Стандартные протоколы позволяют программному и аппаратному обеспечению различных производителей нормально взаимодействовать. Существует два главных набора стандартов: модель OSI и ее модификация, называемая Project 802. Для изучения технической стороны функционирования сетей, необходимо иметь четкое представление об этих моделях.
3.6.1 Эталонная модель взаимодействия открытых систем
В вычислительной технике начало развития идеологии построения открытых систем связывается с созданием компьютеров серии IBM 360, позволявших использовать одно и то же системное и прикладное программное обеспечение на любых компьютерах с IBM подобной архитектурой. Данный подход оказался достаточно эффективным и получил дальнейшее развитие при построении персональных компьютеров той же фирмы. В частности, это определило одну из причин широкого распространения IBM совместимых компьютеров на мировом компьютерном рынке.
Как уже отмечалось, современным системам телеобработки свойственен принцип "открытых" систем, поэтому естественным является использование данного подхода в и компьютерных сетях. В рамках сетевых технологий "открытость" систем используется: с целью обеспечения возможности подключения к компьютерной сети оборудования различных фирм без дополнительной доработки сетевого программного и аппаратного обеспечения. При этом основным и, пожалуй, единственным условием является то, чтобы подключаемые системы также отвечали требованиям модели взаимодействия открытых систем.
: Стремление к максимальному упорядочению и упрощению процессов разработки, модернизации и расширения сетей определило необходимость введения стандартов, регламентирующих принципы и процедуры организации взаимодействия абонентов компьютерных сетей. Интенсивные работы в данном направлении ведутся рядом международных организаций, таких как Международная организация стандартов (ISO), Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (ССГТТ), Европейская ассоциация производителей компьютеров (European Computer Manufacture Association — ЕСМА) и др. Международной организацией стандартов был специально создан Технический комитет ТС 97, один из подкомитетов которого (подкомитет SC 16), занимается разработкой стандартов для компьютерных сетей. Первой задачей, решенной в рамках стандартизации компьютерных сетей, было определение структуры построения стандартов и принципов организации работ по их созданию. Основополагающим результатом работы в данном направлении явилось создание Стандарта 7498, определяющего так называемую Базовую эталонную модель взаимодействия открытых систем. Впоследствии этот стандарт был принят за основу всеми организациями, занимающимися разработкой стандартов в области компьютерных сетей. Разработку и внедрение эталонной модели взаимодействия открытых систем можно считать одним из важнейших результатов в области стандартизации компьютерных сетей, способствующему широкому внедрению их в различные сферы человеческой деятельности.
Данный стандарт определяет:
• понятия и основные термины, используемые при построении открытых систем;
• описание возможностей и набора конкретных услуг, которые должна предоставлять открытая система;
• логическую структуру открытых систем; протоколы, обеспечивающие услуги открытых систем.
3.6.2 Понятие открытой системы
При рассмотрении взаимодействия структурных элементов компьютерных сетей вводится понятие "система", под которой подразумевается сервер, абонентская или любая другая система, предоставляющая или потребляющая сетевые ресурсы. В соответствии со стандартом 7498 открытой системой считается система, отвечающая требованиям эталонной модели взаимодействия открытых систем, реализующая стандартный набор услуг и поддерживаемая стандартными протоколами. Соблюдение этих требований обеспечивает возможность взаимодействия открытых систем между собой, несмотря на их технические и логические различия в реализации, что является достаточно существенным фактором построения компьютерных сетей. Открытые системы объединяются с помощью сети передачи данных в открытую компьютерную сеть. Следует подчеркнуть, что модель взаимодействия открытых систем не рассматривает структуру и характеристики физических средств соединения, а только определяет основные требования к ним. Основной же задачей модели взаимодействия открытых систем является описание множества функций, определяющих правила взаимодействия открытых систем. При этом широко используется понятие "процесс", определяемый как динамический объект, реализующий целенаправленный акт обработки информации. Подобная формализация позволяет выделить характерные черты процесса взаимодействия систем, независимо от средств его реализации. Дело в том, что при многопользовательском режиме работы, который характерен для современных компьютеров, выполнение одной и той же программы в. различные моменты времени может осуществляться по-разному. Это зависит от ряда факторов и в первую очередь — от числа задач в системе, порядка их выполнения и предоставляемых им ресурсов системы. Таким образом, программа не может однозначно определять функционирование систем и порядок их взаимодействия, с этой целью и вводится понятие процесса.
Принято подразделять процессы на прикладные и системные. Прикладной процесс отождествляется с реализацией определенных процедур, связанных с обработкой информации при решении пользовательских задач. Системные же процессы определяют выполнение вспомогательных функций, связанных с обеспечением прикладных процессов. К системным процессам относятся: организация связи между прикладными процессами, управление каналами передачи данных, активизация терминалов и др. Процесс, как любой динамический объект, протекает во времени и состоит из этапов инициализации, выполнения и завершения. При этом процесс может порождаться пользователем, системой или другим процессом. Ввод данных, необходимых процессу, и вывод данных производится в форме сообщений через логические (программно-организованные) точки, называемые портами. Различают входные и выходные порты. Через входные порты осуществляется ввод данных для данного процесса, соответственно, через выходные порты текущий процесс выдает результаты обработки данных. Взаимодействие процессов осуществляется путем обмена сообщениями, которые представляют собой блоки данных определенной структуры. Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, принято называть сеансом обмена или сессией. Во время сеанса обмена процесс формирует сообщение и необходимую для его передачи сопутствующую информацию. В зависимости от решаемой задачи взаимодействующие процессы могут генерироваться в одной или смежных системах.
Перейдем к рассмотрению модели взаимодействия открытых систем. Основу данной модели составляет концепция многоуровневой организации протоколов, которую можно рассматривать в качестве дальнейшего развития многоуровневой организации протоколов систем телеобработки. Существенной особенностью модели взаимодействия открытых систем является разработка и использование единого подхода к организации протоколов и интерфейсов различных уровней. В соответствии с данной концепцией каждому уровню ставится в соответствие набор определенных функций, связанных с решением конкретной задачи по организации взаимодействия открытых систем. Нумерация уровней осуществляется относительно физических средств соединения, то есть первый номер присваивается физическому уровню, а наибольший номер — прикладному (пользовательскому) уровню. Каждый уровень с меньшим номером считается вспомогательным для смежного с ним более высокого уровня и предоставляет ему определенный набор услуг, называемых сервисам. Следует подчеркнуть, что эталонная модель не определяет средства реализации протоколов, а только специфицирует их. Таким образом, функции каждого уровня могут быть реализованы различными аппаратными и программными средствами. Основным условием при этом является то, что взаимодействие между любыми смежными уровнями должно быть четко определенным, то есть осуществляться через точки доступа посредством стандартного межуровневого интерфейса. Точка доступа является портом, в котором объект N-гo уровня предоставляет услуги (N+1)- уровню. Это достаточно важное условие определяет возможность изменения протоколов отдельных уровней без изменения системы в целом, что является одним из основных условий построения открытых систем. Заметим, что в случае программной реализации межуровневого интерфейса в качестве портов выступают адреса, по которым заносятся межуровневые сообщения.
В процессе построения любой многоуровневой структуры возникает задача определения оптимального числа ее уровней. Так при разработке эталонной модели число ее уровней определялось из следующих соображений:
· разбивка на уровни должна максимально отражать логическую структуру компьютерной сети;
· межуровневые границы должны быть определены таким образом, чтобы обеспечивались минимальное число и простота межуровневых связей;
считается, что большое количество уровней с одной стороны упрощает внесение изменений в систему, а с другой стороны увеличивает количество межуровневых протоколов и затрудняет описание модели в целом.
3.6.4 Модель OSI
В 1978 году International Standards Organization (ISO) выпустила набор спецификаций, описывающих архитектуру сети с неоднородными устройствами. Исходный документ относился к открытым системам, чтобы все они могли использовать одинаковые протоколы и стандарты для обмена информацией.