ЭМВОС вар 4. эталонная модель взаимодействия открытых систем osi (open system interconnection)
 Скачать 468.13 Kb.
|
|
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаци Бурятский институт инфокоммуникаций ФГОБУ ВО «СибГУТИ» Лабораторная работа тема: «ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ OSI (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION)». г. Улан – Удэ,2021 1 Цель работы: 1.1 Получить представление о работе модели ВОС. 1.2 Получить представление о работе всех уровней модели ВОС. 2 Перечень используемого оборудования: 2.1 Структурная схема построения модели ВОС. 2.2 Описание принципа действия уровней и протоколов модели ВОС. Краткие теоретические сведения: Модель OSI которая принята Международной организацией стандартов МОС (ISO), является базисом для стандартизации взаимодействия открытых систем, т. е. незамкнутых в себе, и систем, открытых для развития не только количественно, но икачественно. Созданная модель является гибкой в том смысле, что допускает эволюцию сетей в зависимости от развития теории и новых технических достижений. Более того, модель обеспечивает постепенность перехода от существующих реализаций к новым стандартам. Универсальность данной модели позволила МККТТ рекомендовать использовать ее при создании ОКС-7, DSS1, ЦСИО (рекомендация Х.200). Базовая модель OSI сама по себе не определяет протоколы и интерфейсы взаимодействия, структуру и характеристики физических средств соединения. Она определяет лишь требования и дает четкое описание характеристик области взаимодействия открытых систем, в рамках которых уже могут быть разработаны протоколы, интерфейсы и физические средства. Модель OSI имеет иерархическую структуру, на верхних уровнях которой располагаются прикладные процессы, а нижние уровни отражают функции, обеспечивающие транспортировку информации различного вида в сети связи. Основными понятиями модели OSI являются протокол и интерфейс. Протоколом называются правила (набор правил), форматы и процедуры обмена информацией между одноименными уровнями. Протокол — определяет взаимодействие объектов одноименных уровней систем сети связи, например, человек—человек, телекс—телекс, ЭВМ—ЭВМ, процесс—процесс и т. д. Следовательно, протоколы описывают порядок взаимодействия между пользователями, терминалами, узлами коммутации или даже между сетями связи. При этом должен быть использован один и тот же язык, с одними и теми же синтаксическими правилами и информационными форматами Каждый из уровней модели OSI может иметь несколько протоколов Уровневая структура модели позволяет обеспечивать независимую разработку различных протоколов. Взаимодействие смежных уровней обеспечивается через интерфейсы. Интерфейс — это правила взаимодействия объектов смежных уровней системы При этом последовательность взаимодействия для конкретных двух смежных уровней может содержать правило логического и электрического согласования, либо детальное описание форматов сообщений и т д. Термины "протокол" и "интерфейс" включают следующий классический набор понятий, определений, правил и процедур: Назначение протокола (интерфейса), общие правила функционирования (список основных функций, поддерживаемых протоколом); Набор примитивов (сообщений и параметров) для выполнения функций данного протокола (интерфейса); Форматы и коды сообщений протокола (протокольные блоки данных - PDU); Процедуры обмена сообщениями по данному протоколу (интерфейсу). Семиуровневая модель открытых систем Функционирование открытых систем сетей связи, может быть описано с помощью многоуровневой модели. Международной организацией стандартов (МОС – ISO) разработала семиуровневую модель взаимодействия открытых систем (ВОС – OSI). При взаимодействии открытых систем сети связи в процессе передачи информации каждый уровень одной системы взаимодействует только с одноименным уровнем другой системы, т.е. уровень 7 одной системы взаимодействует с уровнем 7 другой системы и т. д. Однако, следует отметить, что взаимодействие одноименных уровней двух систем сети обеспечивается нижестоящими уровнями. Например, уровни 7 взаимодействуют между собой через уровни 6, а уровни 6 в свою очередь взаимодействуют между собой через уровни 5 и т. д. При этом функции, реализуемые уровнем l, обеспечивают реализацию функции уровня i+ l. Таким образом, для организации взаимодействия одноименных уровней двух систем нужно разработать протокол взаимодействия между ними и интерфейсы взаимодействия со смежными уровнями для каждой из систем На каждом уровне ЭМВОС выполняется ряд функций. Основным инструментом для выполнения этих функций являются дополнительные поля, добавляемые каждым уровнем к информационному блоку. В результате на каждом из уровней формируется собственная транспортная единица, называемая протокольным блоком данных – PDU (Protocol Data Unit), в котором присутствует информационная часть и избыточная протокольная часть, необходимая для выполнения функций какого-либо уровня. В добавленных полях каждый уровень прописывает некоторые правила, согласно которым противоположная сторона будет обрабатывать данный PDU. Однако, такие «добавки» снижают эффективность использования пропускной способности канала, но в то же время являются неизбежными для организации надежной, достоверной и адресной доставки информационных блоков. Рассмотрим более подробно каждый из уровней семиуровневой модели открытых систем (рис. l).  Рисунок 1 – Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем В целом, эффективность использования пропускной способности, можно оценить как отношение длины информационного блока к общей длине протокольного блока данных. Функции уровней ЭМВОС Уровень 7 — прикладной уровень. Протоколы этого уровня обеспечивают различные формы взаимодействия прикладных процессов и непосредственно взаимосвязаны с пользовательскими программами. Функции, реализуемые протоколами этого уровня, обеспечивают: описание форм и методов взаимодействия прикладных процессов, идентификацию пользователей, посылку запросов на соединение с другими прикладными процессами; подачу заявок нижестоящему уровню на необходимые методы описания информации и т д. Прикладной уровень является верхним уровнем в эталонной модели ВОС и обеспечивает прикладным процессам средства доступа (интерфейс) к функциональной среде ВОС для обмена смысловой информацией. Все задаваемые параметры прикладного процесса для конкретных сеансов обмена данными в функциональной среде ВОС становятся известны всей функциональной среде ВОС (и, тем самым, механизмам, реализующим эту среду) с помощью прикладного уровня. Уровень 6 — представительный уровень Задачей данного уровня является представление и преобразование данных, подлежащих передаче между прикладными процессами, т.е. язык и формат представления информации. При этом протоколы на этом уровне реализуют функции такие, как согласование между прикладными процессами необходимого вида представления информации, описание форм представления данных, графического материала либо речи, непосредственное преобразование данных и т. д. Уровень представления устанавливает способы представления информации, которой обмениваются логические объекты прикладного уровня или на которую они ссылаются в процессе этого обмена. Уровень представления имеет дело только с синтаксисом (то есть со способами представления данных), а не с их семантикой (то есть со смысловым содержанием данных на прикладном уровне), которая известна только логическим объектам прикладного уровня. Уровень 5 — сеансовый уровень. Выполняет задачу организации и проведения диалога между прикладными процессами. Примером функций, которые выполняются на этом уровне, служат открытие и закрытие сеанса связи, управление диалогом, синхронизация сеансового соединения. При этом для взаимодействующих прикладных процессов, реализуемых одной системой, сеансовый уровень является самым нижним. Для коммутации пакетов потенциальной функцией уровня 5 (а, может быть, и уровня 6) является формирование пакетов данных на передающем конце и перекомпоновка пакетов данных на приемном конце. Для служб, не требующих поддержки диалога (например, e-mail), функции этого уровня вырождаются в ноль, т.е. не реализуются. Уровень 4 — транспортный уровень. В терминологии ЭМВОС транспортной сетью называется сеть, с поддержкой 4-х нижних уровней ЭМВОС, включая транспортный уровень. Термин «ТРАНСПОРТ» (TransPort) обозначает ПОРТ, откуда производится загрузка сети от какой-либо службы. Например, в железнодорожном сообщении, ж/д сеть представлена тремя нижними уровнями (рельсы, вагоны, рейсовые поезда, управляемые ж/д «маршрутизаторами» - машинистами, диспетчерами, стрелочниками), а функции транспортного уровня реализуются на ж/д вокзалах пассажирскими, грузовыми, почтовыми и другими службами, посредством билетных касс, багажных и почтовых отделений и т.п. В телекоммуникационных сетях транспортный уровень также выполняет роль интерфейса между службой и сетью. Например, в сети Интернет, за каждой службой (сервисом Интернет) закреплен свой номер порта транспортного протокола TCP/UDP, через который данная служба получает или передает информацию с сеть IP (см. стандарт IETF RFC-1700). Протоколы этого уровня обеспечивают установление логического соединения между двумя оконечными точками от одного пользователя до другого согласно адресам источника сообщения и его получателя. Здесь речь идет о логическом соединении, а не о физическом. Так, в случае пакетной коммутации одно логическое соединение для транспортировки какого-либо сообщения может включать в себя последовательно несколько процессов установления физических соединений. Таким образом, на данном уровне обеспечивается установление соединения в административном или супервизорном аспекте, а не физическом. Функции четвертого уровня включают в себя и межконцевые процедуры контроля и коррекции ошибок. Примеры реализации протоколов, поддерживающих режим виртуальных соединений – TCP – в сети Интернет, SCCP (класс протокола 2 и 3) – в сети ОКС-7. Уровень 3 — сетевой уровень. Этот уровень включает в себя все функции установления физического соединения последовательно через все звенья сети (маршрутизацию). Для этого на Уровне 3 используется сигнальные протоколы, которые определяют маршрут передачи информации от одного объекта до другого. Основная функция третьего уровня – маршрутизация сообщений. Например, в сети Интернет, на этом уровне анализируется IP-адрес, и выбирается маршрут доставки IP-дейтаграммы. Все существующие методы маршрутизация можно разделить на следующие виды: статические; динамические или адаптивные. На сегодняшний день статические методы наиболее исследованы и реализованы в сетях PSTN, ISDN и других сетях с коммутацией каналов. Статические методы маршрутизации основаны на статической информации зафиксированной в таблицах маршрутизации. Динамические методы маршрутизации реализованы, в основном, в сетях с коммутацией пакетов (X.25, ОКС-7, IP, ATM и др.). В основе этих алгоритмов лежит динамический обмен информацией об изменении состояния маршрутов. Для целей обмена такой информацией разработан ряд протоколов (ICMP, IGMP, SNMUP и др.). Уровень 2 — звеньевой (канальный) уровень. Главная задача данного уровня заключается в защите звена как части соединения от ошибок при передаче информации. На каждом звене между двумя узлами коммутации обеспечиваются защита и коррекция за счет использования протокола HDLC или протокола LAP-Dвозможных ошибок, возникающих при транспортировке информации. Уровень 1 — физический уровень. На этом уровне определяются общие характеристики физической системы передачи звена конкретного соединения. Например, скорость передачи, синхронизация и т. д. По реализации данного уровня МККТТ выработан ряд рекомендаций, например, V. 24 и Х. 21. При этом в функции данного уровня не входит сама физическая среда передачи, он определяет только основные характеристики потока информации через физическую среду. 5 Индивидуальное задание: Поясните на примере использование семиуровневой модели взаимодействия открытых систем согласно своему варианту:
Звуковое вещание – передача звуковой информации общего назначения широкому кругу территориально рассредоточенных слушателей. Передача – отдельно законченная в тематическом отношении информация. Программа – совокупность передач, распределяемая по предназначенным для этого каналам. Республиканское радио ежедневно транслирует передачи по 4 программам. Передачи могут быть речевыми, музыкальными и смешанными. К смешанным относят литературно-драматические передачи и художественные монтажи, в которых речь сопровождается музыкальным фоном или отдельными музыкальными вставками. Характер передачи определяет требования к студиям, где происходит их формирование, а также к каналам связи, соединяющим студии со слушателями. Организационная структура системы звукового вещания представлена на рис. 1.1. Подготовкой, формированием и выпуском программ звукового вещания занимается Государственный комитет по телевидению и радиовещанию (Гостелерадио) и его органы на местах. Гостелерадио имеет центры формирования программ (радиодома), в которых производится подготовка, формирование и выпуск программ звукового вещания. Готовят программы редакции, специализированные по типу передачи и объединенные в главные редакции ГР информации, пропаганды, литературно-драматического вещания, музыкального вещания для молодёжи, детей и юношества и др. Главная редакция осуществляет организацию и планирование программ - от составления дневных и недельных программ до их выпуска. Отдел выпуска ОВ организует передачу программ. Наблюдение за техническим качеством передач возложено на отдел контроля ОК. Передачи могут вестись в записи или непосредственно (прямые передачи). Прямые передачи составляют 5÷10% от общего объёма. Это преимущественно актуальные передачи с места событий, трансляции из театров, стадионов, дикторский текст. Применение предварительной записи позволяет автоматизировать процесс выпуска программ и повысить качество вещания.
Рис. 1.1. Структура системы звукового вещания  Рис 2. Уровни моделей OSI Цифровой сигнал это дискретный сигнал по уровню и времени, причём число дискретных значений уровней у него конечно. Так как в этом случае уровни дискретного сигнала можно пронумеровать числами с конечным числом разрядов, то такой дискретный сигнал и называется цифровым. Полезный сигнал является объектом транспортировки (передачи), а техника связи — по существу техникой транспортирования сигналов по каналам связи. Поэтому целесообразно определить параметры сигнала, которые являются основными с точки зрения его передачи. Такими параметрами являются длительность сигнала Тс, его ширина спектра Fc и динамический диапазон Dc. Длительность сигнала (Т) определяет интервал времени, в пределах которого сигнал существует, а так как любой сигнал рассматривается как временной процесс, то он имеет начало и конец. Длительность сигнала измеряется в секундах, миллисекундах (1 мс = 10-3 с), микросекундах (1 мкс = 10-6 с), наносекундах (1 нс = 10-9 с) и пикосекундах (1 пс = 10-12 с). Ширина спектра сигнала (F) это диапазон частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия. Она определяет скорость изменения сигнала внутри интервала его существования. В технике связи спектр передаваемого сигнала часто сознательно сокращают для экономии средств на аппаратуру линии связи. Возможную величину сокращения спектра сигнала при этом определяют исходя из допустимого искажения сигнала в данной системе связи. Например, при телефонной связи требуется, чтобы речь была настолько разборчива, чтобы абоненты могли узнать друг друга по голосу. Для этого достаточно передать речевой сигнал в полосе частот 300-3400 Гц. Передача более широкого спектра речи в этом случае нецелесообразна, так как ведёт к техническим усложнениям и увеличению затрат на канал связи. Спектр модулированного сигнала обычно шире спектра передаваемого сообщения и зависит от вида модуляции. Динамический диапазон (D) это отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. D=10lg(Pmax/Pmin), [дБ] Динамический диапазон сигналов передачи программ звукового вещания: речь диктора — 25…35 дБ; музыкальные инструменты — 45…55 дБ; симфонический оркестр — до 65 дБ. Звук двигателей реактивного самолета на взлете — более 100 дБ. С помощью приведённых выше параметров можно ввести общую и наглядную характеристику передаваемых по каналам связи сигналов — объём сигнала: Vc = Tc·Fc·Dc. Объём сигнала (Vc) даёт общее представление о возможностях данного множества сигналов как переносчиков сообщений. Чем больше объём сигнала, тем больше информации можно «вложить» в этот объём и тем труднее передать такой сигнал по каналу связи с требуемым качеством. Необходимым условием неискаженной передачи по каналу сигналов с объемом Vc, очевидно, должно быть Vc< Vк. При соблюдении этого условия объем сигнала полностью «вписывается» в объем канала. Заключение В ходе проделанной работы было получено представление о работе модели ВОС и представление о работе всех уровней модели ВОС. Рассмотрена Структурная схема построения модели ВОС, а также представлено описание принципа действия уровней и протоколов модели ВОС. На примере использование семиуровневой модели взаимодействия открытых систем по индивидуальному заданию рассмотрен такой тип передаваемой информации как звуковое вещание. |
