Файл: Операции, производимые с данными (Операции над данными в общем смысле).pdf

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].

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

1. 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)
2. Кнут Д., Искусство программирования. Том 3, Сортировка и поиск. 2-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — 800 с.
3. Крюков В. В., Информационно-измерительные системы. Учебное пособие. ­— Владивосток: ВГУЭС, 2000. — 102 с.
4. Кудинов Ю. И., Пащенко Ф. Ф. Основы современной информатики: Учебное пособие. 2-е изд., испр. — СПб.: Издательство «Лань», 2011. — 256 с.
5. Лафоре Р., Структуры данных и алгоритмы в JAVA. Классика Computers Science. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2013. — 704 с.
6. 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)
7. Новиков Б. А., Горшкова Е. А. Основы технологий баз данных: учеб. Пособие; под ред. Рогова Е. В. — М.: ДМК Пресс, 2019. — 240 с.
8. Ожегов С. И. Толковый словарь Ожегова, URL: https://slovarozhegova.ru/word.php?wordid=10048. (Дата обращения: 09.03.2019)
9. Полубенцева М. И. C/C++ Процедурное программирование. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008. ­— 448 с.
10. Симонович С. В. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов. 3-е изд. Стандарт третьего поколения. — СПб.: Питер, 2011. — 640 с
11. Таганов Л. С., Пимонов А. Г. Информатика: учеб. Пособие. Кузбас. гос. техн. ун-т. — Кемерово, 2010. — 330 с.
12. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е изд. — СПб.: Питер, 2013. — 816 с.
13. Таненбаум Э., Уэзэрол Д. Компьютерные сети. 5-е изд. ­— СПб.: Питер, 2012. — 960 с.
14. Хелд Г., Технологии передачи данных. 7-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — 720 с.
15. Шаньгин В. Ф. Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства — М. ДМК Пресс, 2010. — 544 с.
16. Шарапов В. М., Полищук Е. С. Датчики: Справочное пособие Москва: Техносфера, 2012. — 624 с.
17. 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)
18. Stroustrup, Bjarne. The C++ Programming language. — Fourth edition. Addison-Wesley, 2013 — 1376 с.