11. Arkitektur av interaksjon av åpne systemer. Grunnleggende om diskret meldingsoverføring

11. Arkitektur for interoperabilitet av åpne systemer

Fremveksten av datanettverk har ført til behovet for å lage standarder som definerer prinsippene for interaksjon mellom eksterne brukere med nettverk og nettverk seg imellom (dvs. standarder for samhandling av åpne systemer, OSI).

I kjernen er et nettverk en sammenkobling av utstyr fra forskjellige produsenter. For å løse kompatibilitetsproblemer, må alle produsenter overholde generelt aksepterte regler for byggeutstyr. Disse reglene er nedfelt i standarder.

Det ideologiske grunnlaget for standardisering i datanettverk er en flernivåtilnærming.

Kommunikasjon mellom nettverksenheter er en kompleks, teknisk utfordring. For å løse komplekse problemer brukes ofte dekomponering, d.v.s. dele opp en kompleks oppgave i flere enkle oppgavemoduler.

Dekomponering forutsetter:

• en klar definisjon av funksjonene til hver modul som løser et eget problem;

• definere reglene for interaksjon mellom moduler.

Den lagdelte dekomponeringstilnærmingen forutsetter følgende:

• hele settet med moduler er delt inn i nivåer (mens funksjonene til alle nivåer er klart definert);

• nivåer danner et hierarki (dvs. det er øvre og nedre nivåer);

• for å løse sine oppgaver, sender hvert nivå forespørsler bare til modulene på det umiddelbart tilstøtende lavere nivået;

• resultatene av arbeidet med nivåmodulene kan bare overføres til den nærliggende, høyereliggende.

I løpet av nettverksoperasjonen samhandler noder, som hver er et hierarkisk system. Prosedyren for interaksjonen av disse nodene kan beskrives som et sett med interaksjonsregler for hvert par av de tilsvarende (like) nivåene til de deltakende partene.

De formaliserte reglene som bestemmer rekkefølgen og formatet til meldinger som utveksles av nettverkskomponenter som ligger på samme nivå, men i forskjellige noder, kalles en PROTOKOLL.

Nivåene som er i samme node i løpet av arbeidet samhandler også med hverandre i henhold til veldefinerte regler. Disse reglene kalles INTERFACE.

At. midler for hvert lag må utarbeide, for det første, sin egen protokoll, og for det andre grensesnitt med nabolag.

Det skal bemerkes at protokollen til hvert lag kan endres uavhengig av protokollen til det andre laget. Denne uavhengigheten gjør den lagdelte tilnærmingen attraktiv.

BOC Referansemodell er den mest generelle beskrivelsen av strukturen for byggestandarder. Den definerer prinsippene for forholdet mellom individuelle standarder og er grunnlaget for å sikre muligheten parallell utvikling av ulike standarder for OSI.

Til å begynne med bestemmes strukturen for å bygge OSI-standarder.

Deretter en beskrivelse av tjenestene som skal leveres av de enkelte komponentene (lagene) i det åpne systemet.

Det endelige detaljnivået i OSI-standarder er utviklingen av et sett med protokoller innenfor en spesifikk OSI-tjeneste.

I dette tilfellet forstås en protokoll som et dokument som definerer prosedyrene og reglene for samhandling av de samme navngitte nivåene av systemer som arbeider med hverandre.

Dermed bør OSI-standarden definere:

• BOC Referansemodell;

• Et spesifikt sett med tjenester som tilfredsstiller referansemodellen;

• Et sett med protokoller som sikrer tilfredsstillelse av tjenestene de er designet for å implementere.

Basert på ovenstående, systemet er åpent, hvis det er i samsvar med OSI Reference Model, standard sett med tjenester og standard protokoller.

Syv-nivå OSI-modell

OSI og IEEE Project 802 nettverksmodeller

I 1978 ga International Standards Organization (ISO) ut et sett med spesifikasjoner som beskriver arkitekturen til nettverk med heterogene enheter. (Prototypen til VOS-modellen).

I 1984 ga ISO ut en ny versjon av modellen sin kalt BOC Reference Model. (Referansemodell for åpen systemsammenkobling, OSI.)

Struktur av OSI-referansemodellen

I denne modellen er alle prosesser implementert av et åpent system delt inn i syv gjensidig underordnede nivåer. Laget med et lavere nummer gir tjenester til det tilstøtende øvre nivået og bruker tjenestene til et tilstøtende nedre nivå for dette. Det øverste (7) nivået bruker kun tjenester, og det nederste (1) gir dem bare.

Syv nivåer av modellen:

Fysisk lag utfører overføring av en ustrukturert "rå" bitstrøm over et fysisk medium (uten å ta hensyn til inndeling i kodeord). Elektriske, optiske, mekaniske og funksjonelle grensesnitt med kabel realiseres. Genererer signaler som bærer data fra høyere nivåer. Angir varigheten av hver bit og hvordan hver bit blir oversatt til de riktige elektriske og optiske signalene.

Dette nivået er relatert til:

• egenskaper for fysiske medier for dataoverføring (båndbredde, bølgeimpedans, støyimmunitet ...);
• egenskaper for elektriske (optiske) signaler (nivåer, type koding, modulasjonshastighet ...);
• kontakttype og formål for hver kontakt (BNC, RJ-45, RS-232c ...).

Eksempelspesifikasjon 10BaseT.

Linklag

Hovedoppgavene som løses på lenkenivå inkluderer:

• organisering av tilgang til overføringsmediet;
• implementering av feildeteksjons- og korrigeringsmekanismer.

Hvis det i det fysiske laget bare vurderes en strøm av biter, blir bitene på kanalen gruppert i kodekombinasjoner (rammer). Rammer er beskyttet med feilkorrigerende koding for feildeteksjon eller korrigering.

Link-layer-protokollene inneholder en viss struktur av forbindelser mellom datamaskiner og metoder for deres adressering (bare for en strengt definert nettverkstopologi).

Kanalkontrolllaget (andre lag) eller kanalen er et sett med prosedyrer og metoder for datakanalkontroll (tilkoblingsetablering, vedlikehold og frakobling), organisert på grunnlag av en fysisk tilkobling, det gir feildeteksjon og korrigering.

Overfører datarammer fra nettverket til det fysiske laget. Ved mottak pakker den den rå bitstrømmen som kommer fra det fysiske laget inn i datarammer.

Generelt er KU et komplett sett med funksjoner for å sende meldinger mellom nettverksnoder. I noen tilfeller kan de tillate direkte arbeid med applikasjonslaget.

Eksempel: Ethernet, Token ring.

Nettverkslag ansvarlig for adressering av meldinger og oversettelse av logiske navn og adresser til fysiske adresser. Basert på de spesifikke nettverksforholdene bestemmes her ruten fra avsenderens PC til mottakerens PC.

Hovedoppgaven til det tredje (nettverks) laget er ruting av meldinger, i tillegg sikrer det styring av informasjonsstrømmer, organisering og vedlikehold av transportkanaler, og tar også hensyn til tjenestene som tilbys.

Hvis ruterens nettverksadapter ikke kan overføre store blokker med data sendt av avsenderens PC, deles disse blokkene i mindre blokker på nettverkslaget. På nettverksnivået til mottakeren skjer den omvendte prosessen med ompakking til den opprinnelige tilstanden.

De betraktede tre lavere nivåene bestemmer funksjonen til nettverksnoden. Protokollene til disse lagene betjener det såkalte transportnettverket. Som ethvert transportsystem, transporterer dette nettverket informasjon uten å være interessert i innholdet. Hovedmålet med dette nettverket er rask og pålitelig levering av informasjon.

Eksempel: IP (TCP / IP stack), IPX (IPX / SPX stack).

Transportlag Dette nivået mottar en viss datablokk fra det høyere nivået og må sikre transporten gjennom kommunikasjonsnettverket til det eksterne systemet. Lagene over transporten tar ikke hensyn til spesifikasjonene til nettverket som dataene overføres gjennom; de "vet" bare de eksterne systemene de samhandler med. Transportlaget må «vete» hvordan nettverket fungerer, hvilke størrelser på datablokker det aksepterer, og så videre.

Transportlaget garanterer levering av pakker uten feil, i samme rekkefølge, uten tap og duplisering.

På dette nivået kan meldinger også pakkes om: lange deles opp i flere pakker, og korte kombineres til én. Dette øker effektiviteten av pakkeoverføring over nettverket. På transportnivået til mottakerens PC pakkes meldinger ut, gjenopprettes til opprinnelig form, og det sendes vanligvis et bekreftelsessignal.

Hvis kvaliteten på kanalen er god, brukes en lett tjeneste. Datagrammodus (UDP).

Hvis kvaliteten på kanalen er dårlig, brukes maksimale midler - etablering av en foreløpig logisk forbindelse, organisering av tilbakemelding, syklisk nummerering av pakker, bekreftelse, kontroll av sjekksummer, etc. (TCP virtuell kretsmodus).

Sesjonsnivå

Det neste femte laget med protokoller kalles øktlaget eller øktlaget. Hovedformålet er å organisere måter for samhandling mellom søknadsprosesser:

• kobling av søknadsprosesser for deres samhandling,

• organisering av informasjonsoverføring mellom prosesser under interaksjon

• «frakobling»-prosesser.

Dette laget utfører funksjoner som navneoppløsning og sikkerhet, som kreves for å koble to applikasjoner på et nettverk.

Sesjonslaget gir synkronisering mellom brukeroppgaver ved å plassere sjekkpunkter i datastrømmen. I tilfelle en nettverksfeil er det derfor kun dataene etter det siste sjekkpunktet som må overføres på nytt.

Representativt nivå (Presentasjon) definerer syntaksen til den overførte informasjonen, dvs. et sett med karakterer og måter å representere dem på som er forståelige for alle samvirkende åpne systemer.

Selve forhandlingsprosessen bestemmes av presentasjonslagsprotokollen, ifølge hvilken de samvirkende systemene blir enige om i hvilken form informasjon skal overføres.

Eksekutivnivået er ansvarlig for å konvertere protokoller, overføre data, kryptere dem, endre og konvertere brukt tegnsett (kodetabell) og utvide grafiske kommandoer. Kan håndtere datakomprimering.

På dette nivået opererer en omdirigerer som omdirigerer I/O-operasjoner til serverressurser.

Søknadsnivå (Applikasjon) av OSI-referansemodellen definerer semantikken, dvs. det semantiske innholdet i informasjon som utveksles av operativsystemer i ferd med å løse et tidligere kjent problem. Samvirkende systemer må tolke de mottatte dataene på samme måte.

Applikasjonsnivået (bruker) er det viktigste, det er for det alle andre nivåer eksisterer. Det kalles applikasjon fordi det samhandles med applikasjonsprosesser i systemet, som skal løse et visst problem sammen med applikasjonsprosesser som ligger i andre åpne systemer.

Dette laget gir tjenester som direkte støtter brukerapplikasjoner som filoverføringsprogramvare, databasetilgangsprogramvare og e-post. (FTP, TFTP ...)

Modell IEEE Project 802. Utvidelse av OSI-modellen.

I februar 1980 ble IEEE Project 802 utgitt. Selv om publiseringen av dette utkastet oversteg ISO-standardene, ble arbeidet utført parallelt, med full utveksling av informasjon, derfor er det fullt kompatibelt.

IEEE Project 802 - etablerte standardene for de fysiske komponentene i nettverket - grensesnittkortene og kablingssystemene som omhandler de fysiske og kanalrøttene til OSI-modellen.

Disse standardene er distribuert:

• på nettverkskort;

• komponenter av globale datanettverk;

• komponenter av nettverk på koaksialt og tvunnet par.

802-spesifikasjonene definerer måtene nettverkskort får tilgang til og overfører data over det fysiske mediet.

I IEEE-modellen er Link-laget delt inn i to undernivåer:

• logisk koblingsstyring (feilkontroll og dataflytkontroll);

• Kontrollere tilgang til miljøet. (bærersans, token-passering, ...).

BOC Reference Model er en praktisk parallelliseringsverktøy utvikle standarder for sammenkobling av åpne systemer. Det definerer bare konseptet med å bygge og sammenhengen mellom standarder seg imellom og kan tjene som grunnlag for standardisering på ulike områder for overføring, lagring og behandling av informasjon.

Kontrollspørsmål

Datanettverksarkitektur- en beskrivelse av dens generelle modell.

Variasjonen av produsenter av datanettverk og nettverksprogramvareprodukter har skapt problemet med å kombinere nettverk med forskjellige arkitekturer. For å løse dette problemet har ISO utviklet en modell for åpen systemarkitektur.

Åpent system- et system som samhandler med andre systemer i henhold til aksepterte standarder.

Den foreslåtte åpne systemarkitekturmodellen tjener som grunnlag for produsenter i utviklingen av kompatibelt nettverksutstyr. Denne modellen er ikke en slags fysisk kropp, hvis individuelle elementer kan berøres. Modellen representerer de mest generelle retningslinjene for byggestandarder for interoperable nettverksbaserte programvareprodukter. Disse anbefalingene bør implementeres både i maskinvare og programvare i datanettverk.

Ris. 8. Referansemodell for åpen systemarkitektur.

Open Systems Interconnection (OSI)-modellen er for tiden den mest populære nettverksarkitekturmodellen. Modellen vurderer generelle funksjoner, ikke spesielle løsninger, så ikke alle ekte nettverk følger den nøyaktig. Interaksjonsmodellen for åpne systemer består av syv nivåer (Figur 8).

7. nivå- anvendt - gir støtte for søknadsprosesser for sluttbrukere. Dette nivået definerer utvalget av anvendte oppgaver implementert i dette datanettverket. Den inneholder også alle nødvendige tjenesteelementer for brukerapplikasjoner. Noen oppgaver i nettverksoperativsystemet kan tas ut til applikasjonsnivå.

6. nivå- representativ - definerer syntaksen til dataene i modellen, dvs. presentasjon av data. Det garanterer presentasjon av data i koder og formater akseptert i det gitte systemet. I noen systemer kan dette laget kombineres med påføringslaget.

5. nivå- sesjon - implementerer etablering og vedlikehold av en kommunikasjonsøkt mellom to abonnenter gjennom et kommunikasjonsnettverk. Den tillater utveksling av data i modusen definert av applikasjonsprogrammet, eller gir muligheten til å velge utvekslingsmodus. Sesjonslaget vedlikeholder og avslutter kommunikasjonsøkten.

De tre øverste nivåene er gruppert under et felles navn - prosess eller søknadsprosess. Disse nivåene definerer de funksjonelle egenskapene til et datanettverk som et applikasjonssystem.

4. nivå- transport - gir et grensesnitt mellom prosesser og nettverket. Den etablerer logiske kanaler mellom prosesser og sikrer overføring av informasjonspakker gjennom disse kanalene, som utveksles mellom prosesser. De logiske kanalene etablert av transportlaget kalles transportkanaler.

Plastpose- en gruppe byte som overføres av nettverksabonnenter til hverandre.

3. nivå- nettverk — definerer grensesnittet til brukerdataterminalutstyret med pakkesvitsjenettverket. Den er også ansvarlig for å rute pakker i et kommunikasjonsnettverk og for kommunikasjon mellom nettverk - den implementerer internettarbeid.

Merk. Innen kommunikasjonsteknologi brukes begrepet dataterminalutstyr. Den oppdager all maskinvare som er koblet til kanalen; kommunikasjon, i databehandlingssystemet (datamaskin, terminal, spesialutstyr).

2. nivå- kanal - datalinknivå - implementerer prosessen med å overføre informasjon over en informasjonskanal. En informasjonskanal er en logisk kanal, den etableres mellom to datamaskiner koblet sammen av en fysisk kanal Kanallaget gir dataflytkontroll i form av rammer der informasjonspakker pakkes, oppdager overføringsfeil og implementerer en infoi hendelse av feil eller tap av data.

1. nivå- fysisk - utfører alle nødvendige prosedyrer i kommunikasjonskanalen. Dens hovedoppgave er å kontrollere dataoverføringsutstyret og kommunikasjonskanalen som er koblet til det.

Når informasjon overføres fra søknadsprosessen til nettverket, behandles den av nivåene til modellen for interaksjon av åpne systemer (fig. 9).

Ris. 9. Meldingsbehandling av lagene i OSI-modellen

Så anta at en applikasjon sender en forespørsel til et applikasjonslag, for eksempel en filtjeneste. Basert på denne forespørselen genererer applikasjonsprogramvaren en melding i et standardformat. En typisk melding består av en overskrift og et datafelt. Overskriften inneholder tjenesteinformasjon som må sendes over nettverket til applikasjonslaget til destinasjonsmaskinen for å fortelle hvilken arbeid som må gjøres. I vårt tilfelle skal overskriften åpenbart inneholde informasjon om plasseringen av filen og typen operasjon som skal utføres på den. Meldingsdatafeltet kan være tomt eller inneholde noen data, for eksempel en som må skrives til en ekstern fil. Men for å levere denne informasjonen til destinasjonen, er det fortsatt mange oppgaver som skal løses, og ansvaret for disse bæres av de lavere nivåene.

Etter at meldingen er generert, leder applikasjonslaget den nedover stabelen til presentasjonslaget. Presentasjonslagsprotokollen, basert på informasjonen hentet fra applikasjonslagsoverskriften, utfører de nødvendige handlingene og legger til sin egen tjenesteinformasjon til meldingen - presentasjonslagsoverskriften, som inneholder instruksjoner for presentasjonslagprotokollen til destinasjonsmaskinen. Den resulterende meldingen sendes ned til sesjonslaget, som igjen legger til sin egen header osv. (Noen protokollimplementeringer setter tjenesteinformasjon ikke bare i begynnelsen av meldingen i form av en header, men også på slutten, i formen av en såkalt "trailer" .) Til slutt når meldingen det nedre, fysiske laget, som faktisk overfører det over kommunikasjonslinjene til destinasjonsmaskinen. På dette tidspunktet er meldingen "overgrodd" med overskrifter på alle nivåer (fig. 9.1).

Når en melding over nettverket kommer til destinasjonsmaskinen, mottas den av dets fysiske lag og beveger seg sekvensielt opp fra lag til lag. Hvert nivå analyserer og behandler overskriften på sitt nivå, utfører funksjonene som tilsvarer dette nivået, og fjerner deretter denne overskriften og sender meldingen til det høyere nivået.

Hvert nivå reagerer kun på sin egen tittel. Overskriftene til de øvre nivåene ved de lavere nivåene blir ikke oppfattet eller endret - de er "gjennomsiktige" for de lavere nivåene. Så når man beveger seg gjennom nivåene til OSI-modellen, kommer informasjon til slutt frem til prosessen den ble adressert til.

Fordel med syv-nivå VOS-modellen.

I prosessen med utvikling og forbedring av ethvert system, er det behov for å endre dens individuelle komponenter. Noen ganger gjør dette det nødvendig å endre andre komponenter, noe som kompliserer og kompliserer prosessen med å oppgradere systemet betydelig.

Det er her fordelene med syv-nivåmodellen spiller inn. Hvis grensesnitt er unikt definert mellom nivåene, betyr ikke endring av et av nivåene behov for å gjøre endringer på andre nivåer. Dermed er det en relativ uavhengighet av nivåene fra hverandre.

Det er nødvendig å komme med en bemerkning til angående implementeringen av nivåene til OSI-modellen i ekte datanettverk. Funksjonene beskrevet av lagene i modellen må implementeres enten i maskinvare eller i form av programmer.

Fysiske lagfunksjoner er alltid implementert i maskinvare. Dette er adaptere, dataoverføringsmultipleksere, nettverkskort osv.

Funksjonene til de andre nivåene er implementert i form av programvaremoduler - drivere.

Nettverksmodeller - OSI-referansemodell

Den generelle modellen for et datanettverk bestemmer egenskapene til nettverket som helhet og egenskapene og funksjonene til hovedkomponentene.

Datanettverksarkitektur Er en beskrivelse av dens generelle modell. Variasjonen av produsenter av datanettverk og nettverksprogramvareprodukter har skapt problemet med å kombinere nettverk med forskjellige arkitekturer.

På begynnelsen av 1980-tallet. Den internasjonale organisasjonen for standardisering (ISO) har erkjent behovet for en nettverksmodell som kan hjelpe leverandører med å lage interoperable nettverksimplementeringer. OSI Reference Model, utgitt i 1984, dekker dette behovet. Ofte referert til som Open Systems Architecture Model.

Et åpent system er et system som samhandler med andre systemer i henhold til aksepterte standarder. Interoperabilitetsmodellen for åpne systemer tjener som grunnlag for produsenter for å utvikle interoperabelt nettverksutstyr.

Å flytte informasjon mellom datamaskiner med forskjellige kretser er en ekstremt vanskelig oppgave.

Denne modellen definerer hvordan data overføres over et nettverk, definerer standardprotokollene som brukes av nettverk og programvare. Modellen representerer de mest generelle anbefalingene for å bygge kompatible programvareprodukter. Disse anbefalingene bør implementeres både i maskinvare og programvare i datanettverk.

Åpne systeminteraksjonsmodell definerer prosedyrene for overføring av data mellom systemer som er åpne for hverandre, takket være deres felles bruk av de tilsvarende standardene, selv om systemene i seg selv kan lages på forskjellige tekniske midler. Interoperabilitetsmodellen for åpne systemer er for tiden den mest populære nettverksarkitekturmodellen. Den vurderer generelle funksjoner, ikke spesielle løsninger, så ikke alle ekte nettverk følger den nøyaktig. Interoperabilitetsmodellen for åpne systemer består av syv lag. På hvert nivå utføres visse nettverksfunksjoner. De nedre lagene (1 og 2) definerer de fysiske mediene og tilhørende oppgaver (som overføring av databiter gjennom NIC-kortet og kabelen). De øverste lagene definerer hvordan applikasjoner får tilgang til kommunikasjonstjenester. Jo høyere nivå, desto vanskeligere er problemet det løser. Dataene deles i pakker før de sendes til nettverket.

Plastpose er en enhet med informasjon som overføres mellom nettverksenheter som helhet. På overføringssiden går pakken sekvensielt gjennom alle nivåer i systemet fra topp til bunn. Deretter overføres den via en nettverkskabel til mottakerdatamaskinen og går igjen gjennom alle nivåene i omvendt rekkefølge.

12. Nivåene til osi-modellen. Hierarkisk forhold.

OSI-referansemodellen deler problemet med å flytte informasjon mellom datamaskiner på tvers av nettverksmiljøet i syv mindre, og derfor lettere løselige, problemer. Hvert av disse syv problemene er valgt fordi det er relativt autonomt og derfor lettere å løse uten overdreven avhengighet av ekstern informasjon. Hvert av de syv områdene av problemet ble løst ved å bruke et av nivåene i modellen. De fleste nettverksenheter implementerer alle de syv lagene. I trafikkmodus hopper imidlertid noen nettverksimplementeringer over ett eller flere lag.

De to laveste lagene av OSI er maskinvare og programvare; de andre fem høyere nivåene er vanligvis implementert av programvare. OSI-referansemodellen beskriver hvordan informasjon går gjennom nettverksmiljøet (som ledninger) fra en applikasjon (som et regnearkprogram) til en annen applikasjon på en annen datamaskin. Fordi informasjonen som skal sendes går ned gjennom systemets nivåer, ettersom den skrider frem blir den mindre og mindre som menneskespråk og mer og mer som informasjon som datamaskiner forstår, nemlig "enere" og "nuller".

Lagene til OSI-modellen (fra bunn til topp) og deres generelle funksjoner kan sees som følger:

Vurder hvordan SI-modellen utveksler data mellom brukere som befinner seg på forskjellige kontinenter.

1.På applikasjonsnivå ved hjelp av spesielle applikasjoner oppretter brukeren et dokument (melding, bilde osv.).

Søknadsnivå er OSI-laget nærmest brukeren. Den skiller seg fra de andre lagene ved at den ikke tilbyr tjenester til noen av de andre OSI-lagene; den gir dem imidlertid for søknadsprosesser utenfor OSI-modellens omfang. Eksempler på slike søknadsprosesser er programmer for behandling av storskalatabeller, programmer for behandling av ord, programmer for bankterminaler mv. Applikasjonslaget identifiserer og etablerer tilgjengeligheten til tiltenkte kommunikasjonspartnere, synkroniserer samarbeidsapplikasjoner og etablerer en avtale om prosedyrer for feilgjenoppretting og informasjonsintegritetshåndtering. Applikasjonslaget avgjør også om tilstrekkelige ressurser er tilgjengelige for den tiltenkte kommunikasjonen.

2.På presentasjonsnivå operativsystemet til datamaskinen hans registrerer hvor de opprettede dataene befinner seg (i RAM, i en fil på en harddisk, etc.), og gir interaksjon med neste nivå.

Representativt nivå er ansvarlig for å sikre at informasjon sendt fra applikasjonslaget til ett system er lesbart til applikasjonslaget til et annet system. Om nødvendig oversetter det representative laget mellom flere ived bruk av et felles informasjonspresentasjonsformat. Det representative laget er ikke bare opptatt av formatet og presentasjonen av de faktiske brukerdataene, men også av datastrukturene som programmer bruker. Derfor, i tillegg til å transformere formatet til de faktiske dataene (om nødvendig), forhandler det representative laget om syntaksen for dataoverføring for applikasjonslaget.

3.På øktnivå brukerens datamaskin samhandler med et lokalt eller globalt nettverk. Protokollene til dette laget kontrollerer brukerens rettigheter til å "gå på lufta" og overføre dokumentet til protokollene til transportlaget.

Som navnet indikerer, oppretter, administrerer og avslutter øktlaget kommunikasjonsøkter mellom applikasjoner. Økter består av en samtale mellom to eller flere presentasjonsobjekter (husk at øktnivået tilbyr sine tjenester til presentasjonsnivået). Sesjonslaget synkroniserer dialogen mellom objektene på det representative nivået og styrer utvekslingen av informasjon mellom dem. I tillegg til den grunnleggende reguleringen av dialoger (sesjoner), gir sesjonslaget et middel for å sende informasjon, tjenesteklasse og unntaksvarsling for sesjons-, proxy- og applikasjonslagsproblemer. Økt et lag er et komplekst lag som gir tilkobling og rutevalg mellom to endesystemer koblet til forskjellige "undernett" som kan være lokalisert på forskjellige geografiske steder. I dette tilfellet er et "undernett" i hovedsak en uavhengig nettverkskabel (noen ganger kalt et segment). Fordi to endesystemer som ønsker å kommunisere kan separeres med en betydelig geografisk avstand og mange subnett, nettverkslaget er rutingdomenet. Rutingprotokoller velger optimale ruter gjennom en serie sammenkoblede undernett. Tradisjonelle nettverkslagsprotokoller bærer informasjon langs disse rutene.

4.. På transportnivå dokumentet konverteres til den formen det skal overføre data i det brukte nettverket. Den kan for eksempel kuttes i små poser i standardstørrelse.

Transportlag Grensen mellom økt- og transportlagene kan betraktes som grensen mellom applikasjonsprotokoller og lavere lags protokoller. Mens applikasjons-, presentasjons- og sesjonslagene er opptatt med applikasjonsproblemer, håndterer de fire nederste lagene datatransportproblemer. Transportlaget forsøker å tilby datatransporttjenester som eliminerer behovet for høyere lag for å gå inn i detaljene. Spesielt er transportlaget opptatt av problemer som å utføre pålitelig transport av data over internett. Ved å tilby pålitelige tjenester gir transportlaget mekanismer for å etablere, vedlikeholde og ryddig terminering av virtuelle kretser, transportfeilsøkingssystemer og trafikkstyring (for å forhindre at systemet oversvømmes med data fra et annet system).

5. Nettverkslag bestemmer ruten for databevegelse i nettverket. Så hvis for eksempel på transportnivå dataene ble "kuttet" i pakker, så må hver pakke på nettverksnivå motta en adresse som den må leveres til uavhengig av andre pakker.

Nettverkslag er et integrert lag som gir tilkobling og rutevalg mellom to endesystemer koblet til forskjellige "undernett" som kan være plassert på forskjellige geografiske steder. I dette tilfellet er et "undernett" i hovedsak en uavhengig nettverkskabel (noen ganger kalt et segment). Fordi to endesystemer som ønsker å kommunisere kan separeres med en betydelig geografisk avstand og mange subnett, nettverkslaget er rutingdomenet. Rutingprotokoller velger optimale ruter gjennom en serie sammenkoblede undernett. Tradisjonelle nettverkslagsprotokoller bærer informasjon langs disse rutene.

6. Linklag. Tilkoblingsnivå er nødvendig for å modulere signalene som sirkulerer på det fysiske laget, i samsvar med dataene mottatt fra nettverkslaget. For eksempel, i en datamaskin, utføres disse funksjonene av et nettverkskort eller modem.

Linklag(formelt kalt datalinklaget) gir pålitelig overføring av data over den fysiske kanalen. Når denne oppgaven utføres, adresserer koblingslaget problemene med fysisk adressering (i motsetning til nettverksadressering eller logisk adressering), nettverkstopologi, lineær disiplin (hvordan et sluttsystem bruker en nettverkskobling), feilmelding, ryddig levering av datablokker og flytkontroll.

7. Fysisk lag. Den virkelige dataoverføringen skjer på det fysiske nivået . Det er ingen dokumenter, ingen pakker, ikke engang byte - bare biter, det vil si elementære enheter for datarepresentasjon. Gjenoppretting av dokumentet fra dem vil skje gradvis, når du flytter fra det nedre til det øvre nivået på klientens datamaskin.

Det fysiske laget betyr å ligge utenfor datamaskinen. I lokale nettverk er dette utstyret til selve nettverket. For fjernkommunikasjon ved bruk av telefonmodem er dette telefonlinjer, koblingsutstyr til telefonsentraler mv.

Fysisk lag definerer de elektriske, mekaniske, prosedyremessige og funksjonelle egenskapene til aktivering, vedlikehold og deaktivering av en fysisk kanal mellom endesystemer. Spesifikasjoner for fysiske lag definerer egenskaper som spenningsnivåer, timing av spenningsendringer, fysiske informasjonsoverføringshastigheter, maksimale kommunikasjonsavstander, fysiske kontakter og andre lignende egenskaper.

På datamaskinen til mottakeren av informasjon, foregår den omvendte prosessen med å konvertere data fra bitsignaler til et dokument.

De forskjellige protokolllagene til serveren og klienten samhandler ikke direkte med hverandre, men de samhandler gjennom det fysiske laget. Gradvis flyttes fra det øvre nivået til det nedre, blir dataene kontinuerlig transformert, "overgrodd" med tilleggsdata, som analyseres av protokollene til de tilsvarende nivåene på den tilstøtende siden. Dette skaper effekten virtuell interaksjon av nivåer med hverandre.

For å illustrere det som har blitt sagt, tenk på et enkelt eksempel på interaksjon mellom to korrespondenter som bruker vanlig post. Hvis de regelmessig sender hverandre brev og følgelig mottar dem, kan de tro at det er en sammenheng mellom dem på bruker- (applikasjons)nivå. Dette er imidlertid ikke helt sant. En slik forbindelse kan kalles virtuell. . Det ville være fysisk om hver av korrespondentene personlig tok brevet til den andre og ga det i egne hender. I det virkelige liv kaster han den i postkassen og venter på svar.

Lokale posttjenester har ansvar for å hente brev fra offentlige postkasser og levere korrespondanse til private postkasser. Dette er et annet nivå av kommunikasjonsmodellen, som ligger under. For at brevet vårt skal nå frem til en adressat i en annen by, må det være en kobling mellom vår lokale posttjeneste og dens lokale posttjeneste. Disse tjenestene har imidlertid ingen fysisk forbindelse - de sorterer bare den mottatte postkorrespondansen og overfører den til nivået til den føderale posttjenesten.

Federal Postal Service i sitt arbeid er avhengig av tjenester på neste nivå, for eksempel på post- og bagasjetjenesten til jernbaneavdelingen. Og først etter å ha undersøkt arbeidet med denne tjenesten, vil vi endelig finne tegn på en fysisk forbindelse, for eksempel en jernbanelinje som forbinder to byer.

Det er viktig å ta hensyn til det faktum at i vårt eksempel ble det dannet flere virtuelle forbindelser mellom lignende tjenester lokalisert ved sendings- og mottakspunktene. Uten å komme i direkte kontakt samhandler disse tjenestene med hverandre. På et eller annet nivå legges brev i poser, posene er forseglet, medfølgende dokumenter er festet til dem, som studeres og sjekkes på et lignende nivå et sted i en annen by.

Tabellen nedenfor gir en analogi mellom lagene i OSI-modellen og driften av de vanlige postvideresendingstjenestene.

ModellnivåOSI	Analogi
Søknadsnivå	Brevet er skrevet på papir. Innholdet bestemmes
Presentasjonslag	Brevet er forseglet i en konvolutt. Konvolutten er full. Et stempel er limt inn. Oppdragsgiver har oppfylt nødvendige krav i leveringsprotokollen
Sesjonsnivå	Brevet er lagt i postkassen. Leveringstjeneste valgt.
Transportlag	Brevet ble levert til postkontoret. Det er atskilt fra brev som det lokale postvesenet ville håndtere på egen hånd.
Nettverkslag	Etter sortering legges brevet i en pose. Det er en ny leveringsenhet - en pose
Tilkoblingsnivå	Posene med brev pakkes i vogna. Det er en ny leveringsenhet - en vogn
Fysisk lag	Bilen er festet til lokomotivet. En ny leveringsenhet har dukket opp - sammensetningen. Leveransen ble overtatt av en annen avdeling som opererer under andre protokoller.

For at de ulike datamaskinene på nettverket skal kunne kommunisere med hverandre, må de «snakke» samme språk, det vil si bruke samme protokoll. En protokoll er "språket" som brukes til å kommunisere over et nettverk. Det er mange protokoller, som hver utfører forskjellige oppgaver. Ulike protokoller brukes på forskjellige lag av OSI-modellen.

Ethernet Er en Link-Layer-protokoll som brukes av de fleste moderne LAN. Ethernet-protokollen gir et enhetlig grensesnitt til nettverksoverføringsmediet som lar operativsystemet bruke flere Network Layer-protokoller samtidig for å motta og overføre data. TokenRinge Er et Link-Layer-alternativ til den "klassiske" Ethernet-protokollen.

For å kunne overføre informasjon over nettverkskommunikasjonskanaler, er det nødvendig å installere en meldingsutvekslingsprotokoll (pakker). Det finnes flere slike protokoller. De mest brukte er følgende: NetBEUI, IPX/ SPX, TCP/ IP. Protokoller NETBEUI og IPX/ SPX- brukes i lokale nettverk. Protokoller TCP/ IP er de grunnleggende protokollene til det globale Internett.

ProtokollTCP/ IP

Siden oppstarten på 1970-tallet har TCP/IP-protokollstabelen utviklet seg til en industristandard for dataoverføringsprotokoller i nettverks- og transportlagene til OSI-modellen. I tillegg inkluderer stabelen mange protokoller som opererer på en lang rekke OSI-lag, fra Data Link-laget nederst til applikasjonslaget øverst.

Operativsystemprodusenter streber etter å forenkle nettverksprotokollstakken for å gjøre det lettere for den gjennomsnittlige brukeren å forstå. For eksempel, på en Windows-arbeidsstasjon, installeres TCP / IP ved å velge en enkelt betinget protokoll, mens den faktisk støtter hele familien av protokoller, hvorav TCP (Transmission Control Protocol) og IP (Internet Protocol) bare er to representanter.

Å forstå prinsippene for drift av hver av protokollene til TCP / IP-familien, samt mekanismene for deres interaksjon med hverandre for å tilby passende kommunikasjonstjenester, er ekstremt viktig for vedlikehold og feilsøking av TCP / IP-nettverk.

Det er flere grunner til at TCP/IP har blitt protokollpakken som brukes av de fleste nettverk, ikke minst at disse protokollene brukes på Internett. TCP / IP-protokollene ble designet for å støtte det begynnende Internett (den gang kalt ARPANET), selv før bruken av personlige datamaskiner, da nesten ingenting ble hørt om muligheten for interoperabilitet mellom dataprodukter fra forskjellige produsenter. Internett var den gang og forblir nå et nettverk av datamaskiner av forskjellige typer, og følgelig var det nødvendig med akkurat det settet med protokoller som ville være felles for dem alle. Hovedelementet som skiller TCP / IP fra resten av protokollstakkene som gir Network and Transport Layer servere er dets eget unike adresseringssystem. Hver enhet på et TCP/IP-nettverk er tildelt en IP-adresse (noen ganger mer enn én) som unikt identifiserer denne enheten til andre systemer.

Åpne systemarkitektur

Parameternavn	Betydning
Tema for artikkelen:	Åpne systemarkitektur
Kategori (tematisk kategori)	Datamaskiner

Åpne systemer.

Konseptet med en åpen systemtilnærming.

Anvendelsen av tilnærmingen til åpne systemer er for tiden hovedtrenden innen informasjonsteknologi og datateknologi, støtter disse teknologiene. Ideelt sett implementeres åpne systemer i designene deres av de fleste dataleverandører og programvareutviklere.

Åpent system- ϶ᴛᴏ et system som består av komponenter som samhandler med hverandre gjennom standard grensesnitt. Denne definisjonen ble formulert av den franske Unix Users Association i 1992, og den er også et omfattende og harmonisert sett med internasjonale informasjonsteknologistandarder og -profiler, funksjonelle standarder som spesifiserer grensesnitt, tjenester og støtteformater for å sikre interoperabilitet og portabilitet av applikasjoner, data og ansatte. Denne definisjonen ble formulert av International Scientific and Technical Society (IEEE). Denne definisjonen understreker aspektet ved miljøet som åpne systemer gir for bruken, ᴛ.ᴇ. det er en ekstern beskrivelse av et åpent system.

De generelle egenskapene til åpne systemer er vanligvis formulert som følger:

1) utvidbarhet (skalerbarhet)

2) mobilitet (portabilitet)

3) interoperabilitet (evnen til å samhandle med andre systemer)

4) brukervennlighet, inkl. enkel håndtering

Konseptet med et system er todelt.
Lagt ut på ref.rf
På den ene siden er et system et sett av interagerende maskinvare- og programvareelementer. På den annen side kan systemet fungere som en komponent i et annet mer komplekst system, som igjen må være en komponent i neste nivåsystem.

Arkitekturen til et åpent system viser seg dermed å være en hierarkisk beskrivelse av dets ytre utseende og hver komponent i form av:

1.bruker (brukergrensesnitt)

2.systemdesigner (designmiljø)

3.anvendt programmerer (programmeringsmiljø)

4.systemprogrammerer (dataarkitektur)

5. Maskinvareutvikler (maskinvaregrensesnitt)

Fordelen med en åpen systemideologi

For brukeren gir åpne systemer:

1) nye muligheter for å bevare investeringene som er gjort på grunn av egenskapene til utviklingen av den gradvise utviklingen av funksjonene til systemet og utskifting av individuelle komponenter uten å restrukturere hele systemet

2) fritak fra avhengighet av én leverandør av maskinvare eller programvare, samt muligheten til å velge produkter fra de som tilbys på markedet, med forbehold om at leverandøren overholder de relevante åpne systemstandardene

3) vennligheten til miljøet der brukeren jobber og mobiliteten til personell i prosessen med systemutvikling

4) evnen til å bruke informasjonsressurser tilgjengelig i andre systemer

En informasjonssystemdesigner mottar:

1. muligheten til å bruke forskjellige maskinvareplattformer

2.evnen til å dele forskjellige applikasjoner basert på forskjellige operativsystemer

3.utvikling av verktøyrammene som støtter designet

4.muligheter for å bruke ferdige programvareprodukter og informasjonsressurser

Systemomfattende programvareutviklere mottar:

1.nye muligheter for arbeidsdeling gjennom programgjenbruk

2.utviklet instrumentelle miljøer og programmeringssystemer

3.muligheter for modulær organisering av programvaresystemer, takket være standardisering av programvaregrensesnitt

Åpen systemarkitektur - konsept og typer. Klassifisering og funksjoner i kategorien "Arkitektur av åpne systemer" 2017, 2018.

Konseptet "system" er todelt. På den ene siden, i henhold til den generelle definisjonen, er et system et sett av interagerende elementer (komponenter), maskinvare og/eller programvare. På den annen side kan systemet fungere som en komponent i et annet, mer komplekst system, som igjen kan være en komponent i neste nivåsystem.

I denne forbindelse er det nødvendig å avklare ideen om arkitekturen til systemer og verktøy som deres eksterne beskrivelse (referansemodell) fra synspunktet til den som bruker dem. Arkitekturen til et åpent system viser seg dermed å være en hierarkisk beskrivelse av dets ytre utseende og hver komponent i form av:

• bruker (brukergrensesnitt),
• systemdesigner (designmiljø),
• applikasjonsprogrammerer (systemer og verktøy / programmeringsmiljøer),
• systemprogrammerer (dataarkitektur),
• maskinvareutvikler (maskinvaregrensesnitt).

Det foreslåtte synet på arkitekturen til åpne systemer følger av det ovennevnte behovet for en omfattende implementering av de generelle egenskapene til åpenhet og er en utvidelse av det aksepterte konseptet dataarkitektur ifølge G. Myers.

La oss for eksempel vurdere den arkitektoniske representasjonen av et databehandlingssystem som består av komponenter av fire områder: brukergrensesnittet (i henhold til synspunktene til alle de ovennevnte gruppene), databehandlingsfasiliteter, datapresentasjon og lagringsfasiliteter og kommunikasjon fasiliteter. Denne visningen krever bruk av tre nivåer med beskrivelser: miljøet som er representert av systemet, operativsystemet (systemet) som applikasjonskomponentene er avhengige av, og maskinvare. For enkelhets skyld er hvert av disse nivåene delt inn i to undernivåer (se tabell).

Hierarki av representasjon av arkitekturen til databehandlingssystemet

Brukermiljønivået er preget av inngangs- og utdatabeskrivelser (generatorer av skjemaer og rapporter), designspråk for domeneinformasjonsmodellen (4GL-språk), funksjoner til verktøy og bibliotekprogrammer, og applikasjonsnivået til kommunikasjonsmiljøet når det er eksternt kreves. På samme nivå er applikasjonsprogrammeringsmiljøet (verktøysettet) definert: programmeringsspråk og systemer, kommandospråk (operativsystemskall), DBMS-spørringsspråk, sesjonsnivåer og et representativt kommunikasjonsmiljø.

På operativsystemnivå presenteres komponentene i driftsmiljøet som implementerer funksjonene for å organisere prosessprosessen, tilgang til datalagringsmediet, vindusgrensesnittet og også transportlaget til kommunikasjonsmediet. Det nedre undernivået til et operativsystem er kjernen, filsystemet, maskinvarekontrolldrivere og nettverkslaget i kommunikasjonsmiljøet.

På maskinvarenivå er det lett å se komponentene i maskinvarearkitekturen som er kjent for datautviklere:

• instruksjonssystem for prosessoren(e),
• organisering av minne,
• organisering av input-output, etc.,

samt en fysisk implementering i form:

• systembusser,
• masseminne dekk,
• grensesnitt for eksterne enheter,
• dataoverføringslag,
• fysiske laget av lagringsmiljøet.

Det presenterte synet på arkitekturen til et åpent databehandlingssystem refererer til en-maskinimplementeringer inkludert i et dataoverføringsnettverk for informasjonsutveksling. Det er klart at det enkelt kan generaliseres til multiprosessorsystemer med separasjon av funksjoner, samt til distribuerte databehandlingssystemer. Siden komponentene som utgjør systemet er tydelig identifisert her, kan man vurdere både grensesnittene for interaksjon av disse komponentene på hvert av de angitte nivåene, og grensesnittene for interaksjon mellom nivåene.

Beskrivelser og implementeringer av disse grensesnittene kan kun vurderes innenfor et gitt system. Da manifesteres egenskapene til dens åpenhet bare på det ytre nivået. Men betydningen av ideologien til åpne systemer ligger i det faktum at den åpner metodiske måter å forene grensesnitt innenfor funksjonelt relaterte grupper av komponenter for hele klassen av systemer for et gitt formål eller for hele settet av åpne systemer.

Grensesnittstandardene til disse komponentene (de facto eller offisielt vedtatt) definerer ansiktet til masseprodukter på markedet. Omfanget av disse standardene er gjenstand for koordinering av interesser til ulike grupper av deltakere i informatiseringsprosessen - brukere, systemdesignere, programvareleverandører og utstyrsleverandører.

Ovenfor ble et eksempel på en arkitektur av åpne systemer som implementerer databehandlingsteknologi vurdert. Man kunne tenke seg på en lignende måte åpne systemer for alle klasser av informasjonsteknologi: tekstbehandling, bilder, tale, datagrafikk. Det er spesielt viktig å utarbeide åpne systemtilnærminger for multimedieteknologier som kombinerer flere ulike representasjoner av informasjon. Som du vet, utføres disse arbeidene i utlandet av forskjellige sammenslutninger og konsortier av interesserte firmaer og akademiske organisasjoner og internasjonale standardiseringsorganisasjoner. Dessverre spiller russiske spesialister i disse verkene fortsatt rollen som observatører i beste fall.