64186 (Технологии создания сетей), страница 9

[ к рис. на стр. 2-2 (в поле рисунка)]

[1]Обзор

[5]В настоящее время существует большое количество типов ЭВМ. Эти ЭВМ

различаются операционными системами, центральными процессорами, символьными

наборами, характеристиками внешней памяти, доступными сетевыми интерфейсами

и многими другими параметрами. Эти различия делают трудно разрешимой проблему их

совместной работы.

Деление сложной задачи на подзадачи позволяет сделать более простым ее

решение. Метод "разделяй и властвуй" обладает двумя основными преимуществами:

*Более глубокое понимание проблемы. Большинству людей трудно осознать все

те большие проблемы, которые встают при строительстве дома. Хотя более

скромные задачи, такие как прибить доску А к доске В, осознаются легче.

Если каждый строитель хорошо понимает то, что ему предстоит сделать в

рамках данного проекта, то шансы успешно завершить постройку дома

значительно увеличиваются. Шансы возрастают и в том случае, когда

строительство ведется различными подрядчиками.

*Каждая подзадача может быть решена оптимальным образом. Например, пусть

решение проблемы поручается четырем опытным подрядчикам. Используем

указанную стратегию для решения проблемы (именно она в настоящее время

является наиболее общей в строительной индустрии). Подрядчик, имеющий

опыт бетонных работ, выполняет все бетонные работы. Другие подрядчики являются

экспертами в прокладке водопроводных коммуникаций, в выполнении

электромонтажа здания, в проведении кровельных работ. Таким образом решение

задачи ведется в оптимальном темпе и с требуемым качеством. Кроме этого,

уход конкретного исполнителя, скажем, лучшего электротехника, не вызывает

проблем, так как его замена не требует длительной профессиональной подготовки

претендента.

[КС 2-2]

[ Модель OSI и передача информации ]

[ в сети ]

[ ЭВМ А ЭВМ В ]

[ ]

[ связь ]

[ ]

[ сетевая среда ]

[ информационный поток ]

[к рис. на стр. 2-3 (в поле рисунка)]

[1]Модель OSI и передача информации в сети

[5]В Модели OSI применяется стратегия "разделяй и властвуй". Каждый уровень

выполняет определенные функции. Уровни и их функции были выбраны на основе

естественного разделения на подзадачи. Каждый уровень на одной ЭВМ связывается

с аналогичным уровнем другой ЭВМ, однако данная связь реализуется в результате

передачи сообщений через соответствующие нижележащие уровни. При этом

межуровневая связь четко определяется. Уровень N использует услуги уровня N-1,

обеспечивая услуги для уровня N+1.

Для иллюстрации данной концепции рассмотрим выше приведенный рисунок. Уровень

4 ЭВМ А, выполняя работу в интересах более высокого уровня, связывается с

уровнем 4 ЭВМ В. Чтобы осуществить это, уровень 4 ЭВМ А запрашивает

исполнение некоторой услуги, обеспечиваемой уровнем 3 ЭВМ А. Уровень 3

исполняет соответствующую услугу, взаимодействуя с одноименным уровнем ЭВМ В.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока данный запрос не будет передан

через сетевую среду.

Как только сообщение достигает ЭВМ назначения, оно поднимается по

уровням ЭВМ вплоть до уровня 4. Четвертый уровень ЭВМ В обрабатывает

требование, определяя, передавать ли запрос верхнему уровню. В конце концов

уровень 4 ЭВМ В формирует ответ на требование, а для его передачи на

сторону ЭВМ А прибегает к услугам уровня 3.

Аналогичным образом осуществлялась передача сообщений во времена

средневековья. Короли использовали одного или более курьеров для передачи

сообщений другим королям. В действительности связь осуществлялась между

королями, однако для этого не требовалось какого-либо непосредственного

взаимодействия между ними.

[КС 2-3 ]

[ Заголовки и Модель OSI ]

[ к рис. на стр. 2-4 (в поле рисунка)]

[1]Заголовки и Модель OSI

[5]Как все же уровень, принимающий запрос, узнает, что от него требуется?

В каждом запросе имеется так называемый заголовок, содержащий управляющую

информацию. Любой уровень может добавлять заголовок к сообщению. На каждом

уровне сообщение представляется в виде двух частей: заголовок и данные.

Важно понять, что эти термины являются относительными. Когда уровень 4

добавляет свой заголовок и передает сообщение на уровень 3, третий уровень

может добавить свой собственный заголовок к тому, что получено от уровня 4.

При этом "данные" уровня 3 включают заголовок и данные уровня 4.

Добавление заголовков является необходимым, но при этом происходит добавление

довольно большого количества информации даже к очень коротким сообщениям.

Например, к моменту достижения 15-ти символьным почтовым сообщением среды

передачи данных его длина может увеличиться в 5 раз. Исходное почтовое

сообщение и его заголовки передаются по сети в устройство назначения.

ЭВМ назначения отделяет и обрабатывает заголовки в обратном порядке. В конце концов

пользователь получит исходное почтовое сообщение.

Информационные блоки именуются по-разному в зависимости от обсуждаемого уровня

Модели. На физическом уровне мы говорим о битах. На звеньевом уровне

логические группы информации называются кадрами. На сетевом уровне часто -

дейтаграммой. На транспортном уровне те же базовые элементы данных называются

сегментами. На прикладном уровне элементы данных обычно называются

сообщениями. Другие термины (включая пакет) также применяются на

различных уровнях.

[КС 2-4]

[5]Важно понять, что Модель OSI не является материальной. Модель сама по себе

не вызывает сетевого взаимодействия. Сетевое взаимодействие требует введения

нового понятия, которое может быть отображено в осязаемый процесс. Таким

понятием является понятие протокола. Для наших целей протоколы могут быть

определены, как спецификации, требующие особой реализации одного или более

уровней Модели OSI.

Организации по стандартизации и производители ЭВМ разрабатывают спецификации

протоколов. Эти спецификации подобны проектной документации при строительстве

дома. Проектная документация определяет, какого вида здание должно быть

построено. Netware, DECnet, SNA, TCP/IP и Ethernet являются примерами

"протокольной" проектной документации. Каждый специфицирует некоторую

реализацию одного или более уровней Модели OSI. Каждый имеет свои

преимущества и недостатки, зависящие от окружения, для которого протоколы

были разработаны. Подобно тому, как существует много различных типов домов,

так же существует много различных типов протоколов.

После того, как спецификация протокола утверждена и согласована, различные

производители сетевых продуктов могут приступать к его реализации. Этот

процесс схож с тем, как различные строители конструируют дома, основываясь

на одном и том же проекте. Если строительный проект полностью специфицирует

реализационные детали, то дома должны быть почти идентичными. Аналогично,

если протокол полностью определяет реализационные детали, то различные

реализации одного и того же протокола должны работать друг с другом (т.е.

осуществлять взаимосвязь между собой).

В действительности почти невозможно создать строительный проект, следуя

которому можно было бы строить полностью одинаковые дома (с точностью до

положения конкретных гвоздей). Аналогично почти невозможно создать

спецификацию протокола, которая даст полную гарантию взаимной

работоспособности между различными его реализациями. Даже если такая

спецификация существует, то ошибки, допущенные человеком в процессе

реализации, вероятнее всего нарушат полную их совместимость. Поэтому, чтобы

увеличить степень совместимости, новые протоколы и сетевые приложения должны

проходить тестирование на совместную работу с другими реализациями.

Реализации протоколов не являются каноническими. Некоторые протоколы

специфицируют функции, относящиеся более, чем к одному уровню Модели OSI.

Некоторые наборы протоколов не содержат определенных уровней. В этих

случаях чрезвычайно сложно обеспечить совместную сетевую работу различных

вычислительных устройств, хотя взаимосвязь все же остается возможной.

В следующих подразделах более подробно описываются все функциональные

уровни Эталонной Модели OSI.

[КС 2-5]

[ Физический уровень ]

[ Время ]

[ Вольты ]

[ к рис. на стр. 2-6 (в поле рисунка)]

[1]Физический уровень

[5]Физический уровень определяет механические и электрические спецификации

среды передачи данных и интерфейсов аппаратуры. Здесь определяются методы

подключения аппаратуры, а также способы представления данных в процессе их

передачи по сетевой среде. Большинство вопросов, обсуждаемых в разделах

4 - 10, относятся к Физическому уровню.

Спецификации Физического уровня определяют цоколевки сетевых разьемов,

указывая номера и функциональное назначение контактов. Кроме этого

определяется, каким образом представляются "0" и "1" с помощью электрических

или электромагнитных сигналов, а также указываются типы используемых

кабелей, даются ответы на ряд других относящихся к делу вопросов. Например,

Физический уровень содержит спецификации RS 232C, RS-449, рекомендации

серии V и X МККТТ (V.24, V.28 и Х.21).

[КС 2-6]

[ Канальный уровень ]

[Физический Канальный Заголовок Хвостовик ]

[уровень уровень ]

[ к рис. на стр. 2-7 (в поле рисунка) ]

[1]Канальный уровень

[5]На канальном уровне нулевые и единичные биты Физического уровня

организуются в кадры (логические группировки информации). Кадр является

порцией данных, которая имеет независимое логическое значение. Понятие кадра

аналогично понятию телеграфии. Телеграф логически соотносит буквы (литеры)

и слова аналогичным образом.

На канальном уровне осуществляется обнаружение ошибок (иногда и с

коррекцией), управление потоком данных, а также идентификация ЭВМ в рамках

сети.

Подобно другим уровням на канальном уровне в начало пакета данных добавляется

собственная управляющая информация. Эта информация может включать адреса

источника и получателя (физические или аппаратные), информацию о длине кадра,

а также некоторые указатели, применяемые высокоуровневыми протоколами.

[КС 2-7]

[ Сетевой уровень ]

[ Cеть А Сеть С ]

[ Маршрутизатор ]

[ Маршрутизатор Маршрутизатор Сеть D]

[ Сеть B Сеть Е ]

[ К рис. на стр. 2-8 (в поле рисунка) ]

[1]Сетевой уровень

[5]Первейшая цель Сетевого уровня заключается в передаче информации по сети,

состоящей из многочисленных сегментов. Такая сеть называется интерсетью

(internetwork или просто internet). На Сетевом уровне эта работа выполняется

следующим образом. Проверяется сетевой адрес назначения пакета информации

(он отличается от адреса Физического уровня), и затем пакет передается в

следующую транзитную точку интерсети. Следующая транзитная точка может быть

определена в результате вычислений в реальном масштабе времени лучшего пути

до пункта назначения или же выбрана из статической таблицы маршрутов. В

любом случае пакет будет перемещаться по интерсети вплоть до узла назначения.

[КС 2-8]

[ Транспортный уровень ]

[ к рис. на стр. 2-9 (в поле рисунка) ]

[1]Транспортный уровень

[5]Транспортный уровень, расположенный в "сердце" Модели OSI, гарантирует

надежность доставки данных. В этом смысле Транспортный уровень зачастую

компенсирует недостатки надежности более низких уровней.

Термин "надежности" не предполагает, что все данные всегда будут доведены

до получателя. Если, скажем, оборвется сетевой кабель, то Транспортный

уровень не сможет гарантировать доставку данных. И все же реализации

Транспортного уровня обычно обеспечивают подтверждение доставки данных

или уведомление об их недоставке. Если данные не переданы правильно в

узел назначения, Транспортный уровень информирует об этом более высокие уровни

Модели, которые в конце концов сообщают о неудаче соответствующему

приложению. Прикладная система (приложение) может выполнить соответствующие

действия с учетом состояния, в котором она находится.

Транспортный уровень обеспечивает надежность доставки благодаря применению

целого ряда механизмов. Среди них выделяются: упорядоченное установление

соединения, а также его разьединение; механизм подтверждений (с помощью

которого одна сторона информирует другую об успешном приеме данных);

механизм последовательной нумерации (который позволяет одной стороне

сообщить другой, какие данные правильно приняты ею); механизм управления

потоком (который позволяет одной стороне сообщить другой стороне о

необходимости уменьшить темп передачи данных).

[КС 2-9]

[5]Наряду с надежной доставкой многие реализации Транспортного уровня

осуществляют мультиплексирование данных по соединениям (разделяют данные

для передачи по некоторому числу каналов с целью достижения максимума

производительности), а также мультиплексируют соединения для передачи

пакетов данных (для более оптимального использования полосы пропускания