Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Передавання інформації між комп'ютерами різних конфігурацій є надзвичайно складним завданням.
Слід провести чітку грань між роботою програмних та апаратних засобів мережі. В мережі може працювати різноманітне за технологією устаткування, від нього залежать можливості мережі: продуктивність, надійність тощо. Також можливості мережі (прозорість, безпека) залежать від різноманітного програмного забезпечення: мережних операційних систем та застосувань.
Існує певна незалежність роботи апаратних і програмних засобів, які разом виконують роботу комп'ютерної мережі. Це єдина система побудови роботи компонентів мережі. Програмні засоби "не замислюються" що відбувається "внизу", вони просто надсилають туди свої запити і отримують відповідь в зрозумілій для себе формі. Для них апаратна частина мережі - це як чорна скринька. З іншого боку апаратні засоби мережі, теж "не замислюються", що програмне забезпечення робить з результатами їх роботи, вони отримують запит, виконують потрібні дії і надають відповідь.
Розглянемо роботу двох комп'ютерів в мережі.
потік бітів потік бітів
Це узагальнена дворівнева модель взаємодії комп'ютерів в мережі, що містить два рівні: програмний і апаратний.
В такий моделі інформація перетворюється в кілька етапів:
Але це є абстрактна модель, яка загально відображає організацію роботи в мережі. Справжня модель є значно складнішою. Загальне завдання розділяється на кілька модулів, чітко визначаються функції як кожного модуля, який вирішує певну задачу, так і інтерфейси між цими моделями, які забезпечують їх взаємодію. Для декомпозиції модулів використовують багаторівневий підхід.
Нехай, користувачу потрібно відкрити певний файл.
Верхній рівень моделі розбирає "по кісточках" складене символьне ім'я цього файлу і визначає його унікальний ідентифікатор.
Наступний рівень знаходить за цим ідентифікатором всі основні характеристики файлу: адресу знаходження, атрибути доступу тощо.
На нижчому рівні перевіряються права доступу до файлу, а далі після обчислення координат області файлу, що містить необхідні дані, виконується фізичний обмін із зовнішнім пристроєм за допомогою драйвера диску.
В мережній взаємодії в процесі беруть участь дві машини, тому тут потрібно змоделювати узгоджену роботу двох "ієрархій". Завдання ускладнюється багатьма узгодженостями між цими вузлами. Це угоди про рівень і форму електричних сигналів, спосіб визначення довжини інформації, методи контролю її на помилки і достовірність. Правила повинні бути прийняті для всіх рівнів, починаючи від найнижчого - рівня передачі бітів інформації - до найвищого, що реалізовує сервіс користувача мережі.
Можна організовувати багато моделей, але потрібна єдина, стандартна модель, якої б дотримувалися всі виробники мережних продуктів, щоб, як мінімум, забезпечити сумісність нових розробок та розробок, що вже існують і працюють в комп'ютерній мережі.
Для єдиного представлення даних в мережах з неоднорідними пристроями і програмним забезпеченням міжнародна організація за стандартами ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модель описує правила і процедури передачі даних в різних мережевих середовищах при організації сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси і фізичні засоби з'єднання. В моделі OSI під відкритою системою розуміють мережний пристрій, що може взаємодіяти з іншими мережними пристроями з використанням стандартних правил, які визначають формат, зміст і значення прийнятих чи відправлених повідомлень.
Якщо дві мережі побудовано з дотриманням принципів відкритості, то це надає наступні переваги:
Модель OSI визначає різні рівні взаємодії систем, надає їм стандартні імена і вказує, які функції повинен виконувати кожен рівень.
В моделі OSI засоби взаємодії поділяються на сім рівнів:
7 - Прикладний (Application Layer)
6 - Представницький (Presentation Layer)
5 - Сеансовий (Session Layer)
4 - Транспортний (Transport Layer)
3 - Мережний (Network Layer)
2 - Канальний (Data Link Layer)
1 - Фізичний (Physical Layer)
Модель OSI описує взаємодію двох мережних комп'ютерів. Передача даних від одного комп'ютера до іншого починається з сьомого рівня; дані передаються з рівня на рівень. При прийомі дані передаються вгору від першого рівня. Два комп'ютери встановлюють мережyу взаємодію тоді, коли їх програмне забезпечення відповідного рівня моделі OSI може взаємодіяти між собою.
Розглянемо основні особливості моделі OSI.
Модель OSI описує лише системні засоби взаємодії, що реалізовуються операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель НЕ МІСТИТЬ ті засоби, які дозволяють взаємодіяти застосуванням кінцевих користувачів. Вони мають свої власні правила взаємодії, які реалізують, звертаючись до системних засобів. Тому потрібно розрізняти рівень взаємодії застосувань і прикладний рівень.
Наприклад, нехай застосування звертається із запитом до прикладного рівня, скажемо до файлової служби. На підставі цього запиту програмне забезпечення прикладного рівня формує повідомлення стандартного формату. Звичайне повідомлення складається із заголовка і поля даних. Заголовок містить службову інформацію (інформацію про місце знаходження файлу і про те, що з ним потрібно зробити). Цю інформацію необхідно передати через мережу до прикладного рівня тієї машини, до якої адресовано повідомлення (комп'ютера-адресата), щоб повідомити його, яку роботу комп’ютеру треба виконати. Поле даних повідомлення може бути або порожнім або містити певні дані, наприклад, дані, які потрібно записати у віддалений файл.
Для того, щоб доставити цю інформацію за призначенням належить виконати ще багато завдань. Відповідальність за ці завдання несуть нижні рівні моделі OSI.
Прикладний рівень направляє повідомлення вниз до представницького рівня. Програмні засоби представницького рівня читають заголовок отриманої інформації з прикладного рівня, виконують необхідні дії, потім додають до повідомлення власну службову інформацію - заголовок представницького рівня. У заголовку представницького рівня містяться вказівки для представницького рівня комп'ютера-адресата.
Отримане повідомлення передається вниз до сеансового рівня, який у свою чергу додає свій заголовок, і т.д. Нарешті, повідомлення сягає нижнього, фізичного рівня, який власне і передає його по лініях зв'язку до комп'ютера-адресата. До цього моменту повідомлення "обростає" заголовками всіх рівнів.
Отже, повідомлення по мережі поступає до комп'ютера-адресата. Воно приймається його фізичним рівнем і послідовно переміщається вгору з рівня на рівень. Кожен рівень аналізує і обробляє заголовок свого рівня, виконує відповідні до даного рівня функції, а потім видаляє цей заголовок і передає повідомлення до вищого рівня. У результаті, віддалений комп'ютер-адресат виконує дії, які були вказані в отриманому повідомленні, і надсилає відповідь-результат, і тепер він вже не комп'ютер-адресат, а комп'ютер-відправник і так далі...
Ось така загальна картина роботи моделі OSI.
Обмін даними між користувачами в моделі OSI відбувається так:
Рис. 3 Схема взаємодії комп’ютерів у базовій еталонній моделі OSI.
Отже, це сім рівнів моделі OSI. В моделі відокремлено програмну і апаратну частини структури мережі. Перші два нижніх рівні моделі OSI – фізичний та канальний працюють з апаратними засобами мережі, вони залежать від топології мережі та мережного устаткування. Решта верхніх п'ять рівнів мало залежать від технічних особливостей побудови мережі. Можна перейти на іншу мережну технологію і це не потребує жодних змін в програмних засобах верхніх рівнів.
Прикладний рівень - це набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі мають доступ до роздільних ресурсів, таких як файли, принтери, веб-сторінки, а також організовують спільну роботу, наприклад, за допомогою протоколу електронної пошти. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, зазвичай називається повідомленням (message).
Прикладний рівень відповідає за доступ застосувань у мережу і користувач отримує інформацію у зручному та зрозумілому вигляді.
На прикладному рівні за допомогою спеціальних програм користувач створює повідомлення. Цей рівень є проміжним між прикладною програмою та процесами моделі OSI.
Функції прикладного рівня
Цей рівень забезпечує гарантію того, що інформація, яка передається прикладним рівнем, буде зрозумілою для прикладного рівня в іншій системі. За потребою представницький рівень виконує перетворення форматів даних в певний загальний формат представлення, а на прийомі, відповідно, виконує зворотне перетворення.
На цьому рівні може виконуватися шифрування і дешифрування даних, завдяки цьому для всіх прикладних сервісів відразу забезпечується секретність обміну даними.
На представницькому рівні ОС система комп’ютера фіксує де знаходяться створені дані ( в ОП,у файлі на жорсткому диску), забезпечує взаємодію з наступним рівнем. Цей рівень призначений для того щоб спосіб відображення інформації на окремих ПК не впливав на формат інформації у мережі. Він перетворює дані з внутрішнього формату ПКу формат представлення.
Функції представницького рівня:
Сеансовий рівень відповідає за організацію сеансів обміну даними між кінцевими вузлами.
На сеансовому рівні компютер користувача взаємодіє з локальною або глобальною мережею. Функції цього рівня полягають у координації звязку між двома програмами, що працюють на різних робочих станціях. До цих функцій входить створення сеансу, керування передачею та прийомом пакетів повідомлень під час сеансу.
Функції сеансового рівня:
На транспортному рівні документ набуває тієї форми, в якій належить передавати дані в мережі.
Транспортний рівень забезпечує для застосувань або для верхніх рівнів моделі (прикладного та сеансового) передачу даних з відповідним ступенем надійності.
Транспортний рівень визначає адреси фізичних пристроїв у мережі, гарантує доставку блоків інформації до адресатів і керує цією доставкою. Його головним завданням є забезпечення ефективних, зручних і надійних форм передачі інформації між системами.
Функції транспортного рівня:
Цей рівень призначено для утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує кілька мереж з різними принципами передачі інформації між кінцевими вузлами.
Мережевий рівень визначає маршрут руху даних у мережі. Так, якщо на транспортному рівні дані було перетворено на пакети, то на мережевому рівні кожен пакет має одержати адресу на яку він повинен бути доставлений незалежно від інших пакетів. Цей рівень виконує функції переключення та маршрутизації пакетів. Він відповідає за адресацію та передачу пакетів.
Функції мережного рівня:
На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в певних мережах, де лінії зв'язку використовуються (розділяються) по черзі кількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнятим. Тому одним із завдань канального рівня є перевірка доступності середовища передачі.
Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення і корекції помилок. Для цього на канальному рівні біти групуються в набори, що називають кадрами (frames).
Канальний рівень забезпечує доставку кадру між любими двома вузлами локальної мережі.
В глобальних мережах, які рідко мають регулярну топологію, канальний рівень забезпечує обмін повідомленнями між двома сусідніми комп'ютерами, що сполучені індивідуальною лінією зв'язку.
Функції канального рівня:
Цей рівень керує передачею бітів по фізичних каналах, таких, як коаксіальний кабель, скручена пара або оптоволоконний кабель. На цьому рівні відбувається реальне передавання даних.
На цьому рівні визначаються характеристики електричних сигналів – рівень напруги або струму сигналу, тип кодування, швидкість передавання даних тощо.
Фізичний рівень отримує пакети даних від канального рівня і перетворює їх в оптичні або електричні сигнали, що відповідають «0» та «1» бінарного потоку. Ці сигнали посилаються через середовище передачі на приймальний вузол.
Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, що під’єднані до мережі. В комп'ютері функції фізичного рівня виконують мережний адаптер, модем або послідовний порт.
Фізичний рівень виконує наступні функції:
апаратне забезпечення, мережні адаптери
програмне забезпечення, ОС, застосування
комп’ютер 1
апаратне забезпечення, мережні адаптери
програмне забезпечення, ОС, застосування
комп’ютер 2
Мережа, мережне обладнання