Читайте также:
|
Лабораторная работа № 3
В качестве иллюстрации прохождения данных по сети приведём простой пример из жизни, в частности, схема прохождения обыкновенного письма.
Киев: офис Руководителя 1 - секретарь – канцелярия – почтовое отделение - перевозка - Одесса: почтовое отделение – канцелярия - секретарь - офис Руководителя 2.
Нижний уровень не заботится о содержании письма, а Руководителя 1 с Руководителем 2 не интересует то, каким образом письмо доставлено (желез ная дорога, пароход, самолёт и пр.). Все уровни взаимодействуют друг с другом, но реальное общение идёт между Руководителем 1и Руководителем 2.
Информация между отдельными уровнями сети передаются в виде отдельных блоков, получивших различные наименования в зависимости от уровня, где они сформируются. Блок информации, используемый в протоколе управления каналов, называется кадром (frame), а блок информации, используемый в протоколе сетевого уровня, называется пакетом (packet). Взаимодействие i и j осуществляется путем пересылки кадров из i порта в j по информационному каналу. Обобщенная структура кадра приведена на рисунке 3.1.
Рис. 3.1. Обобщенная структура кадра
Кадры, следующие в информационном канале непрерывным потоком, отделяются друг от друга флагом.
Заголовок и концевик кадра в свою очередь являются составными структурами и формируются протоколами различных уровней эталонной модели OSI/ISO.
При необходимости взаимодействия j и i процессов, процедура образования в канале массивов данных в виде блока, фрагмента, пакета и кадра, происходит при помощи протокола различных уровней сети, следующем образом:
1. Программа i-го пользователя (абонента), представляющая собой прикладной уровень (7) выдает данные пользователя, которые следует передать по каналу.
2. Однако чтобы приемник смог различить эти данные, необходимо указать их адрес, этот адрес указывается в заголовке процесса. Заголовок добавляется к данным пользователя с помощью специальной управляющей программы, называемой программой управления представлением и образующий представительный уровень (6) программ (протоколов) сети.
3. Для выявления ошибок в данных после передачи их другому пользователю используются проверочные символы, добавляемые в конце к данным пользователя. Этот концевик добавляется при помощи специальной программы, называемой программой управления сеансом, и представляет собой программу сети уровня.
Указанные выше три программы сети образуют в совокупности процессы i, а массив данных называется блоком данных. На рисунке 3.2 представлена процедура образования блоков.
Рис. 3.2 Процедура образования блоков
В вычислительной сети процессы i и j находятся в различных машинах и взаимодействуют между собой через адаптеры и физическую среду передачи данных. Поэтому каждому блоку добавляют еще заголовок передачи и заголовок превращения во фрагмент. На рисунке 3.3 представлена процедура образования фрагмента.
Рис. 3.3. Процедура образования фрагмента
Заголовок фрагмента (передачи) содержит тип массива данных, адреса исходного процесса и конечного процесса (портов) и идентификатор массива. В заголовок передачи добавляется специальная программа уровня (4) сети, называемая программой управления передачей, и представляющая собой транспортный уровень.
Точку, расположенную между процессом и программой управления передачей обычно именную портом.
В вычислительных сетях i процесс может быть связан с несколькими процессами (j, k, m,…), выполняемыми в различных машинах, поэтому возникает необходимость в маршрутизации данных. Для организации маршрутизации служит специальная управляющая программа уровня (3), называемая программой управления сетью. Данная программа добавляет к фрагменту данных заголовок пакета, и фрагмент данных расширяется и превращается в пакет данных, содержащий данные пользователя и три заголовка (процесса, передачи и пакета). На рисунке 3.4 представлена процедура образования пакета.
Рис. 3.4. Процедура образования пакета
В ряде сетей программы управления передачей и управления сетью обедняются в одну программу, в связи, с чем заголовки передачи и пакета объединяются в один общий заголовок и число уровней (слоев) уменьшается.
Пакет данных передается по информационному каналу. Управление работой информационного канала осуществляется специальной программой второго уровня, называемой программой управления информационным каналом. Эта программа перед передачей пакета данных добавляет к нему спереди заголовок канала, а сзади концевик канала и тем самым пакет превращается в кадр. На рисунке 3.5 представлена процедура образования кадра.
Рис. 3.5. Процедура образования кадра
Если заголовок канала несет информацию необходимую для управления информационным каналом, то концевик несет информацию для проверки искажения пакета на приемной стороне.
Последний уровень (слой) управляющей программы (1) представляет программу управления физическим каналом (физический уровень), обеспечивающий соединение и разъединение с физическим каналом.
Для большей наглядности процесса последовательного соединения блика, фрагмента, пакета и кадра при помощи пяти управляющих программ, воспользуемся аналогией “контейнерной” транспортировки как показано на рисунке 3.6.
При передаче данных в сетях ЭВМ использование такого рода множественной упаковки типично. Так программа, осуществляющая управление каналом (драйвер протокола), получив блок информации (пакет), который необходимо передать по соответствующему каналу, упаковывает его “в контейнер”, называемый в данном случае кадром, который ограничен с двух сторон флажками – комбинацией бит, имеющей некоторое специальное для этого протокола значение.
Рис. 3.6. Аналогия «контейнерной» транспортировки данных
Кадр может иметь дополнительную информацию необходимую для взаимодействия двух соседних узлов. Когда кадр, несущий блок информации по линии, поступает на соседний узел, то этот “контейнер” распаковывается. Внутри данного “контейнера” имеется другой «контейнер» называемый пакетом, который содержит в своем заголовке информацию, позволяющую узлу коммутации определить, куда этот пакет должен быть доставлен, т. е. выбрать соответствующее исходящее направление или, если пакет направлен самому коммутационному узлу, использовать содержащуюся в пакете информацию. Пакет, поступающий в узел назначения, также является своего рода “контейнером”. После его распаковки освобождается хранящаяся внутри пакета информация, которая служит для организации взаимодействия двух транспортных станций. На более высоких уровнях взаимодействия возможно дальнейшее использование этого принципа.
На приемной стороне выполняется обратная операция - распаковка “контейнера” (кадра). Каждый из уровней (слоев) управляющей программы “читает” на “контейнере” заголовок и концевик, вскрывает его и содержимое “контейнера” передает следующей управляющей программе. Таким образом, программное обеспечение информационно-вычислительной сети в наиболее общем случае состоит из семи уровней (слоёв), из которых один уровень - 7 представляет собой программу пользователя, а остальные шесть уровней (1-6) - управляющие программы. Передача данных может осуществляться от компьютера к компьютеру в разных направлениях. Анимация
Для лучшего понимания понимания рассмотрим ещё раз принцип взаимодействия двух компьютеров А и В (рис. 3.7) в рамках вышеприведенной модели. Когда данные посылаются в сеть, они проходят все семь уровней. Взаимодействие компьютеров в сети начинается с того, что приложение (программа пользователя) одного компьютера обращается к прикладному уровню другого компьютера, например, к файловой системе.
Приложение первого компьютера формирует с помощью операционной системы сообщение стандартного формата, состоящее из заголовка и поля данных. Каждый уровень добавляет заголовок с информацией, прежде чем данные перейдут на следующий уровень. Канальный уровень добавляет также концевик. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо предать через сеть прикладному уровню другого компьютера, чтобы сообщить ему, какую работу необходимо выполнить (например, о размере файла и где он находится). Кроме этого в заголовке имеется информация для следующего нижнего уровня, чтобы он «знал», что делать с этим сообщением. В поле данных находится информация, которую необходимо поместить в найденный файл.
Сформировав сообщение, прикладной уровень направляет его вниз представительному уровню. Прочитав заголовок, представительный уровень выполняет требуемые действия над сообщением и добавляет к сообщению собственную служебную информацию – заголовок представительного уровня, в котором содержаться указания для протоколов представительного уровня второго компьютера. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д. При достижении сообщением нижнего, физического уровня, у него имеется множество заголовков, добавленных на каждом предыдущем уровне (сообщение вложено внутрь, как в матрешку). В таком виде оно и передается по сети (Рис. 3.7). Как видно из рисунка 3.7, информация, передающаяся в линию, связи содержит большое количество служебных заголовков, которые по величине могут превосходить даже собственно данные. В результате взаимодействия протоколов всех уровней и их единому стандарту на прикладном уровне второго компьютера получаются данные, переданные первым компьютером.
Физический уровень передает данные с заголовком и концевиком в физическую среду передачи.
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 90 | Нарушение авторских прав