6. Структура сообщений

Многоуровневая организация управления процессами в сети порождает необходимость модифицировать на каждом уровне передаваемые сообщения применительно к функциям, реализуемым на этом уровне. Модификация выполняется по схеме, представленной на рис. 8. С верхнего уровня на уровень N поступают данные, передаваемые в форме сообщения. N-уровень воспринимает их как «черный ящик», то есть как единый блок, не подлежащий анализу и изменению, который должен быть передан удаленным объектам N-уровня в первоначальном виде. Для этого протокол N-уровня формирует свой блок, при этом снабжает полученные данные заголовком и концевиком, в которых содержится служебная информация, необходимая для обработки сообщения на соответствующем уровне: указатели типа сообщения, адрес отправителя, получателя, канала, порта и т.д. Заголовок и концевик называются обрамлением сообщения (данных). Сообщение, сформированное на уровне N+1, при обработке на уровне N снабжается дополнительной информацией в виде заголовка З_n и концевика К_n. Это же сообщение, поступая на нижележащий уровень, в очередной раз снабжается дополнительной информацией – заголовком З_n-1 и концевиком К_n-1. На стороне получателя при передаче информации от низших уровней к высшим сообщение освобождается от соответствующего обрамления. Таким образом, каждый уровень в рамках своего протокола оперирует с собственным заголовком и концевиком, а находящаяся между ними последовательность символов рассматривается как данные более высокого уровня. За счет этого обеспечивается независимость данных, относящихся к разным уровням управления передачи сообщения.

Рис. 8. Структура сообщений на разных уровнях

Снабжение сообщений обрамлением - процедура, аналогичная вложению в конверт, используемый в почтовой связи. Все данные, необходимые для передачи сообщения, указываются на конверте. При передаче этого сообщения на нижестоящий уровень оно вкладывается в новый конверт, снабженный соответствующими данными. Поступающее в систему сообщение проходит от нижних уровней к верхним. Средства управления нижнего уровня оперируют с данными, указанными в обрамлении, как с данными на конверте. При передаче сообщения на вышестоящий уровень сообщение “освобождается от конверта”, в результате чего на следующем уровне обрабатывается очередной “конверт”.

Таким образом, каждый уровень управления оперирует не с самими сообщениями, а только с “конвертами”, в которых “упакованы” сообщения. Поэтому состав сообщений, формируемых на верхних уровнях управления передачей, никак не влияет на функционирование нижних уровней.

Следует заметить, что протокол N-уровня не всегда может поместить всю необходимую для управления служебную информацию в свой заголовок. Это связано с тем, что при разработке протокола длины служебных полей минимизируются с целью повышения эффективной скорости передачи. С точки зрения пользователя вся служебная информация протоколов является «паразитной», то есть снижающей скорость передачи полезной информации. В общем виде эффективную скорость передачи (R_эф) можно представить формулой

где I_пол и I_сл соответственно количество передаваемой полезной и служебной информации. Таким образом, протокол помещает в заголовки информационных сообщений лишь самую необходимую информацию «тактического» управления. Такой перенос служебной информации получил название метода сопровождающей информации. Тем не менее, для повышения эффективности функционирования протокол N-уровня нуждается время от времени в передаче достаточно больших массивов служебной информации для осуществления «оперативного» управления (установки режимов работы, диагностики состояния и др.). С этой целью на N-уровне формируются специальные служебные блоки, не содержащие полезной информации. Такой перенос управляющей информации получил название метода служебных сообщений.

Однако, каким бы не было сообщение N уровня – информационным или служебным, оно воспринимается N-1 уровнем всегда как информационное. Истинный его статус может быть идентифицирован только на N уровне получателя. В свою очередь, N-1 уровень может формировать свои служебные сообщения и т.д.

Протокол каждого уровня оперирует со своими блоками данных, размер которых выбирается в зависимости от конкретной конфигурации сети и состава аппаратно-программных средств. В общем случае максимальный размер блоков оптимизируется. Несмотря на то, что все протокольные блоки можно называть сообщениями, принято, что блок каждого уровня имеет свое название для удобства его привязки к конкретному протоколу. В модели ЭМВОС блоки носят следующие названия: на 7 уровне – данные пользователя, на 6 уровне – преобразованные данные, на 5 уровне – логическое сообщение или фрагмент, на 4 уровне – физическое сообщение или просто сообщение, на 3 уровне – пакет, на 2 уровне – кадр, на 1 уровне единицей информации является каждый бит. Поскольку, как правило, блоки более низких уровней имеют меньшую длину, то при инкапсуляции (размещении блока высшего уровня в информационном поле блока низшего уровня) происходит разбиение исходного блока на части. Поскольку низший уровень не может анализировать структуру блока высшего уровня, он разбивает его чисто «геометрически», формируя информационные части своих блоков донных, а затем обрамляет их своими служебными полями. Схема формирования информационных блоков представлена на рис. 9.

7 уровень		Данные пользователя
6 уровень		Преобразованные данные
5 уровень		Фрагмент
4 уровень	Сообщение 1 Сообщение 2	Сообщение
3 уровень		Пакет
2 уровень		Кадр
1 уровень	01111110 010 ……………………. 01101 01111110	Бит

Рис. 9. Формирование информационных блоков ЭМВОС

На стороне получателя каждый уровень собирает принятые блоки, обрабатывает служебные поля своего протокола, а информационные части "склеивает" в нужном порядке, получая блок высшего уровня в неизменном виде.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислите элементы физической структуры сети и их назначение.

2. Дайте определение, состав и назначение элементов базовой сети передачи данных.

3. Каким образом осуществляется доступ пользователей к сети?

4. Что называется топологией сети и какие типы топологий существуют?

5. Поясните логическое взаимодействие элементов сети.

6. Что такое протокол взаимодействия логических элементов?

7. Что такое интерфейс взаимодействия логических элементов?

8. Что называется процессом обработки данных и какие типы процессов существуют?

9. Перечислите уровни управления в эталонной модели взаимодействия открытых систем.

10. Назначение и выполняемые функции каждого уровня управления в эталонной модели взаимодействия открытых систем.

11. Какие типы сквозных каналов используются в сетях и дайте характеристику каждому типу канала?

12. Поясните структуру сообщений, циркулирующих в сетях.

13. Дайте определение эффективной скорости передачи данных в сети.

14. Поясните схему формирования информационных блоков в сети.

©Орощук И.М.