Курсовая работа (т): Анализ модели состава и модели структуры OSI (Open Systems Interconnection)

Анализ модели состава и модели структуры OSI (Open Systems Interconnection)

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра инженерной психологии и эргономики

Дисциплина: Общая теория систем

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

на тему

Анализ модели состава и модели структуры OSI (Open Systems Interconnection)

Введение

Эталонная модель OSI (Open Systems Interconnection) - это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Кроме того, она иллюстрирует процесс перемещения информации по сетям. Модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через сетевую среду (например, провода) от одной прикладной программы (например, программы обработки таблиц) к другой прикладной программе, находящейся в другом подключенном к сети компьютере.

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.

Эталонная модель OSI делит задачу перемещения информации между компьютерами через сетевую среду на семь менее крупных и, следовательно, более легко разрешимых подзадач. Каждая из этих семи подзадач выбрана потому, что она относительно автономна и, следовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением. Каждый уровень соответствует одной из семи подзадач.

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".

1.Модель «чёрный ящик» OSI

Модель «черный ящик» - это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а структура и внутренние процессы не известны. Название модели «черный ящик» образно подчеркивает полное отсутствие сведений о внутреннем содержании "ящика": в этой модели задаются, фиксируются, перечисляются только входные и выходные связи системы со средой (даже "стенки ящика", т.е. границы между системой и средой, в этой модели обычно не описываются, а лишь подразумеваются, признаются существующими). Графическая модель типа "черный ящик" отображает только связи системы со средой, в виде перечня "входов" и "выходов".

Во многих случаях достаточно содержательного словесного описания входов и выходов, тогда модель "черного ящика" является просто их списком. Пытаясь максимально формализовать модель "черного ящика", мы приходим к заданию двух множеств Х и Y входных и выходных переменных, но никаких других отношений между этими множествами фиксировать нельзя (иначе это уже будет не "черный", а прозрачный ящик).

Модель "черного ящика" часто оказывается не только очень полезной, но в ряде случаев единственно применимой при изучении систем. Этоотносится к таким исследованиям, в результате проведения которых нужно получить данные о системе в обычной для нее обстановке, где следует специально заботиться о том, чтобы измерения как можно меньше влияли на саму систему. Другая причина того, что приходится ограничиваться только моделью "черного ящика", - действительное отсутствие данных о внутреннем устройстве системы.

Проблема построения модели типа «черный ящик» заключается в правильном определении цели исследуемой системы. Цель - это субъективный образ (абстрактная модель) несуществующего, но желаемого состояния среды, которое решило бы возникшую проблему. Вся последующая деятельность, способствующая решению этой проблемы, направлена на достижение поставленной цели, т.е. как работа по созданию системы. В инженерной практике момент формулирования цели - один из важнейших этапов создания систем. Обычно цели уточняются итеративно, с многократными изменениями и дополнениями. Любая модель, в том числе модель «черный ящик», должна отвечать следующим требованиям:

.Адекватности модели - соответствие действительности предсказаний, сделанных на основе моделей, и соответствие целям проектов, сделанных на основе моделей.

.Экономичности по времени, энергии, материалам и др.

Сложность построения модели черный ящик заключается в множественности входов и выходов. Главной причиной множественности входов и выходов в модели "черного ящика" является то, что всякая реальная система, как и любой объект, взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Строя модель системы, мы из этого бесчисленного множества связей отбираем конечное их число для включения в список входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. Особое значение этот момент имеет при задании цели системы, т.е. при определении ее выходов. Реальная система неизбежно вступает во взаимодействия со всеми объектами окружающей среды, поэтому важно, как можно раньше, лучше всего еще на стадии построения (проектирования) модели, учесть все наиболее важное. В результате главную цель приходится сопровождать заданием дополнительных целей. Важно подчеркнуть, что выполнения только основной цели недостаточно, что невыполнение дополнительных целей может сделать ненужным или даже вредным и опасным достижение основной цели.

Приступим к построению модели черный ящик системы «структуры OSI». Главной целью данной системы является работас данным в сети. В таблице 1 представлена графическая схема входов и выходов для данной системы. Туда же входят и нежелательные входы и выходы.

Таблица 1 - Описание входов и выходов модели «чёрный ящик»

Ниже представлена схема модели чёрного ящика для нашей системы

(см. рис. 1).

Рисунок 1 - Графическая модель «чёрный ящик» OSI

2. Модель состава системы «OSI»

При рассмотрении любой системы обнаруживается, что ее целостность и обособленность, отображенные в модели черного ящика, выступают как внешние свойства. Внутренность же "ящика" оказывается неоднородной, что позволяет различать составные части самой системы. При более детальном рассмотрении некоторые части системы могут быть, в свою очередь, разбиты на составные части и т.д. Те части системы, которые мы рассматриваем как неделимые, называются элементами. Части системы, состоящие более чем из одного элемента, называют подсистемами.Модель состава ограничивается снизу тем, что считается элементом, а сверху - границей системы. Границы определяются целями построения модели. При необходимости можно ввести обозначения или термины, указывающие на иерархию частей.

Построение модели состава системы только на первый взгляд кажется простой задачей. Модели одной и той же системы, разработанные разными экспертами, могут различаться между собой и даже значительно. Причины этого состоят не только в различной степени знания системы: один и тот же эксперт при разных условиях также может дать разные модели. По крайней мере, существуют три разных причины этого факта.

Во-первых, разные модели состава получаются вследствие того, что понятие элементарности можно определить по-разному. То, что с одной точки зрения кажется элементом, с другой - оказывается подсистемой, подлежащей дальнейшему разделению. Во-вторых, как и любые модели, модель состава является целевой, и для различных целей один и тот же объект потребуется разбить на разные части. В-третьих, модели состава различаются потому, что всякое разделение целого на части, всякое деление системы на подсистемы является относительным, в определенной степени условным.Другими словами границы между подсистемами условны, относительны.

Главной целью данной системы является работа пользователя с данными в сети. Согласно поставленной цели данную систему разобьём на следующие подсистемы: «передача», «приём» и «обработка». Сервер выполняет функцию объединения других компьютеров сети, а так же осуществляет обработку и защиту передаваемых данных.

Модель состава системы «OSI» можно представить в графическом виде (см рис. 2).

Рисунок 2 - Графическая модель состава системы «OSI»

А также в виде таблицы (см. табл. 2).

Таблица 2 - Модель состава системы «OSI»

3. Модельструктуры системы «OSI»

Несмотря на полезность моделей «черный ящик» и состава системы, существуют проблемы, решить которые с помощью таких моделей нельзя. Совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами называется структурой системы. Связь, с точки зрения структуры системы, формирует эту самую структуру. С точки зрения функционирования системы, она преобразует выход одного компонента во вход другого. Основное ее отличие от компонента заключается в том это преобразование тривиально. То есть, если компонент изменяет поток, то связь его существенно не изменяет. В зависимости от задачи один и тот же объект можно моделировать как компонент, а можно - как связь. Как и входы, и выходы, связи могут быть пространственными (структурными) и временными (причинно-следственными). Структурные связи бывают статическими (энергия, масса или информация, заполняющая связь, не перемещается от одного компонента к другому) и динамическими (от одного компонента к другому идет поток энергии, массы или информации). Статическая связь может переходить в динамическую и наоборот.

Перечень связей между элементами (т.е. структура системы) является отвлеченной, абстрактной моделью: установлены только отношения между элементами, но не рассмотрены сами элементы. Хотя на практике безотносительно к элементам говорить о связях можно лишь после того, как отдельно рассмотрены сами элементы (т.е. рассмотрена модель состава), теоретически модель структуры можно изучать отдельно. Бесконечность природы проявляется и в том, что между реальными объектами, вовлеченными в систему, имеется невообразимое (может быть, бесчисленное) количество отношений. Однако, когда рассматриваем некоторую совокупность объектов как систему, то из всех отношений важными, т.е. существенными для достижения цели, являются лишь некоторые. Точнее, в модель структуры (т.е. в список отношений) мы включаем только конечное число связей, которые, по нашему мнению, существенны по отношению к рассматриваемой цели.Модель структуры системы отображает связи между компонентами модели ее состава, т.е. совокупность связанных между собой моделей "черного ящика" для каждой из частей системы. Поэтому трудности построения модели структуры те же, что и для построения модели "черного ящика".

Приступим к построению модели структуры системы «OSI». Главной целью данной системы является работа пользователя с данными, которые с помощью сети можно передавать. Исходя из этого, выделим основные узлы и связи между ними. Модель структуры системы «OSI»можно представить в виде таблицы (см. табл. 3).

Таблица 3 - Модель структуры системы «OSI».

Ниже представлено графическое изображение модели структуры системы «OSI» (см. рис. 3).

Рисунок 3 - Изображение модели структуры системы «OSI»

. Структурная схема системы «OSI»

Модели "черного ящика", состава и структуры образуют еще одну модель, которую будем называть структурной схемой системы; в литературе встречаются также термины "белый ящик", "прозрачный ящик", подчеркивающие ее отличие от модели "черного ящика", а также термин "конструкция системы", который мы будем использовать для обозначения материальной реализации структурной схемы системы. Перед моделированием внутренней структуры, то есть перед тем как набрать и связать друг с другом компоненты, необходимо определить и понять, зачем эти компоненты нужны (чтобы не включать лишних компонентов и связей между ними). Поэтому, вначале должны быть прописаны функции компонентов, затем прописывается последовательность функций компонентов, необходимая для проявления интегративного свойства системы. В структурной схеме указываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и связи определенных элементов с окружающей средой (входы и выходы системы). Все структурные схемы имеют нечто общее, и это побудило математиков рассматривать их как особый объект математических исследований. Для этого пришлось абстрагироваться от содержательной стороны структурных схем, оставив в рассматриваемой модели только общее для каждой схемы. В результате получилась схема, в которой обозначается только наличие элементов и связей между ними, а также (в случае необходимости) разница между элементами и между связями. Такая схема называется графом.