9.6.3. МНОГОУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА СВЯЗИ И ПРОТОКОЛЫ

Эталонная модель взаимодействия открытых систем. До сих пор обсуждались вопросы построения сетей, но не оговаривались требования к форме представления передаваемых данных. Оказывается, что для эффективной реализации пропускной способности каналов передачи и коммутационных узлов необходимо соблюдение определённого набора стандартных правил, которые должны быть построены по принципу некоторой иерархии, т.е. разделены на определённые уровни. Набор стандартных процедур взаимодействия и программных средств, обеспечивающих установление связи, прерывание связи при необходимости и т.п., обычно реализуется программно.

В основу многоуровневой архитектуры связи положена концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС), обеспечивающей введение стандартов на международном уровне для вновь создаваемых информационных сетей. Эталонная модель ВОС разработана Международной организацией по стандартизации (МОС) и ориентирована на

выполнение 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 элементами (логическими объектами) систем одного функционального уровня. Эталонная модель ВОС использует семь уровней, показанных на рис. 9.22. Четыре нижних уровня предоставляют сетевые услуги; три верхних уровня предоставляют услуги самим оконечным пользователям.

Уровень канала передачи данных и находящийся под ним физический уровень обеспечивают канал безошибочной связи 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 его.

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, пропускная 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.

Понятие 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 называются интерфейсами. В настоящее время наиболее проработанными являются основные стандарты Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии и МОС, на них ориентированы проекты крупных сетей.

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

Рекомендация МККТТ Х.25 охватывает соединение терминалов передачи данных

Рис. 9.22. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС)

Рис. 9.23. Взаимосвязь между архитектурами ВОС и Х.25

Рис. 9.24. Типовой формат кадра

(компьютеров и других систем и приборов пользователей) с сетью передачи данных. Общим для любых устройств пользователя является название 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 управляет 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.

Таким образом, протокол Х.25 является протоколом сопряжения, он управляет взаимодействием между ОУПД и ЛУПД. Протокол Х.25 организован по трёхуровневой архитектуре, соответствующей трем нижним уровням модели ВОС (рис. 9.23). Как и в архитектуре ВОС рис. 9.22, нижний физический уровень обеспечивает необходимое физическое соединение между ОУПД и ЛУПД. Блоку уровня канала присвоено специальное название "кадр". Типовой формат кадра показан на рис. 9.24. Начало и конец кадра обозначаются специальной восьмиразрядной комбинацией символов 01111110, обозначенной буквой . Буквой А обозначено поле адреса, У — поле управляющих символов, а поле проверочных символов, служащих для обнаружения ошибок. Буквой И обозначено информационное поле, в котором располагаются данные, полученные от вышестоящего сетевого уровня (пакет). Сетевому уровню 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 -разрядное адресное поле. Каждый пакет данных от ОУПД при установлении соединения несет свой -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 [30]. Имеются также описания протоколов других уровней архитектуры ВОС.