Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель OSI)

Для эффективной реализации пропускной способности каналов передачи и коммутационных узлов необходимо соблюдать определенный набор стандартных процедур (правил) взаимодействия и программных средств, обеспечивающих установление связи, прерывание связи и т.п. Все эти процедуры и правила составляют многоуровневую архитектуру связи. Ее основой является концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Эталонная модель ВОС разработана Международной организацией по стандартизации (МОС) и предназначена для выполнения следующих функций:

· представления данных в стандартной форме;

· связи между процессами информационного обмена и синхронизации их работы;

· управления информационно-вычислительными ресурсами;

· контроля ошибок и сохранности данных;

· управления базами данных и запоминающими устройствами;

· поддержки программ, обеспечивающих технологию передачи и обработки данных, тестирования и др.

Для упрощения разработки и реализации сетевой архитектуры каждая система разбивается на ряд квазинезависимых функциональных уровней. При этом взаимодействие систем в сети представляется в виде взаимодействия между логическими объектами систем одного функционального уровня. Эталонная модель ВОС состоит из семи уровней (рис. 11.6). Три нижних уровня предоставляют сетевые услуги; четыре верхних уровня – услуги самим оконечным пользователям.

Рис.11.6. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Уровень канала передачи данных и находящийся под ним физический уровень обеспечивают канал безошибочной передачи между двумя узлами в сети. Функция сетевого уровня состоит в том, чтобы установить адрес и маршрут для передачи пакета данных по сети от узла передачи до узла назначения. Пакет может содержать все сообщения или только часть.

Нижний из верхних уровней ВОС, транспортный уровень, обеспечивает сквозную передачу данных между абонентами сети с заданным качеством обслуживания, которое является составным параметром, определяющим характеристики взаимодействия абонентов: максимальное время установления соединения, пропускную способность, время задержки, вероятность ошибки при передаче сообщений и т.п. Уровень сеанса обеспечивает организацию диалога между абонентами сети, т.е. управление очередностью передачи данных, их приоритетом, процедурой восстановления и т.д. Уровень представления управляет и преобразует синтаксис блоков данных, которыми обмениваются оконечные пользователи (коды, форматы данных, сжатие данных, машинные языки и т.п.). Наконец, прикладной уровень служит для выполнения всех информационно-вычислительных процессов, предоставляемых пользователям через транспортную сеть: электронная почта, телетекст, факс, электронный перевод денежных средств, пакетная передача речевых сообщений и др.

Понятия о протоколах. Правила взаимодействия объектов одного уровня, называемые протоколами, определяют логическое взаимодействие. В эталонной модели ВОС принята концепция, в соответствии с которой взаимодействие объектов одного уровня обеспечивается предоставлением ему услуг смежным нижним уровнем. Правила взаимодействия объектов смежных уровней в одной системе, а также межсетевого обмена называют интерфейсами. В настоящее время наиболее проработанными являются основные стандарты Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ – в настоящее время МСЭ-Т) и МОС, на них ориентированы проекты крупных сетей.

Широкое распространение получили сети передачи данных с коммутацией пакетов в соответствии с рекомендацией (стандартом) Х.25 МККТТ. Эти сети являются сетями передачи данных общего пользования, предоставляющими услуги трех нижних уровней эталонной модели ВОС.

Рекомендация МККТТ Х.25 охватывает соединение терминалов передачи данных (компьютеров и других систем и приборов пользователей) с сетью передачи данных. Общим для любых устройств пользователя является оконечное устройство передачи данных (ОУПД). Соединение этого устройства с сетью осуществляется через специальное линейное оборудование, называемое линейным устройством передачи данных (ЛУПД). Обычно ОУПД требует установления соединения с другим ОУПД с помощью сети. Доступом ОУПД к сети является ЛУПД, с которым это ОУПД соединяется. Сеть обеспечивает управление соединением между устройствами ЛУПД. Протокол Х.25 управляет только обменом данных между ОУПД и ЛУПД на каждом конце и является протоколом сопряжения.

Протокол Х.25 организован по трехуровневой архитектуре, соответствующей трем нижним уровням модели ВОС (рис. 11.7). Как и в архитектуре ВОС, нижний физический уровень обеспечивает необходимое физическое соединение между ОУПД и ЛУПД. Блоку уровня канала присвоено специальное название “кадр”. Типовой формат такого кадра показан на рис. 11.8. Начало и конец кадра обозначаются специальной восьмиразрядной комбинацией символов 01111110, обозначенной буквой Ф. Буквой А обозначено поле адреса, У- поле управляющих символов, а ПС – поле проверочных символов, служащих для обнаружения ошибок. Буквой И обозначено информационное поле, в котором располагаются данные, полученные от вышестоящего сетевого уровня (пакет). Сетевому уровню модели ВОС в протоколе сопряжения Х.25 соответствует уровень пакетов. Между ОУПД и ЛУПД, с которым оно соединяется, может быть установлено до 4096 каналов. С этой целью применяется 12-разрядное адресное поле.

Рис.11.7. Взаимосвязь между архитектурами ВОС и Х.25

Рис.11.8. Типовой формат кадра

Каждый пакет данных от ОУПД при установлении соединения несет свой 12-разрядный номер логического канала. Очередной задачей уровня пакетов протокола Х.25 является предоставление процедур для реализации каждой услуги, включая процедуры установления соединения и разъединения, защиты от ошибок. Подробности процедур уровня пакетов, а также различные форматы пакетов, механизмы управления потоком в протоколе Х.25 описаны в специальной литературе. * Там же описаны протоколы других уровней архитектуры ВОС.