3.6. Протоколы прикладного уровня

Три верхних уровня Эталонной модели взаимодействия открытых систем - сеансовый, представительный и прикладной уровень определяют протоколы, ориентированные на приложения. Протоколы этих уровней обеспечивают прикладные процессы пользователей средствами обмена информацией с другими (удаленными) прикладными процессами, необходимыми для распределенной обработки информации. Протоколы верхних уровней устанавливают стандартные для компьютерной сети процедуры выполнения прикладных функций.

Назначение каждого из уровней и выполняемые им функции были рассмотрены в рамках Эталонной модели взаимодействия открытых систем. При этом следует отметить, что сеансовый уровень тесно связан с транспортным уровнем и подготавливает для него информацию, необходимую для успешной организации транспортного соединения. В частности на данном уровне осуществляется организация и логическое подключение устройств (портов) к процессам. Основными функциями сеансового уровня являются:

• определение места (адреса), где выполняется запрашиваемая функция или где располагаются запрашиваемые данные;

• установление связи с узлом, где расположена запрашиваемая функция или данные, получение согласия на установление;

• проверка необходимых ресурсов (буферов) для обмена;

• проверка программного обеспечения.

В свою очередь, службы и протоколы прикладного уровня являются основой для построения различного сетевого программного обеспечения и, в первую очередь, сетевых операционных систем.

Следует подчеркнуть, что в обязанности различных элементов прикладного уровня входит не обеспечение специальных прикладных служб, а создание средств, с помощью которых организуется открытый доступ к соответствующим службам. В дополнение к этому относительная независимость прикладного уровня от других уровней Эталонной модели взаимодействия открытых систем позволяет создавать достаточно универсальные сетевые программные продукты.

Объект прикладного уровня включает в свой состав общие элементы прикладной службы и несколько специальных элементов прикладной службы. Общий элемент прикладной службы обеспечивает выполнение функций, свойственных всему прикладному уровню.

Так, элемент службы управления ассоциацией ответственен только за установление и освобождение логического соединения (ассоциации) между двумя специальными элементами прикладной службы, а элемент службы удаленной обработки - за инициирование операций в удаленном специальном элементе прикладной службы и получение от него результатов операций.

Специальный элемент прикладной службы ориентирован на выполнение определенных, свойственных только ему, функций (служб). К специальным элементам прикладной службы относятся элементы:

• передачи, доступа и управления файлами, предоставляющие пользователям возможность работы с удаленными файловыми системами и передачи файлов от одной системы к другой;

• передачи и обработки заданий, позволяющие формировать управляющую последовательность для управления удаленными заданиями;

• виртуального терминала, позволяющие осуществлять эффективный и гибкий доступ терминала к компьютерной сети;

• обработки сообщений.

Стандартизация обеспечивает взаимодействие пользователей файловых систем в процессе передачи, доступа или управления хранящейся информацией таким образом, как если бы файлы хранились в самих этих системах. В качестве пользователя файловых систем выступает прикладной процесс, называемый процесс-клиент. Процесс, с помощью которого организуется доступ к удаленному накопителю файлов (файл-серверу), получил название процесс файл-сервер. В качестве поставщика средств, с помощью которых процесс-клиент получает доступ к удаленному накопителю файлов, выступает специальный элемент прикладной службы передачи, доступа и управления файлом. Работа с файлами осуществляется с помощью трех взаимодействующих объектов: контроллера, объекта-источника и объекта-приемника. Основные функции управления доступом и передачей файлов берет на себя контроллер, который в соответствии с заданным протоколом осуществляет координацию и управление передачей информации между объектом-источником и объектом-приемником.

С целью обеспечения различных режимов работы службы все множество выполняемых ею функций разбито на классы:

1. Передачи, обеспечивающий пересылку файлов или их частей между системами.

2. Управления, обеспечивающий управление виртуальным файлохранилищем с помощью сети независимых подтверждаемых обменов.

3. Передачи и управления, являющийся комбинацией первых двух классов.

4. Доступа, обеспечивающий процессу-клиенту возможность выполнения последовательности операций, необходимых при доступе к файл-серверу.

5. Неограниченный класс, оставляющий выбор функциональных блоков за разработчиком прикладных программ.

Учитывая множество различных программных продуктов в области управления файлами, стандартом определена модель виртуального хранилища файлов, которая является общей моделью, используемой для описания файлов и их атрибутов. Все службы и протокол передачи, доступа и управления файлом ориентированны на взаимодействие с виртуальным хранилищем файлов. При работе с реальной системой хранения данных устанавливается соответствие элементов между ней и виртуальным файлохранилищем. Это является частью процесса создания так называемого «рабочего окружения», которое создается службой и протоколом передачи, доступа и управления файлом. Рабочее окружение позволяет процессам идентифицировать друг друга, определять необходимый файл, устанавливать атрибуты файла, подключать управление файлом, а также задавать режимы и фазы работы службы передачи, доступа и управления файлом.

Документом ISO/DIS 8831 определена служба передачи и обработки заданий, которая обеспечивает распределенную обработку заданий в компьютерных сетях, соответствующих Эталонной модели взаимодействия открытых систем. Совместно с одноименным протоколом эта служба определяет правила взаимодействия удаленных прикладных элементов различных открытых систем. Элементы службы взаимодействуют между собой посредством обмена протокольными блоками данных, называемыми в данном случае спецификацией работы.

Спецификация работы содержит управляющую часть спецификации и документы. В управляющую часть спецификации работы включены поля, содержащие информацию, необходимую для выполнения заданной операции. Документ является информационной частью спецификации работы, определяющей взаимодействие между поставщиком службы передачи и обработки заданий и пользователем этой службы. Концептуальное взаимодействие между поставщиком и пользователем службы передачи и обработки заданий определяется ее примитивами (абстрактное представление взаимодействий через точки доступа услуг между уровнями Эталонной модели). Служба обеспечивает: ввод задания, полученного от пользователя; формирование запросов выполнения заданий; доставку документов получателям; контроль документов и др.

С целью предоставления возможности подключения различных терминалов к компьютерной сети разработана концепция виртуального терминала. Виртуальный терминал представляет собой некоторый гипотетический терминал, обобщающий в себе характерные свойства заданного класса устройств (терминалов). Виртуальный терминал реализуется с помощью специального элемента прикладной службы, определенного в документе ISO/DIS 9040.2 Международной организации стандартов. При этом оконечная сторона (пользователь сети) преобразовывает оконечную информацию своего терминала в формат виртуального терминала для передачи в компьютерную сеть. Правила преобразования задаются с помощью протокола виртуального терминала (Virtual Terminal Protocol - VTP), изложенного в документе ISO/DIS 9041.2. Целью этого стандарта является определение алгоритмов взаимодействия протокольных модулей для обеспечения базисного класса службы виртуального терминала. Стандарт определяет следующие основные функции протокола виртуального терминала: установление и завершение ассоциации виртуального терминала, согласование, управление диалогом, передача данных, управление доставкой, обработка ошибок. Далее стандарт специфицирует: наборы процедур для ориентированной на соединение передачи данных и управляющей информации, синхронный и асинхронный режимы работы, средства согласования процедур и параметров службы, а также форматы и правила формирования блоков данных.

Особое место среди служб прикладного уровня занимает система обработки сообщений (Massage Handling Systems - MHS), предназначенная для обеспечения надежной передачи информации между абонентами компьютерной сети. Основной особенностью настоящей системы является асинхронность, которая заключается в том, что передача информации представляется с ее промежуточным накоплением. В этом смысле функционирование системы обработки сообщений похоже на работу почтовой службы. Поэтому такую систему называют также службой электронной почты. Модель и элементы службы электронной почты определены рекомендациями серии Х.400 МККТТ, которая и принята Международной организацией стандартов за основу системы обработки сообщений. Собственно рекомендация Х.400 определяет правила взаимодействия абонента (пользователя) с системой при подготовке и редактировании, а также приеме сообщений. Следующая рекомендация серии - это Х.401, которая определяет услуги базовых служб, обеспечивающих передачу сообщений и поддержку работы системы обработки сообщений. В частности, рекомендация Х.408 описывает правила преобразования кодов и форматов, а рекомендация Х.409 определяет синтаксис и систему обозначений передаваемых данных. Самой объемной рекомендацией этой серии является рекомендация Х.410, которая содержит описание общих методов системы обработки сообщений. Рекомендация X.411 содержит описание протоколов служб передачи сообщений. Ряд других рекомендаций этой серии описывают такие процедуры, как доступ к телематическим и телексным установкам и тому подобное.

Пользователь может являться отправителем или получателем сообщений. Чтобы послать сообщение, пользователь подготавливает его в соответствующем виде и синтаксисе. Для этого используются почтовые программы, имеющиеся в большинстве современных компьютерных сетей. Сообщение, сформированное с помощью специального прикладного процесса, называемого агентом пользователя, пересылается подключенному к нему агенту передачи сообщений, используя для этого стандартные примитивы службы обработки сообщений. Агент передачи сообщений представляет собой некоторый виртуальный почтовый сервер. Используя стандартные протоколы обмена, агенты передачи сообщений обеспечивают передачу информации между агентами пользователя. Основная структура передаваемых сообщений состоит из так называемого конверта и содержимого сообщения. Конверт содержит адресную и управляющую информацию, необходимую для передачи информации в системе передачи сообщений. Содержимое сообщения фактически является той информацией, которую отправитель хочет передать получателю.

Совокупность всех агентов пользователя и агентов передачи сообщений представляет собой систему обработки сообщений. В свою очередь, система обработки сообщений совместно с пользователями образует среду обработки сообщений. Функционирование системы обработки сообщений поддерживается службой передачи сообщений. Различают пять категорий услуг, предоставляемых службой передачи сообщений. В первую очередь - это базовая служба передачи сообщений, предоставляющая услуги по индикации и управлению передачей сообщений. Следующая категория услуг определяет услуги подачи и доставки, предоставляя пользователю возможность выбора категории доставки и ряд сервисных услуг. Категория услуг преобразования предоставляет возможность преобразования или запрета преобразования для конкретных сообщений. Услуги запросов позволяют агенту пользователя запрашивать информацию, относящуюся к управлению работой системы передачи сообщений. Категория услуг статусов и информирования позволяет переназначать получателя, а также изменять величину отсрочки доставки сообщений. Это позволяет передавать и обрабатывать информацию в различные, наиболее удобные моменты времени как для компьютерной сети, так и для ее абонентов, существенно снижая стоимость передачи подобных сообщений.

Рассмотренные выше протоколы прикладного уровня являются базовыми и позволяют организовать взаимодействие компьютерной сети практически с любыми пользовательскими системами.