В сетях на базе модели вос/мос

Для наведения “порядка” в правилах обмена информацией между абонентами одной или разных сетей Международная Организация по Стандартизации ISO (МОС) разработала модель Взаимодействия Открытых Систем (ВОС), именуемую “модель ВОС/МОС”, которая описана в документе ISO IS7498.

Тождественную рекомендацию выпустил Международный Консультативный Комитет по Телеграфии и Телефонии (МККТТ). Она имеет шифр Х.200.

Мы не ставим своей целью подробно разобраться в этих документах, поэтому ограничимся основными архитектурными и функциональными моментами.

Модель предусматривает 7 уровней открытой сети, и для каждого их них вводятся стандарты протокола, определяющие функции уровня в процессе обмена, чтобы одноименные уровни различных узлов сети (сетей) могли понимать друг друга.

Процедуры обмена между соседними уровнями одного узла моделью не регламентируются, так как процесс обмена между узлами сети не определяют.

Архитектура сети в терминах эталонной модели ВОС/МОС выглядит так. Представим каждый узел, связанный сетью, столбиком в 7 “этажей” (рис.2.1). Для связи различных узлов могут потребоваться специальные связные устройства. Набор их функций определяется типом связываемых узлов.

Рис.2.1. Архитектура сети в модели ВОС /МОС

Так, близко расположенным узлам А и В ничего дополнительного не надо, если они из одной однородной сети (сеть из однотипных вычислительных машин в узлах однородна). Но если подобные узлы В и С находятся на значительном расстоянии, может потребоваться повторитель – усилитель мощности передаваемых сигналов.

Для объединения двух однородных сетей одинаковой топологии в одну большую сеть через узлы С и D применяется мост. Это устройство для соединения двух полностью идентичных сетей, когда физические или логические ограничения не позволяют сделать одну сеть с узлами обеих сетей. Например, объединить две Ethernet, когда длина кабеля не позволяет этого сделать. В бытовом понимании мост также соединяет однородные объекты, будь то мост через реку, через железнодорожные пути или зубной протез.

Если связываются однородные сети различных топологий, в качестве связного устройства применяется коммутатор, который может выполнять роль центрального узла в топологии “Звезда”.

В том случае, когда соединяемые сети отличаются по всем уровням (разнородные сети), необходима оконечная система типа шлюз, в которой согласование осуществляется на уровне прикладных программных систем. Шлюз – устройство для соединения двух неоднородных сетей и обычно заметное пользователям этих сетей (в отличие от моста, который им не заметен). Введение шлюза необходимо для учета различий соединяемых сетей. К таким отличиям можно отнести:

а) различия в адресации, тогда шлюз преобразует их;

б) различие способов оплаты, тогда в шлюзе идут проверка полномочий пользователя и учет использования ресурсов;

в) различие протоколов, тогда шлюз осуществляет необходимые преобразования или предотвращает попытку пользователя одной сети воспользоваться недоступными для него средствами другой сети, о чем выдается соответствующее сообщение.

В речном судоходстве шлюз выполняет ту же функцию согласования, выравнивания уровня воды внутри шлюза и вне его в направлении движения судна.

Каждое связное устройство выполняет объем работ и использует ресурсы, необходимые для выполнения его функций.

Функции распределяются между уровнями в соответствии с моделью ВОС/МОС. Самый верхний, седьмой уровень, называется прикладным. Прикладной уровень обеспечивает преобразование данных, специфичных для каждой прикладной системы. Например, формирование документов в соответствии с принятым у себя и для себя стандартом (нормалями), служба каталогов.

Шестой уровень – представлений, осуществляет преобразование данных в формат, согласованный для общего понимания (русский с китайцем должны договориться об общем языке, например, английском), сжатие, шифрование (для сохранения, например, коммерческой тайны).

Пятый уровень – сеансовый. Управляет диалогом на протяжении сессии, добавляет своему соседу снизу удобства обращения, например, NETBIOS. Здесь термины “сеанс” и “сессия” несут общеупотребительный смысл. Сеанс – выполнение определенного требуемого объема работы (врачебные процедуры, демонстрация кинофильма), сессия – временной интервал для выполнения работы в полном или частичном объеме. В экзаменационную сессию не все студенты, к сожалению, успевают сдать все экзамены.

Четвертый – транспортный уровень, выполняет управление сквозной передачей сообщений с контролем и исправлением ошибок. В том числе, при необходимости, разбивает сообщение на меньшие сегменты – пакеты (кадры).

Третий - сетевой уровень обеспечивает маршрутизацию пакетов и управляет загрузкой канала передачи информации.

Второй - канальный уровень приспосабливает формат данных к конкретному каналу, осуществляет свободную от ошибок передачу по отдельному каналу связи.

Самый нижний физический уровень является средой передачи бит данных.

Локальные сети охватываются тремя нижними уровнями.

Рассмотрим процесс общения между должностными лицами абонентов А и В. Отправитель, пусть для определенности это будет А, считает, что для доставки сообщения получателю В достаточно сообщить на соседний нижний уровень своему помощнику по административной работе имя адресата. Помощник предполагает, что сообщение будет отправлено следующим нижним уровнем – курьером, если документ поместить в конверт, написать полный адрес и наклеить почтовую марку (поставить штемпель). Курьерский уровень передаст конверт вместе с другими, накопившимися за два дня, на следующий нижний уровень. В конце концов, некоторый уровень отвечает за физическую доставку пакета.

Во всей этой цепи автор послания может не иметь никакого понятия о технологии системы доставки. Он целиком полагается на сервисы, предоставляемые нижележащими уровнями, и не беспокоится о том, как именно они реализуются. А это означает, что уровень волен в выборе способа реализации своей функции. “Что” - уровню задано, а вот “как” - не регламентируется. Приедет курьер на автомобиле, велосипеде или придет пешком - пакет все равно будет доставлен без повреждений и в срок.

С другой стороны, схема работы каждого нижнего уровня может быть сведена к процедуре инкапсуляции. Это – упаковка данных формата верхнего уровня в формат протокола своего уровня, т.е. обрамление данных служебной информацией. Эта оболочка (капсула) не открывается и не считывается нижележащими уровнями, через которые она передается.

Процесс инкапсуляции проиллюстрируем следующей схемой (рис.2.2). Пусть А хочет передать В файл F.

Это значит, что на прикладной уровень узла А поступил блок F. Уровневый протокол принимает его и добавляет свою информацию с помещением ее в заголовок прикладного уровня (Application Head). Уровень VI воспринимает эти два блока как один и снабжает его заголовком PH.

Рис.2.2. Технология общения в сети

Аналогично действуют уровни V, IV, III. Только на канальном уровне добавляется как заголовок DH, так и трейлер DT (прицеп) для обнаружения ошибок. Так что трейлер – не автопоезд, а только прицеп к тягачу.

В узле В в процессе получения послания от А одноименные уровни отделяют то, что добавляли их “коллеги” у отправителя, и передают на свой верхний уровень вплоть до адресата.

Как уже отмечалось, модель ВОС/МОС определяет стандарты протокола и стандарты интерфейса. Однако регламентированы в модели только стандарты протокола. Например, TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol – Протокол управления передачей) или SNA (IBM). Протокол – это соглашение, касающееся управления процедурами информационного обмена между участниками взаимодействия. Если после саммита глав государств подписывается протокол, то он содержит перечень задач, которые согласны решать обе стороны. Однако он не обязывает использовать конкретный способ их решения. Протокол о намерениях в бизнесе также не несет никаких последствий для сторон.

Термин “интерфейс” употреблен в смысле “сопряжение на границе раздела двух устройств или программ”. Естественно, у каждого абонента сети может быть свой набор интерфейсов, отличный от аналогичного набора других абонентов. Это на осуществление процесса взаимодействия влияния не оказывает. Поэтому интерфейсы не регламентированы моделью ВОС/МОС.

Примером интерфейса может быть стандарт МККТТ V/35 для сопряжения терминального оборудования с устройством канала связи (например, модемом), более известный как интерфейс RS-232C (рис. 2.3). По стандарту используется разъем DB-25, но в IBM применяют DB – 9.

Этот интерфейс предназначен для поддержания высокоскоростной передачи со скоростями до 64 кбит/с. Он включает управляющие сигналы, синхронизирующие и сигналы данных.

Рис. 2.3. Интерфейс RS –232С

Вопросы для самопроверки:

1. Для чего необходима модель ВОС/МОС?

2. Перечислите уровни модели ВОС/МОС и их функции.

3. Проведите качественное сравнение “сеанса” и “сессии”.

4. Перечислите уровни ЛВС.

5. Каковы схема и механизм прохождения сообщения между узлами сети?

6. Что такое “трейлер”?

7. Что такое “интерфейс”?