Операционные системы 2011 (1114689), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Поскольку любая сеть имеет фиксированнуютопологию, а также фиксированные количество и расположение абонентов, то возможнопросчитать ее характеристики и предъявить требования к коммуникационным узлам.Данная модель допускает буферизацию в узлах передачи: пакет, придя на узел, можетбыть послан несколько позже, если все необходимые выходные каналы заняты. Но периодзанятости канала при известной стратегии обработки буфера предопределен, поэтомуможно оценить предельный размер буфера, а также предельные периоды ожиданияпакетов при передаче их по сети. Таким образом, если известна стратегия передачи,пропускная способность является детерминированной величиной.Среди положительных свойств данной системы можно отметить еедетерминированность (детерминированность перемещений, детерминированностьтребований к коммуникационному оборудованию), а также то, что при сбое достаточнозаново послать потерянные пакеты, а не все сообщение целиком.К недостаткам модели можно отнести увеличение трафика из-за того, что по сетиперемещается накладная информация, которая прибавляется к каждому пакету приразбиении сообщения на пакеты.
Как известно, эта служебная информация занимает 8090% пропускной способности канала. Еще одной проблемой, связанной с разбиениемсообщения на пакеты, является их сборка — это аккумуляция пакетов, а также самасборка (необходимо обеспечить наличие всех переданных пакетов и их правильныйпорядок).1.2.10 ОрганизацияISO/OSIсетевоговзаимодействия.ЭталоннаямодельС появлением компьютерных сетей появилась проблема организации сетевоговзаимодействия через коммуникационную среду двух и более компьютеров.Распределение функций между этими компьютерами могло быть как централизованным(например, архитектура терминального комплекса), так и децентрализованным (сеть,состоящая из равнозначных по ролям и по функциям компьютеров).
В рамках проблемыорганизации сетевого взаимодействия мы должны решать проблемы не толькоаппаратного взаимодействия устройств, но сопоставления взаимодействующих программ.При рассмотрении истории развития компьютерных сетей можно использоватьаналогию развития всей вычислительной техники. Изначально компьютер строился какуникальное техническое образование, в котором были уникальные, ориентированныеименно на этот компьютер компоненты.
Архитектура и структура компьютера быламонолитной, т.е. не было чёткой структуризации компьютера. Всё это приводило к рядупроблем. Во-первых, было крайне сложно подключать к компьютеру новые устройства(должна была проводиться очень тяжёлая аппаратная проработка). Во-вторых, появлениеновых компьютеров практически зачёркивало всё то, что было для старых – отсутствовалапрограммная преемственность (переносимость программ).
Все эти проблемы привели кнеобходимости стандартизации (компьютерных комплектующих, программныхинтерфейсов). Стандартизация интерфейсов дает возможность взаимозаменяемостикомпонентов и их работоспособности. Стандартизация позволяет нам, во-первых,децентрализовать производство компьютера (появились независимые производителицентральной части, периферийного оборудования, программного обеспечения и т.д.), вовторых, появилась возможность достаточно простой стыковки адаптации, модернизациитехники. Та же самая проблема стандартизации прослеживалась и в программномобеспечении. В первую очередь подверглись стандартизации языки программирования.Описание любого языка нестрогое – 95% в нём совершенно чёткой и однозначнойдекларации синтаксиса и семантики языка, а 5% чётко не продекларированы, что моглоприводить ко многим проблемам.
Поэтому необходима стандартизация. Следующий этапстандартизации связан с появлением Unix, что дало стимул к многоуровневой79стандартизации интерфейсов ОС (от стандартизации интерфейсов системных вызовов достандартизации интерфейсов систем обработки команд). Проявился стандарт POSIX(Portable Operating System Interface), который сейчас используется при разработкеоперационных систем.Далее речь пойдет об одном аспекте сетевого взаимодействия, который во многомявляется ключевым, причем важность этого аспекта прослеживается очень давно — смомента появления компьютерных сетей и их массового распространения.
Этот аспектсвязан со стандартизацией, применяемой в вычислительной технике.На сегодняшний день почти все производственные или технологические процессы,которыми пользуется человек, строятся на достаточно глубокой эшелонированнойстандартизации. Стандартизация позволяет современным производствам и организациямпроизводственных процессов быть развиваемыми, ремонтоспособными, обслуживаемыми.Изначально компьютерные сети развивались на основе терминальных комплексов,которые строились по внутрикорпоративным правилам. Такие сети использовали «свои»корпоративные стандарты на подключение оборудования, на передачу данных, на правилавзаимодействия компьютеров и программ в сети.Развитие сетей определило массовость их использования.
Возникла необходимостьсоздания сетей, которые могли бы достаточно прочно расширяться без привлечениясущественных переделок, взаимодействовать друг с другом, модернизироваться, вкоторых могло бы меняться ПО, добавляться новые службы. Всё это приводит кнеобходимости стандартизации в компьютерных сетях. В связи с этим появился целыйспектр моделей организации сетей (т.н. «открытых» сетей), в основе которыхиспользуется модель системы открытых интерфейсов (OSI — Open SystemsInterconnection), предложенная Международной организацией по стандартизации(ISO — International Organization for Standardization).
Работа над созданием этой моделивелась с середины 70-х гг. по середину 80-х гг. прошлого века. Целью разработки этоймодели было построение стандарта, на основе которого можно было создаватькомпьютерные сети, открытые к расширению и модификации. Стоит отметить, что модельISO/OSI является в некотором смысле не стандартом, а рекомендацией, которая в полномобъёме никогда нигде не была реализована. Однако, подобно принципам фон Неймана,важность этой модели трудно переоценить.
Модель ISO/OSI рассматривает сеть ивзаимодействие компьютеров в сети в виде семи функциональных уровней (Рис. 66).Данная модель основана на анализе исторического развития реальных компьютерныхсетей.807. Прикладной уровень6. Уровень представления5. Сеансовый уровень4. Транспортный уровень3. Сетевой уровень2. Канальный уровень1. Физический уровеньРис. 66. Модель организации взаимодействия в сети ISO/OSI.Уровни этой модели располагаются от физической среды передачи данных доприкладного уровня. При этом предполагается, что взаимодействие в сети можетосуществляться между одноимёнными (одноранговыми) уровнями.
Для осуществленияэтого взаимодействия используются протоколы.Протокол — это формальное описание сообщений и правил, по которым сетевыеустройства (вычислительные системы) осуществляют обмен информацией. Такимобразом, протокол обеспечивает взаимодействие в сети между различными сетевымиустройствами на одноимённых уровнях.
Любой из уровней может содержатьпроизвольное число протоколов, но общаться могут лишь протоколы одного уровня.Также под протоколом будут пониматься правила взаимодействия одноименных, илиодноранговых, уровней.Интерфейс — правила взаимодействия вышестоящего уровня с нижестоящим.Служба или сервис — набор операций, предоставляемых нижестоящим уровнемвышестоящему.Стек протоколов — перечень разноуровневых (от первого до максимальногореализованного) протоколов, реализованных в системе.
Стек может быть произвольнойглубины, т.е. в нем, возможно, не будут представлены протоколы некоторых уровнеймодели ISO/OSI.При осуществлении взаимодействия информация должна быть сначала передана стекущего на первый уровня на данном сетевом устройстве, затем передана покоммуникационной среде, принята на другом сетевом устройстве, и, наконец, поднята досоответствующего уровня на другом сетевом устройстве. Схема логическоговзаимодействия сетевых устройств по i-ому протоколу приведена на Рис. 67.Теперь более детально рассмотрим назначение каждого уровня.Физический уровень.
На этом уровне обеспечивается непосредственно передачанеструктурированного потока двоичной информации. Для передачи используетсяконкретная физическая среда (кабель, радиоволны и т.п.). На данном уровнедекларируется стандартизация сигналов и соединений.Канальный уровень (или уровень передачи данных). На этом уровне решаютсязадачи обеспечения передачи данных по физической линии, обеспечения доступностифизической линии, обеспечения синхронизации (например, передающего ипринимающего узлов), а также задачи по борьбе с ошибками. Канальный уровеньманипулирует порциями данных, которые называются кадрами. В кадрах присутствуетизбыточная информация для фиксации и устранения ошибок.
Таким образом, основная81задача канального уровня – обеспечение надёжной линии связи. На канальном уровнетакже может решаться задача внутренней адресации устройств в локальной сети.Сетевой уровень. На этом уровне решаются задачи взаимодействия сетей:обеспечивается управление операциями сети (в т.ч. адресация абонентов, маршрутизация),а также обеспечивается связь между взаимодействующими сетевыми устройствами.Также на этом уровне происходит управление движением пакетов, и при необходимостиподдерживается их буферизация.Транспортный уровень.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
