие станции, которые используют ресурсы сервера?
• 26. Что такое сервер?

Лекция 2. Семиуровневая модель OSI

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Рис. 2.1 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Взаимодействие уровней модели OSI

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:

• - горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;
• - вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Рис. 2.2 Схема взаимодействия компьютеров в базовой эталонной модели OSI

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) - это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 2.3, где Заг - заголовок пакета, Кон - конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Рис. 2.3 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:

• - взаимодействию прикладных процессов;
• - формам представления данных;
• - единообразному хранению данных;
• - управлению сетевыми ресурсами;
• - безопасности данных и защите информации;
• - диагностике программ и технических средств.

На рис. 2.4 приведено краткое описание функций всех уровней.

Рис. 2.4 Функции уровней

Прикладной уровень (Application layer)

Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам. В действительности прикладной уровень - это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты [30]. Специальные элементы прикладного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции терминалов. Если, например программе необходимо переслать файлы, то обязательно будет использован протокол передачи, доступа и управления файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). В модели OSI прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня - определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими словами, какой вид должен принять данный запрос.

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень выполняет следующие функции:

Описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов.

1. Выполнение различных видов работ.

передача файлов;

управление заданиями;

управление системой и т.д.

• 2. Идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;
• 3. Определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;
• 4. Определение достаточности имеющихся ресурсов;
• 5. Организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;
• 6. Передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;
• 7. Выбор процедур планируемого диалога процессов;
• 8. Управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;
• 9. Определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);
• 10. Соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;
• 11. Согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов, структура данных).

Указанные функции определяют виды сервиса, которые прикладной уровень предоставляет прикладным процессам. Кроме этого, прикладной уровень передает прикладным процессам сервис, предоставляемый физическим, канальным, сетевым, транспортным, сеансовым и представительским уровнями.