Реферат на тему:
Багаторівневий підхід. Протокол.
Інтерфейс. Стек протоколів
Організація взаємодії між пристроями в мережі є складною задачею. Як
відомо, для рішення складних задач використовується універсальний прийом
декомпозиція, тобто розбиття однієї складної задачі на трохи більш
прості задачі-модулі (мал. 1.20). Процедура декомпозиція включає в себе
чітке визначення функцій кожного модуля, що вирішує окрему задачу, і
інтерфейсів між ними. У результаті досягається логічне спрощення задачі,
а крім того, з’являється можливість модифікації окремих модулів без
зміни іншої частини системи.
МАЛ. 1.20. Приклад декомпозиція задачі
При декомпозиції часто використовують багаторівневий підхід. Він полягає
в наступному. Всю безліч модулів розбивають на рівні. Рівні утворять
ієрархію, тобто є выщележащі і нижчележащі рівні (мал. 1.21). Безліч
модулів, що складають кожний рівень, сформована таким чином, що для
виконання своїх задач вони звертаються із запитами тільки до модулів
безпосередньо примикаючого нищележащего рівня. З іншого боку, результати
роботи всіх модулів, що належать деякому рівню, можуть бути передані
тільки модулям сусіднього выщележащего рівня. Така ієрархічна
декомпозиція задачі передбачає чітке визначення функції кожного рівня і
інтерфейсів між рівнями. Інтерфейс визначає набір функцій, які
нищележащий рівень надає выщележащему. Внаслідок ієрархічної
декомпозиції досягається відносна незалежність рівнів, а значить, і
можливість їх легкої заміни.
МАЛ. 1.21. Багаторівневий підхід – створення ієрархії задач
Засоби мережевої взаємодії, звичайно, також можуть бути представлені у
вигляді ієрархічно організованої безлічі модулів. При цьому модулі
нижнього рівня можуть, наприклад, вирішувати всі питання, пов’язані з
надійною передачею електричних сигналів між двома сусідніми вузлами.
Модулі більш високого рівня організують транспортування повідомлень в
межах всієї мережі, користуючись для цього засобами згаданого нище
рівня. А на верхньому рівні працюють модулі, що надають користувачам
доступ до різних служб файлової, друку і т. п. Це тільки один з безлічі
можливих варіантів розподілу загальної задачі організації мережевої
взаємодії на часткові підзадачі.
Багаторівневий підхід до опису і реалізації функцій системи
застосовується не тільки відносно мережевих засобів. Така модель
функціонування використовується, наприклад, в локальних файлових
системах, коли запит, що поступив на доступ до файлу послідовно
обробляється декількома програмними рівнями (мал. 1.22). Запит спочатку
аналізується верхнім рівнем, на якому здійснюється послідовний розбір
складового символьного імені файлу і визначення унікального
ідентифікатора файлу. Наступний рівень знаходить за унікальним ім’я всі
основні характеристики файлу: адреса, атрибути доступу і т. п. Потім на
більш низькому рівні здійснюється перевірка прав доступу до цього файлу,
а далі, після розрахунку координат області файлу, що містить необхідні
дані, виконується фізичний обмін із зовнішнім пристроєм за допомогою
драйвера диска.
МАЛ. 1.22. Багаторівнева модель файлової системи
Багаторівневі представлення засобів мережевої взаємодії має свою
специфіку, пов’язану з тим, що в процесі обміну повідомленнями беруть
участь дві машини, тобто в цьому випадку необхідно організувати
узгоджену роботу двох “ієрархій”. При передачі повідомлень обидва
учасники мережевого обміну повинні прийняти безліч угод. Наприклад, вони
повинні погодити рівні і форму електричних сигналів, спосіб визначення
довжини повідомлень, домовитися про методи контролю достовірності і т.
п. Іншими словами, угоди повинні бути прийняті для всіх рівнів,
починаючи від самого низького рівня передачі бітів до самого високого,
що реалізовує сервіс для користувачів мережі.
На мал. 1.23 показана модель взаємодії двох вузлів. З кожної сторони
засобу взаємодії представлені чотирма рівнями. Процедура взаємодії цих
двох вузлів може бути описана у вигляді набору правил взаємодії кожної
пари відповідних рівнів обох сторін, що беруть участь. Формалізовані
правила, що визначають послідовність і формат повідомлень, якими
обмінюються мережеві компоненти, лежачі на одному рівні, але в різних
вузлах, називаються протоколом.
МАЛ. 1.23. Взаємодія двох вузлів
Модулі, що реалізовують протоколи сусідніх рівнів і що знаходяться в
одному вузлі, також взаємодіють один з одним відповідно до чітко певних
правил і за допомогою стандартизованих форматів повідомлень. Ці правила
прийнято називати інтерфейсом. Інтерфейс визначає набір сервісів, що
надається даним рівнем сусідньому рівню. У суті, протокол і інтерфейс
виражають одне і те ж поняття, але традиційно в мережах за ними
закріпили різні області дії: протоколи визначають правила взаємодії
модулів одного рівня в різних вузлах, а інтерфейси модулів сусідніх
рівнів в одному вузлі.
Кошти кожного рівня повинні відпрацьовувати, по-перше, свій власний
протокол, а по-друге, інтерфейси з сусідніми рівнями.
Ієрархічно організований набір протоколів, достатній для організації
взаємодії вузлів в мережі, називається стеком комунікаційних протоколів.
Комунікаційні протоколи можуть бути реалізовані як програмно, так і
апаратно. Протоколи нижніх рівнів часто реалізовуються комбінацією
програмних і апаратних засобів, а протоколи верхніх рівнів як правило,
чисто програмними засобами.
Програмний модуль, що реалізовує деякий протокол, часто скорочено також
називають “протоколом”. При цьому співвідношення між протоколом
формально певною процедурою і протоколом програмним модулем, що
реалізовує цю процедуру, аналогічно співвідношенню між алгоритмом
рішення деякої задачі і програмою, що вирішує цю задачу.
Зрозуміло, що один і той же алгоритм може бути запрограмований з різною
мірою ефективності. Точно так само і протокол може мати декілька
програмних реалізацій. Саме тому при порівнянні протоколів потрібно
враховувати не тільки логіку їх роботи, але і якість програмних рішень.
Більш того на ефективність взаємодії пристроїв в мережі впливає якість
всієї сукупності протоколів, що складають стек, зокрема, наскільки
раціонально розподілені функції між протоколами різних рівнів і
наскільки добре визначені інтерфейси між ними.
Протоколи реалізовуються не тільки комп’ютерами, але і іншими мережевими
пристроями концентраторами, мостами, комутаторами, маршрутизаторами і т.
д. Дійсно, в загальному випадку зв’язок комп’ютерів в мережі
здійснюється не напряму, а через різні комунікаційні пристрої. У
залежності від типу пристрою в ньому повинні бути вбудовані засоби, що
реалізовують той або інший набір протоколів.
Щоб ще раз пояснити поняття “протокол” і “інтерфейс”, розглянемо
приклад, що не має відношення до обчислювальних мереж, а саме обговоримо
взаємодію двох підприємств А і В, пов’язаних між собою діловою
співпрацею. Між підприємствами існують численні домовленості і угоди,
такі, наприклад, як регулярне постачання продукції одного підприємства
іншому. Відповідно до цієї домовленості начальник відділу продажу
підприємства А регулярно на початку кожного місяця посилає офіційне
повідомлення начальнику відділу закупівлі підприємства В про те, скільки
і якого товару може бути поставлено в цьому місяці. У відповідь на це
повідомлення начальник відділу закупівлі підприємства В посилає у
відповідь заявку встановленого зразка на необхідну кількість продукції.
Можливо, процедура взаємодії цих начальників включає додаткові
узгодження, в будь-якому випадку існує встановлений порядок взаємодії,
який можна вважати “протоколом рівня начальників”. Начальники посилають
свої повідомлення і заявки через своїх секретарів. Порядок взаємодії
начальника і секретаря відповідає поняттю міжрівневого інтерфейсу
“начальник -секретар”. На підприємстві А обмін документами між
начальником і секретарем йде через спеціальну папку, а на підприємстві В
начальник спілкується з секретарем по факсу. Таким чином, інтерфейси
“начальник – секретар” на цих двох підприємствах відрізняються.
МАЛ. 1.24. Приклад багаторівневої взаємодії підприємств
Після того як повідомлення передані секретарям, начальників не хвилює,
яким чином ці повідомлення будуть переміщатися далі звичайною або
електронною поштою, факсом або нарочним. Вибір способу передачі це
рівень компетенції секретарів, вони можуть вирішувати це питання, не
повідомляючи про це своїх начальників, оскільки їх протокол взаємодії
пов’язаний тільки з передачею повідомлень, що поступають зверху, і не
стосується змісту цих повідомлень. На мал. 1.24 показано, що як протокол
взаємодії “секретар секретар” використовується обмін листами. При
розв’язанні інших питань начальники можуть взаємодіяти по інших
правилах-протоколах, але це не вплине на роботу секретарів, для яких не
важливо, які повідомлення відправляти, а важливо, щоб вони дійшли до
адресата. Отже, в цьому випадку ми маємо справу з двома рівнями рівнем
начальників і рівнем секретарів, і кожний з них має власний протокол,
який може бути змінений незалежно від протоколу іншого рівня. Ця
незалежність протоколів один від одного і робить привабливим
багаторівневий підхід.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
