Понятие открытой системы

При рассмотрении взаимодействия структурных элементов компьютерных сетей вводится понятие "система", под которой подразумевается сервер, абонентская или любая другая система, предоставляющая или потребляющая сетевые ресурсы. В соответствии со стандартом 7498 открытой системой считается система, отвечающая требованиям эталонной модели взаимодействия открытых систем, реализующая стандартный набор услуг и поддерживаемая стандартными протоколами. Соблюдение этих требований обеспечивает возможность взаимодействия открытых систем между собой, несмотря на их технические и логические различия в реализации, что является достаточно существенным фактором построения компьютерных сетей. Открытые системы объединяются с помощью сети передачи данных в открытую компьютерную сеть. Следует подчеркнуть, что модель взаимодействия открытых систем не рассматривает структуру и характеристики физических средств соединения, а только определяет основные требования к ним. Основной же задачей модели взаи модействия открытых систем является описание множества функций, определяющих правила взаимодействия открытых систем. При этом широко используется понятие "процесс", определяемый как динамический объект, реализующий целенаправленный акт обработки информации. Подобная формализация позволяет выделить характерные черты процесса взаимодействия систем, независимо от средств его реализации. Дело в том, что при многопользовательском режиме работы, который характерен для современных компьютеров, выполнение одной и той же программы в. различные моменты времени может осуществляться по-разному. Это зависит от ряда факторов и в первую очередь — от числа задач в системе, порядка их выполнения и предоставляемых им ресурсов системы. Таким образом, программа не может однозначно определять функционирование систем и порядок их взаимодействия, с этой целью и вводится понятие процесса.

Процессы

Принято подразделять процессы на прикладные и системные. Прикладной процесс отождествляется с реализацией определенных процедур, связанных с обработкой информации при решении пользовательских задач. Системные же процессы определяют выполнение вспомогательных функций, связанных с обеспечением прикладных процессов. К системным процессам относятся: организация связи между прикладными процессами, управление каналами передачи данных, активизация терминалов и др. Процесс, как любой динамический объект, протекает во времени и состоит из этапов инициализации, выполнения и завершения. При этом процесс может порождаться пользователем, системой или другим процессом. Ввод данных, необходимых процессу, и вывод данных производится в форме сообщений через логические (программно-организованные) точки, называемые портами. Различают входные и выходные порты. Через входные порты осуществляется ввод данных для данного процесса, соответственно, через выходные порты текущий процесс выдает результаты обработки данных. Взаимодействие процессов осуществляется путем обмена сообщениями, которые представляют собой блоки данных определенной структуры. Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, принято называть сеансом обмена или сессией. Во время сеанса обмена процесс формирует сообщение и необходимую для его передачи сопутствующую информацию. В зависимости от решаемой задачи взаимодействующие процессы могут генерироваться в одной или смежных системах.

Перейдем к рассмотрению модели взаимодействия открытых систем. Основу данной модели составляет концепция многоуровневой организации протоколов, которую можно рассматривать в качестве дальнейшего развития многоуровневой организации протоколов систем телеобработки. Существенной особенностью модели взаимодействия открытых систем является разработка и использование единого подхода к организации протоколов и интерфейсов различных уровней. В соответствии с данной концепцией каждому уровню ставится в соответствие набор определенных функций, связанных с решением конкретной задачи по организации взаимодействия открытых систем. Нумерация уровней осуществляется относительно физических средств соединения, то есть первый номер присваивается физическому уровню, а наибольший номер — прикладному (пользовательскому) уровню. Каждый уровень с меньшим номером считается вспомогательным для смежного с ним более высокого уровня и предоставляет ему определенный набор услуг, называемых сервисам. Следует подчеркнуть, что эталонная модель не определяет средства реализации протоколов, а только специфицирует их. Таким образом, функции каждого уровня могут быть реализованы различными аппаратными и программными средствами. Основным условием при этом является то, что взаимодействие между любыми смежными уровнями должно быть четко определенным, то есть осуществляться через точки доступа посредством стандартного межуровневого интерфейса. Точка доступа является портом, в котором объект N-гo уровня предоставляет услуги (N+1)- уровню. Это достаточно важное условие определяет возможность изменения протоколов отдельных уровней без изменения системы в целом, что является одним из основных условий построения открытых систем. Заметим, что в случае программной реализации межуровневого интерфейса в качестве портов выступают адреса, по которым заносятся межуровневые сообщения.

В процессе построения любой многоуровневой структуры возникает задача определения оптимального числа ее уровней. Так при разработке эталонной модели число ее уровней определялось из следующих соображений:

· разбивка на уровни должна максимально отражать логическую структуру компьютерной сети;

· межуровневые границы должны быть определены таким образом, чтобы обеспечивались минимальное число и простота межуровневых связей;

считается, что большое количество уровней с одной стороны упрощает внесение изменений в систему, а с другой стороны увеличивает количество межуровневых протоколов и затрудняет описание модели в целом.

Модель OSI

В 1978 году International Standards Organization (ISO) выпустила набор спецификаций, описывающих архитектуру сети с неоднородными устройствами. Исходный документ относился к открытым системам, чтобы все они могли использовать одинаковые протоколы и стандарты для обмена информацией.

В 1984 году ISO выпустила новую версию своей модели, названную эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection reference model, OSI). Версия 1984 года стала международным стандартом: ее спецификации используют производители при разработке сетевых продуктов, она лежит в основе построения различных сетей.

Эта модель — широко распространенный метод описания сетевых сред. Являясь многоуровневой системой, она отражает взаимодействие программного и аппаратного обеспечения при осуществлении сеанса связи, а также помогает решить разнообразные проблемы.

В модели OSI сетевые функции распределены между семью уровнями. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы.

7. Прикладной уровень;

6. Представительский уровень;

5. Сеансовый уровень;

4. Транспортный уровень;

3. Сетевой уровень;

2. Канальный уровень;

1. Физический уровень.

Выше представлена многоуровневая архитектура модели OSI. На каждом уровне выполняются определенные сетевые функции, которые взаимодействуют с функциями соседних уровней, лежащих выше и ниже. Например, Сеансовый уровень должен взаимодействовать только с Представительским и Транспортным уровнями и т. д. Все эти функций подробно описаны.

Нижние уровни — 1-й и 2-й — определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи (такие, как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель). Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Каждый уровень предоставляет несколько услуг (т.е. выполняет несколько операций), которые готовят данные для доставки по сети на другой компьютер. Уровни отделяются друг от друга границами — интерфейсами. Все запросы от одного уровня к другому передаются через интерфейс. Каждый уровень при выполнении своих функций использует услуги нижележащего уровня.