Управління взаємодією процесів в обчислювальних мережах. Семирівнева модель протоколів взаємодії відкритих систем

Комунікації і зв'язок

АВТОНОМНА Некомерційні ОРГАНІЗАЦІЯ

ВОЛОДИМИРСЬКИЙ інститут бізнесу

Реферат

З дисципліни: «Інформаційні та

телекомунікаційні системи».

На тему: «Управління взаємодією процесів в обчислювальних мережах.

Семирівнева модель протоколів взаємодії відкритих систем».

Виконавстудент

I курсу спеціальності

«Фінанси і кредит»

Володимир 2002.

1. Введення. Основні поняття та принципи організації комп'ютерних мереж.

Комп'ютерна мережа являє собою сукупність комп'ютерів, а такж різних електронних систем і пристроїв, які підключаються до комп'ютерів,що дозволяє контролювати та обмін інформацією між комп'ютерами в мережі безяких - або проміжних носіїв інформацією. З цього випливає, щоголовне призначення комп'ютерних обчислювальних мереж в тому щоб спроститиі прискорити процес взаємодії між кінцевими користувачами, тобтоклієнтами мережі, а так само організація доступу користувачів до загальних мережнихресурсів.

Комп'ютерні мережі бувають різних видів: наприклад за їх масштабом ітериторії вони підрозділяються на локальні (LAN) та глобальні (WAN), зарівнем організації: однорангові і на основі сервера, за швидкістю передачіінформації на низько-, середньо-і високошвидкісні, по типу з'єднання: накоаксіальні, на кручений парі, оптоволоконні, з передачею інформації зрадіоканалу і в інфрачервоному діапазоні, з топології мережі тобто структурізв'язків між її основними функціональними елементами: зоряна, шинна,кільцева.

Опції комп'ютерів, що входять в мережу можна розділити на три види:

. Організація доступу до мережі,

. Управління передачею інформації,

. Надання обчислювальних ресурсів і послуг абонентам мережі.

Будь-яка комп'ютерна мережа характеризується: топологією, протоколами,інтерфейсами, мережними технічними та програмними засобами,що використовуються в цій мережі:

. Мережеві технічні засоби являють собою різні електронні пристрої, що забезпечують об'єднання комп'ютерів в обчислювальну мережу (кабелю, комутатори, концентратори (Hab), сервери, маршрутизатори);

. Протокол це набір певних правил взаємодії та обміну інформацією між комп'ютерами та іншими функціональними елементами даної мережі;

. Мережеві програмні засоби забезпечують коректну роботу мережі, здійснюють програмне керування роботою мережі та інтерфейс з кінцевим користувачем (мережева операційна система, програмне забезпечення управління мережею);

. Інтерфейс - це засобу сполучення функціональних елементів мережі.

Інтерфейси поділяються на апаратні і програмні.

При цьому різноманітті характеристик і пристроїв різних мережнеобхідні правила, за якими всі складові мережі будутьвзаємодіяти один з одним і з іншими мережами ці правила представляютьсобою протокол взаємодії в мережі. Управління взаємодією процесівв обчислювальних мережах як раз і здійснюється по засобах мережевихпротоколів і програмного забезпечення керування мережею. Зупинимосядокладніше на поняття мережевих протоколів.

2. Семирівнева модель протоколів взаємодії відкритих систем.

Суворе визначення протоколу виглядає як формалізований набірправил, що використовується ПК для комунікацій.

Через складність комунікацій між системами і необхідностідотримання різних комунікаційних вимог протоколи поділяються намодульні рівні. Кожен рівень виконує конкретну функцію длярозташованого вище рівня.

У сучасних комп'ютерних мережах як правило використовується багаторізних видів мережевих протоколів, і навіть в рамках однієї мережі застосовуютькілька з них. Потреба в розширенні, модернізації, а так самонеобхідність спрощення процесів розробки та вдосконаленняобчислювальних мереж показала необхідність у стандартизації принципів іпроцедур взаємодії між абонентами мереж. З цією метою буларозроблена так звана Еталонна модель взаємодії відкритих систем,що складається з семи рівнів. (OSI, Open Systems Interconnection), розробленаміжнародною організацією стандартизації (ISO, International Standards
Organization). Реалізація моделі OSI нагадує різні рівні звичайногопоштової адреси - від країни, регіону до міста, будинки, вулиці та прізвищакінцевого одержувача. Для доставки інформації відповідному одержувачупристрої на маршруті передачі використовують різні рівні деталізації.
Кожний з рівнів представляє певну групу функцій, необхідних дляроботи комп'ютерної мережі.

Еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI, Open Systems
Interconnection)

З точки зору користувача основним є прикладний рівень, тоТобто рівень, що забезпечує виконання прикладних процесів користувачів.
Разом з прикладними протоколами, він визначає протоколи передачі файлів,віртуального терміналу, електронної пошти.

Наступним за значимістю є представницький (шостий) рівень
(рівень представлення даних). Він визначає єдиний для всіх системсинтаксис переданої інформації. Необхідність даного рівня обумовленарізною формою подання інформації в мережі передачі даних ікомп'ютерах. Цей рівень відіграє важливу роль у забезпеченні «відкритості»систем, дозволяючи їм спілкуватися між собою незалежно від їх внутрішньогомови.

Наступний рівень (п'ятий) називається сеансовий, оскільки основна йогопризначення - це організація сеансів зв'язку між прикладними процесамирізних робочих станцій. На цьому рівні створюються порти для прийому іпередачі повідомлень і організовуються з'єднання - логічні канали міжпроцесами. Необхідність протоколів цього рівня визначаєтьсявідносною складністю мережі передачі даних і прагненням забезпечитидостатньо високу надійність передачі інформації.

Четвертий, транспортний рівень (рівень наскрізної передачі) служитьдля передачі даних між двома взаємодіючими відкритими системами іорганізації процедури сполучення абонентів мережі з системою передачі даних.
На цьому рівні визначається взаємодія робочих станцій - джерела іадресата даних, організується і підтримується логічний канал
(транспортне з'єднання) мiж абонентами.

Третій, мережевий рівень, призначений для маршрутизації інформації тауправління мережею передачі даних. На відміну від попередніх, цей рівень убільшою мірою орієнтований на мережу передачі даних. Тут вирішуютьсяпитання управління мережею передачі даних, у тому числі і маршрутизаціяуправління інформаційними потоками. Цей рівень виконує в основномутехнічні функції передачі та управління інформацією.

Канальний рівень забезпечує функціональні та процедурні засобидля встановлення, підтримки та розірвання з'єднань на рівні каналівпередачі даних. Процедури канального рiвня забезпечують виявлення і,можливо, виправлення помилок, що виникають на фізичному рівні.

Фізичний рівень забезпечує механічні, електричні,функціональні та процедурні засоби організації фізичних з'єднань припередачі біт даних між фізичними об'єктами.

Останні чотири рівні утворюють транспортну службу комп'ютерноїмережі, що забезпечує передачу ( «транспортування») інформації міжробочими станціями, звільняючи більш високі рівні від вирішення цих завдань.
У свою чергу, три верхніх рівні, що забезпечують логічневзаємодію прикладних процесів, функціонально об'єднуються вабонентську службу.

У рамках еталонної моделі також визначаються послуги, які повиннізабезпечувати її рівні. Послуги, по суті справи, є функції,що виконуються на відповідному рівні еталонної моделі.

Зокрема, фізичний рівень повинен забезпечувати такі види послуг,як встановлення та ідентифікація фізичних з'єднань, організаціяпослідовностей передачі біт інформації, сповіщення про закінчення зв'язку.

Канальний рівень забезпечує організацію потрібної послідовностіблоків даних та їх передачу, управління потоками між суміжними вузлами,ідентифікацію кінцевих пунктів канальних з'єднань, виявлення тавиправлення помилок, сповіщення про помилки, які не виправлені наканальному рівні.

Мережевий рівень в числі основних послуг здійснює ідентифікаціюкінцевих точок мережевих з'єднань, організацію мережевих з'єднань,управління потоками блоків даних, забезпечення послідовностей доставкиблоків даних, виявлення помилок і формування повідомлень про них,роз'єднання мережевих з'єднань.

Транспортний рівень забезпечує встановлення та роз'єднаннятранспортних з'єднань, формування блоків даних, забезпеченнявзаємодії сеансових поєднанні з транспортними з'єднаннями,керування послідовністю передачі блоків даних, забезпеченняцілісності блоків даних під час передачі, виявлення та усуненняпомилок, повідомлення про невиправлених помилки, надання пріоритетів упередачі блоків, передачу підтверджень про вжиті блоках, ліквідаціюбезвихідних ситуацій.

На сеансовому рівні надаються послуги, пов'язані з обслуговуваннямсеансів і забезпеченням передачі даних у діалоговому режимі, встановленнямсеансового з'єднання, обміном даними; управлінням обміном; синхронізацієюсеансового з'єднання, повідомленнями про виняткових ситуаціях,відображенням сеансового з'єднання на транспортний рівень, завершеннямсеансового з'єднання.

Представницький рівень забезпечує вибір виду представленняданих, інтерпретацію і перетворення інформації, що передається до виду,зручному для прикладних процесів, перетворення синтаксису даних,формування блоків даних.

Прикладної рівень забезпечує широкий набір послуг, у тому числі:керування терміналами, керування файлами, управління діалогом, управліннязавданнями, управління мережею в цілому. До додаткових послуг рівнявідносяться послуги з організації електронної пошти, передачі масивівповідомлень і т.п.

Послуги різних рівнів визначаються за допомогою протоколів еталонноїмоделі взаємодії відкритих систем. Відповідно до Семирівневамоделлю взаємодії відкритих систем вводяться сім типів протоколів,які іменуються так само, як рівні.

3. Мережеві протоколи.

мережевими протоколами називають протоколи першого та другого рівнів,визначають архітектуру локальної мережі, у тому числі її топологію,передавальну середу, технічні засоби та протоколи. Основоположними длялокальних мереж є стандарти серії IEEE. За допомогою цих стандартівбули визначені: основна термінологія, архітектура і протоколи двох нижніхрівнів еталонної моделі взаємодії відкритих систем. Структурастандартів IEEE представлена на малюнку.

802.1

Загальний документ

802.2

Управління логічним каналом

802.3 802.4 802.5 802.6 802.11 802.12

Управління доступом до передавальної середовищі

Стандарт IEEE 802.1 є загальним документом, який визначаєархітектуру і прикладні процеси системного управління мережею, методиоб'єднання мереж на підрівні управління доступом до передавальної середовищі. УВідповідно до даного стандарту канальний рівень розбитий на два підрівня:
УЛК - керування логічним каналом та УДС - управління доступом дофізичному середовищі.

Стандарт IEEE 802.2 визначає протоколи управління логічнимканалом, у тому числі специфікує інтерфейси з мережним рівнем іпідрівнів управління доступом до передавальної середовищі. Кожен з іншихстандартів, починаючи з IEEE 802.3, визначає метод доступу і специфікуфізичного рівня для конкретного типу локальної комп'ютерної мережі. Так,стандарт IEEE 802.3 описує характеристики та процедури множинногодоступу з контролем передачі і виявленням зіткнень. Стандарт IEEE
802.4 визначає протокол маркерного доступу до моноканалу. Процедури іхарактеристики маркерного методу доступу до кільцевої мережі визначаєтьсястандартом IEEE 802.5. Для локальних мереж, що охоплюють площу радіусомдо 25 км та використовують технічні засоби кабельного телебачення,розроблений стандарт IEEE 802.6. Цей стандарт передбачає передачуданих, мови, зображень і дозволяє створювати так звані міськілокальні мережі. В даний час продовжуються роботи по стандартизаціїлокальних комп'ютерних мереж. Так, у підкомітеті IEEE 802.11розробляється стандарт на радіомережі для мобільних комп'ютерів, а вкомітеті IEEE 802.12 розглядається стандарт на високошвидкіснікомп'ютерні мережі "lOOVG-AnyLAN.

3.1. Транспортні протоколи.

Для забезпечення надійного зв'язку у процесі обміну інформацією міжабонентами комп'ютерної мережі служать транспортні протоколи. Як відомо,якість передачі інформації багато в чому визначається використовуваної лінієюзв'язку. Наприклад, комутовані телефонні канали мереж загального користуванняхарактеризуються відносно високим рівнем перешкод. При використанніподібних каналів у комп'ютерних мережах необхідно приймати додатковізаходів для підвищення надійності передачі даних. У свою чергу,оптоволоконні лінії зв'язку характеризуються низьким рівнем перешкод. У даномувипадку достатньо використовувати мінімальний набір транспортних послуг танайпростіший протокол обміну інформацією. Особливе значення транспортніпротоколи набувають в комп'ютерних мережах, що передає середа якиххарактеризується відносно високим рівнем помилок і низькою надійністюпередачі даних.

3.2. Міжмережеві протоколи.

Для узгодження різних комп'ютерних мереж між собою в основномувикористовуються мережевий і транспортний рівні. В даний час використовуютьсядва основні підходи до формування міжмережевої взаємодії: цеоб'єднання мереж в рамках мережі Internet відповідно до міжмережевимпротоколом IP і об'єднання мереж комутації пакетів (Х.25) відповідноз Рекомендацією МККТТХ.75.

Основна відмінність цих підходів полягає в наступному: протокол IPвідноситься до протоколів без встановлення логічного з'єднання
(дейтаграмним), а Рекомендація Х.75 передбачає організацію віртуальногоз'єднання (каналу).

Становлення корпоративних комп'ютерних мереж тісно пов'язане з мережею
Internet, в рамках якої були реалізовані основні принципи та протоколиміжмережевих з'єднань. З мережею Internet зв'язана поява нової групипротоколів - так званих міжмережевих протоколів, або IP-протоколів
(скорочення від Internet Protocol). Територіально розташовуючись на мережевомурівні еталонної моделі, міжмережевий протокол погоджує транспортну імережеву служби різних комп'ютерних мереж.

У міру розвитку різних комп'ютерних мереж стала очевидноюпотреба в їх об'єднанні. У зв'язку з цим, починаючи з 1973р., Агентство
ARPA почало здійснювати програму Internetting Project. Варто буловизначити, як зв'язати мережі між собою з урахуванням того, що кожна з нихвикористовує різні протоколи передачі інформації. Для цієї мети бувзапропонований протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol). Власне протокол TCP/IP складається з двох протоколів: TCP і
IP. Протокол TCP є стандартним транспортним протоколом інадає сервіс для надійної передачі інформації між клієнтами мережі.
Протокол IP забезпечує сервіс доставки пакетів між вузлами мережі Internetвідповідає за адресацію мережевих вузлів. У процесі свого функціонуванняпротокол IP постійно взаємодіє з протоколом міжмережевих керуючихповідомлень (ICMP - скорочення від Internet Control Message Protocol), утворюючиз ним так званий міжмережевий модуль (IP-модуль).

Протоколи TCP і IР розташовуються в середині еталонної моделівзаємодії відкритих систем і тісно пов'язані з протоколами іншихрівнів. У зв'язку з цим термін «TCP/IP» зазвичай охоплює все, що пов'язаноз протоколами TCP і IP. Сюди входить ціле сімейство протоколів, прикладніпрограми і навіть сама мережа.

3.3. Протоколи прикладного рівня.

Три верхніх рівні еталонної моделі взаємодії відкритих систем --сеансовий, представницький і прикладний рівень определяют протоколи,орієнтовані на додатки. Протоколи верхніх рівнів встановлюютьстандартні для комп'ютерної мережі процедури виконання прикладних функцій.

Так, протокол передачі, доступу та управління файлом (File, Transfer,
Access and Management - FTAM) і відповідна йому прикладна службавизначається стандартом ISO 8571 Міжнародної організації стандартів.
Стандартизація забезпечує взаємодію користувачів файлових систем впроцесі передачі, доступу або управління зберігається інформацією такимчином, як якщо б файли зберігалися в самих цих системах. В якостікористувача файлових систем виступає прикладної процес, званийпроцес-клієнт. Процес, за допомогою якого організовується доступ довіддаленою накопичувача файлів (файл-серверу), отримав назву процес файл -сервер. Як постачальник засобів, за допомогою яких процес-клієнтотримує доступ до віддаленого накопичувача файлів, виступає спеціальнийелемент прикладної служби передачі, доступу та управління файлом.

З метою надання можливості підключення різних терміналів докомп'ютерної мережі була розроблена концепція віртуального терміналу.
Віртуальний термінал являє собою деякий гіпотетичний термінал,узагальнюючий в собі характерні властивості заданого класу пристроїв
(терміналів). Віртуальний термінал реалізується за допомогою спеціальногоелемента прикладної служби, визначеного в документі ISO/DIS 9040.2
Міжнародної організації стандартів. При цьому крайова сторона
(користувач мережі) перетворює інформацію свого терміналу в форматвіртуального терміналу для передачі в комп'ютерну мережу. Правилаперетворення задаються за допомогою протоколу віртуального терміналу (Virtual
Terminal Protocol - VTP), викладеного в документі ISO/DIS 9041.2. Метоюцього стандарту є визначення алгоритмів взаємодії протокольнихмодулів для забезпечення базисного класу служби віртуального терміналу.
Стандарт визначає наступні основні функції протоколу віртуальноготерміналу: встановлення і завершення асоціації віртуального терміналу,узгодження, управління діалогом, передача даних, управління доставкою,обробка помилок. Крім того, стандарт специфікує: набори процедур дляорієнтованої на з'єднання передачі даних і керуючої інформації,синхронний та асинхронний режими роботи, засоби узгодження процедур іпараметрів служби, а також формати і правила формування блоків даних.

Особливе місце серед служб прикладного рівня займає системаобробки повідомлень (Massage Handling Systems - MHS), призначена длязабезпечення надійної передачі інформації між абонентами комп'ютерноїмережі. Робота даної системи здійснюється наступним чином: повідомлення,сформований за допомогою спеціальної прикладної програми процесу,званої агентом користувача, пересилається підключеному до нього агентупередачі повідомлень, при цьому використовуються стандартні примітиви службиобробки повідомлень. Агент передачі повідомлень являє собоювіртуальний поштовий сервер. Використовуючи стандартні протоколи обміну, агентипередачі повідомлень забезпечують передачу інформації між агентамикористувача. Основна структура переданих повідомлень складається з такзваного конверта і вмісту повідомлення. Конверт містить необхіднудля передачі адресну і керуючу інформацію. Вміст повідомленняфактично є тією інформацією, яку відправник хоче передатиодержувачу.

Сукупність усіх агентів користувача і агентів передачі повідомленьявляє собою систему обробки повідомлень. У свою чергу, системаобробки повідомлень спільно з користувачами утворює середу обробкиповідомлень. Функціонування системи обробки повідомлень підтримуєтьсяслужбою передачі повідомлень. Розрізняють п'ять категорій послуг, що надаютьсяслужбою передачі повідомлень. Перш за все, це базова служба передачіповідомлень, що надає послуги з індикації та управління передачеюповідомлень. Наступна категорія послуг визначає послуги подання та доставки,надаючи користувачеві можливість вибору категорії доставки та рядсервісних послуг. Категорія послуг перетворення надає можливістьперетворення або заборони перетворення для конкретних повідомлень. Послугизапитів дозволяють агенту користувача запитувати інформацію, що відноситьсядо управління роботою системи передачі повідомлень. Категорія послуг статусів іінформування дозволяє перепризначати одержувача, а також змінюватитривалість відстрочки доставки повідомлень. Це дозволяє передавати іобробляти інформацію в найбільш зручний час, як для комп'ютерноїмережі, так і її абонентів, істотно знижуючи вартість передачі повідомлень.

Висновок

Розглянуті вище рівні протоколи і рівні є базовими ідозволяють організувати взаємодію і керування процесами практично вбудь-якої комп'ютерної мережі, з будь-якими системами для користувача. Більшістьсучасних обчислювальних мереж використовують ці протоколи та Семирівневамодель для своєї роботи.

5. Зміст.

| № | № стор | Зміст |
| п./п. | | |
| 1 | 1 | Вступ. Основні поняття та принципи організації |
| | | Комп'ютерних мереж. |
| 2 | 2 | Семирівнева модель протоколів взаємодії |
| | | Відкритих систем. |
| 3 | 6 | Мережеві протоколи |
| 3.1 | 7 | Транспортні протоколи |
| 3.2 | 7 | Міжмережеві протоколи |
| 3.3 | 8 | Протоколи прикладного рівня |
| 4 | 11 | Висновок |
| 5 | 12 | Зміст |
| 6 | 13 | Список літератури |

Список літератури

1. Е.А. Якубайтіс, «Інформатика - електроніка - мережі». М., «Фінанси і статистика», 1989

2. Ю. Шафрін, «Основи комп'ютерної технології». М., АБФ, 1997

3. Б. Нансі. "Комп'ютерні мережі". Москва. Біном. 1996.
4. Комп'ютерні сайти мережі Internet.