Эталонная модель взаимодействия открытых систем«OSI»

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

 

ФИЛИАЛ МГУ ИМ.М.В.ЛОМОНОСОВА в городе СЕВАСТОПОЛЕ

 

Факультет «Экономики и  управления»

Отделение «Экономики»

Кафедра экономики

 

 

 

Эталонная модель взаимодействия открытых систем«OSI»

 

 

 

 

Выполнил:

 студент гр Э-101

Толчеева Юлия Анатольевна,

 Проверил:

Кандидат  технических наук,

старший преподаватель 

Бакланов  Владимир Николаевич

 

 
 

 

 

Севастополь - 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Эталонная модель OSI. 3

Иерарахическая связь. 3

Форматы информации. 5

Проблемы совместимости. 6

Уровни OSI. 7

Важнейшие термины и концепции. 10

Протоколы OSI. 12

Основы технологии 12

Доступ к среде 12

Услуги без установления соединения 13

Услуги с установлением соединения 14

Адресация 15

Протоколы высших уровней 17

Маршрутизация OSI. 19

Терминология 19

ES-IS 20

IS-IS 21

Иерархия маршрутизации 21

Сообщение между ES 21

Показатели (метрики) 22

Формат пакета 23

Интегрированный IS-IS 24

Протокол междоменной маршрутизации (IDRP) 25

Список литературы: 27

Список  иллюстраций

Рисунок 1.Связь между двумя системами 4

Рисунок 2.Взаимоотношения между смежными уровнями отдельной системы 5

Рисунок 3.Заголовки и даты 6

Рисунок 4.Взаимодействие 4 примитивов 15

Рисунок 5.Формат адреса 17

Рисунок 6.Основные протоколы 18

Рисунок 7.Иерархия объединенных сетей 21

Рисунок 8.Общий заголовок 24

Эталонная модель «OSI»

 

Перемещение информации между компьютерами различных  схем является чрезвычайно сложной  задачей. В начале 1980 гг. Международная Организация по Стандартизации (ISO) признала необходимость в создания модели сети, которая могла бы помочь поставщикам создавать реализации взаимодействующих сетей. Эту потребность удовлетворяет эталонная модель "Взаимодействие Открытых Систем" (OSI), выпущенная в 1984 г.

Эталонная модель OSI быстро стала основной архитектурной  моделью для передачи межкомпьютерных  сообщений. Несмотря на то, что были разработаны другие архитектурные  модели (в основном патентованные), большинство поставщиков сетей, когда им необходимо предоставить обучающую  информацию пользователям поставляемых ими изделий, ссылаются на них  как на изделия для сети, соответствующей  эталонной модели OSI. И действительно, эта модель является самым лучшим средством, имеющемся в распоряжении тех, кто надеется изучить технологию сетей.

Иерарахическая связь

Эталонная модель OSI делит проблему перемещения информации между компьютерами через среду сети на семь менее крупных, и следовательно, более легко разрешимых проблем. Каждая из этих семи проблем выбрана потому, что она относительно автономна, и следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию.

Каждая  из семи областей проблемы решалась с  помощью одного из уровней модели. Большинство устройств сети реализует  все семь уровней. Однако в режиме потока информации некоторые реализации сети пропускают один или более уровней. Два самых низших уровня OSI реализуются  аппаратным и программным обеспечением; остальные пять высших уровней, как  правило, реализуются программным  обеспечением.

Справочная  модель OSI описывает, каким образом  информация проделывает путь через  среду сети (например, провода) от одной  прикладной программы (например, программы  обработки крупноформатных таблиц) до другой прикладной программы, находящейся  в другом компьютере. Так как информация, которая должна быть отослана, проходит вниз через уровни системы, по мере этого продвижения она становится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно "единицы" и "нули".

В качесте примера связи типа OSI предположим, что Система А на  Рисунке 1 имеет информацию для отправки в Систему В. Прикладная программа Системы А сообщается с Уровнем 7 Системы А (верхний уровень), который сообщается с Уровнем 6 Системы А, который в свою очередь сообщается с Уровнем 5 Системы А, и т.д. до Уровня 1 Системы А. Задача Уровня 1 - отдавать (а также забирать) информацию в физическую среду сети. После того, как информация проходит через физическую среду сети и поглащается Системой В, она поднимается через слои Системы В в обратном порядке (сначала Уровень 1 , затем Уровень 2 и т.д.), пока она наконец не достигнет прикладную программу Системы В.

Рисунок 1.Связь между двумя системами

Источник: [1]

 

 

Хотя  каждый из уровней Системы А может сообщаться со смежными уровнями этой системы, их главной задачей является сообщение с соответствующими уровнями Системы В. Т.е. главной задачей Уровня 1 Системы А является связь с Уровнем 1 Системы В; Уровень 2 Системы А сообщается с Уровнем 2 Системы В и т.д. Это необходимо потому, что каждый уровень Системы имеет свои определенные задачи, которые он должен выполнять. Чтобы выполнить эти задачи, он должен сообщаться с соответствующим уровнем в другой системе.

Уровневая модель OSI исключает прямую связь  между соответствующими уровнями других систем. Следовательно, каждый уровень  Системы А должен полагаться на услуги, предоставляемые ему смежными уровнями Системы А, чтобы помочь осуществить связь с соответствующим ему уровнем Системы В. Взаимоотношения между смежными уровнями отдельной системы показаны на  Рисунке 2.

Рисунок 2.Взаимоотношения между смежными уровнями отдельной системы

Источник: [1]

 

Предположим, что Уровень 4 Системы А должен связаться с Уровнем 4 Системы В. Чтобы выполнить эту задачу, Уровень 4 Системы А должен воспользоваться услугами Уровня 3 Системы А. Уровень 4 называется "пользователем услуг", а Уровень 3 - "источником услуг". Услуги Уровня 3 обеспечиваются Уровню 4 в "точке доступа к услугам" (SAP), которая представляет собой просто местоположение, в котором Уровень 4 может запросить услуги Уровня 3. Как видно из рисунка, Уровень 3 может предоставлять свои услуги множеству объектов Уровня 4.

Форматы информации

Каким образом Уровень 4 Системы В узнает о том, что необходимо Уровню 4 Системы А? Специфичные запросы Уровня А запоминаются как управляющая информация, которая передается между соответствующими уровнями в блоке, называемом заголовком; заголовок предшествуют фактической прикладной информации. Например, предположим, что Система А хочет отправить в Систему В следующий текст (называемый "данные" или "информация"):

The small grey cat ran up the wall to try to catch the red bird.

Этот  текст передается из прикладной программы  Системы А в верхний уровень этой системы. Прикладной уровень Системы А должен передать определенную информацию в прикладной уровень Системы В, поэтому он помещает управляющую информацию (в форме кодированного заголовка) перед фактическим текстом, который должен быть передан. Этот информационный блок передается в Уровень 6 Системы А, который может предварить его своей собственной управляющей информацией. Размеры сообщения увеличиваются по мере того, как оно проходит вниз через уровни до тех пор, пока не достигнет сети, где оригинальный текст и вся связанная с ним управляющая информация перемещаются к Системе В, где они поглащаются Уровнем 1 Системы В. Уровень 1 Системы В отделяет заголовок уровня 1 и прочитывает его, после чего он знает, как обрабатывать данный информационный блок. Слегка уменьшенный в размерах информационный блок передается в Уровень 2, который отделяет заголовок Уровня 2, анализирует его, чтобы узнать о действиях, которые он должен выполнить, и т.д. Когда информационный блок наконец доходит до прикладной программы Системы В, он должен содержать только оригинальный текст.

Концепция заголовка и собственно данных относительна и зависит от перспективы того уровня, который в данный момент анализирует информационный блок. Например, в Уровне 3 информационный блок состоит  из заголовка Уровня 3 и следующими за ним данными. Однако данные Уровня 3 могут содержать заголовки Уровней 4, 5, 6 и 7. Кроме того, заголовок Уровня 3 является просто данными для Уровня 2. Эта концепция иллюстрируется на Рисунке 3. И наконец, не все уровни нуждаются в присоединении заголовков. Некоторые уровни просто выполняют трансформацию фактических данных, которые они получают, чтобы сделать их более или менее читаемыми для смежных с ними уровней.

Рисунок 3.Заголовки и даты

Источник: [2]

Проблемы совместимости

Эталонная модель OSI не является реализацией сети. Она только определяет функции каждого  уровня. В этом отношении она напоминает план для постройки корабля. Точно  также, как для выполнения фактической работы по плану могут быть заключены контракты с любым количеством кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могут построить протокол реализации по спецификации протокола. И если этот план не будет предельно понятным, корабли, построенные различными компаниями, пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут отличаться друг от друга. Примером самого незначительного отличия могут быть гвозди, забитые в разных местах.

Чем объясняется разница в реализациях  одного и того же плана корабля (или  спецификации протокола)? Частично эта  разница вызвана неспособностью любой спецификации учесть все возможные детали реализации. Кроме того, разные люди, реализующие один и тот же проект, всегда интерпретируют его немного по-разному. И наконец, неизбежные ошибки реализации приводят к тому, что изделия разных реализаций отличаются исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола Х одной компании не всегда взаимодействует с реализацией этого протокола, осуществленной другой компанией.

Уровни OSI

После того, как стали понятными основные особенности принципа деления на уровни модели OSI, можно приступить к обсуждению каждого отдельного уровня и его функций. Каждый уровень  имеет заранее заданный набор  функций, которые он должен выполнить  для того, чтобы связь могла  состояться.

 

Прикладной уровень

Прикладной уровень ‒ это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы обработки слов, программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной  уровень идентифицирует и устанавливает  наличие предполагаемых партнеров  для связи, синхронизирует совместно  работающие прикладные программы, а  также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и  управления целостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

 

 

Представительный  уровень

Представительный  уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной  системы, была читаемой для прикладного  уровня другой системы. При необходимости  представительный уровень осуществляет трансляцию между множеством форматов представления информации путем  использования общего формата представления  информации.

Представительный  уровень занят не только форматом и представлением фактических данных пользователя, но также структурами  данных, которые используют программы. Поэтому кроме трансформации  формата фактических данных (если она необходима), представительный уровень согласует синтаксис  передачи данных для прикладного  уровня.

 

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными  задачами. Сеансы состоят из диалога  между двумя или более объектами  представления. Сеансовый уровень  синхронизирует диалог между объектами  представительного уровня и управляет  обменом информации между ними. В  дополнение к основной регуляции  диалогов (сеансов) сеансовый уровень  предоставляет средства для отправки информации, класса услуг и уведомления  в исключительных ситуациях о  проблемах сеансового, представительного  и прикладного уровней.

 

Транспортный  уровень

Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представлена как граница между протоколами прикладного уровня и протоколами низших уровней. В то время как прикладной, представительный и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.

Транспортный  уровень пытается обеспечить услуги по транспортировке данных, которые  избавляют высшие слои от необходимости  вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через  объединенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания  и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, систем обнаружения  и устранения неисправностей транспортировки  и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

 

Сетевой уровень

Сетевой уровень  ‒ это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных географических пунктах. В данном случае "подсеть" - это по сути независимый сетевой кабель (иногда называемый сегментом).

Т.к. две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество  подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы  маршрутизации выбирают оптимальные  маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.