Взаимосвязь открытых систем

 

Пакеты поступают на прием не в той последовательности, в которой они были переданы, поэтому приходиться выполнять функции связанные со сборкой пакетов.

 

Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла максимально приближенного  к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации (УК) отправляет пакет в другой смежный узел, и так до тех пор, пока пакет не будет принят.

 

            Все узлы, окружающие данный УК ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2 и т.д. ранг.

 

Пакет сначала посылается в узел первого ранга, при неудаче –  в узел второго ранга и т.д.

 

            Эта процедура называется алгоритмом  маршрутизации. Существуют алгоритмы, когда узел передачи выбирается случайно, и тогда каждая датаграмма будет идти по случайной траектории.

 

Датаграммный режим объединяет в себе сетевой и транспортный уровень, поэтому протокол передачи сети

Internet

 называется протоколом

TCP

/

IP

, где протокол  ТСР – протокол четвертого  транспортного уровня, а 

IP

 – сетевой  протокол.

 

Датаграммный  режим используется, в частности, в 

Internet

 в протоколах

UDP

(

User

 

Datagram

 

Protocol

) и

TFTP

(

Trivial

 

File

 

Transfer

 

Protocol

).

 

 

 

 

Рисунок 6 - Датаграммный метод передачи

 

 

2.   

Виртуальный метод (ВМ).

 

В ВМ предполагается предварительное  установление маршрута передачи всего  сообщения от отправителя до получателя с помощью специального служебного пакета – запроса на соединение, рисунок 7. Для этого пакета выбирается маршрут, который в случае согласия получателя этого пакета на соединение закрепляется для прохождения по нему всего трафика. Т.е. пакет запроса на соединение как бы прокладывает путь через сеть, по которому пойдут все пакеты, относящиеся к этому вызову. В этом есть что-то общее от процедуры коммутации каналов, когда сигнал запроса проходит через сеть, и в соответствии с его путем, происходит коммутация сквозного канала, по которому потом пойдут данные. Здесь есть принципиальное отличие, которое отражено уже в названии самого соединения. В телефонной сети коммутируется реальный физический тракт, а в пакетной сети – воображаемый (виртуальный) тракт. Виртуальным он называется потому, что ему соответствует не сам канал, а логическая связка между отправителем и получателем.

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Виртуальный метод передачи

 

 

В виртуальной сети абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты

k

-ого виртуального соединения, пришедшие  из 

i

-ого канала следует направлять  в 

j

-й канал. Т.о. виртуальное  соединение существует только  в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный  пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив какой объем памяти понадобится для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.

 

Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению и в том же порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись  от концевиков и заголовков, образуют передаваемое сообщение, которое направляется на 7 уровень. Виртуальное соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов, специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах. Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации и обладает всеми преимуществами методов коммутации каналов и пакетов.

 

Преимущества режима ВС перед датаграммным заключается в обеспечении упорядоченности  пакетов, поступающих в адрес  получателя и сравнительной простоте управления потоком данных вдоль  маршрута в целях ограничения нагрузки в сети и возможности предварительного резервирования ресурсов памяти на узлах коммутации.

 

К недостаткам следует отнести  отсутствие воздействия изменившейся ситуации в сети на маршрут, который  не корректируется до конца связи. Виртуальная сеть в значительно меньшей степени подвержена перегрузкам и зацикливанию пакетов, за что приходится платить худшим использованием каналов и большей чувствительностью к изменению топологии сети

4 МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ НА  АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

 

 

4.1 Характеристика стандартов и  протоколов.

 

 

 

            Для организации эффективного  взаимодействия  между разнотипными  компьютерами в компьютерных  сетях был разработан международный  стандарт, в котором описана архитектура взаимодействия открытых систем.

 

Протокол определяет, каким образом  одно приложение связывается с другим. Эта связь программного обеспечения  подобна диалогу: «Я посылаю Вам  эту порцию информации, затем Вы посылаете мне обратно то-то, потом  я отправлю Вам это. Вы должны сложить все биты и послать обратно общий результат, а если возникнут проблемы, Вы должны послать мне соответствующее сообщение».  Протокол определяет, как различные части полного пакета управляют передачей информации. Протокол указывает, содержит ли пакет сообщение электронной почты, статью телеконференции или служебное сообщение. Стандарты протокола сформулированы таким образом, что принимают во внимание возможные непредвиденные обстоятельства. Протокол также включает правила обработки ошибок.

 

Вычислительная система, отвечающая стандартам, принятым в концепции  взаимодействия открытых систем, будет  открыта для взаимодействия с  любой другой системой, отвечающей этим же стандартам.

 

Стандарты протоколов физического  уровня.

 

Функции протоколов физического уровня (уровень 1) обеспечивают взаимодействие процедур канального уровня с физической средой передачи, по которой передается сигнал. В этих стандартах, как правило, описываются принципы построения устройств преобразования сигналов (модемов) и межуровневых интерфейсов, описывающих как уровень 1 связывается с уровнем 2, предоставляя ему свои услуги.

 

 

 

 

Стандарты протоколов канального уровня.

 

В качестве основных функций канального уровня можно перечислить следующие:

 

·        Синхронизация  по кодовым комбинациям (по байтам);

 

·        Разбиение  потока информации, поступающего из физического  уровня, на сегменты (блоки информации), которые называются кадрами канального уровня, и формирования кадров канального уровня из протокольных единиц (для  сетей с коммутацией пакетов – это пакеты), поступающих на канальный уровень вышележащего сетевого уровня;

 

·        Распознавание  кадров, передаваемых между станциями  компьютерных сетей (каждый кадр имеет  адрес станции передавшей его);

 

·        Обеспечение  возможности передачи информации любым кодом (прозрачности по кодам);

 

·        Обеспечение  коррекции ошибок, возникающих при  передаче информации.

 

Протоколы канального уровня можно  разделить на две группы: байт- и  бит-ориентированный протоколы. Информация, передаваемая с их помощью, рассматривается соответственно на уровне одного байта или бита, и наименьшей обрабатываемой единицей информации являются байт или бит.

 

Байт-ориентированные протоколы  – это процедуры управления каналом  передачи данных, в которых для функции управления применяются структуры определенных знаков первичного кода, например, стандартного американского национального кода

ASCII

.

 

Бит-ориентированный протокол –  управление каналом производится посредством  анализа битовых последовательностей, представляющих собой поля кадра канального уровня.

 

При передаче через канал связи, информация представляется в виде кадра, состоящего из собственного блока данных и служебной части, в которую  входят поля, определяющие начало кадра, адресную часть и поле управления. В качестве примера рассмотрим несколько протоколов канального уровня.

 

Байт-ориентированный протокол BSC (Binary Synchronous Communication) разработан фирмой IBM в 1968 году, рисунок 8.

SYN 

SYN 

SOH 

Заголовок 

STX 

Поле данных 

ETX или ETB 

BCC

 

1 байт 

1 байт 

1 байт 

 

1 байт 

 

1 байт 

 

 

 

           

 

 

Рисунок 8 - Формат кадра BSC.

 

 

SYN – синхросимвол (СИН).

 

SOH – начало  заголовка (НЗ).

 

STX – начало  текста (НТ).

 

ETX – конец  текста (КТ).

 

ETB – конец  блока (КБ).

 

BCC – контрольная сумма.

 

Контрольная сумма получается на передающей стороне путем суммирования всех знаков кадра. На приемной стороне вновь  рассчитывается контрольная сумма. Принятая в составе кадра и  посчитанная на приемной стороне  контрольные суммы должны совпадать, в противном случае, кадр считается принятым неверно.

 

Для обеспечения прозрачности по кодам  перед каждым символом, встречающимся  внутри информационного блока, совпадающим  по виду со служебным, передается символ OLE. На приемной стороне он автоматически удаляется. Описанная процедура позволяет на приемной конце различать действительно служебные символы и символы, совпадающие по виду со служебными, встречающимися в информационном блоке в поле данных. Если бы внутри информационного блока был принят, например, символ «конец текста» или «конец блока», прием кадра прекратился бы преждевременно и, следовательно, данный кадр был бы принят неверно.

 

Бит-ориентированный протокол HDLC разработан в 1973 году международной организацией по стандартизации. Он – базовый для целого набора протоколов канального уровня, являющихся его подмножествами. В качестве стандарта для протоколов 2 уровня организацией ISO рекомендуется протокол HDLC (High Level Data Link Control).

 

Технология этого протокола  называется технологией непрерывного автоматического запроса на повторение и названа так потому, что станциям разрешено запрашивать автоматически другую станцию и производить другую станцию передачи данных и производить повторную передачу данных. При этом предполагается использовать как полудуплексный, так и дуплексный режим.

 

В случае сбоя последовательности принимаемых  кадров система может:

 

а) послать запрос на повторную  передачу только того кадра, который  выбился из последовательности;

 

б) отбрасывать все кадры, номера которых не совпадают с ожидаемыми на приеме, даже если они были приняты без ошибок.

 

Таким образом, в основе протокола HDLC определена процедура управления потоком на уровне управления звена, а также метод коррекции ошибок путем повторной передачи. Рассмотрим структуру формата кадра HDL

C

, рисунок 9.

 

Флаг 01111110 

Адрес 

Управление 

Информация 

Контрольное поле кадра 

Флаг 01111110

 

 

 

 

 

Бит передается в канал первым.

 

 

Рисунок 9 - Формат кадра HDLC

 

Поле флага представляет собой  комбинацию битов 01111110, с помощью которой определяется начало и конец кадра.

 

Поле адреса определяет адрес первичной  или вторичной станций, участвующих  в передаче конкретного кадра.

 

Управляющее поле содержит команды  или ответы, а также порядковые номера используемые при отчетности о правильности передачи кадров канального уровня.

 

Информационное поле содержит блок информации (пакет), поступающий на второй канальный уровень с третьего сетевого уровня. Оно имеется только в кадре информационного формата.

 

Поле контрольной последовательности кадра (КПК) применяется для обнаружения ошибок при передаче данных между двумя станциями.

 

Семейство протокола HDLC.

 

 

 

 

 

Рисунок 10 - Семейство протокола HDLC.

 

            Протокол HDLC является базовым для  целой группы протоколов канального уровня, используемых как в глобальных, так и в локальных компьютерных сетях, рисунок 10:

 

·        LAPB (Link Access Procedure Balanced) – сбалансированная процедура  доступа к звену передачи данных (применяется в стандарте Х.25);

 

·        LAPD (Link Access Procedure D-channel) – предназначен для управления звеном в цифровых сетях с интеграцией служб (ЦСИС);

 

·        LLC (Logical Link Control) – управление логическим каналом;

 

·        SDLC (Synchronous Data Link Control) – синхронное управление звеном данных, разработан компанией IBM;

 

·        LAPX (расширенный LAPB). Используется в терминальных системах и в стандарте телетекса. Является полудуплексным вариантом HDLC.

 

 

Стандарты протоколов сетевого уровня.

 

-       Х.25, разработанный  МСЭ-Т для сетей с коммутацией пакетов.

 

-       TCP/IP

(

Transmission Control Protocol/Internet Protocol

). Используется в глобальной  сети 

Internet

 и в локальных сетях предприятий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Протокол Х.25.

 

 

 

Х.25 содержит сведения о процедурах подключения пакетного ООД к сети пакетной информации. Х.25 – трехуровневый, включает в себя физический, канальный и сетевой уровень модели

ISO

. В качестве физического уровня  Х.25 рассматривается стандарт Х.21.

 

В интерфейсе Х.21 двустороннего обмена данными используется две цепи

T

и

R – 

по одной для каждого направления (Т – передача, R – прием). Синхронная передача данных обеспечивается цепями

B

и

S

. При этом цепь В обеспечивает  синхронизацию байтов, т.е. оно  устанавливается в состояние  «разомкнуто» при передаче последнего бита в составе байта. По цепи