Многоуровневая система обработки информации в сети

Сложная задача взаимодействия устройств сети может быть решена с применением принципа декомпозиции, то есть разбиения сложной задачи на ряд более простых задач-модулей. Каждый модуль выполняет определенную функцию, совокупность которых ведет к решению исходной задачи.

При декомпозиции обычно используют многоуровневый подход, при котором все множество модулей разбивается на уровни, образующие иерархию. Модули каждого уровня для выполнения своих задач обращаются только к модулям примыкающего к нему нижележащего уровня. Результаты же их работы передаются только вышележащему уровню. Это предполагает четкое определение функций каждого уровня и интерфейсов между ними. При относительной независимости отдельных уровней в их модулях можно производить любые изменения при обеспечении соответствующего интерфейса.

Формализация правил, определяющих последовательность и формат сообщения, которым обмениваются сетевые компоненты одного уровня работы с сообщением, называется протоколом этого уровня.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней одного узла, также взаимодействуют между собой с соблюдением четко определенных правил и с помощью стандартных форматов сообщения. Эти правила принято называть межуровневым интерфейсом. Межуровневый интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемых нижележащим уровнем вышележащему. Хотя и протоколы, и интерфейсы отражают одно и то же понятие (набор правил взаимодействия друг с другом), но за ними традиционно закрепились разные действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня разных (взаимодействующих) узлов, а интерфейсы – модулей соседних уровней одного узла.

Протоколом называют как соглашение о выполнении процедуры преобразования информации в сети, так и программный модуль, выполняющий эту процедуру. Одни и те же процедуры могут быть реализованы разными программами, имеющими разную эффективность. На эффективность взаимодействия устройств в сети влияет и качество всей совокупности протоколов, составляющих стек, рациональное распределение функций между протоколами разных уровней и организация интерфейсов между ними.

Иерархически реализованный набор протоколов взаимодействия узлов в сети называют стеком коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы можно реализовать как программно, так и аппаратно. Обычно протоколы верхних уровней реализуют программно, а нижних – комбинацией программных и аппаратных средств. В них участвуют и различные сетевые устройства – концентраторы, мосты, маршрутизаторы, коммутаторы и т.д., в которые могут быть встроены средства реализации протоколов.

Модель взаимодействия открытых систем

Под открытой системой понимают сетевое устройство, способное взаимодействовать с другим сетевым устройством с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и передаваемых сообщений. Соблюдение принципа открытости позволяет:

• сроить сети из аппаратных и программных средств разных производителей, поддерживающих одинаковый стандарт;

• безболезненно заменять отдельные компоненты сети другими, более совершенными, развивать сеть с минимальными затратами;

• легко сопрягать одну сеть с другой.

В начале 80-х годов ХХ века была разработана модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), которая определяет уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и определяет функции каждого уровня. В этой модели средства взаимодействия делятся на семь уровней. Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами и системными аппаратными средствами.

Функции и процедуры, выполняемые на одном уровне, составляют уровневый протокол. Каждый уровень пользуется услугами нижнего уровня и обслуживает верхний уровень. В сети, организованной с использованием модели OSI, могут быть использованы ЭВМ разных классов и типов. Сеть, удовлетворяющая требованиям эталонной модели, называется открытой.

Информационно-вычислительная сеть представляет собой совокупность систем, связанных между собой передающей средой. В качестве таких систем выступают устройства сети, организующие, передающие, принимающие и обрабатывающие информацию каналы связи. Это главные и терминальные компьютеры и узлы связи. Передающая среда – это физическая система, по которой могут распространяться, и по которым организована передача сигналов сообщения, организованы каналы связи. Процессы, происходящие в системах сети, взаимодействуют через передающую среду посредством обмена сообщениями.

Для повышения достоверности обмена информацией и обеспечения ее конфиденциальности управление процессами в сети организуется по многоуровневой системе. На каждом уровне участвуют в работе различные программы и аппаратные модули, выполняющие определенные функции обработки и передачи данных. Модуль любого уровня взаимодействует только с модулями более высокого или более низкого уровня, непосредственно к нему примыкающими.