Файл: Операции, производимые с данными (Операции над данными в общем смысле).pdf
Добавлен: 11.03.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 0
Прикладной уровень
Уровень представления
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Физический уровень
Прикладной уровень
Уровень представления
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Физический уровень
Рис. 1
Модель состоит из семи уровней: Физический уровень, Канальный уровень, Сетевой уровень, Транспортный уровень, Сеансовый уровень, Уровень представления и Прикладной уровень. Осветить подробно в данной работе каждый уровень не представляется возможным в силу ограниченности объема, однако краткое определение каждого уровня дать необходимо. Стоит отметить, что наличие абсолютно всех уровней модели в системе совсем необязательно и зависит от архитектуры и реализации конкретной системы.
Физический уровень модель OSI занимается реальной передачей необработанных данных по выбранному каналу связи. На данном уровне определяются самые низкоуровневые и технические детали передачи данных по каналу связи. Эти детали включают в себя, но не ограничены уровнями напряжениями, которые будут использоваться для определения единицы и нуля, направлением связи, способами определения начала и конца передачи, физическими аспектами канала связи, т. е. типами и количеством проводов или частотами передатчиков [13, с. 58]. Например, на физическом уровне всемирно известный стандарт Ethernet имеет определенный интерфейс. В качестве среды передачи используется тонкий коаксиальный кабель, различные виды витых пар и волоконно-оптических кабелей. Передача данных возможна со скоростью 10, 100, 1000 Мбит/с. Кодировка данных в случае, например, 10 Мбит/с происходит с помощью Манчестерского кодирования [14, с. 471]. А очень популярный интерфейс RS-232, использующийся в промышленности повсеместно имеет на физическом уровне ограниченную длину кабеля в 50 футов [14, с. 169].
8 байт |
6 байт |
6 байт |
2 байта |
46-1500 байт |
4 байта |
Преамбула |
Адрес получателя |
Адрес источника |
Тип протокола |
Данные |
Контрольная последовательность кадра |
На канальном уровне модели OSI происходит передача сырых данных физического уровня по надежной линии связи. Такая линия связи должна обеспечивать непрерывный контроль и исправление ошибок, чтобы на следующем (сетевом) уровне такие ошибки были не видны. Обычно эта задача решается разбиением данных на кадры, которые передаются в соответствии с кадрами подтверждения, которые отсылает получатель [13, с. 59]. Например, интерфейс Ethernet на канальном уровне имеет определенный и стандартизированный формат кадра (рис. 2) [14, с. 475].
Рис. 2
Сетевой уровень ответственен за управление операциями подсети. Здесь происходит маршрутизация пакетов от источника к получателю по специальным таблицам, которые могут быть статическими или перестраиваться автоматически от различных условий [13, с. 59]. Классическим примером протокола сетевого уровня является протокол IPv4. Его дейтаграмма (рис. 3) состоит из заголовка и полезной части. Заголовок состоит из служебной информации и включает в себя поля: Версия протокола, IHL (длина заголовка), тип службы, полная длина и другие [13, с. 471].
Рис. 3
Основной задачей транспортного уровня является прием данных от сеансового уровня, разбиение при необходимости их на более мелкие части и передача сетевому уровню, гарантируя при этом, что эти мелкие части будут получены на другом конце в неизменном виде [13, с. 59-60]. Например, протокол UDP (User Datagram Protocol — протокол передачи дейтаграмм пользователя) является протоколом транспортного уровня. С помощью протокола UDP передаются сегменты, состоящие из 8-байтного заголовка (рис. 4), за которым следует поле полезной нагрузки. Два номера портов служат для идентификации сокетов внутри отправляющей и принимающей машин [13, с. 575].
Сеансовый уровень позволяет устройствам или пользователям устанавливать сеансы связи друг с другом, предоставляя при этом различные виды сервисов: управление диалогом, управление маркерами и синхронизацию [13, с. 60].
Рис. 4
Уровень представления занимается в основном синтаксисом и семантикой передаваемой по каналу связи информации. Чтобы передача данных между устройствами или системами, использующими различное внутреннее представление данных, была возможной на этом уровне происходит преобразование данных в стандартизированный вид [13, с. 60].
На прикладном уровне происходит работа с непосредственными протоколами, которыми пользуется операционная система или программа, написанная программистом. На этом уровне пользователи и системы полностью абстрагированы от конкретной технологии передачи данных [13, с. 61]. Количество протоколов прикладного уровня великое множество. Фактически любая программа, которой необходимо передать данных с одного устройства на другой может использовать свой собственный уникальный разработанных протокол сетевого взаимодействия со своими собственными управляющими командами и логикой обработки ошибок.
Заключение
В данной работе были рассмотрены основные операции, которые могут быть произведены с данными на разных уровнях технологического процесса: на уровне сбора и формализации, на уровне обработки, на уровне хранения, защиты и транспортировки. Рассмотренные операции являются абсолютно базовыми и дают только общее представление о сложности практически любого технологического процесса. Так как данные по своей сути могут быть абсолютно любыми, а технологии в современном мире не стоят на месте, то и методов их обработки становится все больше и больше. С развитием техники и методов обработки возрастает сложность любых манипуляций с данными, однако основные операции всегда останутся теми же.
Библиография
- Алексеев Е.Г., Богатырев С.Д. Информатика: учебник — Саранск: Морд. гос. ун-т, 2009. URL: http://inf.e-alekseev.ru/text/Schisl_pon.html. (Дата обращения: 17.03.2019)
- Кнут Д., Искусство программирования. Том 3, Сортировка и поиск. 2-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — 800 с.
- Крюков В. В., Информационно-измерительные системы. Учебное пособие. — Владивосток: ВГУЭС, 2000. — 102 с.
- Кудинов Ю. И., Пащенко Ф. Ф. Основы современной информатики: Учебное пособие. 2-е изд., испр. — СПб.: Издательство «Лань», 2011. — 256 с.
- Лафоре Р., Структуры данных и алгоритмы в JAVA. Классика Computers Science. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2013. — 704 с.
- Лопатников Л. И. Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — М.: Дело, 2003. URL: https://economic_mathematics.academic.ru/4010/Сбор_данных (Дата обращения: 12.03.2019)
- Новиков Б. А., Горшкова Е. А. Основы технологий баз данных: учеб. Пособие; под ред. Рогова Е. В. — М.: ДМК Пресс, 2019. — 240 с.
- Ожегов С. И. Толковый словарь Ожегова, URL: https://slovarozhegova.ru/word.php?wordid=10048. (Дата обращения: 09.03.2019)
- Полубенцева М. И. C/C++ Процедурное программирование. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008. — 448 с.
- Симонович С. В. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов. 3-е изд. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2011. — 640 с
- Таганов Л. С., Пимонов А. Г. Информатика: учеб. Пособие. Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2010. — 330 с.
- Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е изд. — СПб.: Питер, 2013. — 816 с.
- Таненбаум Э., Уэзэрол Д. Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.
- Хелд Г., Технологии передачи данных. 7-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — 720 с.
- Шаньгин В. Ф. Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства — М. ДМК Пресс, 2010. — 544 с.
- Шарапов В. М., Полищук Е. С. Датчики: Справочное пособие Москва: Техносфера, 2012. — 624 с.
- ISO/IEC/IEEE 24765-2010 Systems and software engineering — Vocabulary, URL: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso-iec-ieee:24765:ed-1:v1:en. (Дата обращения: 09.03.2019)
- Stroustrup, Bjarne. The C++ Programming language. — Fourth edition. Addison-Wesley, 2013 — 1376 с.