Распределенные системы обработки данных

Модель разработана международной организацией стандартов (МОС) - ISO и широко используется во всем мире как основа концепций информационных сетей и их ассоциации. На базе этой модели задаются правила и процедуры передачи данных между открытыми системами. Рассматриваемая модель так же описывает структуру открытой системы и комплексы стандартов, которым она должна удовлетворять. Основными элементами модели являются уровни, объекты, соединения, физические средства соединения.

В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней:

• прикладной,
• представительный,
• сеансовый,
• транспортный,
• сетевой,
• канальный,
• физический.

Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимо действия сетевых устройств.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые ОС, системными утилитами, системными аппаратньш[и средствами. Модель не включает в себя средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому нужно различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.

Необходимо также иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу. Оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается напрямую к системным средствам, ответственным за транспортировку сообщений по сети, которые располагаются на нижних уровнях модели.

Пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса ПО прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо вьшолнить. В нашем примере заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним вьшолнить. Поле данных сообщения может бьггь пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Для того, чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни модели OSI.

После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, вьшолняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию - заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который, в свою очередь, добавляет свой заголовок, и т. д.

В модели OSI различаются два основных типа протоколов:

• с установлением соединения (connection-oriented);

• без предварительного установления соединения (connectionless).

В протоколах с установлением соединения перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это соединение.

Протоколы без предварительного установления соединения называют также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. Опускание письма в почтовый ящик является примером связи без предварительного установления соединения. При взаимодействии ЭВМ в РСОД используют протоколы обоих типов.

Уровни модели OSI

Физический уровень.

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или радиосреда. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие, как полоса пропускашся, помехозащищенность, затухание и др.

Канальный уровень.

Одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи, так как физическая среда может быть занята одной из нескольких пар попеременно взаимодействующих компьютеров. Другой - реализащм механизмов обнаружения и коррекщш ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, назьгоаемые кадрами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, для вьщеления обрамляя его специальной последовательностью битов, а также вычисляет контрольную последовательность, добавляя ее к кадру.

При получении кадра адресат снова вычисляет контрольную последовательность. Если принятая с кадром и вычисленная контрольные последовательности совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же они не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи повреждершых кадров. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например, в Ethernet и Frame relay.

В компьютерах локальных сетей функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. Канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети той топологии, для которой он бьш разработан. К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG-AnyLAN.

В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канальный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов «точка-точка» (так часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы РРР и LAP-B.

Сетевой уровень.

Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.