В рамках эталонной модели ВОС определяются следующие уровневые услуги:
- физический уровень – установление и идентификация физических соединений; организация последовательностей передачи отдельных битов информации; оповещение об окончании связи;
- канальный уровень – организация требуемой последовательности блоков данных и их передача; управление потоками между степенными узлами; идентификация конечных пунктов канальных соединений; обнаружение и исправление ошибок; оповещение об ошибках, которые не исправлены на канальном уровне;
- сетевой уровень – идентификация конечных точек сетевых соединений; организация сетевых соединений; управление потоками блоков данных; обеспечение последовательности доставки блоков данных; обнаружение ошибок и формирование сообщений о них; разъединение сетевых соединений;
- транспортный уровень – установление и разъединение транспортных соединений; формирование блоков данных; обеспечение взаимодействия сеансовых соединений с транспортными соединениями; управление последовательностью передачи блоков данных; обеспечение целостности блоков данных во время передачи; обнаружение и исправление ошибок, сообщения о неисправленных ошибках, представление приоритетов в передачи блоков; передача подтверждений о принятых блоках; ликвидация тупиковых ситуаций;
- сеансовый уровень – обслуживание сеансов и обеспечение передачи данных в диалоговом режиме; установление сеансового соединения; обмен данными; управление обменом; синхронизация сеансового соединения; сообщения об исключительных ситуациях; отображение сеансового соединения на транспортный уровень; завершение сеансового соединения;
- представительный уровень – выбор вида представления данных; интерпретация и преобразование передаваемых данных к виду, удобного для прикладных процессов; преобразование синтаксиса данных; формирование данных;
- прикладной уровень – управление терминалами – файлами, диалогом, задачами, сетью в целом; целостность информации; ряд дополнительных услуг. К дополнительным услугам уровня относятся услуги по организации электронной почты, передачи массивов сообщений и т.д.
Услуги различных уровней модели ВОС определяются с помощью протоколов, которые представляют собой правила взаимодействия объектов одноименных уровней открытых систем.
Протокол – это набор правил, определяющих взаимодействие двух одноименных уровней моделей ВОС в различных абонентских ЭВМ.
В соответствии с 7-уровневой моделью ВОС вводится 7 типов протоколов, которые именуются так же, как уровни. При этом функциональному назначению все протоколы целесообразно разделить на три группы.
Первую группу составляют протоколы абонентской службы, соответствующие прикладному, представительному и сеансовому уровням модели ВОС. Протоколы этой группы являются сетенезависимыми, то есть их характеристики и структура не зависят от используемой сети передачи данных. Они определяются лишь структурой абонентских систем и решаемыми задачами обработки данных. Две другие группы протоколов описывают транспортную службу компьютерной сети и различаются между собой процедурой доступа к передающей среде. Одна из этих групп определяет систему передачу данных с маршрутизацией информации, а другая – с селекцией информации.
Маршрутизация представляет собой процедуру определения пути передачи информации в сетях передачи данных и характерна для глобальных и региональных компьютерных сетей, в рамках которой и рассматривается соответствующая группа протоколов.
Селекция определяет процесс выбора очередной абонентской системы для подключения ее к сети передачи данных с целью обмена информацией. Селекция информации в основном используется в системах передачи данных локальных компьютерных сетей, где и рассматривается третья группа протоколов.
Протоколы передачи данных нижнего уровня, получившего распространение в ЛВС, приведены на рис. 11.
Проще всего представить особенности сетевых протоколов на примере протоколов канального уровня, которые делятся на две основные группы:
- байт-ориентированные;
- бит-ориентированные.
Байт-ориентированный протокол обеспечивает передачу сообщения по информационному каналу в виде последовательности байтов. Кроме информационных байтов в канал передаются также управляющие и служебные байты. Такой тип протокола удобен для ЭВМ, так как она ориентированна на обработку данных, представленных в виде двоичных байтов. Для коммуникационной среды байт-ориентированный протокол менее удобен, так как разделение информационного потока в канале на байты требует использования дополнительных сигналов, что, в конечном счете, снижает пропускную способность канала связи.
Наиболее известным и распространенным байт-ориентированным протоколом является протокол двоичной синхронной связи BSC (Binary Synchronous Communication), разработанный фирмой IBM.
Бит-ориентированный протокол предусматривает передачу информации в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности – флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а конце – флаг закрывающий. Этот протокол удобен относительно коммуникационной среды, так как канал связи как раз и ориентирован на передачу последовательности битов.
Типичным представителем группы бит-ориентированных протоколов являются протоколы HDLC (High-level Data Link Control – высший уровень управления каналом связи) и его множества.
Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций. В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов:
- стандарты отдельных фирм;
- стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами;
- национальные стандарты (например, стандарт безопасности для операционных систем, разработанные Национальным центром компьютерной безопасности (NCSC) Министерства обороны США;
- международные стандарты (например – стандарт на сети с коммутацией пакетов Х.25).
Для протоколов физического уровня стандарты определены рекомендациями МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии). Цифровая передача предусматривает использование протоколов Х.21 и Х.21-бис.
Канальный уровень определяет протокол HDLC и его подмножества, а также протокол Х.25/3.
Широкое распространение ЛВС потребовало разработки стандартов для этой области. В настоящее время для ЛВС используются стандарты, разработанные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике – ИИЭР (IЕЕЕ – Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Комитеты IЕЕЕ 802 разработали ряд стандартов, часть из которых принята МОС (ISO) и другими организациями. Для ЛВС разработаны следующие стандарты:
- 802.1 – верхние уровни и административное управление;
- 802.2 – управление логическим звеном данных (LLC);
- 803.3 – случайный метод доступа к среде (CSMA/CD – Carries Sense Multiple Access with Collision Detection – множественный доступ с контролем передачи и обнаружением столкновений);
- 802.4 – маркерная шина;
- 802.5 – маркерное кольцо;
- 802.6 – городские сети.
