Standardi za modele interakcije otvorenih sistema. Referentni model za interakciju otvorenih sistema. Hijerarhija slojeva, protokola i stekova

Rješavanje problema prenošenja poruka preko električnih komunikacionih sistema pred njih postavlja određene zahtjeve. Ovi zahtjevi se mogu podijeliti u dvije grupe: zahtjevi za proces prijenosa poruke i zahtjevi za tehnička sredstva koja izvode ovaj proces.

Među zahtjevima za tehnička sredstva elektrokomunikacijskih sistema su sljedeći. Prvo, komunikacioni sistem mora imati mogućnost da proširi svoje mogućnosti i eliminiše neiskorištene mogućnosti. Sistemi sa ovom sposobnošću nazivaju se otvoreni. Drugo, različiti komunikacioni sistemi moraju imati standardizovane i unificirane tehničke uređaje, što smanjuje njihovu cenu i rad. Treće, komunikacioni sistemi za različite namene moraju biti u stanju da razmenjuju poruke.

Ovi zahtjevi su doveli do potrebe za jedinstvenom ideologijom za projektovanje komunikacionih sistema. Međunarodni savjetodavni komitet za telefoniju i telegrafiju predložio je takvu ideologiju ranih 1980-ih razvijajući referentni model međupovezivanja otvorenih sistema (OSIRM).

U skladu sa ovim modelom, proces prenošenja poruka u komunikacionim sistemima se sekvencijalno deli na suštinski različite operacije. Svaka od ovih operacija je dodijeljena svom nivou.

Nivoi su građeni po principu stroge hijerarhije: na najvišem nivou su izvor i primalac informacija - korisnici komunikacionog sistema, na nižem - medij širenja elektromagnetnih talasa. Viši nivo kontroliše rad nižeg. Svaki nivo ima svoj tehnički uređaj ili organizacionu jedinicu komunikacionog sistema, korisnika ili službeno lice koje obezbeđuje funkcionisanje komunikacionog sistema. U nekim komunikacijskim sistemima neki od ovih uređaja mogu nedostajati ili ne obavljaju sve funkcije određenog nivoa.

U EMBOS-u postoji 7 nivoa: korisnik, predstavnik, sesija, transport, mreža, kanal, fizički (Slika 1.4). Kompletan skup sredstava za jednog korisnika, koji obavlja operacije na različitim nivoima, naziva se stanica.

Na nivou korisnika odvijaju se procesi obrade informacija koje prenosi komunikacioni sistem. Izvršilac funkcija na ovom nivou može biti ili tehnički uređaj (računar) ili osoba.

Uređaji na nivou prezentacije pretvaraju poruke iz oblika prezentacije koji je pogodan za korisnika u oblik prezentacije koji je pogodan za komunikacioni sistem i obrnuto. Konkretno, kompresija informacija se dešava na ovom nivou, jer je komunikacijskom sistemu uvijek zgodno da poruka zauzima najmanji volumen.

Uređaji na razini sesije uokviruju prenesenu poruku sa servisnim informacijama tako da je broj topoloških opcija prijenosa što je moguće veći. Odabir najbolje opcije provode uređaji na nižim razinama. Dakle, ovaj sloj je odgovoran za organizaciju komunikacijske sesije.

Na transportnom sloju se donosi odluka da se ova poruka premesti korisniku na nivou odabira potrebnih komunikacionih mreža. Da bi se to postiglo, rješava se problem međumrežnog adresiranja poruka i problem prijenosa poruka između mreža različitih vrsta, nazvan problem gateway-a.

Na nivou mreže rješava se problem najbolje dostave poruke korisniku unutar iste komunikacione mreže. Da bi se to postiglo, odabire se ruta kretanja poruke podmreže i rješava se problem intramrežnog adresiranja korisnika.

Uređaji sloja veze štite prenesene poruke od izobličenja koja nastaju kao rezultat promjena parametara signala tokom širenja.

Uređaji fizičkog sloja omogućavaju pretvaranje poslane poruke u signale i vraćanje poruke na osnovu primljenog signala.

Pravila po kojima uređaji na susednim nivoima iste stanice komuniciraju nazivaju se interfejsom.

Pravila po kojima uređaji istih nivoa na različitim stanicama komuniciraju nazivaju se protokolom.

Generalizovana struktura bilo kog softvera ili informacionog sistema može biti predstavljena, kao što je gore navedeno, sa dva dela koja međusobno deluju:

funkcionalni dio, koji uključuje aplikativne programe koji implementiraju funkcije područja primjene;
okruženje ili sistemski dio, osiguravanje izvršavanja aplikativnih programa.

Dvije grupe standardizacijskih pitanja usko su povezane s takvim razdvajanjem i međusobnom povezivanjem:

standardi za interfejse između aplikativnih programa i IS okruženja, Application Program Interface (API);
standarde za interfejse između samog IS-a i njegovog spoljašnjeg okruženja (External Environment Interface - EEI).

Ove dvije grupe sučelja definiraju specifikacije eksternog opisa IS okruženja - arhitekture, sa stanovišta krajnjeg korisnika, dizajnera IS-a i programera aplikacija koji razvija funkcionalne dijelove IS-a.

Specifikacije eksternih interfejsa IS okruženja i interakcijskih interfejsa između komponenti samog okruženja su precizni opisi svih potrebnih funkcija, servisa i formata određenog interfejsa.

Ukupnost takvih opisa je Referentni model otvorenog povezivanja sistema (OSI).. Ovaj model se koristi više od 30 godina, „izrastao“ je iz mrežne arhitekture SNA (System Network Architecture) koju je predložio IBM. Model međusobnog povezivanja otvorenih sistema koristi se kao osnova za razvoj mnogih ISO IT standarda. Objavljivanje ovog standarda sumira dugogodišnji rad mnogih poznatih organizacija za standardizaciju i proizvođača telekomunikacija.

Godine 1984. model je dobio status međunarodnog standarda ISO 7498, a 1993. godine objavljeno je prošireno i ažurirano izdanje ISO 7498-1-93. Standard ima složeni naslov „Informacioni i računarski sistemi – Međusobna povezanost (interakcija) otvorenih sistema – Referentni model“. Kratki naziv je “Međusobno povezivanje otvorenih sistema / Osnovni referentni model – OSI/BRM”.

Model se zasniva na podeli računarskog okruženja na sedam nivoa, među kojima je interakcija opisana odgovarajućim standardima i obezbeđuje povezanost nivoa, bez obzira na unutrašnju strukturu nivoa u svakoj konkretnoj implementaciji (slika 2.6).

Rice. 2.6.

Osnovna prednost ovog modela je detaljan opis veza u okruženju sa stanovišta tehničkih uređaja i komunikacijskih interakcija. Međutim, ne uzima u obzir međusobnu povezanost uzimajući u obzir mobilnost aplikativnog softvera.

Prednosti „slojevite“ organizacije modela interakcije su u tome što ona pruža samostalan razvoj nivo standarda, modularnost u razvoju hardvera i softvera za informacione i računarske sisteme i na taj način doprinosi tehničkom napretku u ovoj oblasti.

Standard ISO 7498 identifikuje sedam nivoa (slojeva) interakcije informacija, koji su međusobno odvojeni standardnim interfejsima:

sloj aplikacije (aplikacijski sloj)
prezentacijski sloj
sesijski (nivo sesije)
transport
mreže
duct
fizički.

U skladu s tim, informaciona interakcija dva ili više sistema je skup informacionih interakcija nivoa podsistema, a svaki sloj lokalnog informacionog sistema po pravilu je u interakciji sa odgovarajućim slojem udaljenog sistema. Interakcija se odvija korištenjem odgovarajućih komunikacijskih protokola i sučelja. Osim toga, korištenjem tehnika enkapsulacije, isti softverski moduli mogu se koristiti na različitim nivoima.

Protokol je skup algoritama (pravila) za interakciju objekata istih nivoa različitih sistema.

Interfejs- ovo je skup pravila u skladu sa kojima se vrši interakcija sa objektom datog ili drugog nivoa. Standardni interfejs se u nekim specifikacijama može nazvati servisom.

Enkapsulacija je proces postavljanja fragmentiranih blokova podataka sa jednog nivoa u blokove podataka sa drugog nivoa.

Prilikom podjele okruženja na nivoe, poštovani su sljedeći opći principi:

nemojte stvarati previše malih particija, jer to komplikuje opis sistema interakcija;
formiraju nivo od lako lokaliziranih funkcija; ovo, ako je potrebno, omogućava vam da brzo obnovite nivo i značajno promijenite njegove protokole za korištenje novih rješenja u području arhitekture, softvera i hardvera, programskih jezika, mrežnih struktura, bez promjene standardne interakcije i pristupni interfejsi;
postaviti slične funkcije na isti nivo;
stvoriti odvojene nivoe za obavljanje funkcija koje se jasno razlikuju u akcijama ili tehničkim rješenjima koja ih implementiraju;
povući granicu između nivoa na mjestu gdje je opis usluga najmanji, a broj interakcijskih operacija preko granice (granični prijelaz) je minimiziran;
nacrtajte granicu između slojeva na mjestu gdje u nekom trenutku mora postojati odgovarajući standardni interfejs.

Svaki sloj ima specifikaciju protokola, tj. skup pravila koja regulišu interakciju ravnopravnih procesa na istom nivou i spisak usluga koje opisuju standardni interfejs sa višim nivoom. Svaki sloj koristi usluge sloja ispod njega, a svaki sloj ispod pruža usluge sloju iznad njega. Dajemo kratak opis svakog nivoa, uz napomenu da u nekim opisima OSI modela numerisanje nivoa može biti obrnutim redosledom.

Nivo 1 - sloj aplikacije ili sloj aplikacije (Application Layer). Ovaj nivo je povezan sa procesima aplikacije. Protokoli sloja su dizajnirani da omoguće pristup mrežnim resursima i korisničkim aplikacijskim programima. Na ovoj razini definira se sučelje sa komunikacijskim dijelom aplikacija. Primjer protokola aplikacijskog sloja je Telnet protokol, koji korisniku omogućava pristup „hostu“ (host računarskom uređaju, jednom od glavnih elemenata u sistemu sa više strojeva ili bilo kojem uređaju spojenom na mrežu koji koristi TCP/IP protokoli) u režimu udaljenog terminala.

Aplikacioni sloj obavlja zadatak pružanja različitih oblika interakcije između aplikativnih procesa koji se nalaze u različitim informacionim mrežnim sistemima. Da bi to učinio, obavlja sljedeće funkcije:

opis oblika i metoda interakcije primijenjenih procesa;
obavljanje raznih vrsta poslova (upravljanje zadacima, prenos datoteka, upravljanje sistemom itd.);
identifikacija korisnika (partnera u interakciji) po njihovim lozinkama, adresama, elektronskim potpisima;
identifikacija funkcionalnih pretplatnika;
najava mogućnosti pristupa novim procesima aplikacije;
utvrđivanje dovoljnosti raspoloživih resursa;
slanje zahtjeva za povezivanje drugim procesima aplikacije;
podnošenje zahtjeva reprezentativnom nivou za potrebne metode opisivanja informacija;
izbor procedura za planirani dijalog procesa;
upravljanje podacima koji se razmjenjuju između procesa aplikacije;
sinhronizacija interakcije između aplikativnih procesa;
utvrđivanje kvaliteta usluge (vrijeme isporuke blokova podataka, prihvatljiva stopa grešaka, itd.);
saglasnost za ispravljanje grešaka i utvrđivanje pouzdanosti podataka;
koordinacija ograničenja nametnutih sintaksi (skupovi znakova, struktura podataka).

Aplikacioni sloj se često dijeli na dva podsloja. Gornji podsloj uključuje mrežne usluge. Donji - sadrži standardne servisne elemente koji podržavaju rad mrežnih usluga.

Nivo 2 - Prezentacijski sloj. Na ovom nivou, informacije se pretvaraju u oblik u kojem su potrebne za obavljanje procesa aplikacije. Prezentacioni sloj obezbeđuje kodiranje podataka proizvedenih u procesima aplikacije i interpretaciju prenetih podataka. Na primjer, algoritmi se izvode za pretvaranje formata prezentacije podataka za ispis - ASCII ili KOI-8. Ili, ako se za vizualizaciju podataka koristi ekran, onda se ti podaci prema datom algoritmu formiraju u obliku stranice koja se prikazuje na ekranu.

Reprezentativni nivo obavlja sljedeće glavne funkcije:

odabir reprezentativne slike od mogućih opcija;
mijenjanje slike reprezentacije u datu virtuelnu sliku;
pretvaranje sintakse podataka (kodova, simbola) u standard;
definisanje formata podataka.

Nivo 3 - nivo sesije ili sloj sesije (Session Layer). Na ovoj razini, sesije između reprezentativnih objekata aplikacije (procesa aplikacije) se uspostavljaju, održavaju i prekidaju. Kao primjer protokola sloja sesije, razmotrite RPC (Remote Procedure Call) protokol. Kao što ime govori, ovaj protokol je dizajniran da prikaže rezultate procedure na udaljenom hostu. Tokom ove procedure uspostavlja se veza sesije između aplikacija. Svrha ove veze je servisiranje zahtjeva koji nastaju, na primjer, kada serverska aplikacija stupi u interakciju s klijentskom aplikacijom.

Sloj sesije pruža interakciju sa transportnim slojem, koordinira prijem i prijenos podataka iz jedne komunikacijske sesije, sadrži funkcije za upravljanje lozinkama, obračunavanje naknada za korištenje mrežnih resursa itd. Ovaj nivo pruža sljedeće funkcije:

uspostavljanje i prekidanje veza između partnera na nivou sesije;
obavljanje normalne i hitne razmjene podataka između procesa aplikacije;
sinhronizacija veza sesije;
obavještavanje procesa prijave o izuzetnim situacijama;
utvrđivanje oznaka u procesu prijave koje omogućavaju, nakon neuspjeha ili greške, da se ponovno izvrši njegovo izvršenje od najbliže oznake;
prekidanje procesa prijave kada je potrebno i njegovo pravilno nastavljanje;
prekid sesije bez gubitka podataka;
prijenos posebnih poruka o toku sesije.

Nivo 4 - Transportni sloj. Transportni sloj je dizajniran da kontroliše tok poruka i signala. Kontrola toka je važna funkcija transportnih protokola, jer ovaj mehanizam omogućava pouzdan prijenos podataka preko mreža heterogene strukture, dok opis rute uključuje sve komponente komunikacionog sistema koje osiguravaju prijenos podataka duž cijele putanje od uređaja pošiljatelja do uređaja. prijemni uređaji primaoca. Kontrola protoka zahtijeva od predajnika da čeka potvrdu prijema određenog broja segmenata od strane prijemnika. Broj segmenata koje odašiljač može poslati bez primanja potvrde od prijemnika naziva se prozor.

Postoje dvije vrste protokola transportnog sloja - protokoli segmentacije i protokoli datagrama. Protokoli segmentacije transportnog sloja razbijaju originalnu poruku u blokove podataka transportnog sloja - segmente. Glavna funkcija takvih protokola je osigurati isporuku ovih segmenata do odredišta i oporavak poruke. Datagram protokoli ne segmentiraju poruku, već je šalju u jednom paketu zajedno sa informacijama o adresi. Paket podataka, nazvan Datagram, usmjerava se preko mreža za prebacivanje adresa ili se prenosi preko lokalne mreže do aplikacijskog programa ili korisnika.

Transportni sloj također može pregovarati o mrežnim slojevima različitih nekompatibilnih mreža putem posebnih pristupnika. Nivo koji se razmatra određuje adresiranje pretplatničkih sistema i administrativnih sistema. Glavni zadatak transportnog sloja je korištenje virtuelnih kanala postavljenih između interakcijskih pretplatničkih sistema i administrativnih sistema za prijenos blokova podataka u paketima. Glavne funkcije koje obavlja transportni sloj su:

upravljanje prijenosom blokova podataka i osiguranje njihovog integriteta;
otkrivanje grešaka, njihovo djelimično otklanjanje, prijavljivanje neispravljenih grešaka;
obnavljanje prijenosa nakon kvarova i kvarova;
konsolidacija ili dezagregacija blokova podataka;
davanje prioriteta prilikom prenosa blokova;
prijenos potvrda o prenesenim blokovima podataka;
eliminacija blokada u slučaju zastoja u mreži.

Osim toga, transportni sloj može oporaviti blokove podataka izgubljene u nižim slojevima.

Nivo 5 - Mrežni sloj. Glavni zadatak protokola mrežnog sloja je da odrede putanju koja će se koristiti za isporuku paketa podataka prilikom rada sa protokolima gornjeg sloja (ruting). Da bi paket bio isporučen bilo kom datom hostu, ovom hostu mora biti dodijeljena mrežna adresa poznata predajniku. Grupe domaćina, ujedinjene po teritorijalnom principu, formiraju mreže. Da bi se pojednostavio zadatak rutiranja, mrežna adresa domaćina se sastoji od dva dijela: mrežne adrese i adrese domaćina. Dakle, zadatak rutiranja je podijeljen na dva - traženje mreže i traženje hosta u ovoj mreži. Sljedeće funkcije se mogu izvoditi na nivou mreže:

stvaranje mrežnih veza i identifikacija njihovih portova;
otkrivanje i ispravljanje grešaka koje nastaju prilikom prijenosa kroz komunikacijsku mrežu;
kontrola protoka paketa;
organizacija (poređanje) sekvenci paketa;
rutiranje i komutacija;
segmentacija i spajanje paketa;
povratak u prvobitno stanje;
izbor tipova usluga.

Nivo 6 - sloj kanala ili sloj veze podataka (Data Link Layer). Svrha protokola sloja veze je osigurati prijenos podataka u prijenosnom mediju preko fizičkog medija. U kanalu se generira signal za početak prijenosa podataka, organizira se početak prijenosa, sam prijenos se provodi, provjerava se ispravnost procesa, kanal se isključuje u slučaju kvarova i vraća nakon otklanjanja greške generira se signal za završetak prijenosa i kanal se prebacuje u stanje pripravnosti.

Dakle, sloj podatkovne veze može obavljati sljedeće funkcije:

organizacija (uspostavljanje, upravljanje, prekid) kanalskih veza i identifikacija njihovih luka;
prijenos blokova podataka;
otkrivanje i ispravljanje grešaka;
upravljanje protokom podataka;
osiguranje transparentnosti logičkih kanala (prijenos podataka kodiranih na bilo koji način preko njih).

Na sloju veze podataka, podaci se prenose u blokovima koji se nazivaju okviri. Tip korištenog medija za prijenos i njegova topologija u velikoj mjeri određuju tip okvira protokola transportnog sloja koji se mora koristiti. Kada se koriste topologije "zajednička magistrala" i "jedan prema više" (Point-to-Multipoint), alati protokola sloja veze određuju fizičke adrese sa kojima će se podaci razmjenjivati u mediju za prijenos i proceduru pristupa ovom mediju . Primjeri takvih protokola su Ethernet (gdje je prikladno) i HDLC. Protokoli transportnog sloja, koji su dizajnirani da rade u okruženju jedan na jedan (od tačke do tačke), ne definišu fizičke adrese i imaju pojednostavljenu proceduru pristupa. Primjer ove vrste protokola je PPP protokol.

Nivo 7 - fizički sloj. Protokoli fizičkog sloja omogućavaju direktan pristup mediju za prijenos podataka za protokole veze i slijedeće slojeve. Podaci se prenose pomoću protokola na ovom nivou u obliku sekvenci bitova (za serijske protokole) ili grupa bitova (za paralelne protokole). Na ovom nivou se utvrđuje skup signala koje sistemi razmenjuju, parametri ovih signala (vremenski i električni) i redosled generisanja signala prilikom izvođenja postupka prenosa podataka.

Fizički sloj obavlja sljedeće funkcije:

uspostavlja i prekida fizičke veze;
prenosi niz signala;
“sluša” kanale kada je to potrebno;
vrši identifikaciju kanala;
obavještava o nastanku kvarova i kvarova.

Osim toga, na ovom nivou se formulišu zahtjevi za električne, fizičke i mehaničke karakteristike prijenosnog medija, prijenosnih i priključnih uređaja.

Nivoi ovisni i neovisni o mreži. Gore navedene funkcije na svim razinama mogu se svrstati u jednu od dvije grupe: ili funkcije usmjerene na rad s aplikacijama bez obzira na mrežni uređaj, ili funkcije koje zavise od specifične tehničke implementacije mreže.

Gornja tri sloja - aplikacija, prezentacija i sesija - su orijentirana na aplikaciju i praktično ne zavise o tehničkim karakteristikama izgradnje mreže. Na protokole na ovim slojevima ne utiču nikakve promene u topologiji mreže, zamena opreme ili prelazak na drugu mrežnu tehnologiju.

Rice. 2.9.

Standardizacija interfejsa obezbeđuje potpunu transparentnost interakcije, bez obzira na to kako su nivoi raspoređeni u konkretnim implementacijama (servisima) modela.

Radi lakše modernizacije, složeni informacioni sistemi su napravljeni što je moguće više otvorenim, odnosno prilagođeni da izvrše promene u nekom delu sistema, dok ostali delovi ostaju nepromenjeni. U odnosu na računarske mreže, implementacija koncepta otvorenosti dovela je do pojave referentnog modela za međusobno povezivanje otvorenih sistema (EOI), koji je predložila Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO – International Standard Organization). Ovaj model daje opis općih principa, pravila i sporazuma koji osiguravaju interakciju informacionih sistema i nazivaju se protokoli.

Informaciona mreža u EMVOS-u se smatra skupom funkcija (protokola) koje su podijeljene u grupe koje se nazivaju nivoi. Upravo podjela na nivoe omogućava izmjene sredstava implementacije jednog nivoa bez restrukturiranja sredstava drugih nivoa, što značajno pojednostavljuje i smanjuje troškove nadogradnje sredstava kako se tehnologija razvija.

Postoji sedam nivoa EMVOS-a.

Na fizičkom nivou, informacije se predstavljaju u obliku električnih ili optičkih signala, konvertuju se oblici signala, biraju parametri fizičkih medija za prenos podataka, a informacije se prenose putem fizičkih medija.

Na nivou veze, podaci se razmjenjuju između susjednih mrežnih čvorova, odnosno čvorova direktno povezanih fizičkim vezama bez drugih međučvorova. Imajte na umu da se paketi sloja veze obično nazivaju okviri.

Na nivou mreže, paketi se formiraju prema pravilima onih posrednih mreža kroz koje prolazi originalni paket, a paketi se rutiraju, tj. definisanje i implementacija ruta duž kojih se paketi prenose. Drugim riječima, rutiranje se svodi na formiranje logičkih kanala. Logički kanal je virtualna veza između dva ili više objekata mrežnog sloja koja omogućava razmjenu podataka između ovih objekata. Koncept logičkog kanala ne odgovara nužno fizičkoj vezi linija podataka između povezanih tačaka. Ovaj koncept je uveden da se apstrahuje od fizičke implementacije veze. Druga važna funkcija mrežnog sloja nakon rutiranja je kontrola opterećenja na mreži kako bi se spriječilo zagušenje koje negativno utječe na rad mreže.

Transportni sloj obezbeđuje komunikaciju između krajnjih tačaka (za razliku od prethodnog mrežnog sloja, koji obezbeđuje prenos podataka kroz međukomponente mreže). Funkcije transportnog sloja uključuju multipleksiranje i demultipleksiranje (sastavljanje/rastavljanje poruka u pakete na krajnjim tačkama), otkrivanje i eliminisanje grešaka u prenošenim podacima i postavljanje potrebnog nivoa usluga (na primer, naređena brzina i pouzdanost prenosa).

Na nivou sesije određuje se tip komunikacije (dupleks ili poludupleks), početak i kraj zadataka, redosled i način razmene zahteva i odgovora partnera u interakciji.

Na nivou prezentacije implementirane su funkcije prezentacije podataka (kodiranje, formatiranje, strukturiranje). Na primjer, na ovom nivou, podaci dodijeljeni za prijenos se pretvaraju iz jednog koda u drugi, posebno u svrhu šifriranja.

Na nivou aplikacije, podaci koji se prenose preko mreže određuju se i formatiraju u poruke.

U određenim slučajevima može postojati potreba za implementacijom samo dijela imenovanih funkcija, tada će, shodno tome, mreža sadržavati samo dio nivoa. Dakle, u jednostavnim (nerazgrananim) LAN-ovima nema potrebe za objektima mrežnog i transportnog sloja. Istovremeno, zbog složenosti funkcija sloja veze preporučljivo je podijeliti ga na dva podnivoa u LAN-u:

kontrola pristupa kanalu (MAC - Medium Access Control);

kontrola logičke veze (LLC - Logical Link Control).

LJLC podsloj, za razliku od podsloja MAC, uključuje neke funkcije sloja veze koje su nezavisne od karakteristika medija za prenos.

Prijenos podataka kroz razgranate mreže odvija se korištenjem enkapsulacije/dekapsulacije dijelova podataka. Dakle, poruka koja stiže na transportni sloj se dijeli na segmente, koji primaju zaglavlja i prenose se na mrežni sloj.

Segment se obično naziva paket transportnog sloja. Mrežni sloj organizira prijenos podataka kroz posredne mreže. Da biste to učinili, segment se može podijeliti na dijelove (pakete) ako mreža ne podržava prijenos cijelih segmenata. Paket ima vlastito mrežno zaglavlje (tj. segment je inkapsuliran u paketu mrežnog sloja). Prilikom prijenosa između srednjih LAN čvorova, paketi moraju biti inkapsulirani u okvire s mogućim podjelom paketa. Prijemnik dekapsulira segmente i rekonstruiše originalnu poruku.

Telekomunikacije su specifična oblast ljudske aktivnosti, a svrha proizvoda koje proizvodi ova industrija je da obezbede interakciju udaljenih informacionih sistema. Često su ovi sistemi izgrađeni na opremi različitih proizvođača. Zato su pitanja standardizacije veoma važna za ovu industriju.

Za programera i proizvođača telekomunikacijske opreme, usklađenost sa sadašnjim i budućim industrijskim standardima je ključni faktor koji osigurava neophodno tržište prodaje za proizvedenu opremu.

Za potrošača ove opreme faktor usklađenosti je takođe veoma važan, jer usklađenost telekomunikacione opreme sa standardima garantuje efektivno korišćenje sredstava uloženih u nju. Stoga je značajna uloga stručnjaka za informacione tehnologije (IT) čiji je zadatak pronalaženje kompetentnih i isplativih rješenja koja zadovoljavaju trenutne i buduće informacijske potrebe kompanije.

ISO 7498 standard

Ovaj standard ima trostruki naslov „Referentni model interkonekcije otvorenih sistema informacionih računarskih sistema“. Obično se ukratko naziva referentnim modelom interkonekcije otvorenih sistema. Objavljivanje ovog standarda 1983. godine rezimirao je dugogodišnji rad mnogih poznatih telekomunikacijskih kompanija i organizacija za standardizaciju.

Glavna ideja koja leži u osnovi ovog dokumenta je podjela procesa interakcije informacija između sistema na nivoe sa jasno razgraničenim funkcijama.

Prednosti slojevite organizacije interakcije su u tome što ovakva organizacija osigurava samostalan razvoj standarda nivoa, modularnost u razvoju hardvera i softvera informaciono-računarskih sistema i na taj način doprinosi tehničkom napretku u ovoj oblasti.

U skladu sa ISO 7498, postoji sedam nivoa (slojeva) interakcije informacija:

Nivo aplikacije
Prezentacijski sloj
Nivo sesije
Transportni sloj
Mrežni sloj
Sloj veze podataka
Fizički sloj

Informaciona interakcija dva ili više sistema je stoga skup informacionih interakcija podsistema nivoa, pri čemu svaki sloj lokalnog informacionog sistema komunicira samo sa odgovarajućim slojem udaljenog sistema.

Protokol je skup algoritama (pravila) za interakciju objekata istih nivoa.

Interfejs je skup pravila u skladu sa kojima se vrši interakcija sa objektom datog nivoa.

Proces stavljanja fragmentiranih blokova podataka jednog nivoa u blokove podataka drugog nivoa se zove inkapsulacija.

Sloj aplikacije Sloj 7 OSI modela

Protokoli koji su definirani na sedmom OSI sloju su dizajnirani da omoguće pristup mrežnim resursima za korisničke aplikativne programe. Na ovoj razini definira se sučelje sa komunikacijskim dijelom aplikacije.

Primjer protokola aplikacijskog sloja je Telnet protokol, koji korisnicima pruža pristup hostu u načinu rada udaljenog terminala.

Sloj prezentacije Sloj 6 OSI modela

Na ovom nivou se izvode algoritmi za pretvaranje formata prezentacije podataka ASCII, KOI-8.

Sloj sesije Sloj 5 OSI modela

Na ovoj razini sesije se uspostavljaju, održavaju i prekidaju između reprezentativnih objekata aplikacije. Kao primjer protokola sloja sesije, razmotrite RPC (poziv udaljene procedure) protokol. Kao što ime govori, ovaj protokol je dizajniran da prikaže rezultate procedure na udaljenom hostu. Tokom ove procedure uspostavlja se veza sesije između aplikacija. Svrha ove veze je servisiranje zahtjeva koji nastaju kada aplikacija (klijent) stupi u interakciju sa aplikacijom (serverom).

Transportni sloj Sloj 4 OSI modela

Postoje dvije vrste protokola transportnog sloja: protokoli segmentacije i protokoli datagrama.

Protokoli segmentacije transportnog sloja razbijaju originalnu poruku u blokove podataka transportnog sloja koji se nazivaju segmenti. Glavna funkcija takvih protokola transportnog sloja je osigurati isporuku ovih segmenata do odredišta i oporavak poruke.

Datagram protokoli ne segmentiraju poruku i šalju je u jednom komadu, koji se naziva "datagram".

Kontrola toka je važna funkcija pouzdanih transportnih protokola jer omogućava prijenos podataka preko nestabilnih mreža. Kontrola protoka zahtijeva od predajnika da sačeka potvrdu prijema ograničenog broja segmenata od strane prijemnika.

Poziva se broj segmenata koje predajnik može poslati bez primanja potvrde od prijemnika prozor.

Mrežni sloj Sloj 3 OSI modela

Glavni zadatak protokola mrežnog sloja je odrediti putanju koja će se koristiti za isporuku blokova podataka protokola gornjeg sloja.

Da bi blok podataka bio isporučen bilo kom hostu, ovom hostu mora biti dodijeljena mrežna adresa poznata predajniku. Grupe domaćina ujedinjene po teritorijalnom principu formiraju mreže. Da bi se pojednostavilo rješenje problema rutiranja, mrežna adresa domaćina se sastoji od dva dijela: mrežne adrese i adrese domaćina. Dakle, zadatak rutiranja je podijeljen na dva podzadatka: traženje mreže i traženje hosta u ovoj mreži.

Sloj veze podataka Sloj 2 OSI modela

Svrha protokola sloja veze je osigurati prijenos podataka preko fizičkog medija—medija za prijenos. Na sloju veze podataka, podaci se prenose u blokovima koji se nazivaju okviri. Tip korištenog medija za prijenos i njegova topologija u velikoj mjeri određuju tip okvira protokola transportnog sloja koji se mora koristiti. Kada se koriste topologije “zajednička magistrala” i “point-to-multipoint”, protokol sloja veze mora odrediti fizičke adrese sa kojima će se podaci razmjenjivati preko zajedničkog prijenosnog medija i proceduru pristupa ovom mediju. Primjeri takvih protokola su Ethernet (gdje je prikladno) i HDLC. Protokoli transportnog sloja, koji su dizajnirani da rade u okruženju od tačke do tačke, ne definišu fizičke adrese i imaju pojednostavljenu proceduru pristupa. Primjer ove vrste protokola je PPP protokol.

Fizički sloj Sloj 1 OSI modela

Protokoli fizičkog sloja omogućavaju direktan pristup mediju za prijenos podataka za protokole veze i slijedeće slojeve. Podaci se prenose protokolima ovog nivoa u obliku bitova (za serijske protokole) ili grupe bitova (za paralelne protokole). Na ovom nivou određuju se skup signala koje sistemi razmjenjuju, parametri ovih signala – vremenski i električni, te redoslijed formiranja ovih signala tokom postupka prijenosa podataka. Osim toga, na ovom nivou se formulišu zahtjevi za električne, fizičke i mehaničke karakteristike prijenosnog medija i konektora.

Najčešći protokol transportnog sloja donedavno je bio V.24, koji je obezbjeđivao serijski interfejs za IBM PC.

STRANA 2

Opće odredbe

Početkom 1980-ih, ISO je prepoznao potrebu za stvaranjem mrežnog modela na kojem bi dobavljači telekomunikacijske opreme mogli graditi interoperabilne mreže. Godine 1984. takav standard je objavljen pod nazivom "Otvorite referentni model interkonekcije sistema" (Open System Interconnect - OSI) ili OSI/ISO.

OSI referentni model je postao primarni arhitektonski model za sisteme za razmjenu poruka. Kada se razmatraju specifični telekomunikacioni sistemi aplikacija, njihova arhitektura se poredi sa OSI/ISO modelom. Ovaj model je najbolji alat za proučavanje moderne komunikacijske tehnologije.

OSI referentni model dijeli problem prijenosa informacija između pretplatnika sedam manji i stoga lakše rješivi problemi. Specifikacija svakog zadatka izvršena je po principu relativne autonomije. Očigledno, autonomni problem je lakše riješiti.

Svaka od sedam oblasti problema prenosa informacija povezana je sa jednim od nivoa referentnog modela. Implementirana su dva najniža sloja OSI referentnog modelahardvera i softveraOdredbom, preostalih pet najviših nivoa se obično implementira softver odredbe. OSI referentni model opisuje kako informacije prolaze kroz prijenosni medij (kao što su metalne žice) od procesa izvorne aplikacije (kao što je glas) do odredišnog procesa.

Kao primjer OSI komunikacije, pretpostavimo da je Sistem A na Sl. 2.1 ima informacije koje treba poslati sistemu B. Proces aplikacije sistema A komunicira sa sistemom A slojem 7 (najviši nivo), koji komunicira sa sistemom A slojem 6, koji zauzvrat komunicira sa sistemom A slojem 5, i tako dalje do Sistema A Nivo 1 A. Zadatak nivoa 1 je da daje (kao i uzima) informacije u fizičko okruženje. Nakon što informacija prođe kroz fizičko okruženje i bude primljena od strane Sistema B, ona se uzdiže kroz slojeve Sistema B obrnutim redosledom (prvo Sloj 1, zatim Sloj 2, itd.) dok konačno ne stigne do procesa primene Sistema B.

Svaki nivo komunicira sa višim i nižim nivoima sistema. Međutim, za obavljanje zadataka svojstvenih sloju neophodna je komunikacija sa odgovarajućim slojem drugog sistema, tj. glavni zadatak Nivoa 1 Sistema A je komunikacija sa Nivoom 1 Sistema B; Nivo 2 sistema A komunicira sa nivoom 2 sistema B, itd.

Model OSI sloja isključuje direktnu komunikaciju između odgovarajućih slojeva različitih sistema. Shodno tome, svaki nivo sistema A koristi usluge koje mu pružaju susedni nivoi kako bi komunicirao sa svojim odgovarajućim nivoom sistema B. Niži nivo se nazivaizvor usluga, a onaj superiorni - korisnik usluge. Interakcija nivoa se javlja u tzvtačka pružanja usluge. Odnosi između susednih nivoa zasebnog sistema prikazani su na Sl. 2.2.

Rice. 2.2. Interakcija između nivoa zasebnog sistema

Razmjena kontrolnih informacija između odgovarajućih nivoa različitih sistema vrši se u obliku razmjene posebnih " naslovi ", dodano korisnom učitavanju. Tipično, zaglavlje prethodi stvarnim informacijama o aplikaciji. Svaki donji sloj sistema za odašiljanje dodaje svoje zaglavlje sa potrebnim kontrolnim informacijama za odgovarajući sloj drugog sistema u informacioni blok primljen od gornjeg sloja (Sl. 2.3).

Rice. 2.3. Formiranje informacionih blokova

Prijemni sistem analizira ove kontrolne informacije i uklanja odgovarajuće zaglavlje prije prijenosa informacijskog bloka na viši nivo. Dakle, veličina informacionog bloka se povećava kada se kreće od vrha do dna kroz nivoe u sistemu za prenos i smanjuje se kada se kreće odozdo prema gore kroz nivoe u sistemu za prijem.

OSI referentni model nije implementacija mreže. On samo definira funkcije protokola svakog sloja.

2.2. Opis slojeva referentnog modela OSI

Svaki sloj ima unaprijed definiran skup funkcija koje mora obavljati za obavljanje komunikacije.

Aplikacioni sloj(sloj 7) je OSI sloj najbliži korisniku. Razlikuje se od ostalih slojeva po tome što ne pruža usluge nijednom od ostalih OSI slojeva. Pruža usluge aplikacijskim procesima koji su izvan opsega OSI modela. Primjeri takvih aplikativnih procesa uključuju procese prijenosa glasa, baze podataka, procesore teksta itd.

Aplikacioni sloj identifikuje i uspostavlja prisustvo predviđenih komunikacijskih partnera, sinhronizuje sarađujuće procese aplikacije i uspostavlja i dogovara procedure za rešavanje grešaka i upravljanje integritetom informacija. Aplikacioni sloj također određuje da li su dostupni dovoljni resursi za namjeravanu komunikaciju. Na ovom nivou informacije se prikazuju u obliku datoteka, tabela, baza podataka itd. objekata

Reprezentativni nivo(sloj 6) je odgovoran za osiguravanje da informacije poslane sa sloja aplikacije jednog sistema budu čitljive od strane aplikacionog sloja drugog sistema. Ako je potrebno, reprezentativni sloj prevodi između više formata predstavljanja informacija korištenjem zajedničkog formata predstavljanja informacija.

Reprezentativni sloj se bavi ne samo formatom i prezentacijom stvarnih korisničkih podataka, već i strukturama podataka koje programi koriste. Stoga, pored transformacije stvarnog formata podataka (ako je potrebno), reprezentativni sloj pregovara o sintaksi prijenosa podataka za sloj aplikacije i, ako je potrebno, izvodi šifriranje i dešifriranje podataka.

Sloj sesije(sloj 5) uspostavlja, upravlja i prekida sesije između aplikacija. Sesije se sastoje od razgovora između dva ili više objekata pogleda. Sloj sesije sinkronizira dijalog između objekata reprezentativnog sloja i upravlja razmjenom informacija između njih.

Osim toga, sloj sesije pruža sredstva za slanje informacija, klase usluge i obavijesti o iznimkama o problemima na slojevima sesije, prezentacije i aplikacije. Podaci na nivou sesije su predstavljeni u blokovima date dužine.

Transportni sloj(nivo 4). Granica između sesijskog i transportnog sloja može se predstaviti kao granica između protokola viših (aplikacionih) nivoa i protokola nižih nivoa. Dok se slojevi aplikacije, prezentacije i sesije bave problemima aplikacija, četiri niža sloja bave se pitanjima transporta podataka.

Transportni sloj pruža usluge transporta podataka, što oslobađa više slojeve od potrebe da udube u detalje. Funkcija transportnog sloja je da pouzdano prenosi podatke preko mreže. U pružanju pouzdanih usluga, transportni sloj obezbjeđuje mehanizme za uspostavljanje, održavanje i uredan završetak kanala, sisteme za otkrivanje i oporavak kvarova u transportu i kontrolu toka informacija (kako bi se spriječilo da sistem bude preplavljen podacima iz drugog sistema). Na ovom nivou, informacije su predstavljene u obliku poruka koje se razmenjuju između procesa.

Mrežni sloj (sloj 3) je složen sloj koji pruža povezanost i odabir rute između dva krajnja sistema.

Budući da dva krajnja sistema koji žele da komuniciraju mogu biti razdvojena značajnom geografskom razdaljinom i višestrukim podmrežama, mrežni sloj je domen rutiranja. Protokoli za rutiranje odabiru optimalne rute kroz niz međusobno povezanih podmreža. Tradicionalni protokoli mrežnog sloja prenose informacije duž ovih ruta. Na mrežnom sloju, informacije su predstavljene u paketima koji sadrže informacije o adresiranju za završetak veze.

Sloj veze podataka(sloj 2) (formalno nazvan sloj veze podataka) osigurava pouzdan tranzit podataka kroz fizički kanal. U obavljanju ovog zadatka sloj veze podataka se bavi pitanjima fizičkog adresiranja (za razliku od mrežnog ili logičkog adresiranja), topologije mreže, discipline linija (kako bi krajnji sistem trebao koristiti mrežnu vezu), obavijesti o greškama, redoslijeda blokova podataka, i kontrolu protoka informacija. Na sloju veze podataka, informacija je predstavljena u blokovima bitova koji se nazivaju okviri ili paketi podataka. Granice paketa su označene nizovima zastavica bitova koji se ne pojavljuju u području podataka. Zastavica kraja paketa 01111110 za proceduru HDLC prikazano na slici 2.1 kao zasjenjeno područje.

Fizički sloj(Nivo 1) definiše električne, mehaničke, proceduralne i funkcionalne karakteristike uspostavljanja, održavanja i oslobađanja fizičkog kanala između krajnjih sistema. Specifikacije fizičkog sloja definiraju karakteristike kao što su vrijednosti napona, parametri sinhronizacije, brzine prijenosa fizičkih informacija, maksimalne udaljenosti prijenosa informacija, fizički konektori i druge slične karakteristike.

Fizičko okruženje u različitim telekomunikacionim sistemima može biti širok izbor sredstava, od najjednostavnijeg para žica do složenog sistema prenosa sinhrone digitalne hijerarhije. Na ovom nivou, informacije se predstavljaju u obliku električnih signala, struje, elektromagnetnog polja ili svetlosne energije.

L_02. Pitanja za samotestiranje.

1 Opišite oblik predstavljanja podataka na nivoima referentnog modela.

2 Opišite funkcije svakog nivoa.