- •Организация вычислительных систем
- •Часть II «Сети эвм» Краткий конспект лекций Содержание
- •Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •Уровни эталонной модели
- •Функции уровней
- •Правила описания сервиса
- •Локальные вычислительные сети
- •Топологии локальных сетей
- •Среды передачи информации
- •Методы кодирования информации
- •Методы управления обменом в сети типа «активная звезда»
- •В сети типа «шина»
- •В лвс типа «кольцо»
- •Контроль правильности передачи
- •Функции аппаратуры локальных сетей
- •Сетевые адаптеры
- •Пример реализации сетевого адаптера Ethernet
- •Другие сетевые устройства
- •Аппаратура лвс
- •Аппаратура сети Ethernet
- •Аппаратура сети Fast Ethernet
- •Аппаратура сети Gigabit Ethernet
- •Аппаратура сети Token Ring фирмы ibm
- •Аппаратура сети Arcnet
- •Аппаратура сети fddi
- •Аппаратура сети 100vg-AnyLan
- •Уровни моделиOsi
- •Прикладной уровень
- •Уровень представления
- •Сеансовый уровеньOsi
- •Основные понятия.
- •Фазы и услуги сеансового сервиса
- •Функциональные группы и сервисные подмножества
- •Транспортный уровеньOsi
- •Сетевой уровень osi Структура системы передачи данных
- •Задачи сетевого уровня
- •Протоколы сетевого уровня
- •Протоколы сетевого уровня в сетях с коммутацией пакетов
- •Рекомендация х.25 мкктт
- •Уровень управления информационным каналом Типы протоколов
- •Протокол bsc
- •Протокол hdlc
- •Каналы t1/e1
- •Метод биполярного кодирования
- •Синхронизация
- •Кадровая синхронизация
- •Мультиплексирование
- •Типичная структура системы
- •Интерфейс bri
- •Интерфейс pri
- •Аппаратные средства абонентского комплекса
- •Дополнительные услуги сетей isdn
- •Сети Frame Relay
- •Формат кадра
- •Согласование скорости передачи
- •Типы каналов
- •Защита от ошибок
- •Сети atm
- •Быстрая коммутация пакетов
- •Типы каналов
- •Подуровни atm и режимы передачи
- •Сеть Интернет
- •Стек протоколов tcp/ip
- •Уровень I стекаTcp/ip
- •Уровень II стекаTcp/ip
- •Уровень III стекаTcp/ip
- •Уровень IV стека tcp/ip
- •Протокол ip
- •Протокол iPv6
- •Протокол tcp
- •Механизм тайм-аута ожидания подтверждения
- •Протокол udp
- •Протокол icmp
- •Маршрутизация
- •Маршрутизаторы
- •Примеры протоколов Протокол rip
- •Протокол ospf
- •Протокол igrp
- •Протокол политики маршрутизации egp
- •Протокол политики маршрутизации bgp
- •Протокол pnni
- •Литература
Эталонная модель взаимодействия открытых систем
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI—OpenSystemsInterconnection) – это идеологическая концепция, которая была утверждена МККТТ (рекомендация Х.200) и Международной организацией по стандартизации (МОС) (стандарт IS 7498). Ее появление было связано с необходимостью объединения в сети разнотипных ЭВМ (в смысле системы, серии, платформы). Сетевое ПО является очень сложным и это потребовало его разбиения на ряд иерархических уровней, стандартизации самих уровней и интерфейсов между ними.
"Открытость" в этой концепции понимается как независимость от типа (класса) ЭВМ. В единую сеть должны объединяться любые ЭВМ (ПК, мейнфреймы, рабочие станции, супер-ЭВМ, с ОС UNIX, Windows и т.д.), если выполнены те условия, которые оговариваются в данной модели.
Все сетевое ПО открытой системы делится на ряд функциональных слоев (уровней). Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС) рекомендует 7 таких уровней, показанных на рисунке.
Модель вводит единую терминологиюдля описания уровней. При этом обобщенно рассматриваются три смежных уровня, обозначаемые как уровни (N-1), (N) и (N+1).
Те элементы открытой системы, которые выполняют в ней функции N-уровня называют(N)-объектом.
(N)-службойназывается совокупность функциональных возможностей (N)-уровня и всех нижележащих уровней.
В объектах выделяются отдельные элементы, называемые (N)-функциями, а в (N)-службе – элементы, определяемые как(N)-услуги.
В процессе передачи данных между (N)-объектами устанавливается взаимодействие, определяемое как (N)-протокол(см. рис.). Это набор правил, процедур и форматов, необходимых для правильного взаимодействия (N)-объектов. Между двумя объектами взаимодействие может осуществляться с использованием нескольких протоколов.
Связь между смежными объектами в одной системе происходит через (N)-ТДС– точку доступа к (N)-службе. Между объектами может быть несколько (N)-ТДС.
Под (N)-соединениемпонимается связь между двумя или более (N+1)-объектами, которая осуществляется от одной (N)-ТДС до другой и в которой участвуют объекты (N) и всех нижележащих уровней.
Каждый объект добавляет при передаче свою служебную информацию. Данные, получаемые от верхнего уровня, включаются на текущем уровне в поле(N)-ДП– данных протокола. Каждый протокольный объект добавляет еще свою информацию – поле(N)-УИП–управляющую информацию протокола. Получаемый в результате протокольный блок данных(N)-ПБДпоступает через (N-1)-ТДС к объекту нижележащего уровня (см. рис.).
Например (см. рис.), в протоколах SDLC и HDLC поступающий от сетевого уровня пакет помещается в информационную область кадра; кроме этого формируется служебная информация, включаемая в поля A (адресное), C (управления), FCS (контрольной последовательности кадра) и F (флаговые).
Уровни эталонной модели
ЭМ ВОС выделяет 7 представленных на рисунке уровней, но оставляет открытым вопрос их наполнения. Для этой цели разрабатываются уже другие стандарты – на уровни, интерфейсы, службы.
Функции уровней
Произвольный (N)-уровень в общем случае включает в себя следующие функции.
1) Выбор протокола
На уровне может использоваться несколько протоколов, поэтому для организации (N)-соединения необходимо, чтобы (N)-объекты выбрали единый (N)-протокол — иначе они просто не поймут друг друга. Такой выбор может быть сделан как заранее, так и во время установления соединения с использованием идентификатора (N)-протокола.
Например, в состав транспортного протокола Х.224 входят 4 класса (являющихся, по существу, весьма существенно отличающимися протоколами), кроме того возможен выбор ряда дополнительных функций.
2) Установление и расторжение соединения
Для установления соединения должны быть выполнены 2 условия:
наличие (N-1)-соединения;
готовность (N)-объектов к выполнению обмена данными по протоколу.
Таким образом для соединения объектов 7-го уровня необходимо предоставление соединения представительным, сеансовым и т.д. уровнями вплоть до физического.
Расторжение (N)-соединения может быть:
нормальным — по инициативе одного из связанных с ним (N+1)-объектов;
аварийным — при возникновении ошибок в (N) или одном из нижележащих уровней.
(N) и (N-1) соединения могут быть независимыми. Это означает, что расторжение одного из них не обязательно ведет к расторжению другого. При расторжении (N)-соединения сохраненное (N-1)-соединение может быть использовано для другого (N)-соединения. При расторжении (N-1)-соединения возможно сохранение (N)-соединения путем организации нового (N-1)-соединения.
3) Мультиплексирование и расщепление соединений
При традиционном варианте для каждого (N)-соединения используется одно (N-1)-соединение.
Мультиплексированиеозначает, что несколько (N)-соединений пользуются одним (N-1)-соединением (см. рис.). При этом возникают следующие дополнительные проблемы:
необходима идентификация данных, относящихся к каждому (N)-соединению;
управление каждым (N)-соединением должно учитывать пропускную способность (N-1)-соединения, с учетом работы других N-партнеров.
Прирасщеплении — одно (N)-соединение использует несколько (N-1)-соединений (см. рис.). Возникающие проблемы:
управление применяемыми (N-1)-соединениями;
дробление данных для их передачи по разным (N-1)-соединениям, контроль и восстановление последовательности на приемной стороне.
Примером мультиплексирования является взаимодействие протоколов Х.25/3 и Х.25/2. Протокол сетевого уровня Х.25/3 служит для организации виртуальных соединений при передаче пакетов. Протокол Х.25/2 (HDLC) выполняет управление информационным каналом на двухточечном участке сети. Каждый пакет 3-го уровня сопровождается заголовком, идентифицирующим виртуальное соединение.
Примером расщепления может служить транспортный уровень СОИ, который использует сетевой протокол работающий по методу дейтаграмм. Здесь пакеты могут доставляться параллельно по нескольким сетевым маршрутам, а у получателя производится сборка сообщения.
4) Передача нормальных данных
Это процедуры обмена (N)-объектами (N)-ПБД (каждый из которых содержит (N)-УИП и (N)-ДП.
5) Передача срочных данных
Срочные данные используются для целей синхронизации, экстренного уведомления о сбоях. Передача этих данных производится как бы по особому подканалу, т.к. она не зависит от состояния потока нормальных данных.
6) Управление потоком данных
Различают 2 типа управления потоком:
Протокольное— регулирует скорость передачи (N)-ПБД между (N)-объектами. Используется управляющая информация в ПБД (кредит передачи, окно), указывающая на способность партнера принять определенное количество данных.
Интерфейсное— регулирует скорость передачи между (N+1) и (N)-объектами. Здесь используются локальные (т.е. справедливые в пределах одной системы) соглашения и ограничения.
7) Сегментирование, блокирование и сцепление данных.
Протокольные блоки данных (ПБД) разных уровней обычно отличаются по размерам. Если размер (N+1)-ПБД больше максимального поля данных в (N)-ПБД, то необходимо на (N)-уровне выполнитьсегментирование(см. рис.), т.е. разбиение (N+1)-ПБД на последовательные сегменты с длиной равной размеру поля данных (N)-ПБД.
Для обеспечения возможности последующей сборки (N+1)-ПБД необходимо в (N)-ПБД вставлять специальные данные (номер сегмента).
Блокирование— это функция (N)-уровня, позволяющая объединить несколько (N+1)-ПБД в один (N)-ПБД. Это может потребоваться, когда максимальная длина (N+1)-ПБД много меньше длины данных (N)-ПБД (см. рис.).
Сцепление— это функция (N+1)-уровня, позволяющая объединить несколько (N+1)-ПБД в один блок. При этом (N)-уровень воспринимает сцепленный ПДБ как один (N+1)-ПБД.
8) Организация последовательности
Услуги, предоставляемые (N)-уровню (N-1)-уровнем могут не включать сохранение порядка (очередности) доставки данных. В этом случае (N)-уровень должен сам поддерживать механизм сохранения последовательности. Для этого используются, например, порядковые номера блоков данных.
Примером может служить работа протокола Х.25/3 в режиме дейтаграмм. В этом случае транспортные объекты восстанавливают последовательность за счет анализа порядковых номеров.
9) Защита от ошибок
Функция защиты от ошибок включает 3 механизма:
подтверждения;
обнаружения ошибок и уведомления о них;
возврата в исходное состояние.
Процедура подтвержденияможет использоваться (N)-объектами для более высокой гарантии от потери (N)-ПБД, чем обеспечивает (N-1)-уровень. Для этого вводится идентификация каждого (N)-ПБД, чтобы получатель мог информировать отправителя о его приеме. В случае неприема должны быть приняты меры для восстановления.
Механизм обнаружения ошибок и уведомления о нихможет применяться (N)-протоколом для обеспечения более высокой вероятности обнаружения ошибок и искажений ПБД, чем это обеспечивается (N-1)-службой.
Процедура возврата в исходное состояниетребуется после потери синхронизации между (N)-объектами-корреспондентами. При этом возможны потеря или дублирование данных.
10)Маршрутизация
Функция маршрутизации на (N)-уровне обеспечивает прохождение данных через цепочку (N)-объектов. Факт такой маршрутизации не известен ни нижним, ни верхним уровням. Объект, участвующий в выполнении функции маршрутизации, обычно использует таблицу маршрутизации.