Niveluri ale modelului de referință de interacțiune a sistemelor deschise. Model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (EMOS). șapte niveluri. Ierarhie de niveluri, protocoale și stive

EMBOS de bază este modelul adoptat de ISO pentru a descrie principii generale interacțiuni sisteme de informare. EMWOS este recunoscut de toate organizațiile internaționale ca bază pentru standardizarea protocoalelor de rețea de informații.

În EMWOS, o rețea de informații este considerată ca un set de funcții care sunt împărțite în grupuri numite niveluri. Împărțirea în niveluri vă permite să faceți modificări la mijloacele de implementare a unui nivel fără a restructura mijloacele altor niveluri, ceea ce simplifică și reduce foarte mult costul de actualizare a instrumentelor pe măsură ce tehnologia se dezvoltă.

EMOS conține șapte niveluri. Mai jos sunt numerele, numele și funcțiile acestora.

Nivelul 7 - aplicație (Aplicație): include instrumente pentru gestionarea proceselor de aplicare; aceste procese pot fi combinate pentru a îndeplini sarcinile atribuite, pentru a face schimb de date între ele. Cu alte cuvinte, la acest nivel, acele date care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în blocuri. Nivelul include, de exemplu, astfel de mijloace pentru interacțiunea programelor de aplicație cum ar fi primirea și stocarea pachetelor în „căsuțe poștale” (cutie poștală).

Nivelul 6 - reprezentativ (Prezentare): sunt implementate funcții de prezentare a datelor (codare, formatare, structurare). De exemplu, la acest nivel, datele alocate pentru transmitere sunt convertite din codul EBCDIC în ASCII și așa mai departe.

Nivelul 5 - sesiune (Session): conceput pentru a organiza și sincroniza dialogul condus de obiectele (stațiile) rețelei. La acest nivel se determină tipul de comunicare (duplex sau half-duplex), începutul și sfârșitul sarcinilor, secvența și modul de schimb de cereri și răspunsuri ale partenerilor care interacționează.

Nivelul 4 - transport (Transport): conceput pentru a gestiona canale end-to-end în rețeaua de date; acest strat asigură comunicarea între punctele finale (spre deosebire de următorul strat de rețea, care asigură transferul de date prin componentele rețelei intermediare). Funcțiile stratului de transport includ multiplexarea și demultiplexarea (asamblarea-dezasamblarea pachetelor), detectarea și eliminarea erorilor în transmisia datelor, implementarea nivelului de serviciu ordonat (de exemplu, viteza ordonată și fiabilitatea transmisiei).

Nivelul 3 - rețea (Rețea): la acest nivel, pachetele se formează după regulile acelor rețele intermediare prin care trece pachetul original, iar pachetele sunt direcționate, adică. definirea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele. Cu alte cuvinte, rutarea se reduce la formarea de canale logice. O legătură logică este o conexiune virtuală între două sau mai multe entități de nivel de rețea care permite schimbul de date între aceste entități. Conceptul de canal logic nu corespunde neapărat unei conexiuni fizice a liniilor de transmisie a datelor între punctele conectate. Acest concept este introdus pentru a face abstracție de la implementarea fizică a conexiunii. O altă funcție importantă a stratului de rețea după rutare este de a controla sarcina în rețea pentru a preveni congestionarea care afectează negativ funcționarea rețelei.

2nd layer - channel (Link, data link layer): oferă servicii de schimb de date între obiectele logice ale stratului de rețea anterior și realizează funcții legate de formarea și transmiterea cadrelor, de detectare și corectare a erorilor care apar la nivelul următor, fizic. Un pachet de strat de legătură se numește cadru deoarece un pachet de la straturile anterioare poate consta din unul sau mai multe cadre.

Stratul 1 - fizic (Fizic): asigură mijloace mecanice, electrice, funcționale și procedurale pentru stabilirea, menținerea și deconectarea conexiunilor logice între obiectele logice ale stratului de legătură; implementează funcțiile de transfer de biți de date prin medii fizice. La nivel fizic, informațiile sunt prezentate sub formă de semnale electrice sau optice, transformările formei de undă și sunt selectați parametrii mediilor fizice de transmisie a datelor.

În cazuri specifice, poate fi necesar să se implementeze doar o parte din aceste funcții, apoi, în consecință, doar o parte din niveluri sunt disponibile în rețea. Deci, în rețelele LAN simple (neramificate), nu este nevoie de facilități la nivel de rețea și de transport. În același timp, complexitatea funcțiilor stratului de legătură face oportună împărțirea acestuia în două subniveluri în LAN: controlul accesului mediu (MAC) și controlul legăturii logice (LLC - Logical Link Control). Substratul LLC, spre deosebire de substratul MAC, include o parte din funcțiile stratului de legătură care nu sunt legate de caracteristicile mediului de transmisie.

Transmiterea datelor prin rețele ramificate are loc folosind încapsularea/decapsularea bucăților de date. Astfel, un mesaj care a ajuns la nivelul de transport este împărțit în segmente care primesc anteturi și sunt transmise la nivelul de rețea. Un segment este de obicei denumit pachet de nivel de transport. Stratul de rețea organizează transferul de date prin rețele intermediare. Pentru a face acest lucru, segmentul poate fi împărțit în părți (pachete), dacă rețeaua nu acceptă transmiterea segmentelor în ansamblu. Pachetul este furnizat cu propriul antet de rețea (adică are loc încapsularea). La transferul între nodurile unui LAN intermediar, este necesară încapsularea pachetelor în cadre cu o posibilă defalcare a pachetului. Receptorul decapsulează segmentele și reconstruiește mesajul original.

comutarea informațiilor despre protocolul de rețea

Structura generalizată a oricărui software sau sistem informațional poate fi reprezentată, după cum sa menționat mai sus, prin două părți care interacționează:

• parte functionala, care include programe de aplicație care implementează funcțiile zonei de aplicații;
• mediu sau parte de sistem, care asigură executarea programelor aplicative.

Strâns legate de această separare și interconectare sunt două seturi de probleme de standardizare:

1. standarde pentru interfețele dintre programele de aplicație și mediul IS, interfața programului de aplicație (Application Program Interface - API);
2. standarde pentru interfețele de interacțiune între IS-ul însuși și mediul său extern (External Environment Interface - EEI).

Aceste două grupuri de interfețe definesc specificațiile descrierii externe a mediului IS - arhitectura, din punctul de vedere al utilizatorului final, proiectantul IS, programatorul de aplicații care dezvoltă părțile funcționale ale SI.

Specificațiile pentru interfețele externe ale mediului IS și interfețele pentru interacțiunea dintre componentele mediului însuși sunt descrieri precise ale tuturor funcțiilor, serviciilor și formatelor necesare unei anumite interfețe.

Suma totală a acestor descrieri este Model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSI).. Acest model este folosit de mai bine de 30 de ani, a „crescut” din arhitectura de rețea SNA (System Network Architecture) propusă de IBM. Modelul de interconectare a sistemelor deschise este folosit ca bază pentru dezvoltarea multor standarde ISO în domeniul IT. Publicarea acestui standard a rezumat mulți ani de muncă a multor organizații de standardizare binecunoscute și producători de echipamente de telecomunicații.

În 1984, modelul a primit statutul de standard internațional ISO 7498, iar în 1993 a fost lansată o ediție extinsă și completată a ISO 7498-1-93. Standardul are un titlu compozit „Sisteme informatice și de calcul – Interrelația (interacțiunea) sistemelor deschise – Model de referință”. Numele scurt este „Open Systems Interconnection / Basic Reference Model - OSI/BRM”.

Modelul se bazează pe împărțirea mediului de calcul în șapte niveluri, a căror interacțiune este descrisă de standardele relevante și asigură conectarea nivelurilor, indiferent de construcția internă a nivelului în fiecare implementare specifică (Fig. 2.6) .

Orez. 2.6.

Principalul avantaj al acestui model este o descriere detaliată a conexiunilor din mediu în ceea ce privește dispozitivele tehnice și interacțiunile de comunicare. Totuși, nu ține cont de relație, ținând cont de mobilitatea aplicației software.

Avantajele organizării „stratificate” a modelului de interacțiune sunt că oferă dezvoltare independentă standarde de nivel, modularitate în dezvoltarea de hardware și software pentru sisteme informatice și de calcul și contribuie astfel la progresul tehnic în acest domeniu.

Standardul ISO 7498 distinge șapte niveluri (straturi) de interacțiune a informațiilor, care sunt separate unele de altele prin interfețe standard:

1. strat de aplicare (strat de aplicare)
2. stratul de prezentare
3. sesiune (nivel de sesiune)
4. transport
5. reţea
6. canal
7. fizic.

În conformitate cu aceasta, interacțiunea informațională a două sau mai multe sisteme este un set de interacțiuni informaționale ale subsistemelor de nivel, fiecare strat al sistemului informațional local interacționând, de regulă, cu stratul corespunzător al sistemului la distanță. Interacțiunea se realizează folosind protocoalele și interfețele de comunicare adecvate. În plus, folosind tehnici de încapsulare, puteți utiliza aceleași module software la diferite niveluri.

Protocol este un set de algoritmi (reguli) pentru interacțiunea obiectelor de aceleași niveluri ale sistemelor diferite.

Interfață- acesta este un set de reguli în conformitate cu care se realizează interacțiunea cu un obiect de un anumit sau alt nivel. O interfață standard poate fi denumită un serviciu în unele specificații.

Încapsulare este procesul de plasare a blocurilor fragmentate de date de un nivel în blocuri de date de un alt nivel.

La împărțirea mediului pe niveluri, au fost respectate următoarele principii generale:

• nu creați prea multe partiții mici, deoarece acest lucru complică descrierea sistemului de interacțiuni;
• pentru a forma un nivel din funcții ușor localizabile, acest lucru, dacă este necesar, vă permite să reconstruiți rapid nivelul și să schimbați semnificativ protocoalele acestuia pentru a utiliza soluții noi în domeniul arhitecturii, software și hardware, limbaje de programare, structuri de rețea, fără a modifica standardul interfețe de interacțiune și acces;
• au funcții similare la același nivel;
• să creeze niveluri separate pentru a îndeplini astfel de funcții, care se disting clar prin acțiunile sau soluțiile tehnice care le implementează;
• să traseze o graniță între niveluri într-un loc în care descrierea serviciilor este cea mai mică, iar numărul de operațiuni de interacțiuni peste graniță (trecerea graniței) este minimizat;
• pentru a trasa o graniță între niveluri într-un loc unde la un moment dat ar trebui să existe o interfață standard corespunzătoare.

Fiecare strat are o specificație de protocol, adică un set de reguli care guvernează interacțiunea proceselor egale din același nivel și o listă de servicii care descriu o interfață standard cu nivelul superior. Fiecare strat folosește serviciile stratului de dedesubt, fiecare strat de dedesubt oferă servicii stratului de deasupra. Să dăm o scurtă descriere a fiecărui strat, observând că în unele descrieri ale modelului OSI, numerotarea straturilor poate merge în ordine inversă.

Stratul 1 este stratul de aplicare sau stratul de aplicare (stratul de aplicare). Acest nivel este asociat cu procesele de aplicare. Protocoalele de nivel sunt concepute pentru a oferi acces la resursele de rețea și la aplicațiile utilizatorului. La acest nivel este definită interfața cu partea de comunicare a aplicațiilor. Un exemplu de protocoale de nivel de aplicație este protocolul Telnet, care permite unui utilizator să acceseze o „gazdă” (dispozitivul de calcul principal, unul dintre elementele principale dintr-un sistem multi-mașină, sau orice dispozitiv conectat la o rețea și folosind TCP/ protocoale IP) în modul terminal la distanță.

Stratul de aplicație îndeplinește sarcina de a furniza diferite forme interacţiunea proceselor aplicative situate în diverse sisteme de reţea informaţională. Pentru a face acest lucru, îndeplinește următoarele funcții:

• descrierea formelor și metodelor de interacțiune între procesele aplicate;
• performanţă diferite feluri locuri de muncă (gestionarea sarcinilor, transferul de fișiere, managementul sistemului etc.);
• identificarea utilizatorilor (partenerii de interacțiune) prin parole, adrese, semnături electronice;
• definirea abonaților funcționali;
• anunțarea posibilității de acces la noi procese de aplicare;
• determinarea suficienței resurselor disponibile;
• trimiterea cererilor de conectare către alte procese de aplicație;
• depunerea cererilor la nivel reprezentativ pentru metodele necesare de descriere a informațiilor;
• selectarea procedurilor pentru dialogul planificat al proceselor;
• gestionarea datelor schimbate între procesele de aplicare;
• sincronizarea interacțiunii dintre procesele aplicației;
• determinarea calității serviciului (timpul de livrare a blocurilor de date, rata de eroare acceptabilă etc.);
• un acord pentru corectarea erorilor și determinarea validității datelor;
• coordonarea restricţiilor impuse sintaxei (seturi de caractere, structura datelor).

Stratul de aplicare este adesea împărțit în două substraturi. Substratul superior include servicii de rețea. Inferioară - conține elemente de serviciu standard care susțin funcționarea serviciilor de rețea.

Nivelul 2 - Stratul de prezentare. La acest nivel, informațiile sunt convertite în forma în care sunt necesare pentru efectuarea proceselor de aplicare. Stratul de prezentare codifică datele produse de procesele de aplicare și interpretează datele transmise. De exemplu, se efectuează algoritmi de conversie a formatului de prezentare a datelor pentru imprimare - ASCII sau KOI-8. Sau, dacă se utilizează un afișaj pentru vizualizarea datelor, atunci aceste date sunt formate conform unui algoritm dat sub forma unei pagini care este afișată pe ecran.

Stratul reprezentativ îndeplinește următoarele funcții principale:

• alegerea imaginii reprezentărilor dintre opțiunile posibile;
• schimbarea imaginii de reprezentare într-o imagine virtuală dată;
• transformarea sintaxei datelor (coduri, simboluri) în standard;
• definirea formatului de date.

Layer 3 - strat de sesiune sau strat de sesiune (Session Layer). La acest nivel, sesiunile sunt stabilite, menținute și încheiate între obiecte de aplicație reprezentative (procese de aplicație). Un exemplu de protocol de nivel de sesiune este RPC (Remote Procedure Call). După cum sugerează și numele, acest protocol este conceput pentru a afișa rezultatele executării unei proceduri pe o gazdă la distanță. În timpul acestei proceduri, se stabilește o conexiune de sesiune între aplicații. Scopul acestei conexiuni este de a deservi cererile care apar, de exemplu, atunci când o aplicație server interacționează cu o aplicație client.

Stratul de sesiune asigură interacțiunea cu stratul de transport, coordonează recepția și transmiterea datelor unei sesiuni de comunicare, conține funcțiile de gestionare a parolelor, calcularea taxelor pentru utilizarea resurselor rețelei etc. Acest nivel oferă următoarele funcții:

• stabilirea și încetarea unei conexiuni între parteneri la nivel de sesiune;
• efectuarea unui schimb de date normal și urgent între procesele de aplicare;
• sincronizarea conexiunilor de sesiune;
• notificarea proceselor de aplicare a excepțiilor;
• stabilirea de etichete în procesul de aplicare care să permită, după o eroare sau eroare, restabilirea executării acesteia de la cea mai apropiată etichetă;
• întreruperea în cazurile necesare a procesului de aplicare și reluarea corectă a acestuia;
• terminarea sesiunii fără pierdere de date;
• transmiterea de mesaje speciale despre desfășurarea sesiunii.

Stratul 4 este Stratul de transport. Stratul de transport este conceput pentru a gestiona fluxul de mesaje și semnale. Controlul fluxului este o funcție importantă a protocoalelor de transport, deoarece acest mecanism vă permite să asigurați în mod fiabil transmisia de date prin rețele cu o structură eterogenă, în timp ce descrierea rutei include toate componentele sistemului de comunicații care asigură transmisia de date până la nivelul expeditorului. dispozitive către dispozitivele de recepție ale destinatarului. Controlul fluxului constă în așteptarea obligatorie a emițătorului pentru a confirma primirea unui anumit număr de segmente de către receptor. Numărul de segmente pe care un transmițător le poate trimite fără a primi confirmare de la receptor se numește fereastră.

Există două tipuri de protocoale de nivel de transport - protocoale de segmentare și protocoale de datagramă. Segmentarea protocoalelor stratului de transport împarte mesajul original în blocuri de date ale stratului de transport - segmente. Funcția principală a unor astfel de protocoale este de a asigura livrarea acestor segmente la destinație și recuperarea mesajului. Protocoalele datagramelor nu segmentează mesajul, ci îl trimit ca un singur pachet împreună cu informațiile despre adresă. Un pachet de date, numit „datagramă” (Datagramă), este direcționat în rețele cu comutare de adrese sau este transmis prin retea locala program de aplicație sau utilizator.

La nivelul transportului se poate realiza și negocierea straturilor de rețea ale diferitelor rețele incompatibile prin gateway-uri speciale. Stratul luat în considerare determină adresarea sistemelor de abonați și a sistemelor administrative. Sarcina principală a stratului de transport este utilizarea canalelor virtuale așezate între sistemele de abonați care interacționează și sistemele administrative pentru transmiterea blocurilor de date în pachete. Principalele funcții îndeplinite de stratul de transport:

• controlul asupra transferului de blocuri de date și asigurarea integrității acestora;
• detectarea erorilor, eliminarea parțială a acestora, raportarea erorilor necorectate;
• restabilirea transmisiei după defecțiuni și defecțiuni;
• extinderea sau dezagregarea blocurilor de date;
• acordarea de prioritati in transferul de blocuri;
• transmiterea de confirmări despre blocurile de date transmise;
• eliminarea blocurilor în situații de blocaj în rețea.

În plus, stratul de transport poate recupera blocurile de date pierdute niveluri inferioare X.

Layer 5 - strat de rețea (Network Layer). Sarcina principală a protocoalelor de nivel de rețea este de a determina calea care va fi utilizată pentru a livra pachetele de date atunci când se operează protocoale de nivel superior (rutare). Pentru ca un pachet să fie livrat la orice gazdă dată, gazdei trebuie să i se atribuie o adresă de rețea cunoscută de transmițător. Grupuri de gazde, unite după principiul teritorial, formează rețele. Pentru a simplifica sarcina de rutare, adresa de rețea a unei gazde este compusă din două părți: adresa rețelei și adresa gazdei. Astfel, sarcina de rutare este împărțită în două - găsirea unei rețele și găsirea unei gazde în această rețea. Următoarele funcții pot fi efectuate la nivelul rețelei:

• crearea de conexiuni la rețea și identificarea porturilor acestora;
• detectarea și corectarea erorilor care apar în timpul transmiterii printr-o rețea de comunicații;
• controlul fluxului de pachete;
• organizarea (ordonarea) secvenţelor de pachete;
• rutare și comutare;
• segmentarea si consolidarea pachetelor;
• revenirea la starea inițială;
• alegerea tipurilor de servicii.

Layer 6 - strat de legătură sau strat de legătură de date (Data Link Layer). Scopul protocoalelor stratului de legătură este de a asigura transmisia de date într-un mediu de transmisie pe un mediu fizic. În canal se formează un semnal de pornire pentru transmiterea datelor, începerea transmisiei este organizată, transmisia în sine este efectuată, corectitudinea procesului este verificată, canalul este oprit în cazul defecțiunilor și recuperării după eliminarea defecțiunii. , este generat un semnal pentru a termina transmisia și canalul este comutat în modul de așteptare.

Astfel, stratul de legătură poate îndeplini următoarele funcții:

• organizarea (stabilirea, managementul, terminarea) conexiunilor de canal și identificarea porturilor acestora;
• transmitere de blocuri de date;
• detectarea și corectarea erorilor;
• managementul fluxului de date;
• asigurarea transparenței canalelor logice (transfer de date codificate în orice mod peste acestea).

La nivelul de legătură de date, datele sunt transmise sub formă de blocuri numite cadre. Tipul de mediu de transmisie utilizat și topologia acestuia determină în mare măsură tipul de cadru de protocol al stratului de transport care ar trebui utilizat. Când se utilizează topologiile „common bus” (Common Bus) și „one-to-many” (Point-to-Multipoint), protocolul stratului de legătură înseamnă setarea adreselor fizice care vor fi utilizate pentru schimbul de date în mediul de transmisie și procedura de accesare a acestui mediu . Exemple de astfel de protocoale sunt protocoalele Ethernet (în partea relevantă) și HDLC. Protocoalele de nivel de transport, care sunt concepute pentru a funcționa într-un mediu unu-la-unu (Point-to-Point), nu specifică adrese fizice și au o procedură de acces simplificată. Un exemplu de acest tip de protocol este protocolul PPP.

Layer 7 - stratul fizic (Physical Layer). Protocoalele de nivel fizic oferă acces direct la mediul de transmisie a datelor pentru protocoalele de legătură și straturile ulterioare. Datele sunt transmise folosind protocoale de acest nivel sub formă de secvențe de biți (pentru protocoalele seriale) sau grupuri de biți (pentru protocoalele paralele). La acest nivel se determină setul de semnale schimbate între sisteme, parametrii acestor semnale (temporale și electrice) și succesiunea formării semnalului în timpul procedurii de transfer de date.

Stratul fizic îndeplinește următoarele funcții:

• stabilește și deconectează conexiunile fizice;
• transmite o succesiune de semnale;
• „ascultă” în cazurile necesare canale;
• realizează identificarea canalului;
• vă anunță defecțiunile și defecțiunile.

În plus, la acest nivel sunt formulate cerințe pentru caracteristicile electrice, fizice și mecanice ale mijlocului de transmisie, dispozitivelor de transmisie și de conectare.

Niveluri dependente de rețea și independente de rețea. Funcțiile de mai sus de la toate nivelurile pot fi atribuite unuia dintre cele două grupuri: fie funcțiilor concentrate pe lucrul cu aplicații indiferent de dispozitivul de rețea, fie funcțiilor care depind de implementarea tehnică specifică a rețelei.

Primele trei straturi, aplicație, prezentare și sesiune, sunt orientate spre aplicație și practice. nu depinzi din caracteristicile tehnice ale construirii unei rețele. Protocoalele acestor straturi nu sunt afectate de nicio modificare a topologiei rețelei, înlocuirea echipamentelor sau tranziția la o altă tehnologie de rețea.

Orez. 2.9.

Standardizarea interfețelor asigură o transparență completă a interacțiunii, indiferent de modul în care straturile sunt aranjate în implementări (servicii) specifice ale modelului.

Model de rețea OSI(Engleză) deschis sisteme interconectare de bază referinţă model- modelul de referință de bază al interacțiunii sistemelor deschise) - modelul de rețea al stivei de protocol de rețea OSI / ISO.

Datorită dezvoltării prelungite a protocoalelor OSI, principala stivă de protocoale utilizată în prezent este TCP/IP, care a fost dezvoltat înainte de adoptarea modelului OSI și a ieșit din contact cu acesta.

Modelul OSI
Tip de date	Nivel	Funcții
	7. Aplicat (aplicație)	Acces la servicii online
	6. Reprezentant (prezentare)	Reprezentarea și criptarea datelor
	5. Sesiune (sesiune)	Managementul sesiunii
Segmente / Datagrame	4. Transport (transport)	Comunicare directă între punctele finale și fiabilitate
	3. Rețea (rețea)	Determinarea rutei și adresarea logică
	2. Canal (link de date)	Adresarea fizică
	1. Fizic (fizic)	Lucrul cu medii, semnale și date binare

nivele de model osi

În literatura de specialitate, cel mai obișnuit este să începeți descrierea straturilor modelului OSI din al 7-lea strat, numit strat de aplicație, la care aplicațiile utilizatorului accesează rețeaua. Modelul OSI se termină cu primul strat - fizic, care definește standardele cerute de producătorii independenți pentru mediile de transmisie a datelor:

tipul de mediu de transmisie (cablu de cupru, fibră optică, radio etc.),

tipul de modulație a semnalului,

nivelurile de semnal ale stărilor logice discrete (zero și unu).

Orice protocol al modelului OSI trebuie să interacționeze fie cu protocoalele stratului său, fie cu protocoalele unul deasupra și/sau sub nivelul său. Interacțiunile cu protocoalele de la nivelul lor se numesc orizontale, iar cele cu niveluri unul mai mare sau mai jos sunt numite verticale. Orice protocol al modelului OSI poate îndeplini doar funcțiile stratului său și nu poate îndeplini funcțiile altui strat, ceea ce nu este realizat în protocoalele modelelor alternative.

Fiecare nivel, cu un anumit grad de convenționalitate, are propriul său operand - un element de date indivizibil din punct de vedere logic, care poate fi operat la un nivel separat în cadrul modelului și al protocoalelor utilizate: la nivel fizic, cea mai mică unitate este un pic , la nivel de legătură de date informațiile sunt combinate în cadre, la nivel de rețea - în pachete (datagrame), pe transport - în segmente. Orice bucată de date combinată logic pentru transmisie - un cadru, un pachet, o datagramă - este considerată un mesaj. Mesajele în formă generală sunt operanzii nivelurilor de sesiune, prezentare și aplicație.

Tehnologiile de rețea de bază includ straturile fizice și de legătură.

Strat de aplicație

Stratul de aplicație (stratul de aplicație) - nivelul superior al modelului, care asigură interacțiunea aplicațiilor utilizatorului cu rețeaua:

permite aplicațiilor să utilizeze serviciile de rețea:

• acces de la distanță la fișiere și baze de date,

  redirecționare e-mail;

responsabil pentru transferul informațiilor despre servicii;

furnizează aplicațiilor informații despre erori;

generează cereri către nivelul de prezentare.

Protocoale de nivel de aplicație: RDP HTTP (Protocol de transfer hipertext), SMTP (Protocol simplu de transfer de e-mail), SNMP (Protocol simplu de gestionare a rețelei), POP3 (Protocol de birou poștal versiunea 3), FTP (Protocol de transfer de fișiere), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET și altele.

Nivel executiv

Stratul de prezentare (stratul de prezentare; ing. prezentare strat) asigură conversia protocolului și criptarea/decriptarea datelor. Solicitările de aplicație primite de la nivelul de aplicație sunt convertite într-un format pentru transmisie prin rețea la nivelul de prezentare, iar datele primite din rețea sunt convertite în formatul de aplicație. La acest nivel se poate efectua compresia/decompresia sau codificarea/decodarea datelor, precum și redirecționarea cererilor către o altă resursă de rețea dacă acestea nu pot fi procesate local.

Stratul de prezentare este de obicei un protocol intermediar pentru transformarea informațiilor din straturile învecinate. Acest lucru permite comunicarea între aplicații pe sisteme informatice diferite într-un mod care este transparent pentru aplicații. Stratul de prezentare asigură formatarea și transformarea codului. Formatarea codului este utilizată pentru a se asigura că aplicația primește informații pentru procesare care au sens pentru ea. Dacă este necesar, acest strat se poate traduce dintr-un format de date în altul.

Stratul de prezentare se ocupă nu numai de formatele și prezentarea datelor, ci și de structurile de date care sunt utilizate de programe. Astfel, stratul 6 asigură organizarea datelor în timpul transferului acestora.

Pentru a înțelege cum funcționează, imaginați-vă că există două sisteme. Unul folosește codul de schimb de informații binare extins EBCDIC, cum ar fi mainframe-ul IBM, de exemplu, iar celălalt folosește codul de schimb de informații standard american (ASCII) (utilizat de majoritatea celorlalți producători de computere). Dacă aceste două sisteme trebuie să facă schimb de informații, atunci este necesar un strat de prezentare pentru a efectua transformarea și traducerea între cele două formate diferite.

O altă funcție îndeplinită la nivelul de prezentare este criptarea datelor, care este utilizată în cazurile în care este necesar să se protejeze informațiile transmise împotriva primirii de către destinatari neautorizați. Pentru a îndeplini această sarcină, procesele și codul de la nivel de vizualizare trebuie să efectueze transformări de date.

Standardele la nivel de prezentare definesc, de asemenea, modul în care sunt prezentate graficele. În aceste scopuri, poate fi utilizat formatul PICT, un format de imagine folosit pentru a transfera grafica QuickDraw între programe. Un alt format de reprezentare este formatul de fișier imagine TIFF etichetat, care este utilizat în mod obișnuit pentru imagini bitmap de înaltă rezoluție. Următorul standard al stratului de prezentare care poate fi folosit pentru grafică este standardul JPEG.

Există un alt grup de standarde la nivel de prezentare care definesc prezentarea sunetului și a filmelor. Aceasta include Interfața Electronic Musical Instrument (MIDI) pentru reprezentarea digitală a muzicii, dezvoltată de Motion Picture Experts Group a standardului MPEG.

Protocoale de prezentare: AFP - Apple Filing Protocol, ICA - Independent Computing Architecture, LPP - Lightweight Presentation Protocol, NCP - NetWare Core Protocol, NDR - Network Data Representation, XDR - eXternal Data Representation, X.25 PAD - Packet Assembler/Disassembler Protocol .

stratul de sesiune

Stratul de sesiune sesiune strat) asigură menținerea unei sesiuni de comunicare, permițând aplicațiilor să interacționeze între ele pentru o perioadă lungă de timp. Stratul gestionează crearea/încheierea sesiunii, schimbul de informații, sincronizarea sarcinilor, determinarea dreptului de a transfera date și întreținerea sesiunii în perioadele de inactivitate a aplicației.

Protocoale de sesiune: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Password Authentication Protocol), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

strat de transport

Stratul de transport transport strat) este conceput pentru a asigura transmiterea fiabilă a datelor de la expeditor la destinatar. În același timp, nivelul de fiabilitate poate varia într-o gamă largă. Există multe clase de protocoale de nivel de transport, de la protocoale care oferă doar funcții de transport de bază (de exemplu, funcții de transfer de date fără confirmare), până la protocoale care asigură că pachetele de date multiple sunt livrate la destinație în secvența corectă, multiplexarea datelor multiple. fluxuri, oferă mecanism de control al fluxului de date și garantează valabilitatea datelor primite. De exemplu, UDP se limitează la controlul integrității datelor într-o singură datagramă și nu exclude posibilitatea de a pierde un pachet întreg sau de a duplica pachete, perturbând ordinea de primire a pachetelor de date; TCP asigură o transmisie continuă de date fiabilă care exclude pierderea sau încălcarea datelor. ordinea sosirii sau duplicarea lor, pot redistribui datele, rupând porțiuni de date în fragmente și invers, lipind fragmentele într-un singur pachet.

Protocoale de nivel de transport: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

stratul de rețea

Stratul de rețea reţea strat) este conceput pentru a determina modul în care sunt transmise datele. Responsabil cu traducerea adreselor și numelor logice în cele fizice, determinarea celor mai scurte rute, comutarea și rutarea, urmărirea problemelor și „aglomerarea” în rețea.

Protocoalele stratului de rețea direcționează datele de la o sursă la o destinație. Dispozitivele (routerele) care funcționează la acest nivel sunt numite condiționat dispozitive de al treilea nivel (în funcție de numărul de nivel din modelul OSI).

Protocoale de nivel de rețea: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (Connectionless Network Protocol), IPsec (Internet Protocol Security). Protocoale de rutare - RIP, OSPF.

Stratul de legătură

Stratul de legătură date legătură strat) este conceput pentru a asigura interacțiunea rețelelor peste nivelul fizic și controlul erorilor care pot apărea. Ambalează datele primite de la nivelul fizic, reprezentate în biți, în cadre, le verifică integritatea și, dacă este necesar, corectează erorile (formează o cerere repetată pentru un cadru deteriorat) și le trimite la nivelul de rețea. Stratul de legătură poate interacționa cu unul sau mai multe straturi fizice, controlând și gestionând această interacțiune.

Specificația IEEE 802 împarte acest nivel în două subniveluri: mass-media acces Control) reglementează accesul la un mediu fizic partajat, LLC. controlul legăturii logice) oferă serviciu de nivel de rețea.

Comutatoarele, punțile și alte dispozitive funcționează la acest nivel. Aceste dispozitive folosesc adresarea layer 2 (după numărul de strat în modelul OSI).

Protocoale de nivel de legătură - ARCnet, ATMEthernet, comutare automată de protecție Ethernet (EAPS), IEEE 802.2, IEEE 802.11 LAN fără fir, LocalTalk, (MPLS), protocol punct-la-punct (PPP), protocol punct-la-punct prin Ethernet (PPPoE) ), StarLan, Token Ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.

Strat fizic

Stratul fizic fizic strat) - nivelul inferior al modelului, care definește metoda de transfer a datelor, reprezentate în formă binară, de la un dispozitiv (calculator) la altul. Ele transmit semnale electrice sau optice către un cablu sau aer radio și, în consecință, le primesc și le convertesc în biți de date în conformitate cu metodele de codificare a semnalelor digitale.

Hub-urile, repetitoarele de semnal și convertoarele media funcționează și ele la acest nivel.

Funcțiile stratului fizic sunt implementate pe toate dispozitivele conectate la rețea. Pe partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de un adaptor de rețea sau de un port serial. Stratul fizic se referă la interfețele fizice, electrice și mecanice dintre două sisteme. Stratul fizic definește astfel de tipuri de medii de transmisie a datelor ca fibră, pereche răsucită, cablu coaxial, legătură de date prin satelit etc. Tipurile standard de interfețe de rețea legate de stratul fizic sunt: ​​V.35, RS-232, RS-485, Conectori RJ-11, RJ-45, AUI și BNC.

Protocoale de nivel fizic: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIARS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, interfață radio GSMUM ,ITU și ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

Familia TCP/IP

Familia TCP/IP are trei protocoale de transport: TCP, pe deplin compatibil cu OSI, care asigură verificarea primirii datelor; UDP, corespunzătoare stratului de transport doar prin prezența unui port, care asigură schimbul de datagrame între aplicații, negarantând primirea datelor; și SCTP, care a fost dezvoltat pentru a rezolva unele dintre deficiențele TCP și care adaugă câteva caracteristici noi. (Există aproximativ două sute de alte protocoale în familia TCP/IP, dintre care cel mai cunoscut este protocolul de serviciu ICMP, care este utilizat intern pentru a asigura funcționarea; restul nu sunt, de asemenea, protocoale de transport.)

Familia IPX/SPX

În familia IPX/SPX, porturile (numite socket-uri sau socket-uri) apar în protocolul de nivel de rețea IPX, permițând schimbul de datagrame între aplicații (sistemul de operare își rezervă unele dintre socket-uri). Protocolul SPX, la rândul său, completează IPX cu toate celelalte capabilități ale stratului de transport, în deplină conformitate cu OSI.

Pentru adresa gazdă, IPX folosește un identificator format dintr-un număr de rețea de patru octeți (atribuit de routere) și adresa MAC a adaptorului de rețea.

Model TCP/IP (5 straturi)

Nivel de aplicație (5) (Strat de aplicație) sau stratul de aplicație oferă servicii care suportă direct aplicațiile utilizatorului, cum ar fi software de transfer de fișiere, acces la baze de date, e-mail, serviciu de înregistrare a serverului. Acest nivel guvernează toate celelalte niveluri. De exemplu, dacă un utilizator lucrează cu foi de calcul Excel și decide să stocheze un fișier de lucru în directorul său pe un server de fișiere de rețea, atunci stratul de aplicație asigură că fișierul este mutat de la computerul de lucru pe unitatea de rețea în mod transparent pentru utilizator.

Strat de transport (4) (Strat de transport) asigură livrarea pachetelor fără erori și pierderi, precum și în ordinea dorită. De asemenea, descompune blocurile de date transmise în pachete și restaurează datele primite din pachete. Pachetele pot fi livrate cu sau fără conexiune (canal virtual). Stratul de transport este granița și legătura dintre cele trei superioare, care sunt foarte specifice aplicației, și cele trei straturi inferioare, care sunt foarte specifice rețelei.

Strat de rețea (3) (Strat de rețea) este responsabil pentru adresarea pachetelor și traducerea numelor logice (adrese logice, cum ar fi adrese IP sau adrese IPX) la (și invers) adrese MAC de rețea fizică. La același nivel, problema alegerii unei rute (cale) pe care pachetul este livrat la destinație (dacă există mai multe rute în rețea) este rezolvată. La nivel de rețea, funcționează dispozitive de rețea intermediare complexe, cum ar fi routerele.

Strat canal (2) sau strat de legătură de date este responsabil pentru formarea pachetelor (cadrelor) de tip standard pentru această rețea (Ethernet, Token-Ring, FDDI), inclusiv câmpurile de control inițial și final. Aici se realizează și controlul accesului la rețea, erorile de transmisie sunt detectate prin calcularea sumelor de control, iar pachetele eronate sunt retrimise la receptor. Stratul de legătură este împărțit în două substraturi: LLC superior și MAC inferior. Dispozitivele de rețea intermediare, cum ar fi comutatoarele, funcționează la nivelul de legătură.

Strat fizic (1) (Strat fizic)- acesta este cel mai de jos nivel al modelului, care este responsabil pentru codificarea informațiilor transmise în niveluri de semnal acceptate în mediul de transmisie utilizat și decodificarea inversă. De asemenea, definește cerințele pentru conectori, conectori, potrivire electrică, împământare, protecție împotriva interferențelor etc. La nivelul fizic, funcționează dispozitivele de rețea, cum ar fi transceiver-urile, repetoarele și hub-urile repetitoare.

EMIS de bază este un model adoptat de ISO pentru a descrie principiile generale de interacțiune între sistemele informaționale. EMWOS este recunoscut de toate organizațiile internaționale ca bază pentru standardizarea protocoalelor de rețea de informații.

În EMWOS, o rețea de informații este considerată ca un set de funcții care sunt împărțite în grupuri numite niveluri. Împărțirea în niveluri vă permite să faceți modificări la mijloacele de implementare a unui nivel fără a restructura mijloacele altor niveluri, ceea ce simplifică și reduce foarte mult costul de actualizare a instrumentelor pe măsură ce tehnologia se dezvoltă.

EMOS conține șapte niveluri. Mai jos sunt numerele, numele și funcțiile acestora.

nivelul 7 - aplicat (Aplicație): include controale procesului de aplicare; aceste procese pot fi combinate pentru a îndeplini sarcinile atribuite, pentru a face schimb de date între ele. Cu alte cuvinte, la acest nivel, acele date care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în blocuri. Nivelul include, de exemplu, astfel de mijloace pentru interacțiunea programelor de aplicație cum ar fi primirea și stocarea pachetelor în „căsuțe poștale” (cutie poștală).

nivelul 6 - reprezentant (Prezentare): sunt implementate funcții de prezentare a datelor (codare, formatare, structurare). De exemplu, la acest nivel, datele alocate pentru transmitere sunt convertite din codul EBCDIC în ASCII și așa mai departe.

nivelul 5 - sesiune (sesiune): este conceput pentru a organiza și sincroniza dialogul condus de obiectele (stațiile) rețelei. La acest nivel se determină tipul de comunicare (duplex sau half-duplex), începutul și sfârșitul sarcinilor, secvența și modul de schimb de cereri și răspunsuri ale partenerilor care interacționează.

nivelul 4 - transport (transport): conceput pentru a gestiona canale end-to-end într-o rețea de transmisie de date; acest strat asigură comunicarea între punctele finale (spre deosebire de următorul strat de rețea, care asigură transferul de date prin componentele rețelei intermediare). Funcțiile stratului de transport includ multiplexarea și demultiplexarea (asamblarea-dezasamblarea pachetelor), detectarea și eliminarea erorilor în transmisia datelor, implementarea nivelului de serviciu ordonat (de exemplu, viteza ordonată și fiabilitatea transmisiei). La nivelul de transport, pachetele sunt de obicei denumite segmente.

nivelul 3 - rețea (rețea): la acest nivel se controlează transmiterea pachetelor prin noduri și rețele intermediare, se controlează încărcarea în rețea pentru a preveni supraîncărcările care afectează negativ funcționarea rețelei, rutare pachete, adică definirea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele. Rutarea se reduce la definirea canalelor logice. O legătură logică este o conexiune virtuală între două sau mai multe entități de nivel de rețea care permite schimbul de date între aceste entități. Conceptul de canal logic nu corespunde neapărat unei conexiuni fizice a liniilor de transmisie a datelor între punctele conectate. Acest concept este introdus pentru a face abstracție de la implementarea fizică a conexiunii.

nivelul 2 - canal (Legătură, strat de legătură de date): furnizează servicii de schimb de date între obiectele logice ale stratului de rețea anterior și realizează funcții legate de formarea și transmiterea cadrelor, detectarea și corectarea erorilor care apar la nivelul următor, fizic. cadru se numește pachet de nivel de legătură, deoarece un pachet din straturile anterioare poate consta din unul sau mai multe cadre. În LAN, funcțiile stratului de legătură sunt împărțite în două substraturi: controlul accesului la canal(MAC - Medium Access Control) și control canal logic ( LLC - Logical Link Control). Substratul LLC include unele dintre funcțiile stratului de legătură care nu sunt legate de caracteristicile mediului de transmisie. Substratul MAC oferă acces la canalul de date.

nivelul 1 - fizic (fizic): furnizează mijloace mecanice, electrice, funcționale și procedurale pentru stabilirea, menținerea și eliberarea conexiunilor logice între entitățile-legături; implementează funcțiile de transfer de biți de date prin medii fizice. La nivel fizic, informațiile sunt prezentate sub formă de semnale electrice sau optice, transformările formei de undă și sunt selectați parametrii mediilor fizice de transmisie a datelor.

În cazuri specifice, poate fi necesar să se implementeze doar o parte din aceste funcții, apoi, în consecință, doar o parte din niveluri sunt disponibile în rețea. Deci, în rețelele LAN simple (neramificate), nu este nevoie de facilități la nivel de rețea și de transport.

Transmiterea datelor prin rețele extinse are loc atunci când se utilizează încapsulare/decapsulare bucăți de date. Astfel, un mesaj care ajunge la nivelul de transport este împărțit în segmente care primesc anteturi și sunt transmise la stratul de rețea.La nivelul de rețea, un segment poate fi împărțit în părți (pachete) dacă rețeaua nu suportă transmiterea de segmente. ca un intreg, per total. Pachetul este furnizat cu propriul antet de rețea (adică segmentele sunt încapsulate în pachete). Când se transferă între noduri pe un LAN intermediar, poate fi necesar să se împartă pachetele în cadre (adică, încapsularea pachetelor în cadre). La nodul receptor, segmentele sunt decapsulate și mesajul original este restaurat.

Biletul numărul 9

1. Metode de acces în rețelele locale

O rețea locală include câteva zeci, mai rar sute de computere, unite printr-un mediu de transmisie a datelor comun tuturor nodurilor. Unul dintre mediile tipice de transmisie a datelor într-o rețea LAN este o bucată (segment) de cablu coaxial. Nodurile (stațiile de date) sunt conectate la acesta prin echipamentele de terminare a canalului de date, care pot fi computere și echipamente periferice partajate de noduri. Întrucât mediul de transmisie a datelor este comun, iar cererile de schimburi de rețea apar asincron pentru noduri, se pune problema partajării mediului comun între multe noduri, cu alte cuvinte, problema asigurării accesului la rețea.

Acces la retea apelează la interacțiunea unui nod de rețea cu mediul de transmisie a datelor pentru schimbul de informații cu alte noduri. Controlul accesului media este stabilirea unei secvențe în care nodurile sunt autorizate să acceseze media. Autoritatea se referă la dreptul de a iniția anumite acțiuni care sunt acordate în mod dinamic unui obiect, cum ar fi o stație de date într-o rețea de informații.

Metodele de acces pot fi aleatorii sau deterministe. Principala metodă de acces aleatoriu folosită este metoda Acces multiplu Carrier Sense cu detectare a coliziunilor(MDKN/OK). Denumirea în limba engleză a metodei este Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD). Această metodă se bazează pe controlul purtătorului în linia de transmisie a datelor (pe urmărirea prezenței oscilațiilor electrice în linie) și eliminarea coliziunilor care apar ca urmare a încercărilor de a începe simultan transmisia de către două sau mai multe stații. Eliminarea se realizează prin oprirea transmisiei nodurilor aflate în conflict și repetarea încercărilor de a capta linia de către fiecare dintre aceste noduri după o perioadă de timp aleatorie.

MDCH/OK este o metodă de difuzare descentralizată. Toate nodurile au drepturi egale de acces la rețea. Nodurile care au date de transmis prin rețea monitorizează starea conexiunii de date. Dacă linia este liberă, atunci nu există oscilații electrice în ea. Un nod care dorește să înceapă transmisia, care a fost detectat la un moment dat t 1 fără ezitare, captează o linie liberă, adică primește autoritatea de a folosi linia. Orice altă stație care dorește să înceapă transmisia la momentul respectiv t 2 > t 1 la detectarea fluctuațiilor electrice în linie, amânați transmisia până în momentul de față t + t d, Unde t d- întârziere.

Distingeți MDCN/OK persistent și nepersistent, în funcție de modul în care este definit t d. În primul caz, o încercare de a capta canalul are loc imediat după ce acesta este eliberat, ceea ce este acceptabil atunci când sarcina rețelei este scăzută. Cu o sarcină vizibilă, este posibil ca mai multe stații să pretindă accesul la rețea imediat după ce aceasta este liberă și, prin urmare, coliziunile vor deveni frecvente. Prin urmare, se folosește de obicei un MDTC/OK nepersistent, în care întârzierea t d este o variabilă aleatorie.

În timpul funcționării în rețea, fiecare stație analizează partea de adresă a cadrelor transmise prin rețea pentru a detecta și recepționa cadrele destinate acesteia.

Orez. 4.1. Algoritmi de acces conform metodei MDCS/OK

Pe fig. 4.1 prezintă algoritmii de recepție și transmitere a datelor într-unul dintre nodurile cu MDKN / OK.

Conflicte (ciocniri) apar atunci când două sau mai multe noduri încearcă „simultan” să obțină o linie. Conceptul de „simultaneitate a evenimentelor” în legătură cu caracterul finit al vitezei de propagare a semnalelor de-a lungul liniei este specificat ca distanța în timp a evenimentelor cu cel mult 2 d numit fereastra de coliziune, Unde d- timpul de trecere a semnalelor de-a lungul liniei dintre nodurile aflate în conflict. Dacă vreun nod a început transmisia în fereastra de coliziune, atunci suprapunerea semnalelor acestor noduri unul pe celălalt duce la propagarea datelor distorsionate prin rețea. Această distorsiune este utilizată pentru a detecta conflictele. Acest lucru se poate face fie prin compararea în transmițător a datelor transmise pe linie (nedistorsionate) și primite de la aceasta (distorsionate), fie prin apariția unei componente de tensiune DC în linie. Aceasta din urmă se datorează faptului că codul Manchester folosit pentru a reprezenta datele nu are o componentă constantă, care însă apare atunci când este distorsionat. După ce a detectat un conflict, nodul ar trebui să notifice partenerul de conflict despre acest lucru, trimițând un semnal suplimentar de congestie, după care stațiile ar trebui să amâne pentru un timp încercările de a intra pe linie. t d. Este evident că valorile t d trebuie să fie diferit pentru posturile implicate în conflict; de aceea t d- valoare aleatorie. Așteptările sale matematice ar trebui să aibă tendința de a crește pe măsură ce crește numărul de încercări succesive nereușite de a capta linia.

Dintre metodele deterministe de acces la rețeaua de transmisie a datelor, accesorii marker. Metodele de marcare se bazează pe transferul de autoritate de a transfera la unul dintre nodurile de rețea folosind un obiect de informație special numit marker.

Sunt utilizate o serie de metode de acces la marker. De exemplu, în metoda releului trecerea jetonului se face în ordinea de prioritate; in calea sondaj de selecție(transmisie cuantificată) serverul interogează stațiile de date și transmite autoritatea uneia dintre acele stații care sunt gata să transmită. În rețelele peer-to-peer inel, accesul cu jeton tactat este utilizat pe scară largă, în care un jeton circulă în jurul inelului și este folosit de stații pentru a-și transfera datele.

2. Sisteme automate complexe. Tehnologia EPD

Automatizarea integrată a proiectării introduce schimbări fundamentale în tehnologia de proiectare, pornind de la pregătirea datelor inițiale, prezentarea materialelor de referință și informații, metode de rezolvare și evaluare și până la operațiunile finale, adică până la producerea și reproducerea devizelor de proiectare.

În prezent, un număr semnificativ de institute de proiectare din țară au deja experiență în utilizarea programelor de automatizare. etape individualeîn procesul de proiectare. Experiența automatizării proiectării integrate este încă în curs de îmbunătățire și, prin urmare, metodele și procedurile stabile pentru o astfel de proiectare nu au fost încă pe deplin dezvoltate. Cu toate acestea, legătura tranzitorie dintre utilizarea programelor private și automatizarea integrată a procesului de proiectare „sunt linii de proces de proiectare asistată de computer (TLP), care sunt dezvoltate într-o serie de institute de cercetare din țara noastră și din străinătate. TLP reunește mai multe în comun grupuri de lucru (echipe) de proiectare asistată de calculator Sarcina principală TLP este de a îmbunătăți calitatea estimărilor de proiectare și productivitatea proiectanților.

La dezvoltarea proiectelor, TLP poate efectua un anumit set de lucrări de proiectare. În același timp, structura TLP are două subsisteme: proiectare și furnizare. Subsistemele de proiectare sunt direct implicate în procesele de dezvoltare a proiectelor, iar cele furnizoare sunt angajate în pregătirea tehnologică a proceselor de proiectare asistată de calculator (Fig. II.7)

Organizarea, managementul și planificarea procesului de proiectare în TLP se realizează folosind hărțile tehnologice elaborate, care au următoarele trei tipuri: harti tehnologice design (TCH), organigrame executive (ITC) și organigrame organizaționale (OTC). Principala la compilarea unei tehnologii de proiectare a fluxului pentru TLP este TCH (Tabelul II.3), care este compilată în procesul de analiză a tuturor operațiunilor efectuate pe linia de producție, cu definirea timpului de proiectare și a costurilor cu forța de muncă la fiecare etapă.

Baza organizării procesului de proiectare este departamentul de control al calității (Tabelul A.4), care au scopul de a oferi informații despre disponibilitatea software-ului și o listă a operațiunilor de proiectare care alcătuiesc procesul de proiectare considerat.

TLP utilizează un complex de mijloace tehnice, inclusiv un sistem informatic, echipamente organizaționale și facilități de comunicare.

Una dintre primele din țara noastră a fost o linie de producție pentru proiectarea cadrelor portante ale clădirilor civile bazate pe seria II-04-KORT ​​​​(cadru ortogonal).

Tehnologii EPD (Electronic Product Definition). În conformitate cu abordarea EPD, toate informațiile legate de un produs sunt structurate pe tip, scop și sunt legate de succesiunea proceselor tehnologice de producție (mai mult, în conformitate cu structura produsului în sine). Tehnologia EPD asigură dezvoltarea și întreținerea unui model electronic de informații pe parcursul întregului ciclu de viață al produsului (inclusiv marketing, proiectare conceptuală și detaliată, pregătire tehnologică, producție, operare, reparare și eliminare)

Biletul numărul 10

Varietăți de CAD

Clasificarea CAD se realizează în funcție de o serie de criterii, de exemplu, după aplicație, scop, scară (complexitatea sarcinilor de rezolvat), natura subsistemului de bază - nucleul CAD.

Aplicații Cele mai reprezentative și utilizate pe scară largă sunt următoarele grupuri CAD:

• CAD pentru utilizare în industriile generale de inginerie. Ele sunt adesea denumite sisteme CAD mecanice sau sisteme MCAD (CAD mecanice);
• CAD pentru electronica radio: sisteme ECAD (Electronic CAD) sau EDA (Electronic Design Automation);
• CAD în domeniul arhitecturii și construcțiilor.

În plus, se cunosc un număr mare de sisteme CAD specializate, fie alocate în grupele indicate, fie reprezentând o ramură independentă a clasificării. Exemple de astfel de sisteme sunt CAD pentru circuite integrate mari (LSI); CAD aeronave; CAD mașini electrice etc.

Pentru scopul propus distinge între CAD sau subsisteme CAD care oferă diferite aspecte (straturi) de proiectare. Astfel, sistemele CAE/CAD/CAM discutate mai sus apar ca parte a MCAD.

După scară distinge între software și complexe metodologice separate (PMC) ale CAD, de exemplu: un complex pentru analiza rezistenței produselor mecanice în conformitate cu metoda elementelor finite (FEM) sau un complex pentru analiza circuitelor electronice; sisteme PMK; sisteme cu arhitecturi unice de suport nu numai software (software), ci și tehnic (hardware).

Prin natura subsistemului de bază, se disting următoarele tipuri de CAD:

1. CAD bazat pe subsistemul grafică pe computer și modelare geometrică. Aceste sisteme CAD sunt concentrate pe aplicații în care procedura principală de proiectare este proiectarea, adică definirea formelor spațiale și poziția relativă a obiectelor. Acest grup de sisteme include majoritatea CAD-ului din domeniul ingineriei mecanice, construit pe baza nucleelor ​​grafice.

În prezent, sunt utilizate pe scară largă nucleele grafice unificate, care sunt utilizate în mai mult de un sistem CAD (nuclee Parasolid de la EDS Urographies și ACIS de la Intergraph).

2. CAD bazat pe DBMS. Acestea sunt concentrate pe aplicații în care o cantitate mare de date este procesată cu calcule matematice relativ simple. Astfel de sisteme CAD se regăsesc în principal în aplicații tehnice și economice, de exemplu, în proiectarea planurilor de afaceri, dar se regăsesc și în proiectarea unor obiecte precum panourile de control din sistemele de automatizare.

3. CAD bazat pe un pachet de aplicații specific. De fapt, acestea sunt PMC-uri utilizate în mod autonom, de exemplu, modelarea prin simulare a proceselor de producție, calculul rezistenței prin FEM, sinteza și analiza sistemelor automate de control etc. Adesea, astfel de sisteme CAD sunt denumite sisteme StrAU. Exemple sunt programele de proiectare logică bazate pe limbajul VHDL, pachete matematice precum MathCAD.

4. CAD complex (integrat), format dintr-un set de subsisteme de tipurile anterioare. Exemple tipice de sisteme CAD complexe sunt sistemele CAE / CAD / CAM din inginerie mecanică sau CAD BIS. Astfel, CAD LSI include un SGBD și subsisteme pentru proiectarea componentelor, circuite schematice, logice și funcționale, topologia cristalelor, teste pentru testarea adecvării produselor. Pentru a gestiona astfel de sisteme complexe, sunt utilizate medii de sistem specializate.

Comunicarea este o colecție de rețele și servicii de comunicații (Fig. 9.12). Un serviciu de telecomunicații este un ansamblu de facilități care asigură prezentarea de servicii către utilizatori. Rețelele secundare asigură transportul, comutarea semnalelor în serviciile de telecomunicații, rețelele primare furnizează canale secundare. Parte integrantă serviciul corespunzător este echipamentul terminal, care se află la utilizator.

Un exemplu de serviciu este un serviciu telefonic. Oferă servicii de telefonie, transmisie de date etc.

Trebuie remarcat faptul că conceptele de serviciu și serviciu sunt interpretate în literatură în mod ambiguu. Deci, transmisia de date prin rețelele telefonice (folosind serviciul telefonic) este adesea considerată ca un serviciu de transmisie de date prin canale telefonice. De unde rezultă că de îndată ce proprietarul telefonului își conectează computerul cu un modem la rețeaua telefonică, apare serviciul. Ni se pare mai logic să definim când prin serviciu de transmisie de date înțelegem un sistem de comunicații creat special pentru transmiterea datelor, adică. un set de hardware și software, metode de procesare, distribuție și transmitere a datelor.

În același timp, serviciul de date poate oferi și servicii telefonice. Face parte din serviciile de telecomunicații documentare (DES), care asigură schimbul (transmiterea) unei varietăți de informații non-telefonice. Structura serviciilor DES, în conformitate cu, include și servicii de telegraf și transmisii de ziare, telematică. Fiecare serviciu poate avea un număr de utilizări, care sunt clasificate ca servicii din punctul de vedere al utilizatorului.

Schimbul de informații în orice serviciu de telecomunicații trebuie efectuat în conformitate cu anumite reguli prestabilite. Aceste reguli (standarde) sunt dezvoltate de o serie de organizații internaționale de telecomunicații.

Așadar, în 1978, Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) a creat subcomitetul SC16, a cărui sarcină a fost să dezvolte standarde internaționale pentru interconectarea sistemelor deschise. Termenul „sistem deschis” însemna un sistem care poate interacționa cu oricare altul care satisface cerințele unui sistem deschis. Este deschis atunci când este conform cu modelul de referință Open Systems Interconnection (OSI). Modelul de referință OSI este cea mai generală descriere a structurii clădirii standard. Acesta definește relația dintre standardele individuale și oferă o bază pentru a permite dezvoltarea paralelă a numeroaselor standarde cerute de OSI.

Cu toate acestea, standardul OSI trebuie să definească nu numai modelul de referință, ci și un set specific de servicii care satisfac modelul de referință, precum și un set de protocoale care satisfac serviciile pe care sunt proiectați să le implementeze (Figura 9.13). În acest caz, un protocol este înțeles ca un document care definește procedurile și regulile pentru interacțiunea nivelurilor cu același nume ale sistemelor care lucrează între ele.

Ca model de referință, în 1983, a fost aprobat un model cu șapte niveluri (Fig. 9.14), în care toate procesele implementate de un sistem deschis sunt împărțite în niveluri subordonate reciproc. Stratul numerotat inferior oferă servicii stratului superior adiacent acestuia și utilizează serviciile stratului inferior adiacent acestuia pentru aceasta. Nivelul cel mai de sus (7) consumă doar servicii, iar cel mai de jos (1) le oferă doar.

Orez. 9.14. Structura modelului de referință OSI

În modelul cu șapte niveluri, protocoalele nivelurilor inferioare (1-3) sunt concentrate pe transferul de informații, nivelurile superioare (5-7) - pe procesarea informațiilor. Protocoalele stratului de transport sunt uneori evidențiate separat în literatură, deoarece nu sunt direct legate de transferul de informații. Cu toate acestea, acest nivel (4) este mai aproape în funcțiile sale de cele trei niveluri inferioare (1-3) decât de primele trei (5-7). Prin urmare, în viitor ne vom referi la el ca un nivel inferior.

Sarcina tuturor celor șapte niveluri este de a asigura o interacțiune fiabilă între procesele de aplicare. În același timp, procesele de aplicare sunt înțelese ca procesele de introducere, stocare, prelucrare și emitere a informațiilor pentru nevoile utilizatorului. Fiecare nivel își îndeplinește sarcina. Cu toate acestea, nivelurile se acoperă și își verifică reciproc munca.

Protocoale de nivel superior (5-7).Nivel de aplicație (utilizator). este principalul, de dragul ei există toate celelalte niveluri. Se numește aplicație deoarece procesele de aplicație ale sistemului interacționează cu ea, ceea ce trebuie să rezolve o anumită problemă împreună cu procesele de aplicație situate în alte sisteme deschise. Nivelul de aplicare al modelului de referință OSI determină conținutul semantic al informațiilor schimbate de sistemele deschise în procesul de rezolvare în comun a unei probleme precunoscute.

Se numește al șaselea nivel nivelul de prezentare. Acesta definește practic procedura de prezentare a informațiilor transmise în forma de rețea dorită. Acest lucru se datorează faptului că rețeaua combină puncte finale diferite (de exemplu, computere diferite). Dacă toate punctele finale din rețea ar fi de același tip, atunci introducerea stratului de prezentare nu ar fi necesară. Deci, într-o rețea care unește computere de diferite tipuri, informațiile transmise prin rețea trebuie să aibă o anumită formă unificată de prezentare. Este această formă pe care o definește protocolul de al șaselea nivel.

Următorul al cincilea strat de protocoale este numit nivel de sesiune, sau sesiune. Scopul său principal este organizarea modalităților de interacțiune între procesele de aplicație - conectarea proceselor de aplicație pentru interacțiunea lor, organizarea transferului de informații între procese în timpul interacțiunii și „decuplarea” proceselor.

Apoi există patru protocoale de cel mai scăzut nivel macro. Scopul principal al protocoalelor nivel inferior se reduce la mișcarea rapidă și fiabilă a informațiilor. Prin urmare, protocoalele de nivel inferior sunt uneori numite protocoale de rețea de transport. Accesul la rețeaua de transport se realizează prin așa-numitul port. Fiecare proces are propriul său port. Înainte de a intra în rețeaua de transport, informațiile utilizatorului primesc antetul procesului care le-a generat.Rețeaua de transport asigură transferul informațiilor utilizator cu antetul procesului (mesaj) către destinatar, folosind protocoale de nivel inferior pentru aceasta.

Protocoale de nivel scăzut (1-4). Al patrulea strat de transport în Modelul OSI servește la furnizarea de transmitere a mesajelor între două sisteme care interacționează folosind straturi subiacente. Acest strat primește un anumit bloc de date de la superior și trebuie să asigure transportul acestuia prin rețeaua de comunicații către sistemul de la distanță. Nivelurile de deasupra celui de transport nu țin cont de specificul rețelei prin care se transmit datele, „cunoscând” doar sistemele de la distanță cu care interacționează. Stratul de transport trebuie să „știe” cum funcționează rețeaua, ce dimensiuni de blocuri de date acceptă etc.

Următoarele trei straturi inferioare definesc funcționarea nodului de rețea. Protocoalele acestor straturi deservesc așa-numita rețea de transport. Ca orice sistem de transport, această rețea transportă informații fără a fi interesată de conținutul acesteia. sarcina principală această rețea - livrare rapidă și fiabilă a informațiilor.

Sarcina principală al treilea nivel (de rețea) - rutarea mesajelor, în plus, asigură gestionarea fluxului de informații, organizarea și întreținerea canalelor de transport și ține cont și de serviciile oferite.

Stratul de control al legăturii(al doilea nivel), sau canal, este un set de proceduri și metode de gestionare a unui canal de transmisie a datelor (stabilirea unei conexiuni, menținerea și deconectarea acestuia), organizat pe baza unei conexiuni fizice, asigură detectarea și corectarea erorilor.

Tabelul 9.1. Funcții efectuate de straturile de sistem

număr de nivel	Numele nivelului	Funcții implementate de strat
	Aplicat	Reprezentarea sau consumul resurselor informaţionale. Managementul aplicațiilor
	Reprezentant	Reprezentarea (interpretarea) sensului (sensului) informațiilor conținute în procesele aplicate
	sesiune	Organizarea si desfasurarea sesiunilor de interactiune intre procesele de aplicare
	Transport	Transfer de matrice de informații codificate în orice mod
	reţea	Dirijarea și comutarea informațiilor, controlul fluxului de date
	canalizat	Stabilirea, menținerea și deconectarea unei conexiuni
	Fizic	Caracteristicile fizice, mecanice și funcționale ale canalelor

Fizic(primul) nivel asigură o relaţie directă cu mediul de transmisie. Ea definește mecanicul și caracteristici electrice necesare pentru a conecta, menține o conexiune și deconecta un circuit fizic (canal). Aici sunt definite regulile de transmitere a fiecărui bit prin canalul fizic. Canalul poate transmite mai mulți biți deodată (paralel) sau secvențial, așa cum se întâmplă în portul serial RS232.

o scurtă descriere a nivelurile sunt date în tabel. 9.1.

Modelul de referință OSI este un instrument convenabil pentru paralelizarea dezvoltării standardelor pentru interconectarea sistemelor deschise. Ea definește doar conceptul de construcție și interconectare a standardelor între ele și poate servi drept bază pentru standardizarea în diverse domenii de transmitere, stocare și prelucrare a informațiilor.

Împărțirea pe nivele este foarte convenabilă și permite următoarele: - simplificarea designului rețelei și structurarea funcțiilor acesteia - extinderea setului de aplicații concentrate pe utilizatorii rețelei; − să asigure creșterea rețelei în procesul de dezvoltare a acesteia. Cea mai populară din lume este arhitectura de rețea deschisă, care se bazează pe modelul de referință pentru interacțiunea sistemelor deschise sau EMBOS (Open Systems Interconnection / Reference Model), sau pe scurt modelul OSI (OSI). Acest model cu șapte straturi a fost dezvoltat în 1977 împreună de ISO și CCITT (nume modern ITU-T)

Orez. Standarde de rețea IEEE 802

Standarde IEEE 802 Protocoalele și standardele de rețea care acoperă cele două straturi inferioare ale Modelului I (fizic și de legătură) au fost dezvoltate de comitetul IEEE 880.

(abreviat ca IEEE 802). S-au răspândit mai multe metode diferite de construire a acestor niveluri. Mai mult, stratul de legătură are doar sub-stratul inferior - MAC (media acces control) - un inen cu un strat fizic pentru organizarea unui standard de rețea. Astfel, protocoale LLC sublayer (link layer) și multe altele niveluri înalte 3, 4 etc. a rămas independent de standardele de rețea, În fig. În figura 5.16 sunt enumerate principalele standarde de rețea IEEE 802. Trebuie remarcat faptul că standardul FDDI, în ciuda faptului că a fost dezvoltat de o altă organizație, este inclus și în acest grup de standarde de rețea, deoarece este realizat în deplină conformitate cu referința OSI / IEEE 802. model.