Úrovne referenčného modelu interakcie otvorených systémov. Referenčný model prepojenia otvorených systémov (EMOS). sedem úrovní. Hierarchia úrovní, protokoly a zásobníky

Základný EMBOS je model prijatý ISO na popis všeobecné zásady interakcie informačné systémy. EMWOS je uznávaný všetkými medzinárodnými organizáciami ako základ pre štandardizáciu protokolov informačných sietí.

V EMWOS sa informačná sieť považuje za súbor funkcií, ktoré sú rozdelené do skupín nazývaných úrovne. Rozdelenie na úrovne vám umožňuje vykonávať zmeny v prostriedkoch implementácie jednej úrovne bez reštrukturalizácie prostriedkov iných úrovní, čo značne zjednodušuje a znižuje náklady na modernizáciu nástrojov s vývojom technológie.

EMOS obsahuje sedem úrovní. Nižšie sú uvedené ich čísla, názvy a funkcie.

7. úroveň - aplikácia (Aplikácia): zahŕňa nástroje na riadenie aplikačných procesov; tieto procesy je možné kombinovať na vykonávanie pridelených úloh, výmenu údajov medzi sebou. Inými slovami, na tejto úrovni sú tie dáta, ktoré sa majú preniesť cez sieť, určené a naformátované do blokov. Úroveň zahŕňa napríklad také prostriedky na interakciu aplikačných programov, ako je prijímanie a ukladanie balíkov do „mailových schránok“ (mail-box).

6. úroveň - reprezentatívna (Presentation): implementujú sa funkcie prezentácie dát (kódovanie, formátovanie, štruktúrovanie). Napríklad na tejto úrovni sa dáta pridelené na prenos konvertujú z kódu EBCDIC na ASCII atď.

5. úroveň - relácia (Session): určená na organizáciu a synchronizáciu dialógu vedeného objektmi (stanicami) siete. Na tejto úrovni sa určuje typ komunikácie (duplex alebo polovičný duplex), začiatok a koniec úloh, postupnosť a spôsob výmeny požiadaviek a odpovedí interagujúcich partnerov.

4. úroveň - transport (Transport): určený na riadenie koncových kanálov v dátovej sieti; táto vrstva zabezpečuje komunikáciu medzi koncovými bodmi (na rozdiel od ďalšej sieťovej vrstvy, ktorá zabezpečuje prenos dát cez medziľahlé sieťové komponenty). Funkcie transportnej vrstvy zahŕňajú multiplexovanie a demultiplexovanie (skladanie-rozoberanie paketov), ​​detekciu a odstraňovanie chýb pri prenose dát, implementáciu objednanej úrovne služieb (napríklad objednaná rýchlosť a spoľahlivosť prenosu).

3. úroveň - sieť (Network): na tejto úrovni sa tvoria pakety podľa pravidiel tých medziľahlých sietí, ktorými prechádza pôvodný paket a smerujú sa pakety, t.j. definícia a implementácia trás, po ktorých sa pakety prenášajú. Inými slovami, smerovanie je redukované na vytváranie logických kanálov. Logické prepojenie je virtuálne spojenie medzi dvoma alebo viacerými entitami sieťovej vrstvy, ktoré umožňuje výmenu údajov medzi týmito entitami. Koncept logického kanála nemusí nevyhnutne zodpovedať nejakému fyzickému spojeniu liniek prenosu dát medzi pripojenými bodmi. Tento koncept je predstavený s cieľom abstrahovať od fyzickej implementácie spojenia. Ďalšou dôležitou funkciou sieťovej vrstvy po smerovaní je kontrola zaťaženia siete, aby sa zabránilo preťaženiu, ktoré nepriaznivo ovplyvňuje chod siete.

2. vrstva - kanál (Link, data link layer): poskytuje služby výmeny dát medzi logickými objektmi predchádzajúcej sieťovej vrstvy a vykonáva funkcie súvisiace s tvorbou a prenosom rámcov, detekciou a opravou chýb, ktoré sa vyskytnú na ďalšej, fyzickej vrstve. Paket spojovej vrstvy sa nazýva rámec, pretože paket v predchádzajúcich vrstvách môže pozostávať z jedného alebo viacerých rámcov.

1. vrstva – fyzická (Physical): poskytuje mechanické, elektrické, funkčné a procedurálne prostriedky na vytváranie, udržiavanie a rozpájanie logických spojení medzi logickými objektmi spojovacej vrstvy; implementuje funkcie prenosu dátových bitov cez fyzické médiá. Na fyzickej úrovni sa uskutočňuje reprezentácia informácií vo forme elektrických alebo optických signálov, transformácia priebehu, výber parametrov fyzického média na prenos dát.

V špecifických prípadoch môže byť potrebné implementovať iba časť týchto funkcií, potom je v sieti dostupná iba časť úrovní. Takže v jednoduchých (nerozvetvených) LAN nie sú potrebné zariadenia sieťovej a transportnej vrstvy. Zároveň je zložitosť funkcií spojovej vrstvy účelná rozdeliť ju v LAN na dve podúrovne: riadenie prístupu k médiu (MAC) a riadenie logického prepojenia (LLC - Logical Link Control). Podvrstva LLC na rozdiel od podvrstvy MAC obsahuje časť funkcií spojovej vrstvy, ktoré nesúvisia s charakteristikami prenosového média.

Prenos dát cez rozvetvené siete sa uskutočňuje pomocou zapuzdrenia/dekapsulácie dátových blokov. Správa, ktorá dorazila do transportnej vrstvy, je teda rozdelená na segmenty, ktoré prijímajú hlavičky a sú prenášané do sieťovej vrstvy. Segment sa zvyčajne označuje ako paket transportnej vrstvy. Sieťová vrstva organizuje prenos dát cez medziľahlé siete. Na tento účel je možné segment rozdeliť na časti (pakety), ak sieť nepodporuje prenos segmentov ako celku. Paket je dodávaný s vlastnou sieťovou hlavičkou (t.j. dochádza k zapuzdreniu). Pri prenose medzi uzlami medziľahlej LAN je potrebné zapuzdrenie paketov do rámcov s možným rozpadom paketu. Prijímač dekapsuluje segmenty a rekonštruuje pôvodnú správu.

prepínanie informácií sieťového protokolu

Zovšeobecnená štruktúra akéhokoľvek softvéru alebo informačného systému môže byť reprezentovaná, ako je uvedené vyššie, dvoma vzájomne sa ovplyvňujúcimi časťami:

• funkčná časť, ktorá zahŕňa aplikačné programy, ktoré implementujú funkcie aplikačnej oblasti;
• prostredia alebo časti systému, ktorý zabezpečuje vykonávanie aplikačných programov.

S týmto oddelením a prepojením úzko súvisia dva súbory problémov štandardizácie:

1. štandardy pre rozhrania medzi aplikačnými programami a prostredím IS, rozhranie aplikačného programu (Application Program Interface - API);
2. štandardy pre rozhrania interakcie medzi samotným IS a jeho vonkajším prostredím (External Environment Interface - EEI).

Tieto dve skupiny rozhraní definujú špecifikácie vonkajšieho popisu prostredia IS - architektúry, z pohľadu koncového užívateľa, projektanta IS, aplikačného programátora vyvíjajúceho funkčné časti IS.

Špecifikácie pre externé rozhrania prostredia IS a rozhrania pre interakciu medzi komponentmi samotného prostredia sú presným popisom všetkých potrebných funkcií, služieb a formátov konkrétneho rozhrania.

Súčet týchto popisov je Referenčný model OSI (Open Systems Interconnection).. Tento model sa používa už viac ako 30 rokov, „vyrástol“ zo sieťovej architektúry SNA (System Network Architecture) navrhnutej IBM. Model prepojenia otvorených systémov sa používa ako základ pre vývoj mnohých noriem ISO v oblasti IT. Publikácia tejto normy zhrnula dlhoročnú prácu mnohých známych normalizačných organizácií a výrobcov telekomunikačných zariadení.

V roku 1984 model získal štatút medzinárodnej normy ISO 7498 av roku 1993 vyšlo rozšírené a doplnené vydanie ISO 7498-1-93. Norma má zložený nadpis „Informačné a výpočtové systémy – Vzájomné vzťahy (interakcia) otvorených systémov – Referenčný model“. Skrátený názov je "Open Systems Interconnection / Basic Reference Model - OSI/BRM".

Model je založený na rozdelení výpočtového prostredia do siedmich úrovní, ktorých vzájomné pôsobenie je popísané príslušnými normami a zabezpečuje prepojenie úrovní bez ohľadu na vnútornú konštrukciu úrovne v každej konkrétnej implementácii (obr. 2.6). .

Ryža. 2.6.

Hlavnou výhodou tohto modelu je detailný popis prepojení v prostredí z hľadiska technických zariadení a komunikačných interakcií. Neberie však do úvahy vzťah, berúc do úvahy mobilitu aplikačného softvéru.

Výhody „vrstvenej“ organizácie interakčného modelu spočívajú v tom, že poskytuje samostatný rozvojúroveň štandardov, modularita vo vývoji hardvéru a softvéru pre informačné a výpočtové systémy, a tým prispieva k technickému pokroku v tejto oblasti.

Norma ISO 7498 rozlišuje sedem úrovní (vrstiev) interakcie informácií, ktoré sú navzájom oddelené štandardnými rozhraniami:

1. aplikačná vrstva (aplikačná vrstva)
2. prezentačnej vrstvy
3. relácia (úroveň relácie)
4. dopravy
5. siete
6. kanál
7. fyzické.

V súlade s tým je informačná interakcia dvoch alebo viacerých systémov súborom informačných interakcií úrovňových podsystémov, pričom každá vrstva lokálneho informačného systému spravidla interaguje s príslušnou vrstvou vzdialeného systému. Interakcia sa uskutočňuje pomocou vhodných komunikačných protokolov a rozhraní. Okrem toho pomocou techník zapuzdrenia môžete použiť rovnaké softvérové ​​moduly na rôznych úrovniach.

Protokol je súbor algoritmov (pravidiel) pre interakciu objektov rovnakých úrovní rôznych systémov.

Rozhranie- ide o súbor pravidiel, podľa ktorých sa uskutočňuje interakcia s objektom danej alebo inej úrovne. Štandardné rozhranie môže byť v niektorých špecifikáciách označované ako služba.

Zapuzdrenie je proces umiestňovania fragmentovaných blokov údajov jednej úrovne do blokov údajov inej úrovne.

Pri rozdeľovaní prostredia do úrovní boli dodržané tieto všeobecné zásady:

• nevytvárajte príliš veľa malých oddielov, pretože to komplikuje popis systému interakcií;
• vytvoriť úroveň z ľahko lokalizovateľných funkcií, to v prípade potreby umožňuje rýchlo prebudovať úroveň a výrazne zmeniť jej protokoly pre použitie nových riešení v oblasti architektúry, softvéru a hardvéru, programovacích jazykov, sieťových štruktúr, bez zmeny štandardu interakčné a prístupové rozhrania;
• majú podobné funkcie na rovnakej úrovni;
• vytvoriť samostatné úrovne na vykonávanie takých funkcií, ktoré sa jasne odlišujú činnosťami alebo technickými riešeniami, ktoré ich vykonávajú;
• nakresliť hranicu medzi úrovňami v mieste, kde je popis služieb najmenší a počet operácií interakcií cez hranicu (prekročenie hranice) je minimalizovaný;
• nakresliť hranicu medzi úrovňami v mieste, kde by v určitom bode malo existovať zodpovedajúce štandardné rozhranie.

Každá vrstva má špecifikáciu protokolu, t.j. súbor pravidiel, ktoré riadia interakciu peer procesov rovnakej vrstvy, a zoznam služieb, ktoré popisujú štandardné rozhranie s vyššou vrstvou. Každá vrstva využíva služby vrstvy nižšie, každá vrstva nižšie poskytuje služby vrstve vyššie. Uveďme krátky popis každej vrstvy, pričom si všimnime, že v niektorých popisoch modelu OSI môže byť číslovanie vrstiev v opačnom poradí.

Vrstva 1 je aplikačná vrstva alebo aplikačná vrstva (Application Layer). Táto úroveň je spojená s aplikačnými procesmi. Protokoly vrstiev sú navrhnuté tak, aby poskytovali prístup k sieťovým zdrojom a užívateľským aplikáciám. Na tejto úrovni je definované rozhranie s komunikačnou časťou aplikácií. Príkladom protokolov aplikačnej vrstvy je protokol Telnet, ktorý umožňuje používateľovi pristupovať k „hostiteľovi“ (hlavnému výpočtovému zariadeniu, jednému z hlavných prvkov v systéme s viacerými strojmi alebo akémukoľvek zariadeniu pripojenému k sieti a pomocou TCP / IP protokoly) v režime vzdialeného terminálu.

Aplikačná vrstva plní úlohu poskytovania rôzne formy interakcia aplikačných procesov umiestnených v rôznych informačných sieťových systémoch. Na tento účel vykonáva nasledujúce funkcie:

• opis foriem a metód interakcie medzi aplikovanými procesmi;
• výkon rôzne druhyúlohy (správa úloh, prenos súborov, správa systému atď.);
• identifikácia používateľov (interakčných partnerov) ich heslami, adresami, elektronickými podpismi;
• definícia fungujúcich účastníkov;
• oznámenie o možnosti prístupu k novým aplikačným procesom;
• určenie dostatku dostupných zdrojov;
• odosielanie žiadostí o pripojenie iným aplikačným procesom;
• predkladanie žiadostí na reprezentatívnej úrovni o potrebné spôsoby popisu informácií;
• výber postupov pre plánovaný dialóg procesov;
• Správa dát vymieňaných medzi aplikačnými procesmi;
• synchronizácia interakcie medzi aplikačnými procesmi;
• určenie kvality služby (čas dodania dátových blokov, akceptovateľná chybovosť a pod.);
• dohoda o oprave chýb a určení platnosti údajov;
• koordinácia obmedzení uložených na syntax (množiny znakov, štruktúra údajov).

Aplikačná vrstva je často rozdelená na dve podvrstvy. Vrchná podvrstva zahŕňa sieťové služby. Nižšie – obsahuje štandardné obslužné prvky, ktoré podporujú prevádzku sieťových služieb.

Úroveň 2 - Prezentačná vrstva. Na tejto úrovni sa informácie konvertujú do formy, v ktorej sú potrebné na vykonávanie aplikačných procesov. Prezentačná vrstva kóduje dáta produkované aplikačnými procesmi a interpretuje prenášané dáta. Napríklad sa vykonávajú algoritmy na konverziu formátu prezentácie údajov pre tlač - ASCII alebo KOI-8. Alebo, ak sa na vizualizáciu údajov používa displej, potom sa tieto údaje vytvoria podľa daného algoritmu vo forme stránky, ktorá sa zobrazí na obrazovke.

Reprezentatívna vrstva vykonáva tieto hlavné funkcie:

• výber obrazu reprezentácií z možných možností;
• zmena reprezentačného obrazu na daný virtuálny obraz;
• transformácia syntaxe údajov (kódy, symboly) na štandard;
• definovanie formátu údajov.

Vrstva 3 - vrstva relácie alebo vrstva relácie (vrstva relácie). Na tejto úrovni sa vytvárajú, udržiavajú a ukončujú relácie medzi reprezentatívnymi aplikačnými objektmi (aplikačnými procesmi). Príkladom protokolu vrstvy relácie je RPC (Remote Procedure Call). Ako už názov napovedá, tento protokol je navrhnutý tak, aby zobrazoval výsledky vykonania procedúry na vzdialenom hostiteľovi. Počas tohto postupu sa vytvorí spojenie relácie medzi aplikáciami. Účelom tohto spojenia je obsluhovať požiadavky, ktoré vznikajú napríklad pri interakcii serverovej aplikácie s klientskou aplikáciou.

Vrstva relácie zabezpečuje interakciu s transportnou vrstvou, koordinuje príjem a prenos dát jednej komunikačnej relácie, obsahuje funkcie správy hesiel, výpočtu poplatkov za používanie sieťových zdrojov atď. Táto úroveň poskytuje nasledujúce funkcie:

• nadviazanie a ukončenie spojenia medzi partnermi na úrovni relácie;
• vykonávanie bežnej a naliehavej výmeny údajov medzi aplikačnými procesmi;
• synchronizácia pripojení relácií;
• oznamovanie výnimiek aplikačným procesom;
• vytvorenie štítkov v procese aplikácie, ktoré umožňujú po zlyhaní alebo chybe obnoviť jeho vykonávanie z najbližšieho štítku;
• prerušenie v nevyhnutných prípadoch procesu podávania žiadostí a jeho správne obnovenie;
• ukončenie relácie bez straty údajov;
• prenos špeciálnych správ o priebehu relácie.

Vrstva 4 je transportná vrstva. Transportná vrstva je navrhnutá na riadenie toku správ a signálov. Riadenie toku je dôležitou funkciou transportných protokolov, keďže tento mechanizmus umožňuje spoľahlivo zabezpečiť prenos dát cez siete s heterogénnou štruktúrou, pričom popis trasy zahŕňa všetky komponenty komunikačného systému, ktoré zabezpečujú prenos dát až od odosielateľa. zariadenia k prijímacím zariadeniam príjemcu. Kontrola toku spočíva v povinnom čakaní, kým vysielač potvrdí príjem určeného počtu segmentov prijímačom. Počet segmentov, ktoré môže vysielač odoslať bez prijatia potvrdenia od prijímača, sa nazýva okno.

Existujú dva typy protokolov transportnej vrstvy – segmentačné protokoly a datagramové protokoly. Segmentovanie protokolov transportnej vrstvy rozdeľuje pôvodnú správu na dátové bloky transportnej vrstvy – segmenty. Hlavnou funkciou takýchto protokolov je zabezpečiť doručenie týchto segmentov na miesto určenia a obnovenie správy. Datagramové protokoly správu nesegmentujú, ale posielajú ju ako jeden paket spolu s adresou. Balík údajov, nazývaný "datagram" (datagram), je smerovaný v sieťach s prepínaním adries alebo je prenášaný cez lokálna sieť aplikačný program alebo používateľ.

Na transportnej vrstve sa môže uskutočniť aj vyjednávanie sieťových vrstiev rôznych nekompatibilných sietí cez špeciálne brány. Uvažovaná vrstva určuje adresovanie účastníckych systémov a administratívnych systémov. Hlavnou úlohou transportnej vrstvy je použitie virtuálnych kanálov medzi interakčnými účastníckymi systémami a administratívnymi systémami na prenos dátových blokov v paketoch. Hlavné funkcie, ktoré vykonáva transportná vrstva:

• kontrola prenosu dátových blokov a zabezpečenie ich integrity;
• zisťovanie chýb, ich čiastočné odstránenie, hlásenie neopravených chýb;
• obnovenie prenosu po poruchách a poruchách;
• zväčšenie alebo dezagregácia blokov údajov;
• udeľovanie priorít pri prevode blokov;
• prenos potvrdení o prenesených dátových blokoch;
• odstránenie blokov v zablokovaných situáciách v sieti.

Okrem toho môže transportná vrstva obnoviť stratené dátové bloky nižšie úrovne X.

Vrstva 5 - sieťová vrstva (Network Layer). Hlavnou úlohou protokolov sieťovej vrstvy je určiť cestu, ktorá sa použije na doručovanie dátových paketov pri prevádzke protokolov vyššej vrstvy (smerovanie). Aby bol paket doručený akémukoľvek danému hostiteľovi, tomuto hostiteľovi musí byť priradená sieťová adresa, ktorú vysielač pozná. Skupiny hostiteľov, zjednotené podľa územného princípu, tvoria siete. Aby sa zjednodušila úloha smerovania, sieťová adresa hostiteľa sa skladá z dvoch častí: sieťová adresa a adresa hostiteľa. Úloha smerovania je teda rozdelená na dve časti – hľadanie siete a hľadanie hostiteľa v tejto sieti. Na sieťovej vrstve je možné vykonávať nasledujúce funkcie:

• vytváranie sieťových spojení a identifikácia ich portov;
• detekcia a oprava chýb, ktoré sa vyskytnú počas prenosu cez komunikačnú sieť;
• riadenie toku paketov;
• organizácia (poradie) sekvencií balíkov;
• smerovanie a prepínanie;
• segmentácia a konsolidácia paketov;
• návrat do pôvodného stavu;
• výber typov služieb.

Vrstva 6 – linková vrstva alebo dátová linková vrstva (Data Link Layer).Účelom protokolov spojovej vrstvy je zabezpečiť prenos dát na prenosovom médiu cez fyzické médium. V kanáli sa generuje štartovací signál pre prenos dát, organizuje sa začiatok prenosu, uskutočňuje sa samotný prenos, kontroluje sa správnosť procesu, v prípade porúch a obnovy po odstránení poruchy sa kanál vypne , vygeneruje sa signál na ukončenie prenosu a kanál sa prepne do pohotovostného režimu.

Linková vrstva teda môže vykonávať nasledujúce funkcie:

• organizácia (vytvorenie, správa, ukončenie) kanálových spojení a identifikácia ich portov;
• prenos dátových blokov;
• detekcia a oprava chýb;
• riadenie toku údajov;
• zabezpečenie transparentnosti logických kanálov (prenos dát cez ne akýmkoľvek spôsobom zakódovaný).

Na vrstve dátového spojenia sa dáta prenášajú vo forme blokov nazývaných rámce. Typ použitého prenosového média a jeho topológia do značnej miery určujú typ rámca protokolu transportnej vrstvy, ktorý by sa mal použiť. Pri použití topológií „spoločná zbernica“ (Common Bus) a „one-to-many“ (Point-to-Multipoint) znamená protokol spojovej vrstvy nastaviť fyzické adresy, ktoré sa budú používať na výmenu údajov v prenosovom médiu a postup pre prístup k tomuto médiu. Príkladmi takýchto protokolov sú protokoly Ethernet (v príslušnej časti) a HDLC. Protokoly transportnej vrstvy, ktoré sú navrhnuté tak, aby fungovali v prostredí typu one-to-one (Point-to-Point), nešpecifikujú fyzické adresy a majú zjednodušený postup prístupu. Príkladom tohto typu protokolu je protokol PPP.

Vrstva 7 - fyzická vrstva (Physical Layer). Protokoly fyzickej vrstvy poskytujú priamy prístup k médiu na prenos údajov pre spojenie a protokoly následnej vrstvy. Dáta sa prenášajú pomocou protokolov tejto úrovne vo forme sekvencií bitov (pre sériové protokoly) alebo skupín bitov (pre paralelné protokoly). Na tejto úrovni sa určuje súbor signálov vymieňaných medzi systémami, parametre týchto signálov (časové a elektrické) a postupnosť generovania signálu počas procesu prenosu dát.

Fyzická vrstva vykonáva nasledujúce funkcie:

• vytvára a odpája fyzické spojenia;
• vysiela sekvenciu signálov;
• "počúva" v nevyhnutných prípadoch kanály;
• vykonáva identifikáciu kanála;
• upozorní vás na chyby a zlyhania.

Okrem toho sú na tejto úrovni formulované požiadavky na elektrické, fyzikálne a mechanické vlastnosti prenosového média, prenosových a spojovacích zariadení.

Úrovne závislé od siete a nezávislé od siete. Funkcie všetkých vyššie uvedených úrovní možno priradiť do jednej z dvoch skupín: buď funkciám zameraným na prácu s aplikáciami bez ohľadu na sieťové zariadenie, alebo funkciám, ktoré závisia od konkrétnej technickej implementácie siete.

Tri najvyššie vrstvy, aplikácia, prezentácia a relácia, sú orientované na aplikáciu a sú praktické. nezávisia z technických vlastností budovania siete. Protokoly týchto vrstiev nie sú ovplyvnené žiadnymi zmenami v topológii siete, výmenou zariadení alebo prechodom na inú sieťovú technológiu.

Ryža. 2.9.

Štandardizácia rozhrania poskytuje úplnú transparentnosť interakcie bez ohľadu na to, ako sú vrstvy usporiadané v konkrétnych implementáciách (službách) modelu.

Model siete OSI(Angličtina) OTVORENÉ systémov vzájomné prepojenie základné odkaz Model- základný referenčný model interakcie otvorených systémov) - sieťový model zásobníka sieťových protokolov OSI / ISO.

V dôsledku zdĺhavého vývoja protokolov OSI je hlavným zásobníkom protokolov, ktorý sa v súčasnosti používa, TCP/IP, ktorý bol vyvinutý pred prijatím modelu OSI a mimo neho.

Model OSI
Dátový typ	úroveň	Funkcie
	7. Aplikované (aplikácia)	Prístup k online službám
	6. Zástupca (prezentácia)	Reprezentácia a šifrovanie údajov
	5. Relácia (relácia)	Správa relácií
Segmenty / Datagramy	4. Doprava (doprava)	Priama komunikácia medzi koncovými bodmi a spoľahlivosť
	3. Sieť (sieť)	Určenie trasy a logické adresovanie
	2. Kanál (dátové prepojenie)	Fyzické adresovanie
	1. Fyzické (fyzické)	Práca s médiami, signálmi a binárnymi dátami

úrovne modelu osi

V literatúre je najbežnejšie začať popisovať vrstvy modelu OSI od 7. vrstvy, nazývanej aplikačná vrstva, na ktorej pristupujú používateľské aplikácie do siete. Model OSI končí 1. vrstvou – fyzickou, ktorá definuje štandardy požadované nezávislými výrobcami pre médiá na prenos dát:

typ prenosového média (medený kábel, optické vlákno, rádio atď.),

typ modulácie signálu,

úrovne signálu logických diskrétnych stavov (nula a jedna).

Každý protokol modelu OSI musí interagovať buď s protokolmi svojej vrstvy, alebo s protokolmi nad a/alebo pod jej vrstvou. Interakcie s protokolmi na ich úrovni sa nazývajú horizontálne a tie, ktoré majú úroveň o jednu vyššiu alebo nižšiu, sa nazývajú vertikálne. Akýkoľvek protokol modelu OSI môže vykonávať iba funkcie svojej vrstvy a nemôže vykonávať funkcie inej vrstvy, čo sa v protokoloch alternatívnych modelov nevykonáva.

Každá úroveň má s určitou mierou konvenčnosti svoj vlastný operand - logicky nedeliteľný dátový prvok, ktorý je možné prevádzkovať na samostatnej úrovni v rámci modelu a použitých protokolov: na fyzickej úrovni je najmenšou jednotkou bit. , na úrovni dátového spojenia sú informácie kombinované do rámcov, na úrovni siete - do paketov (datagramov), na transporte - do segmentov. Za správu sa považuje akýkoľvek údaj, ktorý je logicky skombinovaný na prenos – rámec, paket, datagram. Sú to správy vo všeobecnej forme, ktoré sú operandmi úrovne relácie, prezentácie a aplikácie.

Základné sieťové technológie zahŕňajú fyzickú a linkovú vrstvu.

Aplikačná vrstva

Aplikačná vrstva (aplikačná vrstva) - najvyššia úroveň modelu, ktorá zabezpečuje interakciu užívateľských aplikácií so sieťou:

umožňuje aplikáciám využívať sieťové služby:

• vzdialený prístup k súborom a databázam,

  preposielanie emailov;

zodpovedný za prenos servisných informácií;

poskytuje aplikáciám informácie o chybách;

generuje požiadavky na prezentačnú vrstvu.

Protokoly aplikačnej vrstvy: RDP HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET a iné.

Výkonná úroveň

Prezentačná vrstva (prezentačná vrstva; eng. prezentácia vrstva) poskytuje konverziu protokolov a šifrovanie/dešifrovanie údajov. Aplikačné požiadavky prijaté z aplikačnej vrstvy sú konvertované do formátu na prenos cez sieť na prezentačnej vrstve a dáta prijaté zo siete sú konvertované do aplikačného formátu. Na tejto úrovni možno vykonať kompresiu/dekompresiu alebo kódovanie/dekódovanie údajov, ako aj presmerovanie požiadaviek na iný sieťový zdroj, ak ich nemožno spracovať lokálne.

Prezentačná vrstva je zvyčajne medziprotokol na transformáciu informácií zo susedných vrstiev. To umožňuje komunikáciu medzi aplikáciami na odlišných počítačových systémoch spôsobom, ktorý je pre aplikácie transparentný. Prezentačná vrstva zabezpečuje formátovanie a transformáciu kódu. Formátovanie kódu sa používa na zabezpečenie toho, aby aplikácia prijímala informácie na spracovanie, ktoré jej dávajú zmysel. V prípade potreby môže táto vrstva prekladať z jedného dátového formátu do druhého.

Prezentačná vrstva sa zaoberá nielen formátmi a prezentáciou údajov, ale zaoberá sa aj dátovými štruktúrami, ktoré programy používajú. Vrstva 6 teda zabezpečuje organizáciu údajov počas ich prenosu.

Aby ste pochopili, ako to funguje, predstavte si, že existujú dva systémy. Jeden používa EBCDIC Extended Binary Information Interchange Code, ako je napríklad mainframe IBM, a druhý používa American Standard Information Interchange Code (ASCII) (používaný väčšinou ostatných výrobcov počítačov). Ak si tieto dva systémy potrebujú vymieňať informácie, potom je potrebná prezentačná vrstva na vykonanie transformácie a prekladu medzi dvoma rôznymi formátmi.

Ďalšou funkciou vykonávanou na úrovni prezentácie je šifrovanie dát, ktoré sa používa v prípadoch, keď je potrebné chrániť prenášané informácie pred ich prijatím neoprávnenými príjemcami. Na splnenie tejto úlohy musia procesy a kód na úrovni zobrazenia vykonať transformácie údajov.

Normy na úrovni prezentácie definujú aj spôsob prezentácie grafiky. Na tieto účely možno použiť formát PICT, obrazový formát používaný na prenos grafiky QuickDraw medzi programami. Ďalším formátom reprezentácie je označený formát obrazového súboru TIFF, ktorý sa bežne používa pre bitmapové obrázky s vysokým rozlíšením. Ďalším štandardom prezentačnej vrstvy, ktorý možno použiť pre grafiku, je štandard JPEG.

Existuje ďalšia skupina štandardov úrovne prezentácie, ktoré definujú prezentáciu zvuku a filmov. To zahŕňa rozhranie Electronic Musical Instrument Interface (MIDI) na digitálnu reprezentáciu hudby, ktoré vyvinula skupina Motion Picture Experts Group pre štandard MPEG.

Prezentačné protokoly: 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.

vrstva relácie

Vrstva relácie relácie vrstva) model zabezpečuje udržiavanie komunikačnej relácie, čo umožňuje aplikáciám vzájomnú interakciu po dlhú dobu. Vrstva riadi vytváranie/ukončenie relácie, výmenu informácií, synchronizáciu úloh, určenie práva na prenos údajov a údržbu relácie počas období nečinnosti aplikácie.

Protokoly relácie: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Protokol na overenie hesla), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

transportná vrstva

Transportná vrstva dopravy vrstva) model je navrhnutý tak, aby zabezpečil spoľahlivý prenos údajov od odosielateľa k príjemcovi. Zároveň sa úroveň spoľahlivosti môže líšiť v širokom rozsahu. Existuje mnoho tried protokolov transportnej vrstvy, od protokolov, ktoré poskytujú iba základné transportné funkcie (napríklad funkcie prenosu dát bez potvrdenia), až po protokoly, ktoré zaisťujú doručenie viacerých dátových paketov na miesto určenia v správnom poradí, multiplexovanie viacerých dát. tokov, poskytujú mechanizmus riadenia toku dát a zaručujú platnosť prijatých dát. Napríklad UDP je obmedzený na kontrolu integrity údajov v rámci jedného datagramu a nevylučuje možnosť straty celého paketu alebo duplikácie paketov, čím sa naruší poradie prijímania dátových paketov; TCP poskytuje spoľahlivý nepretržitý prenos dát, ktorý vylučuje stratu dát alebo porušenie poradie ich príchodu alebo duplikácie, môže redistribuovať dáta, rozdeliť časti dát na fragmenty a naopak, zlepiť fragmenty do jedného balíka.

Protokoly transportnej vrstvy: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

sieťová vrstva

Sieťová vrstva siete vrstva) modely sú určené na určenie spôsobu prenosu údajov. Zodpovedá za preklad logických adries a mien na fyzické, určovanie najkratších trás, prepínanie a smerovanie, sledovanie problémov a „zápchy“ v sieti.

Protokoly sieťovej vrstvy smerujú údaje zo zdroja do cieľa. Zariadenia (smerovače) pracujúce na tejto úrovni sa podmienečne nazývajú zariadenia tretej úrovne (podľa čísla úrovne v modeli OSI).

Protokoly sieťovej vrstvy: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (Connectionless Network Protocol), IPsec (Internet Protocol Security). Smerovacie protokoly - RIP, OSPF.

Linková vrstva

Linková vrstva údajov odkaz vrstva) je navrhnutý tak, aby zabezpečil interakciu sietí na fyzickej vrstve a kontrolu nad chybami, ktoré sa môžu vyskytnúť. Dáta prijaté z fyzickej vrstvy v bitoch zabalí do rámcov, skontroluje ich integritu a v prípade potreby opraví chyby (vytvorí opakovanú požiadavku na poškodený rámec) a odošle do sieťovej vrstvy. Linková vrstva môže interagovať s jednou alebo viacerými fyzickými vrstvami, pričom túto interakciu riadi a riadi.

Špecifikácia IEEE 802 rozdeľuje túto úroveň na dve podúrovne: médiá prístup ovládanie) riadi prístup k zdieľanému fyzickému prostrediu, LLC. ovládanie logického prepojenia) poskytuje službu sieťovej vrstvy.

Na tejto úrovni fungujú prepínače, mosty a ďalšie zariadenia. Tieto zariadenia používajú adresovanie vrstvy 2 (podľa čísla vrstvy v modeli OSI).

Protokoly Link Layer – ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11 wireless LAN,LocalTalk, (MPLS),Point-to-Point Protocol (PPP),Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) ),StarLan,Token ring,Unidirectional Link Detection(UDLD),x.25.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva fyzické vrstva) - nižšia úroveň modelu, ktorá definuje spôsob prenosu dát, reprezentovaných v binárnej forme, z jedného zariadenia (počítača) do druhého. Prenášajú elektrické alebo optické signály do kábla alebo rádiového vzduchu a podľa toho ich prijímajú a konvertujú na dátové bity v súlade so spôsobmi kódovania digitálnych signálov.

Na tejto úrovni fungujú aj rozbočovače, opakovače signálu a konvertory médií.

Funkcie fyzickej vrstvy sú implementované na všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Na strane počítača sú funkcie fyzickej vrstvy vykonávané sieťovým adaptérom alebo sériovým portom. Fyzická vrstva sa vzťahuje na fyzické, elektrické a mechanické rozhrania medzi dvoma systémami. Fyzická vrstva definuje také typy dátových prenosových médií ako vlákno, krútená dvojlinka, koaxiálny kábel, satelitné dátové spojenie atď. Štandardné typy sieťových rozhraní súvisiacich s fyzickou vrstvou sú: V.35, RS-232, RS-485, Konektory RJ-11, RJ-45, AUI a BNC.

Protokoly fyzickej vrstvy: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,Rozhranie rádia GSMM ,ITU a ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

Rodina TCP/IP

Rodina TCP/IP má tri transportné protokoly: TCP, ktorý je plne kompatibilný s OSI, zaisťuje overenie príjmu dát; UDP, ktorý zodpovedá transportnej vrstve len prítomnosťou portu, zaisťuje výmenu datagramov medzi aplikáciami, ktoré garantovaný príjem údajov; a SCTP, ktorý bol vyvinutý na odstránenie niektorých nedostatkov TCP a ktorý pridáva niektoré nové funkcie. (V rodine TCP/IP je asi dvesto ďalších protokolov, z ktorých najznámejší je servisný protokol ICMP, ktorý sa interne používa na zabezpečenie prevádzky, zvyšok tiež nie sú transportné protokoly.)

Rodina IPX/SPX

V rodine IPX/SPX sa v protokole sieťovej vrstvy IPX objavujú porty (nazývané sockety alebo sockety), ktoré umožňujú výmenu datagramov medzi aplikáciami (niektoré sokety si operačný systém vyhradzuje pre seba). Protokol SPX zas dopĺňa IPX so všetkými ostatnými možnosťami transportnej vrstvy v plnom súlade s OSI.

Pre adresu hostiteľa používa IPX identifikátor vytvorený zo štvorbajtového čísla siete (prideleného smerovačmi) a MAC adresy sieťového adaptéra.

TCP/IP model (5 vrstiev)

Úroveň aplikácie (5) (vrstva aplikácie) alebo aplikačná vrstva poskytuje služby, ktoré priamo podporujú používateľské aplikácie, ako je softvér na prenos súborov, prístup k databáze, e-mail, služba prihlásenia na server. Táto úroveň riadi všetky ostatné úrovne. Napríklad, ak používateľ pracuje s tabuľkami programu Excel a rozhodne sa uložiť pracovný súbor do svojho adresára na sieťovom súborovom serveri, potom aplikačná vrstva zabezpečí, aby bol súbor pre používateľa presunutý z pracovného počítača na sieťovú jednotku transparentne.

Transportná (4) vrstva (Transport Layer) zabezpečuje doručenie paketov bez chýb a strát, ako aj v požadovanom poradí. Taktiež rozkladá prenášané dátové bloky na pakety a obnovuje prijaté dáta z paketov. Balíky môžu byť doručené s pripojením alebo bez pripojenia (virtuálny kanál). Transportná vrstva predstavuje hranicu a prepojenie medzi tromi hornými, ktoré sú vysoko špecifické pre aplikáciu, a tromi spodnými vrstvami, ktoré sú vysoko špecifické pre sieť.

Sieťová (3) vrstva (Sieťová vrstva) je zodpovedný za adresovanie paketov a preklad logických názvov (logických adries, ako sú IP adresy alebo IPX adresy) na (a naopak) MAC adresy fyzickej siete. Na rovnakej úrovni je vyriešený problém výberu trasy (cesty), po ktorej je paket doručený do cieľa (ak je v sieti viacero trás). Na úrovni siete fungujú zložité medziľahlé sieťové zariadenia, ako sú smerovače.

Vrstva kanála (2) alebo vrstva dátového spojenia je zodpovedný za vytváranie paketov (rámcov) štandardného typu pre túto sieť (Ethernet, Token-Ring, FDDI), vrátane počiatočného a konečného riadiaceho poľa. Vykonáva sa tu aj kontrola prístupu do siete, chyby prenosu sa zisťujú výpočtom kontrolných súčtov a chybné pakety sa znova odosielajú do prijímača. Linková vrstva je rozdelená na dve podvrstvy: hornú LLC a dolnú MAC. Sprostredkovateľné sieťové zariadenia, ako sú prepínače, pracujú na linkovej vrstve.

Fyzická (1) vrstva (Fyzická vrstva)- je to najnižšia úroveň modelu, ktorá je zodpovedná za kódovanie prenášanej informácie do úrovní signálu akceptovaných v použitom prenosovom médiu a spätné dekódovanie. Definuje tiež požiadavky na konektory, konektory, elektrické prispôsobenie, uzemnenie, ochranu proti rušeniu atď. Na fyzickej vrstve fungujú sieťové zariadenia, ako sú transceivery, opakovače a rozbočovače.

Základný EMIS je model prijatý ISO na opis všeobecných princípov interakcie medzi informačnými systémami. EMWOS je uznávaný všetkými medzinárodnými organizáciami ako základ pre štandardizáciu protokolov informačných sietí.

V EMWOS sa informačná sieť považuje za súbor funkcií, ktoré sú rozdelené do skupín tzv úrovne. Rozdelenie na úrovne vám umožňuje vykonávať zmeny v prostriedkoch implementácie jednej úrovne bez reštrukturalizácie prostriedkov iných úrovní, čo značne zjednodušuje a znižuje náklady na modernizáciu nástrojov s vývojom technológie.

EMOS obsahuje sedem úrovní. Nižšie sú uvedené ich čísla, názvy a funkcie.

7. úroveň - použité (Aplikácia): zahŕňa kontroly aplikačného procesu; tieto procesy je možné kombinovať na vykonávanie pridelených úloh, výmenu údajov medzi sebou. Inými slovami, na tejto úrovni sú tie dáta, ktoré sa majú preniesť cez sieť, určené a naformátované do blokov. Úroveň zahŕňa napríklad také prostriedky na interakciu aplikačných programov, ako je prijímanie a ukladanie balíkov do „mailových schránok“ (mail-box).

6. úroveň - zástupca (prezentácia): sú implementované funkcie prezentácie údajov (kódovanie, formátovanie, štruktúrovanie). Napríklad na tejto úrovni sa dáta pridelené na prenos konvertujú z kódu EBCDIC na ASCII atď.

5. úroveň - relácia (relácia): je určený na organizovanie a synchronizáciu dialógu vedeného objektmi (stanicami) siete. Na tejto úrovni sa určuje typ komunikácie (duplexná alebo poloduplexná), začiatok a koniec úloh, postupnosť a spôsob výmeny požiadaviek a odpovedí interagujúcich partnerov.

4. úroveň - doprava (Doprava): navrhnuté na riadenie koncových kanálov v sieti na prenos údajov; táto vrstva zabezpečuje komunikáciu medzi koncovými bodmi (na rozdiel od ďalšej sieťovej vrstvy, ktorá zabezpečuje prenos dát cez medziľahlé sieťové komponenty). Funkcie transportnej vrstvy zahŕňajú multiplexovanie a demultiplexovanie (skladanie-rozoberanie paketov), ​​detekciu a odstraňovanie chýb pri prenose dát, implementáciu objednanej úrovne služieb (napríklad objednaná rýchlosť a spoľahlivosť prenosu). Na transportnej vrstve sa pakety zvyčajne označujú ako segmenty.

3. úroveň - sieť (Network): na tejto úrovni sa kontroluje prenos paketov cez medziľahlé uzly a siete, kontroluje sa zaťaženie siete, aby sa zabránilo preťaženiu, ktoré nepriaznivo ovplyvňuje prevádzku siete, smerovanie balíky, t.j. definícia a implementácia trás, po ktorých sa pakety prenášajú. Smerovanie spočíva v definovaní logických kanálov. Logické prepojenie je virtuálne spojenie medzi dvoma alebo viacerými entitami sieťovej vrstvy, ktoré umožňuje výmenu údajov medzi týmito entitami. Koncept logického kanála nemusí nevyhnutne zodpovedať nejakému fyzickému spojeniu liniek prenosu dát medzi pripojenými bodmi. Tento koncept je predstavený s cieľom abstrahovať od fyzickej implementácie spojenia.

2. úroveň - kanál (odkaz, vrstva dátového spojenia): poskytuje služby na výmenu dát medzi logickými objektmi predchádzajúcej sieťovej vrstvy a vykonáva funkcie súvisiace s tvorbou a prenosom rámcov, detekciou a opravou chýb, ktoré sa vyskytujú na ďalšej, fyzickej vrstve. rám sa nazýva paket spojovej vrstvy, pretože paket v predchádzajúcich vrstvách môže pozostávať z jedného alebo viacerých rámcov. V LAN sú funkcie spojovej vrstvy rozdelené do dvoch podvrstiev: kontrola prístupu ku kanálu(MAC - Medium Access Control) a ovládanie logického kanála ( LLC – Logical Link Control). Podvrstva LLC zahŕňa niektoré funkcie spojovej vrstvy, ktoré nesúvisia s charakteristikami prenosového média. Podvrstva MAC poskytuje prístup k dátovému kanálu.

1. úroveň - fyzický (fyzický): poskytuje mechanické, elektrické, funkčné a procedurálne prostriedky na vytváranie, udržiavanie a uvoľňovanie logických spojení medzi spojovacími entitami; implementuje funkcie prenosu dátových bitov cez fyzické médiá. Na fyzickej úrovni sa uskutočňuje reprezentácia informácií vo forme elektrických alebo optických signálov, transformácia priebehu, výber parametrov fyzického média na prenos dát.

V špecifických prípadoch môže byť potrebné implementovať iba časť týchto funkcií, potom je v sieti dostupná iba časť úrovní. Takže v jednoduchých (nerozvetvených) LAN nie sú potrebné zariadenia sieťovej a transportnej vrstvy.

Pri používaní dochádza k prenosu dát cez rozsiahle siete enkapsulácia/dekapsulácia kúsky údajov. Správa, ktorá dorazila do transportnej vrstvy je teda rozdelená na segmenty, ktoré prijímajú hlavičky a sú prenášané do sieťovej vrstvy.Na sieťovej vrstve môže byť segment rozdelený na časti (pakety), ak sieť nepodporuje prenos tzv. segmenty ako celok. Paket je dodávaný s vlastnou sieťovou hlavičkou (t.j. segmenty sú zapuzdrené do paketov). Pri prenose medzi uzlami na medziľahlej LAN môže byť potrebné rozdeliť pakety do rámcov (tj zapuzdrenie paketov do rámcov). V prijímacom uzle sú segmenty dekapsulované a pôvodná správa je obnovená.

Lístok číslo 9

1. Metódy prístupu v lokálnych sieťach

Lokálna sieť zahŕňa jednotky alebo desiatky, menej často stovky počítačov, spojených dátovým prenosovým médiom spoločným pre všetky uzly. Jedným z typických médií na prenos údajov v sieti LAN je kus (segment) koaxiálneho kábla. Uzly (dátové stanice) sú k nemu pripojené cez koncové zariadenie dátového kanála, ktorým môžu byť počítače a periférne zariadenia zdieľané uzlami. Pretože médium na prenos dát je spoločné a požiadavky na sieťové výmeny sa pre uzly objavujú asynchrónne, vzniká problém zdieľania spoločného média medzi mnohými uzlami, inými slovami, problém poskytovania prístupu do siete.

Prístup k sieti volať interakciu sieťového uzla s nosičom dát na výmenu informácií s inými uzlami. Riadenie prístupu k médiám je vytvorenie sekvencie, v ktorej sú uzly autorizované na prístup k médiám. Oprávnenie sa vzťahuje na právo iniciovať určité akcie, ktoré sú dynamicky udeľované objektu, ako je napríklad dátová stanica v informačnej sieti.

Prístupové metódy môžu byť náhodné alebo deterministické. Hlavnou používanou metódou náhodného prístupu je metóda Viacnásobný prístup Carrier Sense s detekciou kolízie(MDKN/OK). Anglický názov metódy je Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD). Táto metóda je založená na riadení nosnej v linke prenosu dát (na sledovaní prítomnosti elektrických oscilácií v linke) a eliminácii kolízií, ktoré vznikajú v dôsledku pokusov o súčasné spustenie prenosu dvoma alebo viacerými stanicami. Eliminácia sa vykonáva zastavením prenosu konfliktných uzlov a opakovanými pokusmi o zachytenie linky každým z týchto uzlov po náhodnom časovom období.

MDCH/OK je decentralizovaná metóda vysielania. Všetky uzly majú rovnaké práva na prístup k sieti. Uzly, ktoré majú údaje na prenos cez sieť, monitorujú stav dátového spojenia. Ak je vedenie voľné, potom v ňom nie sú žiadne elektrické oscilácie. Uzol, ktorý si želá spustiť prenos, ktorý sa v určitom časovom bode zistil t 1 bez váhania, zachytáva voľnú čiaru, t.j. dostane oprávnenie na používanie linky. Akákoľvek iná stanica, ktorá chce v danom čase spustiť vysielanie t 2 > t 1 pri zistení elektrických výkyvov vo vedení odložte prenos až na túto chvíľu t + t d, kde t d- meškanie.

Rozlišujte medzi perzistentným a neperzistentným MDCN/OK podľa toho, ako je definovaný t d. V prvom prípade dôjde k pokusu zachytiť kanál ihneď po jeho uvoľnení, čo je prijateľné, keď je zaťaženie siete nízke. Pri citeľnej záťaži je pravdepodobné, že niekoľko staníc si bude nárokovať prístup do siete hneď po jej uvoľnení, a preto budú kolízie časté. Preto sa zvyčajne používa neperzistentné MDTC/OK, pri ktorom sa oneskorenie t d je náhodná premenná.

Počas prevádzky siete každá stanica analyzuje adresovú časť rámcov prenášaných cez sieť, aby zistila a prijala pre ňu určené rámce.

Ryža. 4.1. Prístupové algoritmy podľa metódy MDCS/OK

Na obr. 4.1 ukazuje algoritmy pre príjem a prenos dát v jednom z uzlov s MDKN / OK.

Konflikty (strety) sa vyskytujú, keď sa dva alebo viac uzlov „súčasne“ pokúša získať čiaru. Pojem „súčasnosť udalostí“ v súvislosti s konečnosťou rýchlosti šírenia signálov po vedení je špecifikovaný ako vzdialenosť udalostí v čase nie viac ako 2 d volal kolízne okno, kde d- čas prechodu signálov pozdĺž línie medzi konfliktnými uzlami. Ak niektorý z uzlov začal vysielať v kolíznom okne, potom superpozícia signálov týchto uzlov na sebe vedie k šíreniu skreslených dát sieťou. Toto skreslenie sa používa na detekciu konfliktov. Dá sa to dosiahnuť buď porovnaním údajov vysielaných do vedenia (neskreslených) a prijatých z neho (skreslených) vo vysielači, alebo objavením sa zložky jednosmerného napätia vo vedení. To je spôsobené tým, že kód Manchester použitý na reprezentáciu údajov nemá konštantnú zložku, ktorá sa však objaví, keď je skreslená. Po zistení konfliktu by mal uzol o tom informovať partnera v konflikte odoslaním dodatočného signálu preťaženia, po ktorom by stanice mali na chvíľu odložiť pokusy o vstup na linku. t d. Je zrejmé, že hodnoty t d musia byť odlišné pre stanice zapojené do konfliktu; preto t d- náhodná hodnota. Jeho matematické očakávanie by malo mať tendenciu narastať so zvyšujúcim sa počtom po sebe nasledujúcich neúspešných pokusov zachytiť čiaru.

Medzi deterministické metódy prístupu do siete na prenos údajov patrí napr. značkovacie príslušenstvo. Metódy markerov sú založené na prenose oprávnenia na prenos do jedného zo sieťových uzlov pomocou špeciálneho informačného objektu nazývaného marker.

Používa sa množstvo rôznych metód prístupu k markerom. Napríklad v reléová metóda odovzdanie tokenu sa vykonáva v poradí priority; tým spôsobom výberová anketa(kvantizovaný prenos) server vyzve dátové stanice a odovzdá oprávnenie jednej z tých staníc, ktoré sú pripravené na prenos. V kruhových peer-to-peer sieťach sa široko používa časovaný prístup k tokenu, pri ktorom token obieha po kruhu a stanice ho používajú na prenos svojich údajov.

2. Komplexné automatizované systémy. Technológia EPD

Integrovaná automatizácia projektovania prináša zásadné zmeny v technológii projektovania, počnúc prípravou počiatočných údajov, prezentáciou referenčných a informačných materiálov, metódami riešenia a vyhodnocovania až po finálne operácie, t. j. výrobu a reprodukciu návrhových odhadov.

V súčasnosti má už značné množstvo projekčných ústavov v krajine skúsenosti s používaním automatizačných programov. jednotlivé etapy v procese navrhovania. Skúsenosti s integrovanou automatizáciou navrhovania sa stále zdokonaľujú, a preto stabilné metódy a postupy pre takéto navrhovanie ešte nie sú úplne vyvinuté. Prechodným článkom medzi využívaním súkromných programov a integrovanou automatizáciou procesu navrhovania "sú však technologické linky počítačom podporovaného projektovania (CDA), ktoré sa vyvíjajú v množstve výskumných ústavov u nás i v zahraničí. CPD združuje viacero spoločne pracovné skupiny (tímy) počítačom podporovaného projektovania.Hlavnou úlohou TLP je zlepšovať kvalitu návrhových odhadov a produktivitu projektantov.

Pri vývoji projektov môže TLP vykonávať určitý súbor dizajnérskych prác. Štruktúra TLP má zároveň dva podsystémy: navrhovanie a poskytovanie. Projekčné subsystémy sú priamo zapojené do procesov vývoja projektu a poskytujúce sa podieľajú na technologickej príprave procesov počítačom podporovaného projektovania (obr. II.7).

Organizácia, riadenie a plánovanie procesu navrhovania v TLP sa vykonáva pomocou vyvinutých technologických máp, ktoré majú tieto tri typy: technologické mapy dizajn (TCH), výkonné vývojové diagramy (ITC) a organizačné vývojové diagramy (OTC). Hlavným pri zostavovaní technológie návrhu toku pre TLP je TCH (tabuľka II.3), ktorý sa zostavuje v procese analýzy všetkých operácií vykonávaných na výrobnej linke, s definovaním času návrhu a nákladov práce v každej fáze.

Základom organizácie procesu návrhu sú QCD (tabuľka A.4), ktoré majú poskytnúť informácie o dostupnosti softvéru a zoznam návrhových operácií, ktoré tvoria uvažovaný proces návrhu.

TLP využíva komplex technických prostriedkov vrátane počítačového systému, organizačného vybavenia a komunikačných prostriedkov.

Jednou z prvých u nás bola výrobná linka na navrhovanie nosných rámov občianskych stavieb na základe série II-04-KORT ​​​​(ortogonálny rám).

EPD-technológie (Electronic Product Definition). V súlade s prístupom EPD sú všetky informácie týkajúce sa jedného produktu štruktúrované podľa druhu, účelu a prepojené s postupnosťou technologických výrobných procesov (navyše v súlade so štruktúrou samotného produktu). Technológia EPD zabezpečuje vývoj a údržbu elektronického informačného modelu počas celého životného cyklu produktu (vrátane marketingu, koncepčného a detailného návrhu, technologickej prípravy, výroby, prevádzky, opravy a likvidácie)

Lístok číslo 10

Odrody CAD

Klasifikácia CAD sa vykonáva podľa viacerých kritérií, napríklad podľa aplikácie, účelu, mierky (zložitosti úloh, ktoré sa majú riešiť), povahy základného subsystému - jadra CAD.

Aplikácie Najreprezentatívnejšie a najpoužívanejšie sú nasledujúce skupiny CAD:

• CAD pre použitie vo všeobecnom strojárskom priemysle. Často sa označujú ako mechanické CAD systémy alebo systémy MCAD (Mechanical CAD);
• CAD pre rádiovú elektroniku: systémy ECAD (Electronic CAD) alebo EDA (Electronic Design Automation);
• CAD v oblasti architektúry a stavebníctva.

Okrem toho je známy veľký počet špecializovaných CAD systémov, ktoré sú buď zaradené do uvedených skupín, alebo predstavujú samostatnú vetvu klasifikácie. Príkladmi takýchto systémov sú CAD pre veľké integrované obvody (LSI); CAD lietadiel; CAD elektrické stroje atď.

Na zamýšľaný účel rozlišovať medzi CAD alebo CAD subsystémami, ktoré poskytujú rôzne aspekty (vrstvy) dizajnu. Systémy CAE/CAD/CAM diskutované vyššie sa teda javia ako súčasť MCAD.

Podľa mierky rozlišovať medzi samostatnými softvérovými a metodologickými komplexmi (PMC) CAD, napr.: komplex na analýzu pevnosti mechanických výrobkov v súlade s metódou konečných prvkov (FEM) alebo komplex na analýzu elektronických obvodov; PMC systémy; systémy s unikátnymi architektúrami nielen softvérovej (softvérovej), ale aj technickej (hardvérovej) podpory.

Podľa povahy základného subsystému sa rozlišujú tieto typy CAD:

1. CAD založený na podsystéme počítačovej grafiky a geometrického modelovania. Tieto CAD systémy sú zamerané na aplikácie, kde hlavným návrhovým postupom je návrh, teda definovanie priestorových foriem a vzájomnej polohy objektov. Do tejto skupiny systémov patrí väčšina CAD v oblasti strojárstva, postavená na báze grafických jadier.

V súčasnosti sú vo veľkej miere využívané unifikované grafické jadrá, ktoré sa využívajú vo viacerých CAD systémoch (jadrá Parasolid od EDS Urographies a ACIS od Intergraph).

2. CAD založený na DBMS. Sú zamerané na aplikácie, v ktorých sa spracováva veľké množstvo dát pomerne jednoduchými matematickými výpočtami. Takéto CAD systémy sa nachádzajú prevažne v technických a ekonomických aplikáciách, napríklad pri navrhovaní obchodných plánov, ale nachádzajú sa aj pri navrhovaní objektov, ako sú ovládacie panely v automatizačných systémoch.

3. CAD na základe konkrétneho balíka aplikácií. V skutočnosti ide o autonómne používané PMC, napríklad simulačné modelovanie výrobných procesov, pevnostný výpočet pomocou MKP, syntéza a analýza automatických riadiacich systémov atď. Takéto CAD systémy sa často označujú ako systémy StrAU. Príkladom sú programy logického dizajnu založené na jazyku VHDL, matematické balíky ako MathCAD.

4. Komplexný (integrovaný) CAD, pozostávajúci zo súboru subsystémov predchádzajúcich typov. Typickými príkladmi komplexných CAD systémov sú CAE / CAD / CAM systémy v strojárstve alebo CAD BIS. CAD LSI teda zahŕňa DBMS a podsystémy pre návrh komponentov, schematické, logické a funkčné obvody, topológiu kryštálov, testy na testovanie vhodnosti produktov. Na riadenie takýchto zložitých systémov sa používajú špecializované systémové prostredia.

Komunikácia je súbor sietí a komunikačných služieb (obr. 9.12). Telekomunikačná služba je súbor zariadení, ktoré poskytujú používateľom prezentáciu služieb. Sekundárne siete zabezpečujú prepravu, prepínanie signálov v telekomunikačných službách, primárne siete zásobujú sekundárne kanály. Neoddeliteľnou súčasťou príslušnou službou je koncové zariadenie, ktoré sa nachádza u užívateľa.

Príkladom služby je telefonická služba. Poskytuje telefónne služby, prenos dát a pod.

Treba poznamenať, že pojmy služba a služba sa v literatúre vykladajú nejednoznačne. Takže prenos dát cez telefónne siete (pomocou telefónnej služby) sa často považuje za službu prenosu dát cez telefónne kanály. Z toho vyplýva, že akonáhle majiteľ telefónu pripojí svoj počítač s modemom k telefónnej sieti, služba sa objaví. Logickejšie sa nám zdá definovať, kedy službou prenosu dát rozumieme komunikačný systém špeciálne vytvorený na prenos dát, t.j. súbor hardvéru a softvéru, spôsoby spracovania, distribúcie a prenosu údajov.

Zároveň môže dátová služba poskytovať aj telefónne služby. Je súčasťou dokumentárnych telekomunikačných služieb (DES), ktoré zabezpečujú výmenu (prenos) rôznych netelefonických informácií. Štruktúra služieb DES v súlade s zahŕňa aj telegrafné služby a prenosy novín, telematiku. Každá služba môže mať množstvo použití, ktoré sú z pohľadu používateľa klasifikované ako služby.

Výmena informácií v akýchkoľvek telekomunikačných službách musí prebiehať podľa určitých, vopred stanovených pravidiel. Tieto pravidlá (štandardy) sú vypracované množstvom medzinárodných telekomunikačných organizácií.

V roku 1978 teda Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) vytvorila podvýbor SC16, ktorého úlohou bolo vyvinúť medzinárodné štandardy pre prepojenie otvorených systémov. Pojem „otvorený systém“ znamenal systém, ktorý môže interagovať s akýmkoľvek iným, ktorý spĺňa požiadavky otvoreného systému. Je otvorený, keď je v súlade s referenčným modelom Open Systems Interconnection (OSI). Referenčný model OSI je najvšeobecnejším popisom štruktúry budovy podľa noriem. Definuje vzťah medzi jednotlivými normami a poskytuje základ pre umožnenie paralelného vývoja mnohých noriem požadovaných OSI.

Norma OSI však musí definovať nielen referenčný model, ale aj špecifickú množinu služieb, ktoré spĺňajú referenčný model, ako aj množinu protokolov, ktoré spĺňajú služby, ktoré majú implementovať (obrázok 9.13). Protokolom sa v tomto prípade rozumie dokument, ktorý definuje postupy a pravidlá pre interakciu rovnomenných úrovní navzájom spolupracujúcich systémov.

Ako referenčný model bol v roku 1983 schválený sedemúrovňový model (obr. 9.14), v ktorom sú všetky procesy realizované otvoreným systémom rozdelené do vzájomne podriadených úrovní. Vrstva s nižším číslom poskytuje služby hornej vrstve, ktorá s ňou susedí, a využíva na to služby nižšej vrstvy, ktorá s ňou susedí. Najvyššia (7) úroveň iba spotrebúva služby a najspodnejšia (1) ich iba poskytuje.

Ryža. 9.14. Štruktúra referenčného modelu OSI

V sedemúrovňovom modeli sú protokoly nižších úrovní (1-3) zamerané na prenos informácií, vyššie úrovne (5-7) - na spracovanie informácií. Protokoly transportnej vrstvy sa niekedy v literatúre vyčleňujú samostatne, pretože priamo nesúvisia s prenosom informácií. Táto úroveň (4) je však svojimi funkciami bližšie k trom nižším úrovniam (1-3) ako k najvyšším trom (5-7). Preto ho v budúcnosti budeme označovať ako nižší stupeň.

Úlohou všetkých siedmich úrovní je zabezpečiť spoľahlivú interakciu medzi aplikačnými procesmi. Aplikačnými procesmi sa zároveň rozumejú procesy zadávania, uchovávania, spracovania a vydávania informácií pre potreby užívateľa. Každá úroveň plní svoju úlohu. Úrovne sa však navzájom zaisťujú a kontrolujú svoju prácu.

Protokoly vyššej úrovne (5-7).Aplikačná (používateľská) úroveň je hlavná, kvôli nej existujú všetky ostatné úrovne. Aplikácia sa nazýva preto, lebo s ňou interagujú aplikačné procesy systému, ktoré musia riešiť nejaký problém spolu s aplikačnými procesmi umiestnenými v iných otvorených systémoch. Aplikačná úroveň referenčného modelu OSI určuje sémantický obsah informácií vymieňaných medzi otvorenými systémami v procese spoločného riešenia nejakého vopred známeho problému.

Šiesta úroveň je tzv úroveň prezentácie. Definuje v podstate postup prezentácie prenášaných informácií v požadovanej sieťovej forme. Je to spôsobené tým, že sieť kombinuje rôzne koncové body (napríklad rôzne počítače). Ak by boli všetky koncové body v sieti rovnakého typu, potom by zavedenie prezentačnej vrstvy nebolo potrebné. Takže v sieti, ktorá spája počítače rôznych typov, musia mať informácie prenášané cez sieť určitú jednotnú formu prezentácie. Práve túto formu definuje protokol šiestej úrovne.

Ďalšia piata vrstva protokolov sa nazýva úroveň relácie, alebo reláciu. Jeho hlavným účelom je organizácia spôsobov interakcie medzi aplikačnými procesmi – prepojenie aplikačných procesov na ich interakciu, organizácia prenosu informácií medzi procesmi pri interakcii a „odpojenie“ procesov.

Potom sú tu štyri protokoly najnižšej makroúrovne. Hlavný účel protokolov nižší level Ide o rýchly a spoľahlivý pohyb informácií. Preto sa protokoly nižšej vrstvy niekedy nazývajú protokoly transportnej siete. Prístup k dopravnej sieti sa uskutočňuje cez prístav tzv. Každý proces má svoj vlastný port. Pred vstupom do transportnej siete dostane užívateľská informácia hlavičku procesu, ktorý ju vygeneroval Transportná sieť zabezpečuje prenos užívateľskej informácie s hlavičkou procesu (správy) k adresátovi, pričom na to využíva protokoly nižšej úrovne.

Nízkoúrovňové protokoly (1-4). Po štvrté transportná vrstva v Model OSI slúži na poskytovanie preposielania správ medzi dvoma interagujúcimi systémami pomocou základných vrstiev. Táto vrstva prijíma nejaký blok dát od nadriadeného a musí zabezpečiť jeho transport cez komunikačnú sieť do vzdialeného systému. Úrovne ležiace nad transportnou nezohľadňujú špecifiká siete, cez ktorú sa dáta prenášajú, „poznajú“ len vzdialené systémy, s ktorými interagujú. Transportná vrstva musí „vedieť“, ako sieť funguje, aké veľkosti dátových blokov prijíma atď.

Nasledujúce tri nižšie vrstvy definujú fungovanie sieťového uzla. Protokoly týchto vrstiev obsluhujú takzvanú transportnú sieť. Ako každý transportný systém, aj táto sieť prenáša informácie bez toho, aby sa zaujímala o jej obsah. hlavnou úlohou táto sieť - rýchle a spoľahlivé doručovanie informácií.

Hlavná úloha tretia (sieťová) úroveň - smerovanie správ, okrem toho zabezpečuje riadenie toku informácií, organizáciu a údržbu transportných kanálov a zohľadňuje aj poskytované služby.

Vrstva riadenia prepojenia(druhá úroveň), alebo kanál, je súbor procedúr a metód na riadenie dátového prenosového kanála (nadviazanie spojenia, jeho udržiavanie a odpojenie), organizovaný na základe fyzického spojenia, zabezpečuje detekciu a opravu chýb.

Tabuľka 9.1. Funkcie vykonávané systémovými vrstvami

číslo úrovne	Názov úrovne	Funkcie implementované vrstvou
	Aplikované	Reprezentácia alebo spotreba informačných zdrojov. Správa aplikácií
	Reprezentatívny	Reprezentácia (interpretácia) významu (významu) informácií obsiahnutých v aplikovaných procesoch
	relácie	Organizovanie a vedenie stretnutí interakcie medzi aplikačnými procesmi
	Doprava	Prenos polí informácií zakódovaných akýmkoľvek spôsobom
	siete	Smerovanie a prepínanie informácií, riadenie toku dát
	odvádzané	Nadviazanie, udržiavanie a odpojenie spojenia
	Fyzické	Fyzikálne, mechanické a funkčné vlastnosti kanálov

Fyzické(prvý) úrovni poskytuje priamy vzťah s prenosovým médiom. Definuje mechanické a elektrické charakteristiky potrebné na pripojenie, udržanie spojenia a odpojenie fyzického obvodu (kanálu). Tu sú definované pravidlá pre prenos každého bitu cez fyzický kanál. Kanál môže prenášať niekoľko bitov naraz (paralelne) alebo postupne, ako sa to deje na sériovom porte RS232.

stručný popisúrovne sú uvedené v tabuľke. 9.1.

Referenčný model OSI je pohodlný nástroj na paralelizáciu vývoja štandardov pre prepojenie otvorených systémov. Definuje len pojem konštrukcie a vzájomného prepojenia štandardov medzi sebou a môže slúžiť ako základ pre štandardizáciu v rôznych oblastiach prenosu, uchovávania a spracovania informácií.

Rozdelenie do úrovní je veľmi pohodlné a umožňuje: - zjednodušiť návrh siete a štruktúrovať jej funkcie - rozšíriť množinu aplikácií zameraných na používateľov siete; − zabezpečiť rast siete v procese jej rozvoja. Najpopulárnejšia vo svete sa dočkala otvorenej sieťovej architektúry, ktorá je založená na referenčnom modeli pre interakciu otvorených systémov alebo EMBOS (Open Systems Interconnection / Reference Model), alebo stručne na modeli OSI (OSI). Tento sedemvrstvový model bol vyvinutý v roku 1977 spoločne ISO a CCITT (moderný názov ITU-T)

Ryža. Sieťové štandardy IEEE 802

štandardy IEEE 802 Sieťové protokoly a štandardy pokrývajúce dve nižšie vrstvy Modelu I (fyzickú a linkovú) vyvinul výbor IEEE 880.

(skrátene IEEE 802). Rozšírilo sa niekoľko rôznych metód konštrukcie týchto úrovní. Linková vrstva má navyše iba svoju nižšiu podvrstvu - MAC (riadenie prístupu k médiám) - inen s fyzickou vrstvou na organizáciu sieťového štandardu. Preto protokoly podvrstvy LLC (linková vrstva) a ďalšie vysoké úrovne 3, 4 atď. zostal nezávislý od sieťových štandardov, Na obr. Obrázok 5.16 zobrazuje hlavné sieťové štandardy IEEE 802. Treba poznamenať, že štandard FDDI, napriek tomu, že bol vyvinutý inou organizáciou, je tiež zahrnutý do tejto skupiny sieťových štandardov, pretože je vyrobený v úplnom súlade s referenciou OSI / IEEE 802 Model.