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

Рассмотрим систему «OSI». Перед моделированием внутренней структуры, определим интегративное свойство системы - обработка данных. Считаем, что согласно интегративному свойству в состав исследуемой системы входят три элемента: два персональных компьютера и сервер. Структурная схема исследуемой системы представлена на рис. 4.

Обе существующих связи работают в обоих направлениях (на передачу и приём данных, т.е являются входом и выходом одновременно).

Рисунок 4 - Структурная схема системы «OSI»

. Описание работы системы

Модель OSI

Средства взаимодействия в модели OSI делятся на семь уровней:

Физический уровень OSI

Физический уровень (physicallayer) - самый нижний уровень, непосредственно осуществляющий передачу потока данных. Протоколы нам всем хорошо известны: Bluetooth, IRDA (Инфракрасная связь), медные провода (витая пара, телефонная линия), Wi-Fi, и т.д.

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

Физическая среда передачи данных:

Проводные:

коаксиальный кабель

витая пара (экранированная, неэкранированная) (Shielded (Unshielded) TwistedPair, STP, UTP)

Рисунок 6 - Витая пара

оптоволокно (Fiber)

Беспроводные:

инфракрасное излучение (прямое, рассеянное, отраженное)

лазер (прямая видимость)

радиопередача в узком спектре

радиопередача в рассеянном спектре

Основное сетевое оборудование:

Коммутатор

Рисунок 7 - Коммутатор

Коммутатор по своим функциям представляет собой концентратор, который пересылает поступившие от одного компьютера данные не всем остальным компьютерам, а только адресату.

Маршрутизатор

Маршрутизатор - предназначен для объединения сетей и оптимизации пересылаемого трафика (пересылаемых данных).

Маршрутизатор собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на основании этой информации целенаправленно пересылает данные из одной сети в другую. Благодаря этому данные между компьютерами, расположенными в разных сетях, передаются по наиболее оптимальному маршруту.

Мост

Мост - это устройство, выполняющее локализацию трафика. Мост позволяет разбить сеть на логические сегменты, что позволяет существенно снизить нагрузку на сеть.

Повторитель

Повторитель служит для увеличения общей длины сети.Сигнал, проходящий по кабелю, имеет привычку «затухать», то есть, чем дальше сигнал удаляется от источника, тем он более слаб.

Симплексная передача (однонаправленная)

Дуплексная (полнодуплексная) (одновременная передача в двух направлениях, не менее двух витых пар или оптоволокон)

Полудуплексная

(в разное время передача ведется в разном направлении, может быть только один канал передачи)

Передача данных между компьютерами и прочими устройствами происходит параллельно или последовательно

Рисунок 8 - Взаимодействие передатчик-приёмника

Канальный уровень OSI

Канальный уровень (datalinklayer) - отвечает за прием, передачу данных и их достоверность.

На передающей стороне канальный уровень отвечает за упаковку инструкций, данных и т. д. в кадры. Кадр (frame) представляет собой структуру данных, специфическую для канального уровня.

Эта структура содержит информацию, достаточную для успешной передачи данных по физическому каналу (например, по локальной сети) к точке приема.Успешная доставка означает, что кадр достигает положенного места назначения без изменений.

Гарантированная доставка происходит при выполнении двух условий:

узел-отправитель должен получить подтверждение того, что каждый кадр был принят узлом-получателем без изменений перед тем как подтверждать прием кадра, узел-получатель должен проверить целостность его содержимого

Канальный уровень включает протоколы, определяющие соединение, например, SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Pointto Point Protocol), NDIS, пакетный протокол, ODI и т.п.

Речь идет о протоколе взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами устройства.

Драйвер - представляет собой конвертор данных из одного формата в другой, но при этом он может иметь и свой внутренний формат данных.

Рисунок 9 - Схема перехода от физического к канальному уровню

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

Сетевой уровень OSI.

Сетевой уровень (networklayer)- 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.

Надежность сквозной передачи данных по нескольким физическим каналам в большей степени относится к функциям транспортного уровня. К сетевому (межсетевому) уровню относятся протоколы, которые отвечают за отправку и получение данных, или, другими словами, за соединение отправителя и получателя. К данному уровню в TCP/IP относят протокол IP (InternetProtocol).

На данном уровне определяется отправитель и получатель, именно здесь находится необходимая информация для доставки пакета по сети.

Транспортный уровень OSI.

Транспортный уровень (transportlayer) отвечает за целостность передаваемых данных (выполняет эту функцию за пределами местного сегмента локальной сети).

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).

Транспортный уровень обнаруживает пакеты, отвергнутые маршрутизатором, и автоматически генерирует запрос на повторную передачу.

Другая важная функция транспортного уровня - переупорядочивание пакетов, поступивших с нарушением исходной последовательности (нарушение может происходить по разным причинам - например, из-за того, что пакеты перемещались в сети по разным маршрутам или были повреждены в процессе пересылки).

Транспортный уровень отвечает за надежность доставки данных, и здесь, проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке сообщения в одно целое.

Сеансовый уровень OSI.

Сеансовый уровень (sessionlayer) - используется для организации сеанса, то есть передачи управления во время связи двух компьютерных систем.

Сеанс определяет направленность передачи данных (одно- или двусторонняя), а также гарантирует завершение обработки одного запроса до принятия следующего.

На этом уровне определяются стандарты взаимодействия между собой прикладного программного обеспечения - стандарт данных или правила обработки информации (механизм портов протоколов TCP и UDP и BerkeleySockets)

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.

Представительный уровень OSI.

Уровень обмена данными с прикладными программами (PresentationLayer) необходим для преобразования данных из промежуточного формата сессии в формат данных приложения.

Во многих компьютерных системах используются разные схемы кодировки, и представительский уровень должен обеспечить преобразование между несовместимыми кодировками - такими, как ASCII (American Standard Codefor Information Interchange) и EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).

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.

Прикладной уровень OSI.

Прикладной уровень (applicationlevel, Уровень прикладных программ или приложений) - определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ, обеспечивая взаимодействие этих пользовательских приложений с сетевым сервисом. модель черный ящик

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.

Заключение

Большинство современных персональных компьютеров являются частью какой-либо локальной сети. Даже если у вас дома всего один ПК, он все равно включен в состав сети провайдера, который предоставляет вам доступ в интернет.

Обычно локальные сети создаются для обеспечения сравнительно быстрого обмена данными между компьютерами, входящими в их состав. Одновременно с этим, принадлежность определенного ПК к какой-либо сети облегчает процесс его настройки и администрирования сети в целом.

До активного развития интернета создавались преимущественно рабочие локальные сети. Их существование позволяло обеспечить удобную работу над определенными задачами сразу с нескольких компьютеров. Несмотря на тот факт, что современные компьютеры обладают сравнительно большой производительностью, ее далеко не всегда достаточно для выполнения сложнейших задач. Создание и правильная настройка локальной сети позволяет сразу нескольким компьютерам работать над решением определенной задачи. Это существенно снижает время, затраченное на ее выполнение.

Локальные сети приобрели огромную популярность в различных компаниях и офисах. Во-первых, появилась возможность работать с общими базами данных. Туристическим фирмам, к примеру, не нужно постоянно связываться с авиакомпаниями для уточнения наличия свободных мест. Огромное количество пользователей одновременно могут бронировать билеты, тем самым работая с определенными файлами в сетевом режиме.

Преимущества некоторых сетей заключаются в экономии времени и средств. Например, в пределах сравнительно большого офиса можно установить всего один принтер. Каждый пользователь может получить к нему доступ. Это исключает необходимость приобретения большого количества печатных устройств. Конечно, можно постоянно переносить файлы на различных накопителях к нужному компьютеру. Данный метод требует огромного количество времени. Одновременно с этим, компьютер, к которому подключен принтер, будет постоянно занят.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что локальные сети призваны сэкономить денежные средства и время, одновременно с эти делая совместную работу нескольких человек удобной и высокопроизводительной.

Список используемой литературы

Сетевая модель OSI [Электронный ресурс]. - Режим доступа :http://www. nestor.minsk.by/sr/2000/11/01104.html

Пилиневич, Л. П. Общая теория систем : лаб. практикум / Л.П. Пилиневич, Н.А. Гулякина, А.Н. Яцук - Мн.: БГУИР, 2011. - 41 с.

Сетевая модель OSI [Электронный ресурс]. - Режим доступа :://ru.wikipedia.org/wiki/Сетевая_модель_OSI