рівні еталонної моделі взаємодії відкритих систем. Еталонна модель взаємозв'язку відкритих систем (Емвос). сім рівнів. Ієрархія рівнів, протоколи та стеки

Базова ЕМВОС – це модель, прийнята ISO для опису загальних принципіввзаємодії інформаційних систем. ЕМВОС визнано всіма міжнародними організаціями як основу для стандартизації протоколів інформаційних мереж.

У ЕМВОС інформаційна мережа сприймається як сукупність функцій, які поділяються на групи, звані рівнями. Поділ на рівні дозволяє вносити зміни до засобів реалізації одного рівня без перебудови коштів інших рівнів, що значно спрощує та здешевлює модернізацію засобів у міру розвитку техніки.

ЕМВОС містить сім рівнів. Нижче наведено їхні номери, назви та функції.

7-й рівень - прикладний (Application): включає засоби управління прикладними процесами; ці процеси можуть поєднуватися для виконання поставлених завдань, обмінюватися між собою даними. Іншими словами, на цьому рівні визначаються та оформлюються в блоки ті дані, які підлягають передачі по мережі. Рівень включає, наприклад, такі засоби для взаємодії прикладних програм, як прийом та зберігання пакетів у "поштових скриньках" (mail-box).

6-й рівень - представницький (Presentation): реалізуються функції представлення даних (кодування, форматування, структурування). Наприклад, цьому рівні виділені передачі дані перетворюються з коду ЕBCDIC в ASCII тощо.

5-й рівень - сеансовий (Session): призначений для організації та синхронізації діалогу, що ведеться об'єктами (станціями) мережі. На цьому рівні визначаються тип зв'язку (дуплекс або напівдуплекс), початок та закінчення завдань, послідовність та режим обміну запитами та відповідями взаємодіючих партнерів.

4-й рівень - транспортний (Transport): призначений керувати наскрізними каналами у мережі передачі; цьому рівні забезпечується зв'язок між кінцевими пунктами (на відміну наступного мережного рівня, у якому забезпечується передача даних через проміжні компоненти мережі). До функцій транспортного рівня відносяться мультиплексування та демультиплексування (складання-розбирання пакетів), виявлення та усунення помилок у передачі даних, реалізація замовленого рівня послуг (наприклад, замовленої швидкості та надійності передачі).

3-й рівень - мережевий (Network): цьому рівні відбувається формування пакетів за правилами тих проміжних мереж, якими проходить вихідний пакет, і маршрутизація пакетів, тобто. визначення та реалізація маршрутів, якими передаються пакети. Інакше кажучи, маршрутизація зводиться до утворення логічних каналів. Логічним каналом називається віртуальне з'єднання двох або більше об'єктів мережного рівня, при якому можливий обмін даними між цими об'єктами. Поняття логічного каналу необов'язкове відповідність якогось фізичного з'єднання ліній передачі даних між пунктами, що зв'язуються. Це введено для абстрагування від фізичної реалізації сполуки. Ще однією важливою функцією мережного рівня після маршрутизації є контроль навантаження на мережу з метою запобігання перевантаженням, що негативно впливають на роботу мережі.

2-й рівень - канальний (Link, рівень ланки даних): надає послуги з обміну даними між логічними об'єктами попереднього мережного рівня та виконує функції, пов'язані з формуванням та передачею кадрів, виявлення та виправлення помилок, що виникають на наступному, фізичному рівні. Кадром називається пакет канального рівня, оскільки пакет попередніх рівнях може складатися з однієї чи багатьох кадрів.

1-й рівень - фізичний (Physical): надає механічні, електричні, функціональні та процедурні засоби для встановлення, підтримки та роз'єднання логічних сполук між логічними об'єктами канального рівня; реалізує функції передачі бітів даних через фізичні середовища. Саме фізично здійснюються подання інформації як електричних чи оптичних сигналів, перетворення форми сигналів, вибір параметрів фізичних середовищ передачі.

У конкретних випадках може виникати потреба у реалізації лише частини названих функцій, тоді відповідно в мережі є лише частина рівнів. Так, у простих (нерозгалужених) ЛОМ відпадає необхідність у засобах мережного та транспортного рівнів. У той же час складність функцій канального рівня робить доцільним його поділ у ЛОМ на два підрівні: управління доступом до каналу (МАС – Medium Access Control) та управління логічним каналом (LLC – Logical Link Control). До рівня LLC на відміну від рівня МАС відноситься частина функцій канального рівня, не пов'язаних з особливостями передавального середовища.

Передача даних через розгалужені мережі відбувається за використання інкапсуляції/декапсуляції порцій даних. Так, повідомлення, що на транспортний рівень, ділиться на сегменти, які отримують заголовки і передаються на мережевий рівень. Сегмент зазвичай називають пакет транспортного рівня. Мережевий рівень організує передачу даних через проміжні мережі. Для цього сегмент може бути розділений на частини (пакети), якщо мережа не підтримує передачу сегментів. Пакет забезпечується своїм мережевим заголовком (тобто відбувається інкапсуляція). При передачі між вузлами проміжної ЛОМ потрібно інкапсуляція пакетів у кадри з можливою розбивкою пакета. Приймач декапсулює сегменти та відновлює вихідне повідомлення.

мережа протокол інформаційний комутація

Узагальнена структура будь-якої програмної чи інформаційної системи може бути представлена, як було зазначено вище, двома взаємодіючими частинами:

• функціональної частини, Що включає прикладні програми, які реалізують функції прикладної області;
• середовища або системної частини, Забезпечує виконання прикладних програм.

З таким поділом та забезпеченням взаємозв'язку тісно пов'язані дві групи питань стандартизації:

1. стандарти інтерфейсів взаємодії прикладних програм із середовищем ІВ, прикладний програмний інтерфейс (Application Program Interface – API);
2. стандарти інтерфейсів взаємодії самої ІВ із зовнішнім для неї середовищем (External Environment Interface - EEI).

Ці дві групи інтерфейсів визначають специфікації зовнішнього опису середовища ІВ - архітектуру, з погляду кінцевого користувача, проектувальника ІВ, прикладного програміста, що розробляє функціональні частини ІВ.

Специфікації зовнішніх інтерфейсів середовища ІВ та інтерфейсів взаємодії між компонентами самого середовища - це точні описи всіх необхідних функцій, служб та форматів певного інтерфейсу.

Сукупність таких описів складає еталонну модель взаємозв'язку відкритих систем (OSI). Ця модель використовується понад 30 років, вона "виросла" із мережевої архітектури SNA (System Network Architecture), запропонованої компанією IBM. Модель взаємозв'язку відкритих систем використовується як основа розробки багатьох стандартів ISO в області ІТ. Публікація цього стандарту підбила підсумок багаторічної роботи багатьох відомих організацій і виробників телекомунікаційних засобів.

В 1984 модель отримала статус міжнародного стандарту ISO 7498, а в 1993 вийшло розширене і доповнене видання ISO 7498-1-93. Стандарт має складовий заголовок "Інформаційно-обчислювальні системи - Взаємозв'язок (взаємодія) відкритих систем - Еталонна модель". Коротка назва - "Еталонна модель взаємозв'язку (взаємодії) відкритих систем" (Open Systems Interconnection/Basic Reference Model - OSI/BRM).

Модель заснована на розбиття обчислювального середовища на сім рівнів, взаємодія між якими описується відповідними стандартами та забезпечує зв'язок рівнів незалежно від внутрішньої побудови рівня в кожній конкретній реалізації (рис. 2.6).

Рис. 2.6.

Основною перевагою цієї моделі є детальний опис зв'язків у середовищі з погляду технічних пристроїв та комунікаційних взаємодій. Водночас вона не бере до уваги взаємозв'язок з урахуванням мобільності прикладного програмного забезпечення.

Переваги "шарової" організації моделі взаємодії полягають у тому, що вона забезпечує незалежну розробкурівневих стандартів, модульність розробок апаратури та програмного забезпечення інформаційно-обчислювальних систем і тим самим сприяє технічному прогресу в цій галузі.

У стандарті ISO 7498 виділено сім рівнів (шарів) інформаційної взаємодії, які відокремлені один від одного стандартними інтерфейсами:

1. рівень програми (прикладний рівень)
2. рівень уявлення
3. сеансовий (рівень сесії)
4. транспортний
5. мережевий
6. канальний
7. фізичний.

Відповідно, інформаційна взаємодія двох або більше систем являє собою сукупність інформаційних взаємодій рівневих підсистем, причому кожен шар локальної інформаційної системи взаємодіє, як правило, з відповідним шаром віддаленої системи. Взаємодія здійснюється за допомогою відповідних протоколів зв'язку та інтерфейсів. Крім того, застосовуючи методи інкапсуляції, можна використовувати ті самі програмні модулі на різних рівнях.

Протоколомє набір алгоритмів (правил) взаємодії об'єктів однойменних рівнів різних систем.

Інтерфейс- це сукупність правил, відповідно до якими здійснюється взаємодія з об'єктом цього чи іншого рівня. Стандартний інтерфейс деяких специфікацій може називатися послугою.

Інкапсуляція- це процес розміщення фрагментованих блоків даних одного рівня блоки даних іншого рівня.

При розбиття середовища на рівні дотримувалися такі загальні принципи:

• не створювати занадто багато дрібних розбиття, оскільки це ускладнює опис системи взаємодій;
• формувати рівень з функцій, що легко локалізуються, це в разі необхідності дозволяє швидко перебудовувати рівень і істотно змінити його протоколи для використання нових рішень в галузі архітектури, програмно-апаратних засобів, мов програмування, мережевих структур, не змінюючи при цьому стандартні інтерфейси взаємодії та доступу;
• розташовувати одному рівні аналогічні функції;
• створювати окремі рівні для виконання таких функцій, які явно відрізняються за діяльністю, що їх реалізує, або технічним рішенням;
• проводити кордон між рівнями у тому місці, де опис послуг є найменшим, а кількість операцій взаємодій через кордон (перетин кордону) зведено до мінімуму;
• проводити кордон між рівнями у тому місці, де у певний момент має існувати відповідний стандартний інтерфейс.

Кожен рівень має протокольну специфікацію, тобто. набір правил, управляючих взаємодією рівноправних процесів однієї й тієї ж рівня, і перелік послуг, які описують стандартний інтерфейс з вище рівнем. Кожен рівень використовує послуги розташованого нижче рівня, кожен нижче надає послуги розташованому вище. Наведемо коротку характеристику кожного рівня, зазначивши у своїй, що у деяких описах моделі OSI нумерація рівнів може у зворотному порядку.

Рівень 1 – рівень програми або прикладний рівень (Application Layer).Цей рівень пов'язаний із прикладними процесами. Протоколи рівня призначені для забезпечення доступу до ресурсів мережі та програм-додатків користувача. На цьому рівні визначається інтерфейс із комунікаційною частиною додатків. Як приклад протоколів прикладного рівня можна навести протокол Telnet, який забезпечує доступ користувача до "хосту" (головного обчислювального пристрою, одного з основних елементів у багатомашинній системі або будь-якого пристрою, підключеного до мережі та використовує протоколи TCP/IP) у режимі віддаленого терміналу.

Прикладний рівень виконує завдання забезпечення різних формвзаємодії прикладних процесів, розташованих у різноманітних системах інформаційної мережі. І тому він здійснює такі функции:

• опис форм та методів взаємодії прикладних процесів;
• виконання різних видівробіт (управління завданнями, передача файлів, керування системою тощо);
• ідентифікацію користувачів (партнерів взаємодії) за їх паролями, адресами, електронними підписами;
• визначення функціонуючих абонентів;
• оголошення про можливість доступу до нових прикладних процесів;
• визначення достатності наявних ресурсів;
• посилку запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;
• подання заявок до представницького рівня на необхідні методи опису інформації;
• вибір процедур запланованого діалогу процесів;
• керування даними, якими обмінюються прикладні процеси;
• синхронізацію взаємодії прикладних процесів;
• визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок тощо);
• угоду про виправлення помилок та визначення достовірності даних;
• узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набори символів, структура даних).

Прикладний рівень часто поділяється на два підрівні. Верхній підрівень включає мережеві служби. Нижній – містить стандартні сервісні елементи, які підтримують роботу мережевих служб.

Рівень 2 – рівень подання (Presentation Layer).На цьому рівні інформація перетворюється на такий вид, в якому це потрібно для виконання прикладних процесів. Рівень подання забезпечує кодування даних, що видаються прикладними процесами, та інтерпретацію даних, що передаються. Наприклад, виконуються алгоритми перетворення формату подання даних для друку - ASCII або КОІ-8. Або якщо для візуалізації даних використовується дисплей, то ці дані за заданим алгоритмом формуються у вигляді сторінки, яка виводиться на екран.

Представницький рівень виконує такі основні функції:

• вибір образу уявлень із можливих варіантів;
• зміна образу подання на заданий віртуальний образ;
• перетворення синтаксису даних (кодів, символів) у стандартний;
• Визначення формату даних.

Рівень 3 – сеансовий рівень або рівень сесії (Session Layer).На цьому рівні встановлюються, обслуговуються та припиняються сесії між представницькими об'єктами додатків (прикладними процесами). Як приклад протоколу сеансового рівня можна розглянути протокол RPC (Remote Procedure Call). Як випливає із назви, цей протокол призначений для відображення результатів виконання процедури на віддаленому хості. Під час виконання цієї процедури між програмами встановлюється сеансове з'єднання. Призначенням даного з'єднання є обслуговування запитів, які виникають, наприклад, при взаємодії програми-сервера з програмою-клієнтом.

Сеансовий рівень забезпечує взаємодію Космосу з транспортним рівнем, координує прийом і передачі даних одного сеансу зв'язку, містить функції управліннями паролями, підрахунку плати використання ресурсів мережі тощо. Цей рівень забезпечує виконання таких функцій:

• встановлення та завершення на сеансовому рівні з'єднання між партнерами;
• виконання нормального та термінового обміну даними між прикладними процесами;
• синхронізація роботи сеансових з'єднань;
• сповіщення прикладних процесів про виняткові ситуації;
• встановлення у прикладному процесі міток, дозволяють після відмови чи помилки відновити його виконання від найближчої мітки;
• переривання у випадках прикладного процесу та її коректне відновлення;
• припинення сеансу без втрати даних;
• передачу спеціальних повідомлень про хід проведення сеансу.

Рівень 4 – транспортний рівень (Transport Layer).Транспортний рівень призначений для керування потоками повідомлень та сигналів. Управління потоком є ​​важливою функцією транспортних протоколів, оскільки цей механізм дозволяє надійно забезпечувати передачу даних по мережах з різнорідною структурою, при цьому опис маршруту включаються всі компоненти комунікаційної системи, що забезпечують передачу даних по всьому шляху від пристроїв відправника до приймачів одержувача. Управління потоком полягає в обов'язковому очікуванні передавачем підтвердження прийому обумовленого числа сегментів приймачем. Кількість сегментів, яку передавач може відправити без підтвердження отримання від приймача, називається вікном.

Існує два типи протоколів транспортного рівня - сегментуючі протоколи та дейтаграмні протоколи. Сегментуючі протоколи транспортного рівня розбивають вихідне повідомлення блоки даних транспортного рівня - сегменти. Основною функцією таких протоколів є забезпечення доставки цих сегментів до об'єкта призначення та відновлення повідомлення. Дейтаграмні протоколи не сегментують повідомлення, вони надсилають його одним пакетом разом з адресною інформацією. Пакет даних, який називається "дейтаграма" (Datagram), маршрутизується в мережах з перемиканням адрес або передається по локальної мережіприкладної програми або користувача.

На транспортному рівні може виконуватися узгодження мережевих рівнів різних несумісних мереж через спеціальні шлюзи. Розглянутий рівень визначає адресацію абонентських систем та адміністративних систем. Головним завданням транспортного рівня є використання віртуальних каналів, прокладених між взаємодіючими абонентськими системами та адміністративними системами для передачі в пакетах блоків даних. Основні функції, що виконуються транспортним рівнем:

• управління передачею блоків даних та забезпечення їх цілісності;
• виявлення помилок, їх часткова ліквідація, повідомлення про невиправлені помилки;
• відновлення передачі після відмов та несправностей;
• укрупнення чи розукрупнення блоків даних;
• надання пріоритетів під час передачі блоків;
• передача підтверджень про передані блоки даних;
• ліквідація блоків при тупикових ситуаціях у мережі.

Крім цього, транспортний рівень може відновлювати блоки даних, втрачені на нижніх рівнях.

Рівень 5 – мережевий рівень (Network Layer).Основним завданням протоколів мережного рівня є визначення шляху, який буде використаний для доставки пакетів даних під час роботи протоколів верхніх рівнів (маршрутизація). Для того щоб пакет був доставлений до будь-якого заданого хоста, цьому хосту повинен бути поставлений у відповідність відомий передавачу мережеву адресу. Групи хостів, об'єднані за територіальним принципом, утворюють мережі. Для спрощення задачі маршрутизації мережна адреса хоста складається з двох частин: адреси мережі та адреси хоста. Таким чином, завдання маршрутизації розпадається на дві - пошук мережі та пошук хоста в цій мережі. На мережному рівні можуть виконуватися такі функції:

• створення мережевих з'єднань та ідентифікація їх портів;
• виявлення та виправлень помилок, що виникають при передачі через комунікаційну мережу;
• керування потоками пакетів;
• організація (упорядкування) послідовностей пакетів;
• маршрутизація та комутація;
• сегментація та об'єднання пакетів;
• повернення у вихідний стан;
• Вибір видів сервісу.

Рівень 6 – канальний рівень або рівень ланки даних (Data Link Layer).Призначенням протоколів канального рівня є забезпечення передачі у середовищі передачі з фізичному носію. У каналі формується стартовий сигнал передачі даних, організується початок передачі, проводиться сама передача, проводиться перевірка правильності процесу, проводиться відключення каналу при збоях та відновлення після ліквідації несправності, формування сигналу на закінчення передачі та переведення каналу в режим очікування.

Таким чином, канальний рівень може виконувати такі функції:

• організацію (встановлення, управління, розірвання) канальних з'єднань та ідентифікацію їх портів;
• передачу блоків даних;
• виявлення та виправлення помилок;
• керування потоками даних;
• забезпечення прозорості логічних каналів (передачі даних, закодованих будь-яким способом).

На канальному рівні дані передаються як блоків, які називаються кадрами. Тип середовища передачі і її топологія багато в чому визначають вид кадру протоколу транспортного рівня, який повинен бути використаний. При використанні топології "загальна шина" (Common Bus) і "один-багатьом" (Point-to-Multipoint) засоби протоколу канального рівня задають фізичні адреси, за допомогою яких проводитиметься обмін даними в середовищі передачі та процедура доступу до цього середовища . Прикладами таких протоколів є протоколи Ethernet (у відповідній частині) та HDLC. Протоколи транспортного рівня, які призначені для роботи в середовищі типу "один до одного" (Point-to-Point), не визначають фізичних адрес і мають спрощену процедуру доступу. Прикладом такого типу протоколу є протокол PPP.

Рівень 7 – фізичний рівень (Physical Layer).Протоколи фізичного рівня забезпечують безпосередній доступ до середовища передачі даних для протоколів канального та наступних рівнів. Дані передаються з допомогою протоколів цього рівня як послідовностей бітів (для послідовних протоколів) чи груп бітів (для паралельних протоколів). На цьому рівні визначаються набір сигналів, якими обмінюються системи, параметри цих сигналів (тимчасові та електричні) та послідовність формування сигналів при виконанні процедури передачі даних.

Фізичний рівень виконує такі функції:

• встановлює та роз'єднує фізичні сполуки;
• передає послідовність сигналів;
• "прослуховує" у потрібних випадках канали;
• виконує ідентифікацію каналів;
• повідомляє про появу несправностей та відмов.

Крім того, на даному рівні формулюються вимоги до електричних, фізичних та механічних характеристик середовища передачі, передавальних та сполучних пристроїв.

Мережезалежні та мережонезалежні рівні.Зазначені вище функції всіх рівнів можна віднести до однієї з двох груп: або до функцій, орієнтованих на роботу з програмами незалежно від пристрою мережі, або до функцій, що залежать від конкретної реалізації мережі.

Три верхніх рівня - прикладний, представницький та сеансовий орієнтовані на додатки та практично не залежатьвід технічних особливостей побудови мережі На протоколи цих рівнів не впливають будь-які зміни в топології мережі, заміна обладнання або перехід на іншу мережну технологію.

Рис. 2.9.

Стандартизація інтерфейсів забезпечує повну прозорість взаємодії незалежно від того, як влаштовані рівні в конкретних реалізаціях (службах) моделі.

Мережева модель OSI(англ. open systems interconnection basic reference model- базова еталонна модель взаємодії відкритих систем) - мережна модель стекамережевих протоколів OSI / ISO.

У зв'язку з тривалою розробкою протоколів OSI, в даний час основним стеком протоколів, що використовується, є TCP/IP, він був розроблений ще до прийняття моделі OSI і поза зв'язком з нею.

Модель OSI
Тип даних	Рівень (layer)	Функції
	7. Прикладний (application)	Доступ до мережевих служб
	6. Представницький (presentation)	Подання та шифрування даних
	5. Сеансовий (session)	Управління сеансом зв'язку
Сегменти / Дейтаграми	4. Транспортний (transport)	Прямий зв'язок між кінцевими пунктами та надійність
	3. Мережевий (network)	Визначення маршруту та логічна адресація
	2. Канальний (data link)	Фізична адресація
	1. Фізичний (physical)	Робота з середовищем передачі, сигналами та двійковими даними

Рівні моделі osi

У літературі найчастіше прийнято починати опис рівнів моделі OSI з 7-го рівня, званого прикладним, на якому додатки користувача звертаються до мережі. Модель OSI закінчується 1-м рівнем - фізичним, на якому визначені стандарти, які пред'являються незалежними виробниками до середовищ передачі даних:

тип передавального середовища (мідний кабель, оптоволокно, радіоефір та ін.),

тип модуляції сигналу,

сигнальні рівні логічних дискретних станів (нуля та одиниці).

Будь-який протокол моделі OSI повинен взаємодіяти або з протоколами свого рівня, або з протоколами на одиницю вище та/або нижче за свій рівень. Взаємодії з протоколами свого рівня називаються горизонтальними, а з рівнями на одиницю вищими або нижчими - вертикальними. Будь-який протокол моделі OSI може виконувати лише функції свого рівня і не може виконувати функції іншого рівня, що не виконується в протоколах альтернативних моделей.

Кожному рівню з деякою часткою умовності відповідає свій операнд - логічно неподільний елемент даних, яким на окремому рівні можна оперувати в рамках моделі і протоколів, що використовуються: фізично дрібна одиниця - біт, на канальному рівні інформація об'єднана в кадри, на мережевому - в пакети ( датаграми), на транспортному – у сегменти. Будь-який фрагмент даних, логічно об'єднаних передачі - кадр, пакет, датаграма - вважається повідомленням. Саме повідомлення у загальному вигляді є операндами сеансового, представницького та прикладного рівнів.

До базових мережних технологій належать фізичний та канальний рівні.

Прикладний рівень

Прикладний рівень (рівень додатків) - верхній рівень моделі, що забезпечує взаємодію користувача додатків з мережею:

дозволяє додаткам використовувати мережеві служби:

• віддалений доступ до файлів та баз даних,

  пересилання електронної пошти;

відповідає за передачу службової інформації;

надає додаткам інформацію про помилки;

формує запити до рівня подання.

Протоколи прикладного рівня: 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 та інші.

Представницький рівень

Представницький рівень (рівень вистави; англ. presentation layer) забезпечує перетворення протоколів та шифрування/дешифрування даних. Запити програм, отримані з прикладного рівня, на рівні подання перетворюються на формат для передачі по мережі, а отримані з мережі дані перетворюються на формат програм. На цьому рівні може здійснюватися стиснення/розпакування або кодування/декодування даних, а також перенаправлення запитів іншому мережному ресурсу, якщо вони не можуть бути локально оброблені.

Рівень уявлень зазвичай є проміжний протокол для перетворення інформації з сусідніх рівнів. Це дозволяє здійснювати обмін між програмами на різнорідних комп'ютерних системах прозорим для програм чином. Рівень уявлень забезпечує форматування та перетворення коду. Форматування коду використовується для того, щоб гарантувати додатку надходження інформації для обробки, яка б мала для нього сенс. За потреби цей рівень може виконувати переклад із одного формату даних до іншого.

Рівень уявлень має справу не лише з форматами та поданням даних, він також займається структурами даних, що використовуються програмами. Таким чином, рівень 6 забезпечує організацію даних при їх пересиланні.

Щоб зрозуміти, як це працює, уявімо, що є дві системи. Одна використовує для представлення даних розширений двійковий код обміну інформацією EBCDIC, наприклад, це може бути мейнфрейм компанії IBM, а інша - американський стандартний код обміну інформацією ASCII (його використовують більшість інших виробників комп'ютерів). Якщо цим двом системам необхідно обмінятися інформацією, то необхідний рівень уявлень, який виконає перетворення та здійснить переклад між двома різними форматами.

Іншою функцією, що виконується на рівні уявлень, є шифрування даних, яке застосовується в тих випадках, коли необхідно захистити інформацію, що передається, від прийому несанкціонованими одержувачами. Щоб вирішити це завдання, процеси та коди, що знаходяться на рівні уявлень, повинні виконати перетворення даних.

Стандарти рівня уявлень визначають способи представлення графічних зображень. Для цього можна використовувати формат PICT-формат зображень, який використовується для передачі графіки QuickDraw між програмами. Іншим форматом уявлень є тегований формат файлів зображень TIFF, який зазвичай використовується для растрових зображень з високою роздільною здатністю. Наступним стандартом рівня уявлень, який можна використовувати для графічних зображень, є стандарт JPEG.

Існує інша група стандартів рівня уявлень, яка визначає уявлення звуку та кінофрагментів. Сюди входять інтерфейс електронних музичних інструментів (MIDI) для цифрового представлення музики, розроблений Експертною групою з кінематографії стандарт MPEG.

Протоколи рівня подання: 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 .

Сеансовий рівень

Сеансовий рівень (англ. session layer) моделі забезпечує підтримку сеансу зв'язку, дозволяючи додаткам взаємодіяти між собою тривалий час. Рівень управляє створенням/завершенням сеансу, обміном інформацією, синхронізацією завдань, визначенням права передачі даних і підтримкою сеансу у періоди неактивності додатків.

Протоколи сеансового рівня: 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).

Транспортний рівень

Транспортний рівень (англ. transport layer) моделі призначений для забезпечення надійної передачі даних від відправника до отримувача. При цьому рівень надійності може змінюватись у широких межах. Існує безліч класів протоколів транспортного рівня, починаючи від протоколів, що надають лише основні транспортні функції (наприклад, функції передачі даних без підтвердження прийому), і закінчуючи протоколами, які гарантують доставку до пункту призначення кількох пакетів даних у належній послідовності, мультиплексують кілька потоків даних, забезпечують механізм управління потоками даних та гарантують достовірність прийнятих даних. Наприклад, UDP обмежується контролем цілісності даних в рамках однієї датаграми і не виключає можливості втрати пакета повністю або дублювання пакетів, порушення порядку отримання пакетів даних; TCP забезпечує надійну безперервну передачу даних, що виключає втрату даних або порушення порядку їх надходження або дублювання порції даних на фрагменти та, навпаки, склеюючи фрагменти в один пакет.

Протоколи транспортного рівня: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Мережевий рівень

Мережевий рівень (англ. network layer) моделі призначений визначення шляху передачі. Відповідає за трансляцію логічних адрес та імен у фізичні, визначення найкоротших маршрутів, комутацію та маршрутизацію, відстеження неполадок та «заторів» у мережі.

Протоколи мережного рівня маршрутизують дані джерела до одержувача. Пристрої (маршрутизатори), що працюють на цьому рівні, умовно називають пристроями третього рівня (за номером рівня в моделі OSI).

Протоколи мережного рівня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (мережевий протокол без організації з'єднань), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколи маршрутизації – RIP, OSPF.

Канальний рівень

Канальний рівень (англ. data link layer) призначений для забезпечення взаємодії мереж за фізичним рівнем та контролем над помилками, які можуть виникнути. Отримані з фізичного рівня дані, подані в бітах, він пакує в кадри, перевіряє їх на цілісність і, якщо потрібно, виправляє помилки (формує повторний запит пошкодженого кадру) і відправляє на мережевий рівень. Канальний рівень може взаємодіяти з одним або декількома фізичними рівнями, контролюючи та керуючи цією взаємодією.

Специфікація IEEE 802 поділяє цей рівень на два підрівні: MAC (англ. media access control) регулює доступ до фізичного середовища, що розділяється, LLC (англ. logical link control) забезпечує обслуговування мережного рівня.

На цьому рівні працюють комутатори, мости та інші пристрої. Ці пристрої використовують адресацію другого рівня (за номером рівня моделі OSI).

Протоколи канального рівня- 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.

Фізичний рівень

Фізичний рівень (англ. physical layer) - нижній рівень моделі, який визначає метод передачі даних, поданих у двійковому вигляді, від одного пристрою (комп'ютера) до іншого. Здійснюють передачу електричних або оптичних сигналів в кабель або радіоефір і, відповідно, їх прийом і перетворення в біти даних відповідно до методів кодування цифрових сигналів.

На цьому рівні також працюють концентратори, повторювачі сигналу та медіаконвертери.

Функції фізичного рівня реалізуються усім пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером чи послідовним портом. До фізичного рівня належать фізичні, електричні та механічні інтерфейси між двома системами. Фізичний рівень визначає такі види середовищ передачі даних як оптоволокно, кручена пара, коаксіальний кабель, супутниковий канал передач даних і т. п. Стандартними типами мережевих інтерфейсів, що належать до фізичного рівня, є: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, роз'єми AUI і BNC.

Протоколи фізичного рівня: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm radio interface ,ITUіITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

Сімейство TCP/IP

Сімейство TCP/IP має три транспортні протоколи: TCP, що повністю відповідає OSI, що забезпечує перевірку отримання даних; UDP, що відповідає транспортному рівню тільки наявністю порту, що забезпечує обмін датами між додатками, не гарантує отримання даних; іSCTP, розроблений для усунення деяких недоліків TCP, який додано деякі нововведення. (У сімействі TCP/IP є ще близько двохсот протоколів, найвідомішим з яких є службовий протокол ICMP, що використовується для внутрішніх потреб забезпечення роботи; решта також не є транспортними протоколами).

Сімейство IPX/SPX

У сімействі IPX/SPX порти (звані сокетами чи гніздами) з'являються у протоколі мережного рівня IPX, забезпечуючи обмін датами між додатками (операційна система резервує частину сокетів собі). Протокол SPX, у свою чергу, доповнює IPX рештою можливостей транспортного рівня в повній відповідності з OSI.

В якості адреси хоста IPX використовує ідентифікатор, утворений із чотирибайтного номера мережі (призначається маршрутизаторами) та MAC-адреси мережного адаптера.

Модель TCP/IP (5 рівнів)

Прикладний (5) рівень (Application Layer)або рівень програм забезпечує послуги, що безпосередньо підтримують програми користувача, наприклад, програмні засоби передачі файлів, доступу до баз даних, засоби електронної пошти, службу реєстрації на сервері. Цей рівень управляє рештою всіх рівнів. Наприклад, якщо користувач працює з електронними таблицями Excel і вирішує зберегти робочий файл у своїй директорії на мережному файл-сервері, прикладний рівень забезпечує переміщення файлу з робочого комп'ютера на мережевий диск прозоро для користувача.

Транспортний (4) рівень (Transport Layer)забезпечує доставку пакетів без помилок та втрат, а також у потрібній послідовності. Тут же проводиться розбивка на блоки даних, що подаються в пакети, і відновлення даних, що приймаються з пакетів. Доставка пакетів можлива як із встановленням з'єднання (віртуального каналу), так і без. Транспортний рівень є прикордонним і сполучним між верхніми трьома, що сильно залежать від додатків, і трьома нижніми рівнями, які сильно прив'язані до конкретної мережі.

Мережевий (3) рівень (Network Layer)відповідає за адресацію пакетів та переведення логічних імен (логічних адрес, наприклад, IP-адрес або IPX-адрес) у фізичні мережеві MAC-адреси (і назад). На цьому рівні вирішується завдання вибору маршруту (шляху), яким пакет доставляється за призначенням (якщо у мережі є кілька маршрутів). На рівні мережі діють такі складні проміжні мережеві пристрої, як маршрутизатори.

Канальний (2) рівень або рівень керування лінією передачі (Data link Layer)відповідає за формування пакетів (кадрів) стандартного для цієї мережі (Ethernet, Token-Ring, FDDI) виду, що включають початкове і кінцеве поля, що управляють. Тут же здійснюється управління доступом до мережі, виявляються помилки передачі шляхом підрахунку контрольних сум, і проводиться повторне пересилання приймача помилкових пакетів. Канальний рівень ділиться на два підрівні: верхній LLC та нижній MAC. На канальному рівні працюють такі проміжні мережеві пристрої, як, наприклад, комутатори.

Фізичний (1) рівень (Physical Layer)- це найнижчий рівень моделі, який відповідає за кодування переданої інформації в рівні сигналів, прийняті в середовищі передачі, що використовується, і зворотне декодування. Тут же визначаються вимоги до з'єднувачів, роз'ємів, електричного узгодження, заземлення, захисту від перешкод тощо. Фізично працюють такі мережеві пристрої, як трансівери, репітери та репітерні концентратори.

Базова ЕМВОС – це модель, прийнята ISO для опису загальних принципів взаємодії інформаційних систем. ЕМВОС визнано всіма міжнародними організаціями як основу для стандартизації протоколів інформаційних мереж.

В ЕМВОС інформаційна мережа розглядається як сукупність функцій, які поділяються на групи, які називаються рівнями. Поділ на рівні дозволяє вносити зміни до засобів реалізації одного рівня без перебудови коштів інших рівнів, що значно спрощує та здешевлює модернізацію засобів у міру розвитку техніки.

ЕМВОС містить сім рівнів. Нижче наведено їхні номери, назви та функції.

7-й рівень - прикладної (Application): включає засоби керування прикладними процесами; ці процеси можуть поєднуватися для виконання поставлених завдань, обмінюватися між собою даними. Іншими словами, на цьому рівні визначаються та оформлюються в блоки ті дані, які підлягають передачі по мережі. Рівень включає, наприклад, такі засоби для взаємодії прикладних програм, як прийом та зберігання пакетів у "поштових скриньках" (mail-box).

6-й рівень - представницький (Presentation):реалізуються функції представлення даних (кодування, форматування, структурування). Наприклад, цьому рівні виділені передачі дані перетворюються з коду ЕBCDIC в ASCII тощо.

5-й рівень - сеансовий (Session):призначений для організації та синхронізації діалогу, що ведеться об'єктами (станціями) мережі. На цьому рівні визначаються тип зв'язку (дуплекс або напівдуплекс), початок та закінчення завдань, послідовність та режим обміну запитами та відповідями взаємодіючих партнерів.

4-й рівень - транспортний (Transport): призначений для управління наскрізними каналами мережі передачі даних; цьому рівні забезпечується зв'язок між кінцевими пунктами (на відміну наступного мережного рівня, у якому забезпечується передача даних через проміжні компоненти мережі). До функцій транспортного рівня відносяться мультиплексування та демультиплексування (складання-розбирання пакетів), виявлення та усунення помилок у передачі даних, реалізація замовленого рівня послуг (наприклад, замовленої швидкості та надійності передачі). На транспортному рівні пакети зазвичай називають сегментами.

3-й рівень - мережевий (Network): на цьому рівні відбувається управління передачею пакетів через проміжні вузли та мережі, контроль навантаження на мережу з метою запобігання перевантаженням, що негативно впливають на роботу мережі, маршрутизаціяпакетів, тобто. визначення та реалізація маршрутів, якими передаються пакети. Маршрутизація зводиться до визначення логічних каналів. Логічним каналом називається віртуальне з'єднання двох або більше об'єктів мережного рівня, при якому можливий обмін даними між цими об'єктами. Поняття логічного каналу необов'язкове відповідність якогось фізичного з'єднання ліній передачі даних між пунктами, що зв'язуються. Це введено для абстрагування від фізичної реалізації сполуки.

2-й рівень - канальний (Link, рівень ланки даних): надає послуги з обміну даними між логічними об'єктами попереднього мережевого рівня та виконує функції, пов'язані з формуванням та передачею кадрів, виявленням та виправленням помилок, що виникають на наступному, фізичному рівні. Кадромназивається пакет канального рівня, оскільки пакет попередніх рівнях може складатися з однієї чи багатьох кадрів. У ЛОМ функції канального рівня поділяють на два підрівні: керування доступом до каналу(МАС - Medium Access Control) та управління логічним каналом ( LLC - Logical Link Control). До рівня LLC відноситься частина функцій канального рівня, не пов'язаних з особливостями передавального середовища. На підрівні МАС здійснюється доступ до каналу передачі.

1-й рівень - фізичний (Physical):надає механічні, електричні, функціональні та процедурні засоби для встановлення, підтримки та роз'єднання логічних сполук між логічними об'єктами канального рівня; реалізує функції передачі бітів даних через фізичні середовища. Саме фізично здійснюються подання інформації як електричних чи оптичних сигналів, перетворення форми сигналів, вибір параметрів фізичних середовищ передачі.

У конкретних випадках може виникати потреба у реалізації лише частини названих функцій, тоді відповідно в мережі є лише частина рівнів. Так, у простих (нерозгалужених) ЛОМ відпадає необхідність у засобах мережного та транспортного рівнів.

Передача даних через розгалужені мережі відбувається під час використання інкапсуляції/декапсуляціїпорцій даних. Так, повідомлення, що прийшло на транспортний рівень, ділиться на сегменти, які отримують заголовки і передаються на мережевий рівень. На мережному рівні сегмент може бути розділений на частини (пакети), якщо мережа не підтримує передачу сегментів повністю. Пакет забезпечується своїм мережевим заголовком (тобто відбувається інкапсуляція сегментів у пакети). При передачі між вузлами проміжної ЛОМ може знадобитися поділ пакетів на кадри (тобто інкапсуляція пакетів у кадри). У приймальному вузлі сегменти декапсулюються та відновлюється вихідне повідомлення.

Білет №9

1. Методи доступу до локальних обчислювальних мереж

Локальна обчислювальна мережа включає одиниці-десятки, рідше сотні комп'ютерів, що об'єднуються середовищем передачі даних, загальною для всіх вузлів. Одне з типових середовищ передачі в ЛОМ - відрізок (сегмент) коаксіального кабелю. До нього через апаратуру закінчення каналу даних підключаються вузли (станції даних), якими можуть бути комп'ютери та периферійне обладнання, що розділяється вузлами. Оскільки середовище передачі даних загальне, а запити на мережеві обміни у вузлів з'являються асинхронно, виникає проблема поділу спільного середовища між багатьма вузлами, іншими словами, проблема забезпечення доступу до мережі.

Доступом до мережіназивають взаємодію вузла мережі із середовищем передачі для обміну інформацією коїться з іншими вузлами. Управління доступом до середовища - це встановлення послідовності, в якій вузли набувають повноваження щодо доступу до середовища передачі даних. Під повноваженням розуміється право ініціювати певні дії, що динамічно надаються об'єкту, наприклад, станції даних в інформаційній мережі.

Методи доступу можуть бути випадковими чи детермінованими. Основним методом випадкового доступу, що використовується, є метод множинного доступу з контролем несучою та виявленням конфліктів(МДКН/ОК). Англомовна назва методу – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD). Цей метод заснований на контролі несучої лінії передачі даних (на стеженні за наявністю в лінії електричних коливань) і усунення конфліктів, що виникають через спроб одночасного початку передачі двома або більше станціями. Усунення здійснюється шляхом припинення передачі конфліктуючими вузлами та повторенням спроб захоплення лінії кожним із цих вузлів через випадковий відрізок часу.

МДКН/ОК є децентралізованим широкомовним (broadcasting) методом. Усі вузли мають рівні права доступу до мережі. Вузли, що мають дані передачі по мережі, контролюють стан лінії передачі даних. Якщо лінія вільна, то в ній немає електричних коливань. Вузол, який бажає розпочати передачу, виявивши в певний момент часу t 1 відсутність коливань, що захоплює вільну лінію, тобто. отримує повноваження щодо використання лінії. Будь-яка інша станція, яка бажає розпочати передачу в момент часу t 2 > t 1 при виявленні електричних коливань в лінії відкладає передачу до моменту t + t d, де t d- Затримка.

Розрізняють наполегливий та ненаполегливий МДКН/ОК залежно від того, як визначається t d. У першому випадку спроба захоплення каналу відбувається відразу після звільнення, що допустимо при слабкому завантаженні мережі. При помітному завантаженні велика ймовірність того, що кілька станцій претендуватимуть на доступ до мережі відразу після її звільнення, і, отже, конфлікти стануть частішими. Тому зазвичай використовують ненаполегливий МДКН/ОК, у якому затримка t dє випадковою величиною.

При роботі мережі кожна станція аналізує адресну частину кадрів, що передаються по мережі, з метою виявлення та прийому кадрів, призначених для неї.

Рис. 4.1. Алгоритми доступу методом МДКН/ОК

На рис. 4.1 представлені алгоритми прийому та передачі в одному з вузлів при МДКН/ОК.

Конфлікти (зіткнення) виникають, коли два або більше вузлів "одночасно" намагаються захопити лінію. Поняття "одночасність подій" у зв'язку з кінцівкою швидкості розповсюдження сигналів по лінії конкретизується як відстань подій у часі не більше ніж на величину 2 dзвану вікном зіткнень, де d- час проходження сигналів по лінії між вузлами, що конфліктують. Якщо якісь вузли почали передачу у вікні зіткнень, то накладення сигналів цих вузлів один на одного призводить до поширення мережі спотворених даних. Це спотворення і використовується виявлення конфлікту. Це можна зробити або порівнянням у передавачі даних, що передаються в лінію (неспотворених) і одержуваних з неї (спотворених), або по появі постійної складової напруги в лінії. Останнє зумовлено тим, що манчестерський код, що використовується для подання даних, не має постійної складової, яка проте з'являється при його спотворенні. Виявивши конфлікт, вузол повинен повідомити про це партнера з конфлікту, надіславши додатковий сигнал затору, після чого станції повинні відкласти спроби виходу в лінію на якийсь час t d. Очевидно, що значення t dмають бути різними для станцій, що у конфлікті; тому t d- випадкова величина. Її математичне очікування повинно мати тенденцію до зростання в міру збільшення числа невдалих спроб захоплення лінії, що йдуть поспіль.

Серед детермінованих методів доступу до мережі передачі даних переважають маркерні методи доступу. Маркерні методи ґрунтуються на передачі повноважень на передачу одному з вузлів мережі за допомогою спеціального інформаційного об'єкта, що називається маркером.

Застосовується низка різновидів маркерних методів доступу. Наприклад, в естафетному методіпередача маркера виконується у порядку черговості; у способі селекторного опитування(квантованої передачі) сервер опитує станції даних і передає повноваження однієї з тих станцій, які готові до передачі. У кільцевих однорангових мережах широко застосовується маркерний доступ, що тактується, при якому маркер циркулює по кільцю і використовується станціями для передачі своїх даних.

2. Комплексні автоматизовані системи. Технологія EPD

Комплексна автоматизація проектування вносить докорінні зміни в технологію проектування, починаючи від підготовки вихідних даних, подання довідково-інформаційних матеріалів, методів вирішення та оцінки та до кінцевих операцій, тобто до виготовлення та розмноження проектно-кошторисної документації.

В даний час значна кількість проектних інститутів країни вже має досвід використання програм для автоматизації окремих етапіву процесі проектування. Досвід комплексної автоматизації проектування поки що удосконалюється і тому ще остаточно не відпрацьовано стабільні методи та процедури такого проектування. Однак перехідною ланкою між застосуванням приватних програм і комплексною автоматизацією процесу проектування є технологічні лінії автоматизованого проектування (ТЛП), які розробляються в ряді науково-дослідних інститутів нашої країни і за кордоном. ТЛП об'єднують кілька спільно працюючих груп (бригад) автоматизованого проектування. Основним завданням ТЛП є підвищення якості проектно-кошторисної документації та продуктивності праці проектувальників.

Під час розробки проектів ТЛП може виконувати певний комплекс проектних робіт. При цьому структура ТЛП має дві підсистеми: що проектують та забезпечують. Підсистеми, що проектують, безпосередньо беруть участь у процесах розробки проекту, а забезпечують - займаються технологічною підготовкою процесів автоматизованого проектування (рис. II.7)

Організацію, управління та планування процесу проектування в ТЛП здійснюють за допомогою розроблених технологічних карт, які мають такі три види: технологічні картипроектування (ТКП), виконавчі технологічні карти (ІТК) та організаційні технологічні карти (ВТК). Основний з них при складанні потокової технології проектування на ТЛП є ТКП (табл. II.3), що складається в процесі аналізу всіх операцій, що виконуються на технологічній лінії, з визначенням термінів проектування та трудовитрат на кожному етапі.

Основою організації процесу проектування є ВТК (табл. П.4), які призначаються для подання відомостей про наявність програмного забезпечення та переліку проектних операцій, що становлять аналізований проектний процес.

ТПП використовує комплекс технічних засобів, що включають обчислювальну систему, організаційну техніку, засоби зв'язку.

Однією з перших у нашій країні була технологічна лінія з проектування каркасів цивільних будівель на основі серії ІІ-04-КОРТ (каркас ортогональний).

EPD-технології (Elect-ronic Product Definition - електронний опис виробу). Відповідно до EPD-підходу вся інформація, що відноситься до одного виробу, структурується за типом, призначенням та пов'язується з послідовністю технологічних виробничих процесів (причому відповідно до структури самого виробу). EPD-технологія забезпечує розробку та підтримку електронної інформаційної моделі протягом усього життєвого циклу виробу (включаючи маркетинг, концептуальне та робоче проектування, технологічну підготовку, виробництво, експлуатацію, ремонт та утилізацію)

Білет №10

Різновиди САПР

Класифікацію САПР здійснюють за низкою ознак, наприклад за додатком, цільовим призначенням, масштабами (комплексності розв'язуваних завдань), характером базової підсистеми - ядра САПР.

За додаткаминайбільш представницькими і широко використовуються такі групи САПР:

• САПР для застосування у галузях загального машинобудування. Їх часто називають машинобудівними САПР чи системами MCAD (Mechanical CAD);
• САПР для радіоелектроніки: системи ECAD (Electronic CAD) або EDA (Electronic Design Automation);
• САПР у галузі архітектури та будівництва.

Крім того, відома велика кількість спеціалізованих САПР, що виділяються у зазначених групах, або що представляють самостійну гілка класифікації. Прикладами таких систем є САПР великих інтегральних схем (ВІС); САПР літальних апаратів; САПР електричних машині т.п.

За цільовим призначеннямрозрізняють САПР чи підсистеми САПР, що забезпечують різні аспекти (страти) проектування. Так, у складі MCAD з'являються розглянуті вище CAE/CAD/CAM-системи.

За масштабамирозрізняють окремі програмно-методичні комплекси (ПМК) САПР, наприклад: комплекс аналізу міцності механічних виробів відповідно до методу кінцевих елементів (МКЕ) або комплекс аналізу електронних схем; системи ПМК; системи з унікальними архітектурами як програмного (software), а й технічного (hardware) забезпечень.

За характером базової підсистеми розрізняють такі різновиди САПР:

1. САПР на базі підсистеми машинної графіки та геометричного моделювання. Ці САПР орієнтовані додатки, де основний процедурою проектування є конструювання, т. е. визначення просторових форм і взаємного розташування об'єктів. До цієї групи систем належить більшість САПР у галузі машинобудування, побудованих з урахуванням графічних ядер.

В даний час широко використовують уніфіковані графічні ядра, які застосовуються більш ніж в одній САПР (ядро Parasolid фірми EDS Urographies та ACIS фірми Intergraph).

2. САПР з урахуванням СУБД. Вони спрямовані на додатки, у яких за порівняно нескладних математичних розрахунках переробляється великий обсяг даних. Такі САПР переважно зустрічаються в техніко-економічних додатках, наприклад, при проектуванні бізнес-планів, але вони є також при проектуванні об'єктів, подібних до щитів управління в системах автоматики.

3. САПР з урахуванням конкретного прикладного пакета. Фактично це ПМК, що автономно використовуються, наприклад імітаційного моделювання виробничих процесів, розрахунку міцності по МКЕ, синтезу та аналізу систем автоматичного управління і т. п. Часто такі САПР відносяться до систем САЕ. Прикладами можуть бути програми логічного проектування з урахуванням мови VHDL, математичні пакети типу MathCAD.

4. Комплексні (інтегровані) САПР, що складаються із сукупності підсистем попередніх видів. Характерними прикладами комплексних САПР є CAE/CAD/CAM-системи у машинобудуванні чи САПР БІС. Так, САПР БІС включає СУБД і підсистеми проектування компонентів, принципових, логічних і функціональних схем, топології кристалів, тестів для перевірки придатності виробів. Для управління такими складними системами застосовують спеціалізовані системні середовища.

Зв'язок є сукупністю мереж і служб зв'язку (рис. 9.12). Служба електрозв'язку - це комплекс коштів, що забезпечує надання користувачам послуг. Вторинні мережі забезпечують транспортування, комутацію сигналів у службах електрозв'язку, первинні постачають вторинні канали. Складовоювідповідної служби є кінцеве обладнання, яке розташовується у користувача.

Як приклад служби можна навести телефонну. Вона надає послуги телефонного зв'язку, передачі та ін.

Слід зазначити, що поняття служба та послуга трактуються у літературі неоднозначно. Так передача даних телефонними мережами (з використанням телефонної служби) часто розглядається як служба передачі даних телефонними каналами . Звідки слід, що варто власнику телефону підключити комп'ютер за допомогою модему до телефонної мережі, як з'являється служба. Найбільш логічним нам здається визначення, коли під службою передачі ми розуміємо систему зв'язку, спеціально створену передачі даних, тобто. сукупність апаратних та програмних засобів, методів обробки, розподілу та передачі даних.

У той же час служба передачі даних може надавати послуги телефонного зв'язку . Вона входить до складу служб документального електрозв'язку (ДЕС), які забезпечують обмін (передачу) різноманітної нетелефонної інформації. До складу служб ДЕС, відповідно, входять також телеграфні служби та передачі газет, телематичні. Кожна служба може мати низку застосувань, які з позиції користувача класифікуються як послуги.

Обмін інформацією у будь-яких службах електрозв'язку має здійснюватися за певними, заздалегідь обумовленими правилами. Ці правила (стандарти) розробляються низкою міжнародних організацій електрозв'язку.

Так було в 1978 р. у Міжнародної організації зі стандартизації (МОС) було створено підкомітет SC16, завданням якого була розробка міжнародних стандартів для взаємозв'язку відкритих систем. Під терміном «відкрита система» малася на увазі система, яка може взаємодіяти з будь-якою іншою, яка відповідає вимогам відкритої системи. Відкритою вона тоді, коли відповідає еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем (ВОС). Еталонна модель ВОС – найбільш загальний опис структури побудови стандартів. Вона визначає принципи взаємозв'язку між окремими стандартами і є основою для забезпечення можливості паралельної розробки безлічі стандартів, які потрібні для ВОС.

Проте стандарт ВОС має визначати як еталонну модель, а й конкретний набір послуг, які задовольняють еталонної моделі, і навіть набір протоколів, які забезпечують задоволення послуг, реалізації яких вони розроблені (рис. 9.13). При цьому під протоколом розуміється документ, що визначає процедури та правила взаємодії однойменних рівнів систем, що працюють одна з одною.

Як еталонна модель у 1983 р. затверджено семирівневу модель (рис. 9.14), в якій всі процеси, що реалізуються відкритою системою, розбиті на взаємно підпорядковані рівні. Рівень з меншим номером надає послуги суміжного з ним верхнього рівня і користується послугами суміжного з ним нижнього рівня. Найвищий (7) рівень лише споживає послуги, а найнижчий (1) лише їх надає.

Рис. 9.14. Структура еталонної моделі ВОС

У семирівневій моделі протоколи нижніх рівнів (1-3) орієнтовані передачу інформації, верхніх рівнів (5-7) - на обробку інформації. Протоколи транспортного рівня у літературі іноді виділяють окремо, оскільки він безпосередньо пов'язані з передачею інформації. Однак цей рівень (4) ближче за своїми функціями до трьох нижніх рівнів (1-3), ніж до трьох верхніх (5-7). Тому надалі ми його відноситимемо до нижнього рівня.

Завдання всіх семи рівнів – забезпечення надійної взаємодії прикладних процесів. При цьому під прикладними процесами розуміють процеси введення, зберігання, обробки та видачі інформації потреб користувача. Кожен рівень виконує своє завдання. Проте рівні підстраховують та перевіряють роботу один одного.

Протоколи верхнього рівня (5-7).Прикладний (користувацький) рівеньє основним, саме заради нього існують всі інші рівні. Він називається прикладним, оскільки з ним взаємодіють прикладні процеси системи, які мають вирішувати деяке завдання спільно з прикладними процесами, розміщеними в інших відкритих системах. Прикладний рівень еталонної моделі ВОС визначає змістове зміст інформації, якою обмінюються відкриті системи у процесі спільного вирішення деякої заздалегідь відомої завдання.

Шостий рівень називається рівнем уявлення.Він визначає в основному процедуру подання інформації, що передається в потрібну мережеву форму. Це з тим, що мережа об'єднує різні кінцеві пункти (наприклад, різні комп'ютери). Якби всі кінцеві пункти в мережі були одного типу, то не знадобилося введення рівня подання. Так, у мережі, що поєднує різнотипні комп'ютери, інформація, що передається по мережі, повинна мати певну єдину форму подання. Саме цю форму визначає протокол шостого рівня.

Наступний п'ятий рівень протоколів називають рівнем сесій,чи сеансовим. Його основним призначенням є організація способів взаємодії між прикладними процесами – поєднання прикладних процесів для їх взаємодії, організація передачі інформації між процесами під час взаємодії та «роз'єднання» процесів.

Далі йдуть чотири протоколи нижчого макрорівня. Основне завдання протоколів нижчого рівнязводиться до швидкого та надійного переміщення інформації. Тому протоколи нижчого рівня іноді називають протоколами транспортної мережі. Вихід у транспортну мережу здійснюється через так званий порт. Кожен процес має власний порт. Перед входом у транспортну мережу інформація користувача отримує заголовок процесу, який її породив, Транспортна мережа забезпечує передачу інформації користувача із заголовком процесу (повідомлення) адресату, використовуючи при цьому протоколи нижчого рівня.

Протоколи нижчого рівня (1-4).Четвертий транспортний рівень умоделі ВОС служить для забезпечення пересилання повідомлень між двома системами, що взаємодіють, з використанням нижчележачих рівнів. Цей рівень приймає від вищого деякий блок даних і повинен забезпечити транспортування через мережу зв'язку до віддаленої системи. Рівні, що лежать вище за транспортне, не враховують специфіку мережі, через яку передаються дані, вони «знають» лише віддалені системи, з якими взаємодіють. Транспортний рівень має «знати», як працює мережа, які розміри блоків даних вона приймає тощо.

Наступні три нижні рівні визначають функціонування вузла мережі. Протоколи цих рівнів обслуговують так звану транспортну мережу. Як і будь-яка транспортна система, ця мережа транспортує інформацію, не цікавлячись її змістом. Головна задачацієї мережі - швидка та надійна доставка інформації.

Основне завдання третього (мережевого) рівня -маршрутизація повідомлень, крім цього, він забезпечує управління інформаційними потоками, організацію та підтримку транспортних каналів, а також враховує надані послуги.

Рівень керування каналом(другий рівень), або канальний, являє собою комплекс процедур і методів управління каналом передачі даних (встановлення з'єднання, його підтримання та роз'єднання), організований на основі фізичної сполуки, він забезпечує виявлення та виправлення помилок.

Таблиця 9.1. Функції, що виконуються рівнями систем

№ рівня	Найменування рівня	Функції, що реалізуються рівнем
	Прикладний	Подання чи споживання інформаційних ресурсів. Управління прикладними програмами
	Представницький	Подання (інтерпретація) сенсу (значення) інформації, що міститься в прикладних процесах
	Сеансовий	Організація та проведення сеансів взаємодії між прикладними процесами
	Транспортний	Передача масивів інформації, кодованих будь-яким способом
	Мережевий	Маршрутизація та комутація інформації, управління потоками даних
	Канальний	Встановлення, підтримка та роз'єднання з'єднання
	Фізичний	Фізичні, механічні та функціональні характеристики каналів

Фізичний(перший) рівеньзабезпечує безпосередній взаємозв'язок із середовищем передачі. Він визначає механічні та електричні характеристики, необхідні для підключення, підтримки з'єднання та відключення фізичного ланцюга (каналу). Тут визначаються правила передачі кожного біта через фізичний канал. Канал може передавати кілька біт відразу (паралельно) або послідовно, як це відбувається у послідовному порту RS232.

коротка характеристикарівнів наведено у табл. 9.1.

Еталонна модель ВОС – зручний засіб для розпаралелювання розробки стандартів для взаємозв'язку відкритих систем. Вона визначає лише концепцію побудови та взаємозв'язку стандартів між собою і може бути базою для стандартизації у різних сферах передачі, зберігання та обробки інформації.

Поділ на рівні дуже зручний і дозволяє наступне: − спростити конструювання мережі та структурувати її функції − розширити набір додатків, орієнтованих на користувачів мережі; − забезпечити нарощування мережі у процесі її розвитку. Найбільшу популярність у світі набула відкрита мережева архітектура, яка використовує в своїй основі еталонну модель взаємодії відкритих систем або ЕМВОС (Open Systems Interconnection/Reference Model), або коротко модель OSI (ВОС). Ця семирівнева модель була розроблена в 1977 р. спільно ISO та CCITT (сучасна назва ITU-T)

Рис. Мережеві Стандарти IEEE 802

Стандарти IEEE 802Мережеві протоколи та стандарти, що охоплюють два нижні рівні моделі I (фізичний і канальний) були розроблені комітетом IEEE 880

(скорочено IEEE 802). Набула поширення кілька різних іантів побудови цих рівнів. Причому у канального рівня тільки його нижній підрівень - MAC (управління доступом до середовища) - інен з фізично рівнем для організації мережевого стандарту. Таким чином, протоколи підрівня LLC (канального рівня) і більше високих рівнів 3, 4 і т.д. залишилися незалежними від мережевих стандартів, на рис. 5.16 наведено основні мережеві стандарти IEEE 802. Слід зазначити, що стандарт FDDI, незважаючи на те, що був розроблений іншою організацією, також включений до цієї групи мережевих стандартів, оскільки він виконаний у повній відповідності до еталонної моделі OSI/IEEE 802.