Поскольку все операционные системы и приложения хранятся и исполняются на одном компьютере – терминальном сервере – то можно говорить об экономии при организации рабочих мест сотрудников. Однако вычислительные возможности терминального сервера должны возрастать пропорционально числу подключаемых терминалов, поэтому снижение стоимости рабочих мест частично компенсируется расходами на комплектацию терминального сервера.
Для использования в терминальных сетях используются особые типы лицензий для программного обеспечения – терминальные лицензии, которые продаются пакетами на определенное число терминалов и стоят несколько дешевле обычных лицензий для ПК. Таким образом, использование терминальной архитектуры позволяет снизить расходы, как на аппаратную часть, так и на программное обеспечение.
15. Взаимодействие открытых систем
15.1. Протоколы и интерфейсы
Средства сетевого взаимодействия могут быть представлены в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модули нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами упомянутого нижележащего уровня.
Узел A
Узел B
Протокол уровня 4
4A
4B
Интерфейс 3-4
Протокол уровня 3
3A
3B
Протокол уровня 2
Интерфейс 2-3
2A
2B
Протокол уровня 1
Интерфейс 1-2
1B
1A
Стек
протоколов
Рис. 21. Взаимодействие двух узлов с четырехуровневой структурой
На рис. 21 представлена схема взаимодействия двух узлов с четырехуровневой структурой. При передаче сообщения от узла A к узлу B сообщение проходит последовательно сверху– вниз обработку на всех уровнях узла A. Так, модуль 4A, выполнив обработку пакета в соответствии с протоколом взаимодействия уровня 4, передает его модулю 3A, взаимодействуя
с ним согласно интерфейсу 3–4. Далее, модуль 3A, выполнив обработку сообщения согласно протоколу уровня 3, передает его модулю 2A согласно интерфейсу 2–3. В конце концов, модуль 1A выполнит передачу сообщения модулю 1B по каналу связи, и сообщение будет обработано снизу– вверх внутри узла B.
Таким образом, хотя мы рассматривали обработку сообщения при его движении по вертикали (по стеку) и сообщение в действительности
передавалось лишь между модулями 1-го уровня, но за счет дополнительной информации, прикрепляемой к сообщению модулями 2A, 3A и 4A, то можно говорить о взаимодействии пары модулей каждого уровня узлов (4A–4B, 3A–
3B, 2A–2B).
Протокол —совокупность формализованных правил,определяющихпоследовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах сети.
Интерфейс —совокупность формализованных правил истандартизованных форматов сообщений, определяющих способ взаимодействия модулей соседних уровней в составе одного узла. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню.
Протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня
в разных узлах, а интерфейсы — модулей соседних уровней в одном узле. Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.
Стек коммуникационных протоколов —иерархически организованныйнабор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети.
Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – только программными средствами.
15.2. Модель OSI
В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации
– ISO ( англ. International Organization for Standardization), ITU-T и некоторые другие – разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем
(англ. Open System Interconnection, OSI) или моделью OSI. Модель OSI
определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель OSI была разработана на основании опыта создания компьютерных сетей.
В модели OSI (рис. 22) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.
Рис. 22. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI
Итак, пусть некоторое 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.
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.
Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.
Когда сообщение поступает на компьютер-адресат, оно принимается ее физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.
Наряду с термином сообщение (англ. Message) существуют и другие термины, применяемые сетевыми специалистами для обозначения единиц данных в процедурах обмена. Для обозначения блоков данных определенных уровней часто используются специальные названия: кадр (англ. Frame), пакет (англ. Packet), дейтаграмма (англ. Datagram).
15.3. Уровни модели OSI
Физический уровень
Физический уровень (англ. Physical Layer)имеет дело с передачей битовпо физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал.
Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.
Примером протокола физического уровня может служить спецификация Fast Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля витую пару категории 5 с полосой пропускания 100 МГц, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, а также некоторые другие характеристики среды для передачи электрических сигналов.
Физический уровень не вникает в смысл передаваемой информации, для него информация – просто поток битов, которые надо доставить без искажений
и в соответствии с заданной частотой передачи. 46
Канальный уровень
Канальный уровень (англ. Data Link Layer)обеспечивает прозрачностьсоединения для сетевого уровня. Для этого он предлагает ему следующие услуги:
· установление логического соединения между взаимодействующими устройствами;
· согласование скоростей передатчика и приемника;
· обеспечение надежности передачи, обнаружение и коррекция
ошибок.
Для решения этих задач канальный уровень формирует из пакетов собственные протокольные единицы данных – кадры, состоящие из поля данных и заголовка. Передаваемые пакеты помещаются в поле данных кадра.
Протоколы канального уровня реализуются как на конечных узлах (средствами сетевых адаптеров и их драйверов), так и на всех промежуточных сетевых устройствах.
Сетевой уровень
Сетевой уровень (англ. Network Layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, называемой составной сетью (интернетом).
Функции сетевого уровня реализуются:
· группой протоколов;
· специальными устройствами – маршрутизаторами (англ. Router – маршрутизатор).
Одной из функций сетевого уровня является физическое соединение сетей. Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, подобных интерфейсам компьютера, к каждому из которых подключена одна сеть. То есть, все интерфейсы маршрутизатора можно считать узлами разных сетей.
Одной из важнейших задач сетевого уровня является определение маршрута (маршрутизация). Маршрут описывается последовательностью сетей (маршрутизаторов), которые должен пройти пакет, чтобы попасть к адресату. Маршрутизатор собирает информацию о топологии связей между сетями и на основе этой информации строит таблицу маршрутизации.
Транспортный уровень
Транспортный уровень (англ. Transport Layer)обеспечивает приложениямили верхним уровням стека – прикладному и сеансовому – передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.
Все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети – компонентами их сетевых
операционных систем. В качестве примеров транспортных протоколов можно привести протоколы TCP (англ. Transfer Control Protocol) и UDP (англ. User Datagram Protocol) стека TCP/IP.
Протоколы нижних четырех уровней (физического, канального, сетевого
и транспортного) обычно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень (англ. Session Layer)обеспечивает управлениедиалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала.
На практике сеансовый уровень используется немногими п
