Применение osi модели в промышленных сетях

Большинство промышленных сетей поддерживают только первый, второй и седьмой уровни OSI модели, а именно: физический уровень, уровень передачи данных и прикладной уровень. Все остальные уровни как правило избыточны.

Физический уровень обеспечивает необходимые механические, функциональные и электрические характеристики для установления, поддержания и размыкания физического соединения.

Уровень передачи данных гарантирует доставку данных между устройствами. Этот уровень управляет не только сетевым доступом, но так же механизмами защиты и восстановления данных в случае ошибок при передаче.

Прикладной уровень обеспечивает непосредственную поддержку прикладных процессов и программ конечного пользователя, а так же управлением взаимодействия этих программ с различными объектами сети передачи данных.

Локальные сети, топология и среды передачи

Локальная сеть – это система передачи данных, предоставляющая возможность нескольким независимым устройствам общаться, друг с другом, локальные сети обозначаются в литературе так же, как шины или шинная система.

Шина – это общая информационная линия к которой подключаются все партнеры сети и которая реализует определенный способ транспортировки данных. Шина так же является связующим элементом для всех компонентов локальных вычислительных сетей и распределенных систем автоматизации. Обычно изображается линей, но такое изображение ничего не говорит о физической структуре шины, о прокладке и соединении кабелей, о логической структуре сети и об организации прав доступа.

Основные сетевые топологии

Сетевая топология описывает способ (тип) сетевого объединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям:

1. Режиму доступа к сети

2. Средству контроля, передачи и восстановления данных

3. Возможностью изменения числа узлов сети

Основные топологии:

• звезда

• кольцо

• шина

Сравнительная характеристика основных топологий

Сравнительные характеристики	Звезда	Кольцо	Шина
1. Режим доступа	Доступ и управление через центральный узел	Децентрализованное управление, доступ от узла к узлу	Возможен централизованный и децентрализованный доступ
2. Надежность	Сбой центрального узла приводит к сбою всей системы	Разрыв линии связи приводит к сбою всей сети, если кольцо не дублированное	Ошибка одного узла не приводит к сбою всей сети
3. Расширяемость	Ограничено число физических портов на центральном узле	Возможно расширение числа узлов, но время ответа при этом снижается	Возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается

Топология звезда

В данной топологии вся информация передается через некоторый центральный узел, это концентратор или коммутатор и т.п. Каждое устройство при этом может иметь свою собственную среду передачи данных, это может быть коаксиальный кабель, витая пара или оптоволокно.

Узлы сети могут обмениваться информацией друг с другом только через центральное сетевое устройство.

Преимущество этой структуры заключается в том, что только центральный узел может влиять на среду передачи, с другой стороны центральный узел должен быть исключительно надежным устройством, так как его выход из строя приводит к полной остановке сети. Дополнительное устройство может быть включено в сеть, только в том случае, если имеется порт для его подсоединения к центральному узлу.

Кольцо

В кольцевой архитектуре информация передается от узла к узлу по физическому кольцу. Приемник копирует данные, а затем передает их вместе со своим маркером подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает собственный маркер, это означает, что его информация была корректно получена адресатом. В кольце не существует определенного централизованного контроля за передачей данных. Каждое устройство получает функции мастера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца и к остановке передачи данных, что бы избежать этого, необходимо включать в сеть специальные автоматические переключатели, которые позволяют исключать из кольца узел, если устройство вышло из нормального режима работы.

Шина

В любой шинной архитектуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных или шине. В отличие от кольца адресат получает свой информационный пакет без посредников.

Процесс подключения дополнительных узлов к шине не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети.

Шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Существует два метода регулирования такого доступа:

1. Централизованный контроль шины, при этом доступ к шине контролируется центральным мастер узлом

2. Децентрализованный контроль шины, при котором благодаря собственному интеллекту каждое устройство определяет регламент доступа к шине