Модель взаимодействия открытых систем

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационных ресурсов (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI (Model of Open System Interconnection). Она разработана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Основным понятием модели является система – автономная совокупность вычислительных средств, осуществляющих обработку данных прикладных процессов пользователей. Прикладной процесс – важнейший компонент системы, обеспечивающий обработку информации. Роль прикладного процесса в системе выполняет человек-оператор, программа или группа программ. Основная задача сети состоит в обеспечении взаимодействия прикладных процессов, расположенных в различных системах. Система считается открытой, если она обеспечивает стандартные функции взаимодействия, принятые в сети.

Чтобы разобраться в данном вопросе, рассмотрим простой пример взаимодействия двух корреспондентов с помощью обычной почты. Если они регулярно обмениваются письмами, то они могут считать, что между ними существует соединение. Однако это не совсем так. Такое соединение можно назвать виртуальным. Оно было бы физическим, если бы каждый из корреспондентов сам носил другому письма и вручал в собственные руки. Реально он бросает письмо в почтовый ящик и ждет ответа.

Сбором писем из общественных почтовых ящиков и доставкой их в личные почтовые ящики занимаются местные почтовые службы. Это другой уровень в системе связи, лежащий ниже пользовательского. Для того чтобы письмо достигло адресата в другом городе, должна существовать связь между местными почтовыми службами городов. Эта связь так же является виртуальной, поскольку никакой физической связью эти службы не обладают. Они только сортируют поступившую корреспонденцию, и передают её на уровень федеральной почтовой службы.

Федеральная почтовая служба опирается на почтово-багажную службу железнодорожного ведомства. И только эта служба опирается на физическое соединение – железнодорожный путь, связывающий два города.

Таким образом, в работе почты имеется несколько виртуальных соединений между аналогичными службами, находящимися в пунктах отправки и приёма. Не вступая в прямой контакт, эти службы взаимодействуют между собой. На каком-то уровне письма укладываются в мешки, мешки пломбируют, к ним прикладывают сопроводительные документы, которые где-то в другом городе изучают и проверяют на аналогичном уровне.

Каждый новый уровень увеличивает количество функций системы. Местная почтовая служба работает не только с письмами, но и с бандеролями и посылками. Почтово-багажная служба занимается ещё и доставкой грузов. Вагоны перевозят не только почту, но и людей. По рельсам ходят не только почтово-пассажирские поезда, но и грузовые составы. Чем выше уровень в системе связи, тем больше различных функциональных служб его использует.

Рассмотрим, как в модели OSI происходит обмен данными между пользователями (рис. 15). В модели ISOиспользуется семь уровней соединений (таблица. 1):

– прикладной;

– представительный;

– сеансовый;

– транспортный;

– сетевой;

– канальный;

– физический.

Для обеспечения совместимости на каждом из семи уровней действую специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы).

Разные уровни систем не взаимодействуют друг с другом напрямую, а только через физический уровень. Постепенно переходя с верхнего уровня на нижний, данные непрерывно преобразуются и снабжаются дополнительной информацией, которая анализируется протоколами соответствующего уровня на стороне получателя. Это создает эффект виртуального взаимодействия уровней между собой.

Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый низкий уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратного перемещения на верхний уровень и воспроизведения сообщения на экране компьютера.

На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение рисунок и т.п.).

На уровне представления операционная система компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т.п.) и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.

На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на выход в сеть и передают документ на транспортный уровень.

Рис. 15. Базовая эталонная модель взаимодействия
открытых систем.

Таблица 1.

Уровни соединения в модели ISO