Відмінності між версіями «Відкрита система»

Поточна версія на 00:29, 4 січня 2013

Поняття “Відкрита система”

Модель OSI, як це виходить з її назви (Open System Interconnection), описує взаємозв'язки відкритих систем. Що ж таке відкрита система?

У широкому значенні відкритою системою може бути названа будь-яка система (комп'ютер, обчислювальна мережа, ОС, програмний пакет, інші апаратні і програмні продукти), яка побудована відповідно до відкритих специфікацій.

Нагадаємо, що під терміном “специфікація” (в обчислювальній техніці) розуміють формалізований опис апаратних або програмних компонентів, способів їх функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації, обмежень і особливих характеристик. Зрозуміло, що не всяка специфікація є стандартом. У свою чергу, під відкритими специфікаціями розуміються опубліковані, загальнодоступні специфікації, відповідні стандартам і прийняті в результаті досягнення згоди після всебічного обговорення всіма зацікавленими сторонами.

Використання при розробці систем відкритих специфікацій дозволяє третім сторонам розробляти для цих систем різні апаратні або програмні засоби розширення і модифікації, а також створювати програмно-апаратні комплекси з продуктів різних виробників.

Для реальних систем повна відвертість є недосяжним ідеалом. Як правило, навіть в системах, званих відкритими, цьому визначенню відповідають лише деякі частини, підтримуючі зовнішні інтерфейси. Наприклад, відвертість сімейства операційних систем Unix укладається, крім всього іншого, в наявності стандартизованого програмного інтерфейсу між ядром і додатками, що дозволяє легко перенести додатки з середи однієї версії Unix в середу іншої версії. Ще одним прикладом часткової відвертості є застосування в досить закритій операційній системі Novell NetWare відкритого інтерфейсу Open Driver Interface (ODI) для включення в систему драйверів мережевих адаптерів незалежних виробників. Чим більше відкритих специфікацій використано при розробці системи, тим більше відкритою вона є.

Модель OSI торкається тільки одного аспекту відкритості, а саме відкритість засобів взаємодії пристроїв, пов'язаних в обчислювальну мережу. Тут під відкритою системою розуміється мережевий пристрій, готовий взаємодіяти з іншими мережевими пристроями з використанням стандартних правил, що визначають формат, зміст і значення і повідомлень, що відправляються, що приймаються.

Якщо дві мережі побудовані з дотриманням принципів відкритості, то це дає наступні переваги:

• можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів різних виробників, що дотримуються одного і того ж стандарту;
• можливість безболісної заміни окремих компонентів мережі іншими, більш довершеними, що дозволяє мережі розвиватися з мінімальними витратами;
• можливість легкого сполучення однієї мережі з іншою;
• простота освоєння і обслуговування мережі.

Яскравим прикладом відкритої системи є міжнародна мережа Internet. Ця мережа розвивалася відповідно повному до вимог, що пред'являються до відкритих систем. У розробці її стандартів брали участь тисячі фахівців-користувачів цієї мережі з різних університетів, наукових організацій і фірм-виробників обчислювальної апаратури і програмного забезпечення, працюючих в різних країнах. Сама назва стандартів, що визначають роботу мережі Internet Revest For Comments (RFC), що можна перевести як “запит на коментарі”, показує голосний і відкритий характер стандартів, що приймаються. У результаті мережа Internet зуміла об'єднати в собі саме різноманітне обладнання і програмне забезпечення величезного числа мереж, розкиданих по всьому світу.

Джерела стандартів.

Роботи зі стандартизації обчислювальних мереж ведуться великою кількістю організацій. У залежності від статусу організацій розрізняють такі види стандартів:

• стандарти окремих фірм (наприклад, стек протоколів DECnet фірми Digital Equipment або графічний інтерфейс OPEN LOOK для Unix-систем фірми Sun);
• стандарти спеціальних комітетів та об'єднань, утворених декількома фірмами, наприклад стандарти технології АТМ, розроблені спеціально створеним об'єднанням АТМ Forum, що нараховує біля 100 колективних учасників, або стандарти спілки Fast Ethernet Alliance по розробці стандартів 100 Мбіт Ethernet;
• національні стандарти, наприклад, стандарт FDDI, який є одним із численних стандартів, розроблених Американським національним інститутом стандартів (ANSI), або стандарти безпеки для операційних систем, розроблені Національним центром комп'ютерної безпеки (NCSC) Міністерства оборони США;
• міжнародні стандарти, наприклад, модель і стеки комунікаційних протоколів Міжнародної організації по стандартах (ISO), численні стандарти Міжнародної спілки електрозв'язку (ITU), у тому числі стандарти на мережі з комутацією пакетів Х.25, мережі frame relay, ISDN, модеми і багато інших.

Деякі стандарти, розвиваючись безперервно, можуть переходити з однієї категорії в іншу. Зокрема, фірмові стандарти на продукцію, що одержала широке поширення, звичайно стають міжнародними стандартами де-факто, тому що змушують виробників із різних країн дотримуватись фірмових стандартів, щоб забезпечити сумісність своїх виробів із цими популярними продуктами. Наприклад, через феноменальний успіх персонального комп'ютера компанії IBM фірмовий стандарт на архітектуру IBM PC став міжнародним стандартом де-факто.

Більше того, завдяки значному поширенню, деякі фірмові стандарти стають основою для національних і міжнародних стандартів де-юре. Наприклад, стандарт Ethernet, спочатку розроблений компаніями Digital Equipment, Intel і Xerox, через якийсь час і в дещо зміненому виді був прийнятий як національний стандарт IEEE 802.3, а потім організація ISO затвердила його в якості міжнародного стандарту ISO 8802. 3.

Далі наведено стислі відомості про організації, які найбільш активно займаються розробкою стандартів, в області обчислювальних мереж.

• Міжнародна організація зі стандартизації (International Organization for Standardization, ISO, часто іменована також International Standards Organization) є асоціацією головних національних організацій по стандартизації різних країн. Головним досягненням ISO є модель взаємодії відкритих систем OSI, що сьогодні є концептуальною основою стандартизації в області обчислювальних мереж. У відповідності з моделлю OSI цією організацією був розроблений стандартний стек комунікаційних протоколів OSI.
• Міжнародна спілка електрозв'язку (International Telecommunications Union, ІTU) – організація, яка є спеціалізованим органом Організації Об'єднаних Націй. Найбільш значну роль у стандартизації обчислювальних мереж відіграє постійно діючий у рамках цієї організації Міжнародний консультативний комітет по телефонії і телеграфії (МККТТ) (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony, CCITT). У результаті проведеної в 1993 році реорганізації ITU CCITT дещо змінив напрямок своєї діяльності і назву – тепер він називається сектором телекомунікаційної стандартизації ITU (ITU Telecommunication Standardization Sector, ITU-T). Основу діяльності ITU-T складає розробка міжнародних стандартів у області телефонії, телематичних служб (електронної пошти, факсимільного зв'язок, телетексту, телекса і т.д.), передача даних, аудіо- і відеосигналів. За роки своєї діяльності ITU-T випустив величезне число рекомендацій-стандартів. Свою роботу ITU-T будує на вивченні досвіду сторонніх організацій, а також на результатах власних досліджень. Раз у чотири роки видаються праці ITU-T у вигляді так званої «Книги», що насправді представляє собою цілий набір звичайних книг, згрупованих у випуски, які, у свою чергу, об'єднуються в томи. Кожний том і випуск містять логічно зумовлені рекомендації. Наприклад, том III Синьої Книги містить рекомендації для цифрових мереж з інтеграцією послуг ( ISDN), а весь том VIII (за винятком випуску VIІІ.І, що містить рекомендації серії V для передачі даних телефонною мережею) присвячений рекомендаціям серії X: Х.25 для мереж із комутацією пакетів, Х.400 для систем електронної пошти, Х.500 для глобальної довідкової служби та ін.
• Інститут інженерів з електротехніки та радіоелектроніки – IEEE) – національна організація США, що визначає мережеві стандарти. У 1981 році робоча група 802 цього інституту сформулювала основні вимоги, яким повинні задовольняти локальні обчислювальні мережі. Група 802 визначила множину стандартів, із них найвідомішими є стандарти 802.1, 802.2, 802.3 і 802.5, що описують загальні поняття, які використовуються в області локальних мереж, а також стандарти на два нижніх рівні мереж Ethernet і Token Ring.
• Європейська асоціація виробників комп'ютерів (European Computer Manufacturers Association, ЕСМА) – некомерційна організація, що активно співпрацює з ITU-T і ISO, займається розробкою стандартів і технічних оглядів, що стосуються комп'ютерних і комунікаційних технологій. Відома своїм стандартом ЕСМА-101, передачі відформатованого тексту і графічних зображень із збереженням оригінального формату.
• Асоціація виробників комп'ютерів і оргтехніки (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) – організація американських фірм-виробників апаратного забезпечення; аналогічна європейської асоціації ЕСМА; бере участь у розробці стандартів на опрацювання інформації і відповідне устаткування.
• Асоціація електронної промисловості (Electronic Industries Association, EIA) – промислово-торгова група виробників електронного і мережевого устаткування; є національною комерційною асоціацією США; виявляє значну активність у розробці стандартів для проводів, конекторів і інших мережевих компонентів. Найбільш відомий її стандарт – RS-232C.
• Міністерство оборони США (Department of Defense) має численні підрозділи, що займаються створенням стандартів для комп'ютерних систем. Однією з найвідоміших розробок є стек транспортних протоколів TCP/IP.
• Американський національний інститут стандартів (American National Standards Institute, ANSI) – ця організація представляє США в Міжнародній організації зі стандартизації ISO. Комітети ANSI розробляють стандарти у різноманітних областях обчислювальної техніки. Так, комітет ANSI ХЗТ9.5 разом із фірмою IBM займається стандартизацією локальних мереж великих ЕОМ (архітектура мереж SNA). Відомий стандарт FDDI також є результатом діяльності цього комітету ANSI.

Особливу роль у виробленні міжнародних відкритих стандартів відіграють стандарти Internet. Через велику і постійну популярність Internet, ці стандарти стають міжнародними стандартами «де-факто», багато з них потім набувають статусу офіційних міжнародних стандартів за рахунок затвердження однією з перерахованих вище організацій, у тому числі ISO і ITU-T. Існує декілька організаційних підрозділів, які відповідають за розскрученок Internet і, зокрема, за стандартизацію засобів Internet.

Основним із них є Internet Society (ISOC) – фахове товариство, що займається загальними питаннями еволюції і росту Internet як глобальної комунікаційної інфраструктури. Під керуванням ISOC працює Internet Architecture Board (IAB) – організація, у віданні якої знаходиться технічний контроль і координація робіт для Internet. IAB координує напрямок досліджень і нових розробок для стека TCP/IP і є кінцевою інстанцією при визначенні нових стандартів Internet.

У IAB входять дві основні групи: Internet Engineering Task Force (IETF) і Internet Research Task Force (IRTF). IETF – це інженерна група, що займається вирішенням найближчих технічних проблем Internet. Саме IETF визначає специфікації, що потім стають стандартами Internet. У свою чергу, IRTF координує довгострокові дослідницькі проекти за протоколами TCP/IP.

У будь-якій організації, що займається стандартизацією, процес вироблення і прийняття стандарту передбачає ряд обов'язкових етапів, що, власне, і складають процедуру стандартизації. Розглянемо цю процедуру на прикладі розробки стандартів Internet.

• Спочатку в IETF рекомендується так називаний робочий проект (draft) у вигляді, доступному для коментарів. Він публікується в Internet, після чого широке коло зацікавлених осіб включається в обговорення цього документа, у нього вносяться виправлення, і нарешті наступає момент, коли можна зафіксувати остаточне формулювання документа. На цьому етапі проекту присвоюється номер RFC (можливий і інший варіант розвитку подій – після обговорення робочий проект відхиляється).
• Після присвоєння номера проект набуває статус запропонованого стандарту. Протягом 6 місяців цей запропонований стандарт проходить перевірку практикою, у результаті в нього вносяться зміни.
• Якщо результати практичних досліджень показують ефективність запропонованого стандарту, то йому, із усіма внесеними змінами, присвоюється статус проекту стандарту. Потім протягом не менше 4-х місяців проходять його подальші іспити «на міцність», у число яких входить створення принаймні двох програмних реалізацій.
• Якщо під час перебування в ранзі проекту стандарту в документ не було внесено ніяких виправлень, то йому може бути привласнений статус офіційного стандарту Internet. Список затверджених офіційних стандартів Internet публікується у вигляді документа RFC і доступний у Internet. Варто зауважити, що всі стандарти Internet звуться RFC із відповідним порядковим номером, але далеко не всі RFC є стандартами Internet – часто ці документи є коментарем до якогось стандарту або просто опису деякої проблеми Internet.

Модульність і стандартизація

Модульність це одна з невід'ємних і природних властивостей обчислювальних мереж. Модульність виявляється не тільки в багаторівневому представленні комунікаційних протоколів в кінцевих вузлах мережі, хоч це, безумовно, важлива і принципова особливість мережевої архітектури. Мережа складається з величезного числа різних модулів комп'ютерів, мережевих адаптерів, мостів, маршрутизаторів, модемів, операційних систем і модулів додатків. Різноманітні вимоги, що пред'являються підприємствами до комп'ютерних мереж, привели до такої ж різноманітності тих, що випускаються для побудови мережі пристроїв і програм. Ці продукти відрізняються не тільки основними функціями (мається на увазі функції, наприклад, повторювачі, мости або програмними редиректорами), але і численними допоміжними функціями, що надають користувачам або адміністраторам додаткові зручності, такі як автоматичне конфігурування параметрів пристрою, автоматичне виявлення і усунення деяких несправностей, можливість програмної зміни зв'язків в мережі і т. п. Різноманітність збільшується також тому, що багато які пристрої і програми відрізняються поєднанням тих або інших основних і додаткових функцій існують, наприклад, пристрої, що поєднують основні можливості комутаторів і маршрутизаторів, до яких додається ще і набір деяких додаткових функцій, характерний тільки для даного продукту.

У результаті не існує компанії, яка змогла б забезпечити виробництво повного набору всіх типів і підтипів обладнання і, програмного забезпечення, необхідного для побудови мережі. Але, оскільки всі компоненти мережі повинні працювати узгоджено, абсолютно необхідним виявилося прийняття численних стандартів, які, якщо не у всіх, то хоч би в більшості випадків, гарантували б сумісність обладнання і програм різних фірм - виробників. Таким чином, поняття модульності і стандартизації в мережах нерозривно пов'язані, і модульний підхід тільки тоді дає переваги, коли він супроводиться проходженням стандартам.

У результаті відкритий характер стандартів і специфікацій важливий не тільки для комунікаційних протоколів, але і для всіх численних функцій різноманітних пристроїв і програм; що випускаються для побудови мережі. Треба зазначити, що більшість стандартів, що приймаються сьогодні, носять відкритий характер. Час закритих систем, точні специфікації на які були відомі тільки фірмі-виробнику, пішов. Всі усвідомили, що можливість легкої взаємодії з продуктами конкурентів не знижує, а навпаки, підвищує цінність виробу, оскільки його можна застосувати в більшій кількості працюючих мереж, побудованих на продуктах різних виробників. Тому навіть фірми, що раніше випускали вельми закриті системи такі як IBM, Novell або Microsoft, сьогодні активно беруть участь в розробці відкритих стандартів і застосовують їх в своїх продуктах.

Сьогодні в секторі мережевого обладнання і програм з сумісністю продуктів різних виробників склалася наступна ситуація. Практично всі продукти, як програмні, так і апаратні, сумісні по функціях і властивостях, які були впроваджені в практику вже досить давно і стандарти на які вже розроблені і прийняті принаймні 3-4 року тому. У той же час дуже часто принципово нові пристрої, протоколи і властивості виявляються несумісними навіть у ведучих виробників. Така ситуація спостерігається не тільки для тих пристроїв або функцій, стандарти на які ще не встигли прийняти (це природне), але і для пристроїв, стандарти на які існують вже декілька років. Сумісність досягається тільки після того, як всі виробники реалізовують цей стандарт в своїх виробах, причому однаковим чином.

Взаємозвя'зок стандартів

Комп'ютерні мережі