Файл: Протоколы сети доступа - Гольдштейн.pdf

Рис. 9.1. Структура модели OSI

Уровень 1 (или физический уровень) обеспечивает прозрачную передачу потока битов по каналу, организованному между смежными узлами сети с использованием той или иной передающей среды, и формирует интерфейс с этой средой. Характеристики передачи (в частности, коэффициент битовых ошибок BER) определяются свойствами этого канала и от функций уровня 1 не зависят.

Уровень 2 (или уровень звена данных) формирует двусторонний канал связи (то есть прямое звено связи между смежными узлами сети), используя для этого два предоставляемых уровнем 1 цифровых канала с противоположными направлениями передачи. Важнейшие функции уровня 2 — обнаружение и исправление ошибок, которые могут возникнуть на уровне 1, что делает независимым качество услуг этого уровня от качества получаемых «снизу» услуг передачи битов.

Уровень 3 (или сетевой уровень) формирует так называемые сетевые услуги, маршрутизацию и коммутацию соединений, обеспечивающие перенос через сеть информации, которой обмениваются

258 Глава 9 ___________________________________

пользователи открытых систем, размещенных в разных (и, в общем случае, несмежных) узлах сети.

Уровень 4 (или транспортный уровень) осуществляет «сквозную»

(от одного конечного пользователя до другого) оптимизацию использования ресурсов (то есть сетевых услуг) с учетом типа и характера связи, избавляя своего пользователя от необходимости принимать во внимание какие бы то ни было детали, связанные с переносом информации. Этот уровень всегда оперирует со всей связью в целом, дополняя, если это требуется, функции уровня 3 в части обеспечения нужного конечным пользователям качества услуг.

Уровень 5 (или уровень сеанса) обеспечивает координацию («внутри» каждой связи) взаимодействия между прикладными процессами. Примеры возможных режимов взаимодействия, которые поддерживаются уровнем 5: дуплексный, полудуплексный или симплексный диалог.

Уровень 6 (или уровень представления) производит преобра-

зование из одной формы в другую синтаксиса транспортируемых данных. Это может быть, например, преобразование ASCII в EBCDIC и обратно.

Уровень 7 (или прикладной уровень) содержит функции, связанные с природой прикладных процессов и необходимые для удовлетворения тех требований, которые существенны с точки зрения взаимодействия прикладных процессов в системах А и В (рис. 9.1), или, говоря иначе, с точки зрения доступа этих процессов к среде OSI. Так как это самый верхний уровень модели OSI, он не имеет верхней границы.

Таким образом, функции уровней 1—3 обеспечивают транспортировку информации из одного пункта территории в другой (возможно, более чем через одно звено, то есть с коммутацией) и потому связаны с отдельными элементами сети связи и с ее внутренней структурой. Функции уровней 4—7 относятся только к «сквозной» связи между конечными пользователями и определены таким образом, что они не зависят от внутренней структуры сети.

Поскольку в силу тех или иных специфических особенностей разных уровней в них могут формироваться и обрабатываться информационные блоки различных размеров, в большинстве уровней предусматриваются, в числе прочих, функции сегментации блоков данных и/или их объединения.

Любой функциональный уровень, например, уровень N (или N- уровень), содержит некоторое множество функций, которые выполняет соответствующая аппаратно-программная, т.е. физическая, подсистема

(ее удобно называть подсистемой ранга N или N-подсистемой). N-

подсистема содержит в себе активные элементы, которые реализуют определенные для нее функциональные возможности (либо все их множество, либо каждый элемент выполняет вполне определенную часть этого множества). В англоязычной литературе такого рода активный элемент принято называть entity, a в литературе на русском языке чаще всего используется термин логический объект.

Итак, логическим объектом уровня N (или логическим N-объ-

ектом, или, если из контекста ясно, о чем идет речь, то просто N- объектом) называется множество функций, привлекаемых N-уровнем к обслуживанию конкретной связи между (N+1)-подсистемами.

Процесс обмена информацией между двумя физическими системами через сеть можно интерпретировать как процесс взаимодействия двух открытых систем, размещенных в разных географических точках. Взаимодействие это связано с тем, что пользователям той и другой системы нужно обмениваться данными, необходимыми для выполнения тех или иных задач. Обе взаимодействующие системы имеют многоуровневую архитектуру, причем функции любого одного и того же уровня в той и другой системе идентичны (или, по меньшей мере, согласованы).

В подобных условиях уместно говорить о том, что на каждой фазе взаимодействия между двумя системами имеет место взаимодействие между подсистемами одного ранга, размещенными в системе А и в системе В. При этом подсистема ранга (N+1) в системе, которая инициирует данную фазу (например, в системе А), должна завязать диалог с подсистемой того же ранга (N+1) в системе, привлекаемой к участию в данной фазе (например, в системе В). (N+1)-подсистема, размещенная в системе В, должна, в свою очередь, поддержать продолжение диалога. Иными словами, должна быть организована информационная связь между подсистемами одного ранга,

размещенными в разных системах (peer-to-peer communication).

При организации и в процессе такой связи подсистема ранга (N+1), находящаяся в системе А, обращается к услугам подсистемы ранга N в той же системе А. Логический (N+l)- объект системы

А передает к N-объекту своей системы запрос, конечная цель которого состоит в том, чтобы вызвать ответную реакцию логического (N+ 1)- объекта системы В. На пути к этой цели N-объект системы А обращается к услугам (N-1)-объекта своей системы, тот, в свою очередь, — к услугам (N-2)-объекта и т.д., вплоть до логического объекта уровня 1, который обеспечивает использование физической среды для передачи битов, несущих запрос от системы А к системе В. Логический объект уровня 1 системы В, приняв эти биты, формирует соответствующую индикацию для логического объекта уровня 2 своей системы, тот сообщает об этом логическому объекту уровня 3 и т.д. «вверх» до тех пор, пока индикация приема запроса не достигнет логического (N+ 1)-объекта системы В.

Далее, в общем случае, происходит обратный процесс. Отклик логического (N+1)-объекта системы В передается к системе А с привлечением услуг N-объекта, затем — (N-1)-объекта и т.д. в системе В, а прием уровнем 1 системы А битов, которые доставили отклик, интерпретируется логическими объектами системы А как подтверждение системой В приема отправленного к ней запроса. Это подтверждение проходит в системе А уже понятным читателю путем «вверх», пока не достигнет отправившего запрос логического (N+l)- o6beKTa.

Сказанное иллюстрирует рис. 9.2, на котором запрос, индикация, отклик и подтверждение фигурируют как имена сервисных примитивов.

Взаимодействие между логическими (N)-объектами двух взаимодействующих открытых систем происходит в соответствии с (М)- протоколом. Информация, обмен которой поддерживает (N)-протокол, оформляется в так называемые протокольные блоки данных (N)-PDU (protocol data units).

Для передачи (N)-PDU логический (N) -объект обращается к услугам расположенного ниже (N-1)-уровня и передает к нему свои PDU

всоставе сервисных блоков данных (N- 1)-SDU (service data units),

используя сервисные (N-1)-примитивы. Логический (N-1)-объект одной системы взаимодействует с логическим (N- 1)-объектом другой системы

всоответствии с (N-1) -протоколом, вводя содержимое (N-l)-SDU в протокольные блоки данных (N-l)-PDU, то есть дополняя каждый (N-l)- SDU управляющей информацией протокола (N-l)-PCI (protocol control information). Далее, для передачи (N-1)-PDU происходит обращение к услугам (N-2)-уровня и т.д.

Сказанное иллюстрирует рис. 9.3.

Рис. 9.3. Протокольные и сервисные блоки данных

9.2. СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ Х.25

Х.25 представляет собой комплект протоколов трех нижних уровней модели OSI, разработанный МККТТ для интерфейса между терминалами пользователей и сетью с коммутацией пакетов. Протоколы Х.25 использовались для создания всемирной сети коммутации

262 Глава 9___________________________________.

пакетов. В этой сети информация пользователей инкапсулируется (заключается) в пакеты, содержащие данные об адресации о последовательности пакетов и контроле ошибок, а также сведения о пользователе или приложении. Пакеты передаются по виртуальным каналам между терминалом Х.25 конечного пользователя DTE (Data Terminal Equipment) и окончанием канала двусторонней передачи данных

DCE (Data Circuit-Terminating Equipment), используемого в качестве канала доступа к сети пакетной коммутации.

Первая рекомендация Х.25 была утверждена на 6-й пленарной ассамблее МККТТ в 1976 г., а переработанные версии появлялись в 1980 и 1984 гг. К началу 80-х годов протоколы Х.25 уже широко применялись для передачи данных во всем мире, особенно между удаленными терминалами и центральными системами. Стандарты ISDN, рассмотренные в главах 3, 4 данного тома, разрабатывались с учетом поддержки сетей Х.25.

Протокол Х.25 использует неоднократно упоминавшийся в этой книге протокол доступа к звену данных LAPB (Link Access Protocol — Balanced), который был специально разработан для обеспечения надежной передачи данных через звено. Первоначально ориентированный на каналы с низким качеством, протокол LAPB использует принцип, согласно которому каждый узел в сети должен проверять каждый блок данных уровня 2 (кадр), как только он получен, и определять, может ли этот кадр маршрутизироваться к ближайшему узлу или он должен быть передан повторно. Другой принцип, который связан с Х.25, заключается в том, что повторная передача осуществляется к узлу, который детектировал ошибку, из ближайшего к нему узла, принявшего верный кадр. Это означает, что каждый узел должен обеспечивать контроль, что требует затрат на оборудование и вводит задержки в маршрутизацию данных.

Во время появления сетей Х.25 (а они функционируют с конца 60-х годов) такой уровень контроля ошибок был необходим, поскольку он учитывал характеристики существовавших тогда физических коммуникационных линий. Х.25 хорошо работает в ситуациях, когда не могут быть обеспечены каналы связи с высокой надежностью. В областях, где развернуты оптоволоконные сети, Х.25 вряд ли может считаться подходящим выбором, тем более, при наличии такой технологии, как Frame Relay (ретрансляция кадров).

На рис. 9.4 показан пример взаимодействия сетей Х.25 с использованием межсетевых шлюзов Х.75 и устройств сборки-разборки