Целевое назначение эталонной модели

Исследования эталонной модели проводятся организацией ISO (International Organization for Standartization) и консультативным комитетом CCITT (International Telephone and Telegraph Corporation).

ISO исследует вопросы использования модели в специализированных сетях ЭВМ и для организации взаимодействия между ними.

В CCITT изучаются вопросы использования эталонной модели для предоставления услуг, связанных с передачей данных по сетям общественного пользования.

Эталонная модель организации ISO принята в 1984г. как международный стандарт 7498, а эталонная модель комитета CCITT - как рекомендации X.200.

Основное целевое назначение эталонной модели OSI:

1. выяснить стандартные функции, реализуемые всевозможными службами передачи данных, и разработать стандарт протоколов для организации взаимного соединения ЭВМ и терминалов с помощью специализированных линий и сетей с коммутацией каналов или пакетов.

2. распределить функции передачи по уровням иерархии и путем стандартизации межуровневых интерфейсов повысить гибкость сети, чтобы на каждом уровне иерархии можно было достаточно простыми и доступными средствами вносить необходимые изменения и дополнения по мере прогресса микроэлектроники или по требованию пользователя.

В эталонной модели OSI представлены стандарты на оба класса интерфейсов, рассмотренных выше:

1. Средства межуровневого обслуживания. Для каждого уровня иерархии регламентируются семантика и виды предлагаемого обслуживания. При этом форматы протоколов не устанавливаются, тем самым не ограничивается выбор методов и средств при проектировании реальных систем.

2. Внутриуровневые протокольные средства. Регламентируются процедуры коммутации, форматы протоколов, семантика и классы сигналов коммутируемых каналов связи между ЭВМ, терминалами и сетями.

Однако, методы программной и аппаратной реализации интерфейсов в эталонной модели не регламентируются.

Описание эталонной модели

Открытой системой называют реальную систему, в которой передача данных реализуется через взаимные соединения, регламентируемые эталонной моделью OSI.

Прикладной процесс - структурная часть открытой системы, обеспечивающая обработку информации для обслуживания пользователя. Это прикладная программа вместе с наборами данных и выделенными ей ресурсами машины.

Рис. 3.1 Семиуровневая структура передачи данных.

Все функции, реализуемые различными службами передачи данных в эталонной модели разделяются на 7 функциональных групп (уровней иерархии):

7) прикладной уровень
6) представительный
5) сеансовый
4) транспортный
3) сетевой
2) канальный
1) физический

Каждый уровень иерархии непосредственно воздействует на соседний уровень либо высшего, либо низшего ранга.

Четыре нижних уровня образуют транспортную службу сети, освобождающую более высокие уровни от забот по организации передачи данных.

Иерархия уровней функций логической системы определяет соответствующую иерарахию протоколов.

По функциональному назначению различают абонентские системы (ЭВМ, терминальные комплексы и т.д.) и коммутационные системы (участвующие в управлении передачей информации).

Абонентская система имеет все 7 функциональных уровней.

Функции коммутационной системы обычно ограничены тремя нижними уровнями модели.

Общие понятия:

N-объект - главная часть открытой системы, реализующая необходимые функции N-уровня иерархии.

N-протокол - правила, регламентирующие обмен данными N-объекта с N-объектами других открытых систем.

Некоторый N-объект может взаимодействовать с другими N-объектами одной и той же открытой системы, а также со смежными (N+1) и (N-1) -объектами.

Логическое понятие объекта не отражает непосредственно структуру реальных систем.

N-обслуживание - функции, реализуемые на N-уровне и всех более низких уровнях иерархии для следующего уровня иерархии (N+1) с помощью N-объекта.

N-соединение - это связь, установленная N-уровнем между несколькими (N+1) -объектами для передачи данных.

N - ретрансляция - реализуется, если обслуживание, предоставля- емое (N-1)-уровнем не обеспечивает прямого доступа между N-объектами.

Точка доступа к N-обслуживанию - место, в котором N-объект предоставляет N-обслуживание к (N+1)-объекту. В одной точке доступа к N-обслуживанию можно организовать несколько N-соединений.

Блок данных N-обслуживания - единичная информация, пересылаемая с N-объекта на (N+1) или наоборот через точки доступа к N-обслуживанию.

Блок данных N-протокола - единица информации, пересылаемая между объектами N-уровня в разных системах. Он содержит управляющий блок и информацию.

Характеристики уровней

Прикладной уровень. Для организации взаимодействия между прикладными процессами обеспечивается обмен информацией (документацией файлами). Прикладные протоколы реализуют обмен информацией между прикладными объектами, вызываемыми прикладными процессами передающей и принимающей открытых систем.

На этом уровне реализуются такие управляющие функции системы, как управление ресурсами, контроль состояния системы, предусмотрены средства синхронизации начала и окончания передач между прикладными процессами.

Выполнение прикладных программ, пересылка файлов, заданий, обращение к базам данных, административное управление сетью.

Представительный уровень. Форма выражения информации (синтаксис), обрабатываемой объектами прикладного уровня, может не совпадать для разных открытых систем. На данном уровне устанавливается общий синтаксис, который могут понять оба объекта, и обмен информацией реализуется путем представления данных в наиболее удобной форме с использованием общего синтаксиса. На этом уровне осуществляются преобразование данных, сжатие их, управление форматами и т.п.

Интерпретация и преобразование передаваемых данных к виду, удобному для прикладных процессов.

Сеансовый уровень. Реализует функцию интерактивного управления с целью преобразования информации и установки сеансового соединения по требованию прикладного уровня.

На этом уровне выбирается диалоговое взаимодействие объектов на сеансовом уровне (одновременное или поочередное, двустороннее или одностороннее), в случае одностороннего предусматривается функция управления приоритетом передачи.

Диапазон функций, требуемых на этом уровне зависит от вида передачи на прикладном уровне (типа диалога, длины сообщений, режима пересылки). Поэтому выделяется набор минимально необходимых для установки сеансового соединения функций, для любых ситуаций.

Организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами.

Транспортный уровень. На этом уровне устанавливаются время задержки при передаче, производительность сети, длина блока данных в транспортном протоколе и др. параметры. Эти параметры выбираются таким образом, чтобы обеспечить качество передачи, требуемое объектом сеансового уровня (выше прикладного) и учесть реальные характеристики сети.

На этом уровне обеспечивается уплотнение каналов, что позволяет эффективно использовать ресурсы сети.

Необходимые функции транспортного уровня обуславливаются качеством передачи и ресурсами сети.

Управление передачей данных от системы источника к адресату без обработки данных в промежуточных узлах.

Сетевой уровень. На этом уровне обеспечивается соединение без учета особенностей физической структуры и типа сети (общественного, частного пользования, спец связи).

Реализуются функции: установка сетевого соединения, выбор маршрута передачи данных, ретрансляция, установка межсетевого соединения. Кроме того осуществляется управление потоком (регулировка объемов, извещение транспортного уровня о потере данных, контроль ошибок и уплотнение каналов, что позволяет установить несколько сетевых соединений на одном канальном уровне).

Маршрутизация, коммутация и адресация информации, управление потоками данных (организация виртуальных каналов и передачи по ним пакетов)

Канальный уровень. Основные функции: установка и разъединение соединения на канальном уровне, выявление ошибок при передаче данных и восстановление передачи. Предусмотрена функция установки на одном соединении канального уровня нескольких соединений физического уровня (функция дробления). При этом резервируется несколько каналов связи между двумя системами и блоки данных протоколов, пересылаемых по одному соединению канального уровня, распределяются по соответствующим каналам связи. Это повышает производительность сети, обеспечивает устойчивую работу при отказах отдельных каналов связи. Также реализуется функция управления потоком с целью прекращения передачи данных от абонента в случае переполнения приемного буфера.

Управление каналом передачи данных, установление, поддержание и разъединение каналов.Защита от ошибок при передаче.

Физический уровень. Обеспечивает передачу дискретных (двоичных) сигналов через передающую среду (с использованием канала связи, модулятора-демодулятора). Эта передача осуществляется по соединению физического уровня, которое устанавливается между объектами канального уровня и учитывает все особенности реальной системы.

Обеспечение электрических, механических и функциональных характеристик подключения к физическим каналам связи.

 

5. Методы повторной передачи ARQ в сетях ЭВМ: ARQ с остановкой и ожиданием, ARQ с временными подканалами, ARQ на n шагов назад ARQ-методы повторной передачи

(Automatic Repeat Question)

Автоматический запрос повторной передачи: приемном модуле УЛПД обнаруживаются кадры, содержащие ошибки, и в передающий модуль посылается запрос для повторной передачи информации.

Протокол повторной передачи должен обеспечивать:

1. каждый пакет не имеет ошибок и ровно 1 раз выходит из приемного модуля УЛПД;

2. эффективность.

Мы предполагаем, что обнаруживаются все кадры, содержащие ошибки.

Пакеты поступают на уровень УЛПД из сетевого уровня, к каждому пакету приставляются заголовок и трейлер, полученные кадры передаются по битовому тракту (посылаются на физический уровень для передачи).

Когда обнаруживается ошибка в кадре, передается новый кадр, содержащий старый пакет.

Допускается, что каждый передаваемый кадр задерживается на произвольное время перед тем, как поступит в приемник, некоторые кадры могут быть потеряны. Считается, что кадры поступают в приемник в том порядке, в каком они передавались.