Модель OSI. Понятие об интерфейсах и протоколах.

Рекомендация ITU-T X.200

Организация взаимодействия между элементами сети является сложной задачей, поэтому внутри сетевого элемента ее разбивают на несколько более простых задач. Решение каждой простой задачи внутри элемента сети производит модуль (уровень), каждый из модулей связан с одним или несколькими другими модулями. Решение сложной задачи подразумевает определенный порядок следования решения простых задач, при котором образуется многоуровневая иерархическая структура (рис. 1.3).

		Рис. 1.3. Стек протоколов узла коммутации

Обмен информацией между модулями происходит через операционную систему на основе определенных соглашений, которые называются интерфейсом. При передаче сообщения модуль верхнего уровня решает свою часть задачи, а его результат, понятный только ему, оформляет в виде дополнительного поля к исходному сообщению и передает измененное сообщение на дообслуживание в нижележащий уровень. Этот процесс называется инкапсуляцией. С другой стороны, при приеме сообщения нижележащий уровень после обработки своей части сообщения удаляет его и оставшееся сообщение передает вышележащему уровню. Таким образом, интерфейс определяет формат, физические и электрические свойства сигналов обмена между модулями различных уровней, а протокол – описывает логические процедуры по обработке сообщения удаленному узлу сети равного уровня. Рекомендация ITU-T X.200 описывает семиуровневую модель взаимодействия открытых систем (ВОС, OSI – Open System Interconnection). Наименование уровней и распределение функций между ними следующее.

Прикладной уровень (Application Layer, L 7) содержит функциональное ПО и базу данных и реализует исполняемую программу. Установление соединения между локальными пользователями прикладной уровень реализует самостоятельно через каналы связи к местным пользователям. Для установления соединения между пользователями, находящимися в разных сетевых элементах, задействуются служебные сообщения через каналы связи к другим сетевым элементам.

Представительный уровень (Presentation Layer, L 6) занимается формой предоставления информации нижележащим уровням, например, перекодировкой или шифрованием информации.

При помощи сеансового уровня (Session Layer, L 5) организуются диалог между сторонами, фиксируется, какая из сторон является инициатором, какая из сторон активна и каким образом завершается диалог.

Транспортный уровень (Transport Layer, L 4) определяет правила транспортировки пакетов по сети. Эти правила позволяют взаимодействовать с удаленной стороной в двух режимах: не ориентированный на соединение и ориентированный на соединение (по предварительно установленному виртуальному соединению).

Сетевой уровень (Network Layer, L 3) служит для определения маршрута следования соединения. Он имеет таблицу маршрутов, устанавливающей соответствие между адресом доставки информации и выходным интерфейсом.

На канальном уровне (Data Link Layer, L 2) реализуются механизмы обнаружения и коррекции ошибок, возникающих в канале связи между узлами. Он является индивидуальным для каждого интерфейса.

Физический уровень (Physical Layer, L 1) обеспечивает побитную транспортировку кадров (часто называемый пакетом) между узлами по требуемой физической среде передачи (металлический кабель, оптоволоконная линия связи, радиоканал). Он является индивидуальным для каждого интерфейса и однозначно ассоциирован с канальным уровнем.

Следует отметить, что

· некоторые сети появились гораздо раньше, чем была разработана модель OSI, поэтому для многих систем соответствие уровней модели OSI весьма условно;

· число уровней для сетевого взаимодействия зависит от сложности задачи, поэтому некоторые сетевые элементы используют меньшее число уровней;

· производитель сетевого оборудования вправе использовать любую аппаратную платформу, любые внутренние интерфейсы, любой язык программирования. Стандартизируются только интерфейсы и протоколы взаимодействия между сетевыми элементами. Это дает возможность изготавливать одно и то же сетевое оборудование различным производителям.

Системы счисления

Система счисления состоит из символов и правил их применения. Вес каждого символа зависит от его позиции в изображаемом числе. Счет позиции ведется справа налево, самый правый символ имеет наименьший вес, самый левый – наибольший.

Наиболее распространенной является десятичная система счисления. Она использует десять символов – 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Вес первого (самого правого) символа числа умножается на 10⁰, следующего – на 10¹ и т.д. Например, десятичное число 3567 представляется как 3∙ 10³ + 5∙ 10² + 6∙ 10¹ + 7∙ 10⁰ = 3567.

Цифровые вычислительные устройства используют двоичную систему счисления (двоичный код). Она использует два символа – 0 и 1. Вес первого (самого правого) символа числа умножается на 2⁰, следующего – на 2¹ и т.д. Например, десятичное число 3567 в двоичном коде представляется как 1∙ 2¹¹ + 1∙ 2¹⁰ + 0∙ 2⁹ + 1∙ 2⁸ + 1∙ 2⁷ + 1∙ 2⁶ + 1 ∙2⁵ + 0 ∙2⁴+ 1 ∙2³ + 1 ∙2² + 1 ∙2¹ + 1 ∙2⁰ = 110111101111₂ = 2048 + 1024 + 256 + 128 + 64 + 32 + 8 + 4 + 2 + 1 = 3567.

Для сокращения записи вместо двоичного кода используют восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления. Соответствие между значениями символов в десятичной, двоичной восьмеричной и шестнадцатеричной системе счисления приведено в табл. 3.1.

Табл. 1.1 – Соответствие кодов различных систем счисления

Задание. Выполнить лабораторную работу 1 (Побитовые операции).

Лекция 2