Модель взаимодействия открытых систем

     Вопрос 1. Модель взаимодействия открытых систем

     Ответ

     Из  того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя  работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно  представляет собой стандарт. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

     Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.

     В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней или слоев (рис. 1.1). Каждый уровень имеет дело с одним  определенным аспектом взаимодействия. Таким образом, проблема взаимодействия декомпозирована на 7 частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других. Каждый уровень поддерживает интерфейсы с выше- и нижележащими уровнями.

     Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют  свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Следует иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, в таком случае, при необходимости межсетевого обмена оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

     Приложение  конечного пользователя может использовать системные средства взаимодействия не только для организации диалога  с другим приложением, выполняющимся  на другой машине, но и просто для получения услуг того или иного сетевого сервиса, например, доступа к удаленным файлам, получение почты или печати на разделяемом принтере.

     Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к  файловому сервису. На основании  этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и, возможно, передаваемые данные. Затем это сообщение направляется представительному уровню. Представительный уровень добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д. Некоторые реализации протоколов предусматривают наличие в сообщении не только заголовка, но и концевика. Наконец, сообщение достигает самого низкого, физического уровня, который действительно передает его по линиям связи. 

 

Рис. 1.1. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI 
 

     Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к  файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и, возможно, передаваемые данные. Затем это сообщение направляется представительному уровню. Представительный уровень добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д. Некоторые реализации протоколов предусматривают наличие в сообщении не только заголовка, но и концевика. Наконец, сообщение достигает самого низкого, физического уровня, который действительно передает его по линиям связи.

     Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, обрабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие данному уровню функции и передает сообщение вышележащему уровню.

Кроме термина "сообщение" (message) существуют и другие названия, используемые сетевыми специалистами для обозначения единицы обмена данными. В стандартах ISO для протоколов любого уровня используется такой термин как "протокольный блок данных" - Protocol Data Unit (PDU). Кроме этого, часто используются названия кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram).

Модель OSI описывает  только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными  средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.

Следует также  иметь в виду, что приложение может  взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается напрямую к системным средствам, ответственным за транспортировку сообщений по сети, которые располагаются на нижних уровнях модели OSI.

Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному  уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. В нашем случае заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить. Поле данных сообщения может быть пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни.

После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию - заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого «концевика».) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней (рис. 1.26).

 

      Вопрос 2. Общее понятие интерфейса и виды интерфейсов

      Ответ

Модули, реализующие  протоколы соседних уровней и  находящиеся в одном узле, также  взаимодействуют друг с другом в  соответствии с четко определенными  правилами и с помощью стандартизованных  форматов сообщений. Эти правила  принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле. 

      Интерфейс - совокупность технических, программных  и методических (протоколов, правил, соглашений) средств сопряжения в  вычислительной системе пользователей  с устройствами и программами, а  также устройств с другими устройствами и программами.

Интерфейс - в  широком смысле слова, это способ (стандарт) взаимодействия между объектами. Интерфейс в техническом смысле слова задаёт параметры, процедуры  и характеристики взаимодействия объектов. Различают:

     Интерфейс пользователя - набор методов взаимодействия компьютерной программы и пользователя этой программы.

     Программный интерфейс - набор методов для  взаимодействия между программами.

      Физический  интерфейс - способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах.

     Пользовательский  интерфейс - это совокупность программных  и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. Под диалогом в данном случае понимают регламентированный обмен информацией между человеком и компьютером, осуществляемый в реальном масштабе времени и направленный на совместное решение конкретной задачи. Каждый диалог состоит из отдельных процессов ввода / вывода, которые физически обеспечивают связь пользователя и компьютера. Обмен информацией осуществляется передачей сообщения.

      Классификация интерфейсов 

Как уже указывалось  выше, интерфейс – это, прежде всего, набор правил. Как любые правила, их можно обобщить, собрать в «кодекс», сгруппировать по общему признаку. Таким образом, мы пришли к понятию «вид интерфейса» как объединение по схожести способов взаимодействия человека и компьютеров. Вкратце можно предложить следующую схематическую классификацию различных интерфейсов общения человека и компьютера.

Современными  видами интерфейсов являются:

1) Командный  интерфейс. Командный интерфейс  называется так по тому, что  в этом виде интерфейса человек  подает «команды» компьютеру, а  компьютер их выполняет и выдает  результат человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.

2) WIMP – интерфейс  (Window – окно, Image – образ, Menu –  меню, Pointer – указатель). Характерной  особенностью этого вида интерфейса  является то, что диалог с пользователем  ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов – меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается «опосредственно», через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и «чистый» WIMP – интерфейс.

3) SILK – интерфейс  (Speech – речь, Image – образ, Language –  язык, Knowlege – знание). Этот вид  интерфейса наиболее приближен  к обычной, человеческой форме  общения. В рамках этого интерфейса  идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.

Вопрос 3. Адресация и виды информации в Интернете

Ответ

  1.Так же как и адрес дома в почтовой службе, адрес каждого компьютера в Интернете должен быть определен однозначно.

  Для записи адресов используются два равноценных формата IP (ай-пи) и DNS - адреса.

IP- адреса Интернета  (IP-номер) 

 Уникальный  код компьютера в сети Интернет (IP-номер) состоит из четырех  чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками (ххх.ххх.ххх.ххх.). Такая схема нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров.

       Когда локальная сеть или отдельный  компьютер впервые присоединяется  к сети Интернет, специальная  организация (провайдер) присваивает  им IP-номер, гарантируя его уникальность и правильность подключения.

 Начало адреса  определяет сеть, в которой расположен  адресуемый компьютер, а крайний  правый блок - компьютер в этой  сети. Интернет знает, где искать  указанную сеть, а сеть знает,  где находится этот компьютер.

     DNS-адреса  Интернета 

 Для удобства  компьютерам в Интернете кроме  цифровых адресов присваиваются  собственные имена. При этом  также, как и в случае с  IP-адресами, необходима уникальность  этого имени. 

       С этой целью была создана  специальная система адресации - доменная система имен (Domain Name System) или сокращенно DNS.

DNS-адрес вместо  цифр содержит буквы, разделяемые  точками на отдельные информационные  блоки (домены).

       Первым в DNS-адресе стоит имя  реального компьютера с IP-адресом.  Далее последовательно идут адреса доменов, в которые входит компьютер, вплоть до домена страны (для них принята двухбуквенная кодировка). Например, duma.ru: duma - имя домена Государственной думы, ru - страна Россия, аналогично mvd.ru. Здесь имеет место ситуация, сходная с присвоением географических названий и организацией почтовых адресов.

       Когда используется DNS-адрес, компьютер  посылает запрос на DNS-сервер, обладающий  соответствующей базой данных, DNS-сервер  начинает обработку имени с  правого конца влево, постепенно сужая поиск, определяя IP-адрес.

       Таким образом, по DNS-имени можно  определить эквивалентный IP-адрес.

     2.Обычно под словом «Интернет» понимается глобальная компьютерная сеть или «Сеть сетей». С точки зрения пользователя Интернет можно рассматривать как мощное глобальное средство обмена информацией. Одним из распространенных и перспективных серви-сов Интернет является сервис прямого доступа Word Wide Web — WWW, представляющий собой систему документов, включающих текстовую и графическую информацию, размещенных на узлах Интернет и связанных между собой гиперссылками.