Взаимосвязь открытых систем

1 ВЗАИМОСВЯЗЬ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ……………

 

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ  СЕТИ ПД И СТРУКТУРА ЕЕ СЛУЖБ……………………….

 

 

3 МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ И РЕЖИМЫ  ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ…………………………………………………

 

 

4 МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ НА  АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА  КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ……………………………

 

1 ВЗАИМОСВЯЗЬ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ

 

Связь представляет собой совокупность сетей и служб связи, рисунок 1. Служба электросвязи – это комплекс средств, обеспечивающий представление  пользователям услуг. Вторичные  сети обеспечивают транспортировку, коммутацию сигналов в службах электросвязи, первичные снабжают вторичные каналами. Составной частью соответствующей службы является оконечное оборудование, которое располагается у пользователя. Служба передачи данных может предоставлять и услуги телефонной сети. Она входит в состав служб ДЭС, которые обеспечивают передачу разнообразной нетелефонной информации.

 

 

 

 

Рисунок 1 - Совокупность сетей и  служб связи.

 

 

Эталонная модель ВОС – наиболее общее описание структуры построения стандартов. Она определяет принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и представляет собой основу для обеспечения возможности параллельной разработки множества стандартов, которые требуются для ВОС.          

 

Стандарт ВОС должен определять не только эталонную модель, но и  конкретный набор услуг, удовлетворяющих эталонной модели, а также набор протоколов, обеспечивающих удовлетворение услуг, для реализации которых они разработаны.

 

            В качестве эталонной модели  в 1993 году утверждена семиуровневая  модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на взаимно подчиненные уровни, рисунок 2. Уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень потребляет услуги, самый нижний только предоставляет их.

 

            В семиуровневой модели протоколы  нижних уровней (1-3) ориентированы  на передачу информации, верхних  (5-7) – на обработку информации. 4 уровень ближе по свои функциям  к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним (5-7), поэтому его относят к нижнему уровню.

 

            Задача всех семи уровней –  обеспечение надежного взаимодействия  прикладных процессов. При этом  под прикладными процессами понимают  процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации для пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Уровни подстраховывают и проверяют работу друг друга.

 

Протоколы верхнего уровня (5-7).

 

            Седьмой уровень - прикладной  уровень является основным, именно  ради него существуют все остальные уровни. С ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах (получение протоколов для факса, телекса и видеотекста). Прикладной уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы в процессе совместного решения заранее известной задачи.

 

            Шестой уровень – это уровень  представления. Он определяет  процедуру представления передаваемой информации в нужную сетевую форму (преобразование символов двоичному коду

ASCII

). В сети, объединяющей разнотипные  компьютеры, информация, передаваемая  по сети, должна иметь определенную  единую форму представления.

 

            Пятый уровень называется уровнем сессий. Он предназначен для организации, синхронизации диалога сеанса связи.

 

            Четвертый уровень – транспортный  уровень. Основная задача –  найти свободный от ошибок  и экономно оптимальный маршрут  для передачи данных. Здесь обнаруживается и исправляется ошибка от начала до конца.

 

            Третий уровень – сетевой,  прокладывает путь через сеть, обслуживает подключение, поддерживает  связь и после того, как сеанс  заканчивается, разъединяет. На  этом уровне формируются пакеты из полученных данных и адресуются.

 

            Второй уровень – канальный,  представляет собой комплекс  процедур и методов управления  каналом передачи данных, организованный  на основе физического соединения, он обеспечивает обнаружение  и исправление ошибок.

 

            Первый уровень – физический, обеспечивает непосредственную  взаимосвязь со средой передачи. Он определяет механический и  электрический характеристики, требуемые  для подключения, поддержания  соединения и отключения физической  цепи. Здесь определяются правила передачи каждого бита через физический канал. Канал может передавать несколько бит сразу (т.е. параллельно) или последовательно.

 

            На каждом уровне используются  определенные протоколы, которые  стандартизируются Международной Организацией по Стандартизации

ITU

-

TS

. Протоколы 

ITU

-

TS

 

используются для общественных сетей и частных. Функции уровней 4-7 почти идентичны.

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Структура эталонной  модели ВОС

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СЕТИ ПД И СТРУКТУРА ЕЕ СЛУЖБ

 

 

            Передача данных (ПД) – это вид  электросвязи, обеспечивающий обмен  сообщениями между прикладными  процессами пользователей (ППП), удаленных ЭВМ с целью обработки  вычислительными средствами. Сеть  ПД – организационно-техническая  структура, состоящая из узлов коммутации и каналов связи, соединяющих узлы связи между собой и с оконечным оборудованием, и предназначена для передачи данных между разнесенными точками.

 

            Служба ПД – организационно-техническая  структура, базирующаяся на сети данных или передачи данных, включающая оконечное оборудование данных и предоставляющая пользователям услуги передачи данных.

 

            Из этих определений следует,  что услуги передачи данных  предоставляют пользователям только  службы ПД, а сети – только услуги переноса сигналов между точками размещения пользователей. На рисунке 3 показано, что сеть ПД включает в свой состав как сеть данных с КП, так и сети доступа, с помощью которых абоненты соединяются с сетью данных.

 

  Сеть ПД заканчивается аппаратурой окончания канала данных – АКД. Интерфейс АКД/ООД является границей сети ПД и точкой взаимодействия этой сети с оконечным оборудованием данных (ООД). Узлы коммутации пакетов (УКП) включают три нижних уровня (1-3) протоколов эталонной модели взаимодействия открытых систем по рекомендации МСЭ, а ООД – помимо трех нижних уровней, еще и протоколы верхних уровней.

 

            В отличие от протоколов нижних  уровней, МСЭ не регламентирует  протоколы верхних уровней, оставляя  этот вопрос на согласование  пользователей.

 

            Доступ ООД к сетям данных  осуществляется, таблица 1:

 

1    

По прямому соединению (с помощью  арендованных каналов или выделенных лини доступа);

 

2    

По коммутируемому соединению (при  помощи сети общего пользования другого  типа, чаще всего ТФОП).

 

В России в качестве сети доступа  в основном используется сеть ТФОП, но могут применяться и другие сети, например,

ISDN

.

 

 

Таблица 1 - Нормы на сети ТФОП в сравнении  с сетями Х.25

 

Параметр 

1 

2

 

Время установки  соединения, с 

3-12 

1-2

 

Потери вызовов, % 

3-13 

0,5-3

 

Коэффициент необнаруженных ошибок 

5×10-4 

 

 

 

 

Доступ ООД, рисунок 4, работающих в  стартстопном режиме, в сеть ПФ-КП осуществляется через устройство сборки-разборки пакетов  – СРП. В зависимости от типа оконечного оборудования – стартстопного (асинхронного) или пакетного  (синхронного) – и от типа соединения различают четыре схемы доступа.

 

 

Рисунок 4 - Схема доступа ООД  к сети ПФ

 

 

Процесс передачи данных начинается с момента, когда некоторый прикладной процесс пользователя-отправителя создает файл или несколько файлов, которые должны быть отправлены по адресу прикладного процесса пользователя-получателя и дает сигнал на их передачу. С этого момента ППП отправителя начинает взаимодействовать с протоколами верхних уровней ООД отправителя, которые с помощью протоколов нижних уровней передают файлы по сети ПД в ППП получателя. Процесс передачи данных заканчивается, когда файлы оказываются в той области памяти ЭВМ получателя, которая закреплена за ППП адресата.

 

3 МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ И РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ

 

 

            Распределение потоков сообщений  с целью доставки каждого сообщения  по адресу осуществляется на  узлах коммутации с помощью  коммутационных устройств. Система  распределений потоков сообщений  в УК получила название системы коммутации. Под коммутацией в сетях ПДИ условимся понимать совокупность операций, обеспечивающих в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом. В системах ПД нашел применение метод КП, который является разновидностью коммутации с накоплением. При коммутации с накоплением (КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него информацию. Затем эта информация передается через узлы коммутации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов, информация запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении.  При КП сообщения разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет установленную максимальную длину. Эти пакеты нумеруются и снабжаются адресами и прокладывают себе путь по сети (методом передачи с промежуточным хранением), которая их коммутирует. Т.о. множество пакетов одного и того же сообщения может передаваться одновременно, что и является одним из главных преимуществ систем КП (передача данных напоминает течение по трубе), таблица 2. Приемник в соответствии с заголовками пакетов выполняет сшивку пакетов в исходное сообщение и отправляет его получателю. Благодаря возможности не накапливать сообщения целиком в узлах коммутации не требуется внешних запоминающих устройств, и вполне можно ограничиться оперативной памятью, а в случае ее переполнения использовать различные механизмы «притормаживания» передаваемых пакетов в местах их генерации.

 

            Части одного и того же сообщения могут в одно и тоже время находиться в различных каналах связи, более того, когда начало сообщения уже принято, его конец отправитель может еще даже не передавать в канал.

 

Таблица 2 - Параметры метода КП

 

Параметры ПД 

КП

 

Скорость передачи 

Средняя

 

Избыточность 

Наибольшая

 

Возможность диалога 

Есть

 

Задержка установления соединения 

Наименьшая

 

Использование канала 

Наилучшее

 

Потребность в промежуточной памяти 

Ограниченная

 

Вероятность отказа из-за занятости  каналов 

Средняя

 

Возможность работы абонентов с  разными скоростями и типами терминалов 

Есть

 

 

 

            В сети с КП следующий процесс  передачи, рисунок 5:

 

Вводимое в сеть сообщение разбивается  на части - пакеты длиной обычно до 1000-2000 единичных интервалов, содержащие адрес ОП получателя. Указанное разбиение осуществляется или в оконечном пункте, если он содержит ЭВМ, или в ближайшем к ОП УК;

 

Если разбиение сообщения на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК целого сообщения;

 

В узле ПК пакет запоминается в  оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу определяется канал, по которому он должен быть передан;

 

Если этот канал к соседнему  узлу свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в котором повторяется та же операция;

 

Если канал к соседнему узлу занят, то пакет может небольшое  время храниться в ОЗУ до освобождения канала;

 

При хранении пакеты устанавливаются  в очереди по направлению передачи, причем длина очереди не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти ОЗУ и их передача должна быть повторена.

 

            Пакеты, относящиеся к одному  сообщению, могут передаваться  по разным маршрутам в зависимости  от того, по какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут пойти к адресату. В связи с тем, что время прохождения до сети пакетов одного сообщения может быть различным (в зависимости от маршрута и задержек в УК), порядок их перехода в ОП (к получателю) может не соответствовать порядку пакетов.

 

 

 

 

 

Рисунок 5 - Метод КП

 

 

Способы пакетной коммутации

 

            Существует два способа пакетной  коммутации. Первый способ – это  способ датаграммной, второй –  способ виртуальных соединений.

 

1.   

Датаграммный метод (ДМ).

 

ДМ эффективен для передачи коротких сообщений. Он не требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами, рисунок 6. Термин датаграмма применяют для обозначения  самостоятельного пакета движущегося  по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными маршрутами. Эти маршруты определяются сложившейся динамической ситуацией на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным маршрутным признаком, куда входит и адрес получателя.