Эталонная модель взаимосвязи открытых систем.

Приведенный выше перечень служб электросвязи характеризует разнооб­разие услуг предоставляемых в настоящее время операторами связи. Еще большим может стать перечень телекоммуникационных систем, которые ис­пользуются для предоставления этих услуг. Большинство телекоммуникаци­онных можно рассматривать как системы открытые, то есть системы, к кото­рым в любое время возможно присоединение новых пользователей и систем. Приведем еще одно базовое для телекоммуникаций определение:

Под термином «открытая система» подразумевается система, которая может взаимодействовать с любой другой системой, удовлетворяющей требованиям открытой системы.

По каким же критериям формируются эти «требования открытой систе­мы»? Чтобы выделить общее в большом разнообразии частных реализаций, встречающихся сегодня не рынка телекоммуникационных систем, необходимо было преложить некоторую эталонную или базовую модель открытой системы (OSI – Open Systems Interconnection) и в 1983 г. в качестве эталонной модели Международной организацией по стандартизации (ISO – International Standards Organization) утверждена семиуровневая модель, в которой все процессы, реа­лизуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни. Уро­вень с меньшим номером представляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Са­мый верхний (7) уровень лишь потребляет услуги, а самый нижний (1) только их предоставляет.

Уровень 0 связан с физической средой - передатчиком сигнала и хотя он фор­мально не включается в схему модели OSI, он упоминается во многих источ­никах как необходимый для классификации системы уровень. Этот уровень характеризует среду распространения сигнала, через которую происходит со­единение оконечных устройств телекоммуникационной системы: кабели, ра­диолинии, оптические линии и т.д. Этот уровень ничего и не описывает, толь­ко указывает на среду. Именно поэтому он и не включен в модель, хотя и ва­жен для классификации телекоммуникационной системы.

Уровень 1 - физический. Характеризует физические аспекты передачи инфор­мации по линии связи: напряжения, частоты, природу передающей среды и пр.

Этот уровень модели характеризует протоколы передачи информации, обеспе­чивающие поддержание связи и прием-передачу информационного потока. Безошибочность передачи сообщений при этом желательна, но не требуется.

Уровень 2 - канальный. Модель этого уровня описывает формирование блоков данных (кадров (frame) или информационных пакетов) и управление доступом к среде распространения. При этом должна обеспечиваться безошибочная пе­редача блоков данных через среду распространения, определенную на первом уровне. Этот уровень модели должен определять начало и конец кадра в бито­вом потоке. На этом уровне описываются методы формирования из данных, передаваемых физическим уровнем, кадров или последовательностей, включе­ния процедур проверки наличия ошибок и их исправления. При описании те­лекоммуникационной системы на этом уровне оперирует такими элементами, как битовые последовательности, методы кодирования, маркеры. Здесь же должны быть описаны механизмы ответственные за правильную передачу дан­ных (пакетов) на участках между непосредственно связанными элементами се­ти. В виду его сложности, канальный уровень подразделяется на два подуров­ня: MAC (Medium Access Control) - Управление доступом к среде и LLC (Logical Link Control) - Управление логической связью (каналом). Уровень MAC управляет доступом к системе и управлением телекоммуникационной сетью. Уровень LLC, действующий над уровнем MAC, определяет методы по­сылки и получения информации.

Уровень 3 - сетевой. На этом уровне модели описывается маршрутизация в сети и управление потоками данных. Третий уровень пользуется возможно­стями, предоставляемыми ему уровнем 2, для обеспечения связи двух любых точек в сети. Сеть может иметь много линий связи, или множество совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по ко­торому следует пересылать данные. Для правильной маршрутизации инфор­мации в пакеты данных добавляются сетевые адреса. Стандарты сетевого уровня определяют правила задания адресов и способы работы системы по об­работке адресной информации. Основной функцией телекоммуникационного оборудования на этом уровне является выборка информации из источника, преобразование ее в пакеты и правильная передача в точку назначения. Есть два принципиально различных способа работы сетевого уровня. Первый - это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал связи устанавливает­ся при вызове (начале сеанса (session) связи), по нему передается информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При этом пакеты данных не включают адрес пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи. Второй - метод дейтаграмм. Дейтаграммы - независимые, они включают всю необходимую для их пересылки информацию. В то время, как первый метод

предоставляет следующему уровню (уровню 4) надежный канал передачи дан­ных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату.

Уровень 4 - транспортный. На этом уровне модели регламентируется пере­сылка пакетов сообщений между процессами, выполняемыми на компьютерах сети, обеспечивается взаимодействие удаленных процессов. Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимо­действующими друг с другом пользовательскими процессами. На этом уровне определяются правила контроля на сквозной основе потока данных, проходя­щего по маршруту, определенному третьим уровнем: правильность передачи блоков данных, правильность доставки в нужный пункт назначения, их ком­плектность, сохранность, порядок следования, определяются алгоритмы сбора информации из блоков (пакетов) в ее прежний вид. Транспортный уровень скрывает от всех высших уровней любые детали и проблемы передачи данных, обеспечивает стандартное взаимодействие лежащего над ним уровня с прие­мом-передачей информации независимо от конкретной технической реализа­ции этой передачи.

Уровень 5 - сеансовый. Главное назначение этого уровня модели – описание правил поддержки диалога между удаленными процессами. На этом уровне координируется взаимодействие пользователей: установление связи, восста­новление аварийно оконченных сеансов. На этом уровне компьютерные имена преобразуются в числовые адреса, и наоборот. При этом управление происхо­дит не техническими параметрами телекоммуникационных устройств, а про­цессами в сети.

Уровень 6 - уровень представления данных (или представительский уровень). Этот уровень имеет дело с синтаксисом и семантикой передаваемой информа­ции, т.е. здесь устанавливается взаимопонимание двух сообщающихся компь­ютеров относительно того, как они представляют и понимают по получении передаваемую информацию. Здесь решаются, например, такие задачи, как пе­рекодировка текстовой информации и изображений, сжатие и распаковка, под­держка сетевых файловых систем (NFS), абстрактных структур данных и т.д.

Уровень 7 - прикладной. Обеспечивает интерфейс между пользователем и се­тью, делает доступными для человека всевозможные услуги. На этом уровне реализуется, по крайней мере, пять прикладных служб: передача файлов, уда­ленный терминальный доступ, электронная передача сообщений, служба спра­вочника и управление сетью. На этом уровне модель описывает способы пред­ставления пользователю переданной и обработанной информации.

Основная идея модели OSI заключается в том, что на каждом уровне мо­дели описывается лишь группа взаимосвязанных задач, в результате чего сложная общая задача передачи информации расчленяется на более простые в анализе задачи.

Необходимые соглашения для связи уровней называются протоколами. В общем виде протокол передачи данных требует наличия информации, позво­ляющей решать такие задачи как:

1. Синхронизация информационных потоков;

2. Инициализация;

3. Блокирование;

4. Адресация;

5. Обнаружение ошибок;

6. Нумерация блоков;

7. Управление потоком данных;

8. Методы восстановления;

9. Разрешение доступа.

Протоколы отдельных уровней требуют описания лишь части этих задач, а не всей их совокупности.

Таким образом, эталонная модель взаимодействия открытых систем – удобное средство для распараллеливания разработки стандартов. Она опреде­ляет лишь концепцию построения и взаимодействия стандартов между собой и может служить базой для стандартизации в различных сферах передачи, хра­нения и обработки информации.