ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. Множественный доступ с разделением во времени (TDMA)

Множественный доступ с разделением во времени (TDMA)

основан на распределении времени работы канала между система-

ми (рис. 3.9).

Доступ TDMA основан на использовании специального

устройства, называемого тактовым генератором. Этот генера-

тор делит время канала на повторяющиеся циклы. Каждый

из циклов начинается сигналом-разграничителем. Цикл вклю-

чает n пронумерованных временных интервалов, называемых

ячейками. Интервалы предоставляются для загрузки в них бло-

ков данных.

Данный способ позволяет организовать передачу данных с

коммутацией пакетов и с коммутацией каналов.

Первый (простейший) вариант использования интервалов

заключается в том, что их число (n) делается равным количест-

ву абонентских систем, подключенных к рассматриваемому

каналу. Тогда во время цикла каждой системе предоставляется

один интервал, в течение которого она может передавать дан-

ные. При использовании рассмотренного метода доступа часто

оказывается, что в одном и том же цикле одним системам нече-

го передавать, а другим не хватает выделенного времени. В ре-

зультате – неэффективное использование пропускной способ-

ности канала.

Второй более сложный, но высокоэкономичный вариант за-

ключается в том, что система получает интервал только тогда,

когда у нее возникает необходимость в передаче данных, напри-

мер, при асинхронном способе передачи. Для передачи данных

система может в каждом цикле получать интервал с одним и тем

же номером. В этом случае передаваемые системой блоки данных

появляются через одинаковые промежутки времени и приходят с

одним и тем же временем запаздывания. Это режим передачи

данных с имитацией коммутации каналов. Способ особенно удо-

бен при передаче речи.

 

13. Метод доступа FDMA.

 

3.2.4. Множественный доступ

с разделением частоты

Множественный доступ с разделением частоты (FDMA)

основан на разделении полосы пропускания канала на группу по-

лос частот (рис. 3.10), образующих логические каналы.

Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких

полос, разделенных защитными полосами. Размеры узких полос

могут быть различными.

При использовании FDMA, именуемого также множествен-

ным доступом с разделением волны (WDMA), широкая по-

лоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделен-

ных защитными полосами. В каждой узкой полосе создается

логический канал. Размеры узких полос могут быть различными.

Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются

на разные несущие и поэтому в частотной области не должны

пересекаться. Вместе с этим, иногда, несмотря на наличие за-

щитных полос, спектральные составляющие сигнала могут вы-

ходить за границы логического канала и вызывать шум в сосед-

нем логическом канале.

В оптических каналах разделение частоты осуществляется на-

правлением в каждый из них лучей света с различными частотами.

Благодаря этому пропускная способность физического канала уве-

личивается в несколько раз. При осуществлении этого мультип-

лексирования в один световод большое число лазеров излучает

свет (на различных частотах). Через световод излучение каждого

из них проходит независимо от другого. На приемном конце раз-

деление частот сигналов, прошедших физический канал, осущест-

вляется путем фильтрации выходных сигналов.

Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реали-

зации необходимы передатчики и приемники, работающие на раз-

личных частотах.

 

14. Назначение пакетов и их структура. Адресация пакетов.

 

3.1. Пакеты и их структура

3.1.1. Назначение пакетов

Информация в локальных сетях, как правило, передается от-

дельными порциями, кусками, называемыми в различных источ-

никах пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками. При-

чем предельная длина этих пакетов строго ограничена (обычно

величиной в несколько килобайт). Ограничена длина пакета и сни-

зу (как правило, несколькими десятками байт). Выбор пакетной

передачи связан с несколькими важными соображениями.

Локальная сеть, как уже отмечалось, должна обеспечивать каче-

ственную, прозрачную связь всем абонентам (компьютерам) сети.

Важнейшим параметром является так называемое время

доступа к сети (access time), которое определяется как времен-

ной интервал между моментом готовности абонента к передаче

(когда ему есть, что передавать) и моментом начала этой пере-

дачи. Это время ожидания абонентом начала своей передачи.

Естественно, оно не должно быть слишком большим, иначе ве-

личина реальной, интегральной скорости передачи информации

между приложениями сильно уменьшится даже при высокоско-

ростной связи.

Ожидание начала передачи связано с тем, что в сети не может

происходить несколько передач одновременно (во всяком случае,

при топологиях шина и кольцо). Всегда есть только один передат-

чик и один приемник (реже – несколько приемников). В против-

ном случае информация от разных передатчиков смешивается и

искажается. В связи с этим абоненты передают свою информацию

по очереди. И каждому абоненту, прежде чем начать передачу,

надо дождаться своей очереди. Вот это время ожидания своей

очереди и есть время доступа.

Если бы вся требуемая информация передавалась каким-то

абонентом сразу, непрерывно, без разделения на пакеты, то это

привело бы к монопольному захвату сети этим абонентом на до-

вольно продолжительное время. Все остальные абоненты вынуж-

дены были бы ждать окончания передачи всей информации, что в

ряде случаев могло бы потребовать десятков секунд и даже минут

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ

(например, при копировании содержимого целого жесткого диска).

С тем, чтобы уравнять в правах всех абонентов, а также сделать

примерно одинаковой величину времени доступа к сети и инте-

гральную скорость передачи информации, как раз и применяются

пакеты (кадры) ограниченной длины.

Важно также и то, что при передаче больших массивов ин-

формации вероятность ошибки (передана «1» – принимается

«0», или наоборот) из-за помех и сбоев довольно высока. На-

пример, при характерной для локальных сетей величине веро-

ятности одиночной ошибки в 10–8 (в среднем одна ошибка при-

ходится на 100 Мбайт переданных двоичных символов) пакет

длиной 10 Кбит будет искажен с вероятностью 10–4, а массив

длиной 10 Мбит – уже с вероятностью 10–1. К тому же выявить

ошибку в массиве из нескольких мегабайт намного сложнее, чем

в пакете из нескольких килобайт, а при обнаружении ошибки

придется повторить передачу всего большого массива. Но и при

повторной передаче большого массива снова высока вероят-

ность ошибки, и процесс этот при слишком большом массиве

может повторяться до бесконечности.

С другой стороны, сравнительно большие пакеты имеют пре-

имущества перед очень маленькими пакетами, например, перед

побайтовой (8 бит) или пословной (16 бит или 32 бита) передачей

информации.

Дело в том, что каждый пакет помимо собственно данных,

которые требуется передать, должен содержать некоторое количе-

ство служебной информации. Прежде всего, это адресная инфор-

мация, которая определяет, от кого и кому передается данный па-

кет (как на почтовом конверте – адреса получателя и отправителя).

Если порция передаваемых данных будет очень маленькой (на-

пример, несколько байт), то доля служебной информации станет

непозволительно высокой, что резко снизит интегральную ско-

рость обмена информацией по сети.

Существует некоторая оптимальная длина пакета (или опти-

мальный диапазон длин пакетов), при которой средняя скорость

обмена информацией по сети будет максимальна. Эта длина не яв-

ляется неизменной величиной, она зависит от уровня помех, метода

управления обменом, количества абонентов сети, характера пере-

даваемой информации и от многих других факторов. Имеется

диапазон длин, который близок к оптимуму.

Пакеты и их структура

Таким образом, процесс информационного обмена в сети

представляет собой чередование пакетов, каждый из кото-

рых содержит информацию, передаваемую от абонента к

абоненту.

В частном случае (рис. 3.1) все эти пакеты могут передаваться

одним абонентом (когда другие абоненты «не хотят» передавать).

Но обычно в сети чередуются пакеты, посланные разными або-

нентами (рис. 3.2).

 

3.1.2. Структура пакетов

Структура и размеры пакета в каждой сети жестко определе-

ны стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппа-

ратными особенностями (аппаратной платформой) данной сети,

выбранной топологией и типом среды передачи информации.

Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола

(порядка обмена информацией).

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ

Но существуют некоторые общие принципы формирования

структуры пакета, которые учитывают характерные особенности

обмена информацией по любым локальным сетям.

Чаще всего пакет содержит в себе следующие основные поля,

или части, представленные на рис. 3.3.

 

Стартовая комбинация битов, или преамбула, обеспечивает

предварительную настройку аппаратуры адаптера или другого сетево-

го устройства на прием и обработку пакета. Это поле может полно-

стью отсутствовать или сводиться к единственному стартовому биту.

Сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента –

индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому при-

нимающему абоненту (компьютеру) в сети. Этот адрес (или IP-адрес)

позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично,

группе, в которую он входит, или всем абонентам сети одновремен-

но (при широком вещании).

Сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента –

индивидуальный номер, присвоенный каждому передающему

абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, от-

куда пришел данный пакет. Включение в пакет адреса передатчи-

ка необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попе-

ременно приходить пакеты от разных передатчиков.

Служебная информация может указывать на тип пакета, его

номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним на-

до делать приемнику и т. д.

Начало

пакета

Конец

пакета

Преамбула

Идентификатор

приемника

Идентификатор

передатчика

Управляющая

информация

Данные

Контрольная

сумма

Стоповая

комбинация

Пакеты и их структура

Данные (поле данных) – это та информация, ради передачи

которой используется пакет. В отличие от всех остальных полей

пакета поле данных имеет переменную длину, которая, собствен-

но, и определяет полную длину пакета. Существуют специальные

управляющие пакеты, которые не имеют поля данных. Их можно

рассматривать как сетевые команды. Пакеты, включающие поле

данных, называются информационными пакетами. Управляющие

пакеты могут выполнять функцию начала и конца сеанса связи,

подтверждения приема информационного пакета, запроса инфор-

мационного пакета и т. д.

Контрольная сумма пакета – это числовой код, формируе-

мый передатчиком по определенным правилам и содержащий в

свернутом виде информацию обо всем пакете. Приемник, повто-

ряя вычисления, сделанные передатчиком с принятым пакетом,

сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о

правильности или ошибочности передачи пакета. Если пакет оши-

бочен, то приемник запрашивает его повторную передачу. Обычно

используется циклическая контрольная сумма (CRC).

Стоповая комбинация служит для информирования аппара-

туры принимающего абонента об окончании пакета, обеспечивает

выход аппаратуры приемника из состояния приема. Это поле мо-

жет отсутствовать, если используется самосинхронизирующийся

код, позволяющий определять момент окончания передачи пакета.

Нередко в структуре пакета выделяют всего три поля:

− начальное управляющее поле пакета (или заголовок па-

кета), то есть поле, включающее в себя стартовую комбинацию,

сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную

информацию;

− поле данных пакета;

− конечное управляющее поле пакета (заключение, трейлер),

куда входят контрольная сумма и стоповая комбинация, а также,

возможно, служебная информация.

Структура и вид отдельных полей зависят от применяемой

технологии (Ethernet, Token Ring, Arcnet, FDDI и т. д.) и будут

рассмотрены в разделе 9.

Как уже упоминалось, помимо термина «пакет» (packet) в ли-

тературе также нередко встречается термин «кадр» (frame). Ино-

гда под этими терминами имеется в виду одно и то же. Но иногда

подразумевается, что кадр вложен в пакет. В этом случае все

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ

перечисленные поля пакета, кроме преамбулы и стоповой комби-

нации, относятся к кадру (рис. 3.4).

Например, в описаниях сети Ethernet говорится, что в конце

преамбулы передается признак начала кадра.

 

В других, напротив, поддерживается мнение о том, что пакет

вложен в кадр. И тогда под пакетом подразумевается только ин-

формация, содержащаяся в кадре, который передается по сети и

снабжен служебными полями.

Во избежание путаницы, в данной книге термин «пакет» будет

использоваться как более понятный и универсальный.

 

15. MAC адреса и их структура.

 

Каждый компьютер в сетях TCP/IP имеет адреса трех уров-

ней: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный

(DNS-имя).

5.1. Физический адрес

Физический, или локальный, адрес узла определяется тех-

нологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит

узел. Для узлов, входящих в локальные сети, это МАС-адрес сете-

вого адаптера или порта маршрутизатора.

В качестве стандартного выбран 48-битный формат адреса, что

соответствует примерно 280 триллионам различных адресов. Понят-

но, что столько сетевых адаптеров никогда не будет выпущено.

С тем чтобы распределить возможные диапазоны адресов ме-

жду многочисленными изготовителями сетевых адаптеров, была

предложена следующая структура адреса (рис. 5.1).

 

 

Младшие 24 разряда кода адреса называются OUA (Organizationally

Unique Address) – уникальный адрес. Именно их при-

сваивает каждый из зарегистрированных производителей сетевых

адаптеров. Всего возможно свыше 16 миллионов комбинаций, это

значит, что каждый изготовитель может выпустить 16 миллионов

сетевых адаптеров. Следующие 22 разряда кода называются OUI

(Organizationally Unique Identifier) – уникальный идентификатор.

IEEE присваивает один или несколько OUI каждому производи-

телю сетевых адаптеров. Это позволяет исключить совпадения

I/G U/L OUI (уникальный идентификатор) OUA (уникальный адрес)

1 бит 1 бит 22 бита 24 бита

UAA (46 бит)

АДРЕСАЦИЯ И МАРШРУТИЗАЦИЯ В IP-СЕТЯХ

адресов адаптеров от разных производителей. Всего возможно

свыше 4 миллионов разных OUI, это означает, что теоретически

может быть зарегистрировано 4 миллиона производителей. Вместе

OUA и OUI называются UAA (Universally Administered Address) –

универсально управляемый адрес, или IEEE-адрес.

Два старших разряда адреса управляющие, они определяют

тип адреса, способ интерпретации остальных 46 разрядов. Стар-

ший бит I/G (Individual/Group) указывает на тип адреса. Если он

установлен в 0, то индивидуальный, если в 1, то групповой (мно-

гопунктовый или функциональный). Пакеты с групповым адресом

получат все имеющие этот групповой адрес сетевые адаптеры.

Причем групповой адрес определяется 46 младшими разрядами.

Второй управляющий бит U/L (Universal/ Local) называется флаж-

ком универсального/местного управления и определяет, как был

присвоен адрес данному сетевому адаптеру. Обычно он установ-

лен в 0. Установка бита U/L в 1 означает, что адрес задан не про-

изводителем сетевого адаптера, а организацией, использующей

данную сеть. Это случается довольно редко.

Для широковещательной передачи (то есть передачи всем або-

нентам сети одновременно) применяется специально выделенный

сетевой адрес, все 48 битов которого установлены в единицу. Его

принимают все абоненты сети независимо от их индивидуальных и

групповых адресов.

Данной системы адресов придерживаются такие популярные

сети, как Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Ее недостатки – высокая сложность аппаратуры сетевых адаптеров,

а также большая доля служебной информации в передаваемом па-

кете (адреса источника и приемника вместе требуют уже 96 бит

пакета или 12 байт).

Во многих сетевых адаптерах предусмотрен так называемый

циркулярный режим. В этом режиме адаптер принимает все па-

кеты, приходящие к нему, независимо от значения поля адреса

приемника. Такой режим используется, например, для проведе-

ния диагностики сети, измерения ее производительности, кон-

троля ошибок передачи. При этом один компьютер принимает и

контролирует все пакеты, проходящие по сети, но сам ничего не

передает. В данном режиме работают сетевые адаптеры мостов и

коммутаторы, которые должны обрабатывать перед ретрансляцией

все пакеты, приходящие к ним.

 

16. Семиуровневая модель OSI. Назначение. Взаимодействие уровней модели OSI.

 

3.3. Семиуровневая модель OSI

Для единого представления данных в сетях с неоднородными

устройствами и программным обеспечением международная орга-

низация по стандартам ISO (International Standartization Organization)

разработала базовую модель связи открытых систем OSI

(Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и

процедуры передачи данных в различных сетевых средах при ор-

ганизации сеанса связи. Основными элементами модели являются

уровни, прикладные процессы и физические средства соединения.

На рис. 3.11 представлена структура базовой модели.

Каждый уровень модели OSI выполняет определенную за-

дачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель явля-

ется основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет

коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из

которых обслуживает различные части процесса взаимодействия

открытых систем.

 

Модель OSI описывает только системные средства взаимо-

действия, при этом не затрагивает приложений конечных пользо-

вателей. Приложения реализуют свои собственные протоколы

взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если прило-

жение может взять на себя функции некоторых верхних уровней

модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую

к системным средствам, выполняющим функции оставшихся

нижних уровней модели OSI.

3.3.1. Взаимодействие уровней модели OSI

Модель OSI можно разделить на 2 различные модели (рис. 3.12):

− горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечи-

вающую механизм взаимодействия программ и процессов на раз-

личных машинах;

− вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых

соседними уровнями друг другу на одной машине.

Каждый уровень компьютера-отправителя взаимодействует с

таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан

напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной

связью. В действительности взаимодействие осуществляется между

смежными уровнями одного компьютера.

 

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти

через все уровни. Затем она передается по физической среде до

компьютера-получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не

доходит до того же уровня, с которого она была послана на ком-

пьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий

протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние

уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов

прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. При от-

правке данных пакет проходит последовательно через все уровни

программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется

управляющая информация данного уровня (заголовок), которая не-

обходима для успешной передачи данных по сети, как это показано

на рис. 3.13, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

 

 

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни

в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня чи-

тает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавлен-

ную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и пере-

дает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Приклад-

ного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета

и данные примут свой первоначальный вид.

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше

уровень, тем более сложную задачу он решает. Отдельные уровни

модели OSI удобно рассматривать как группы программ,

предназначенных для выполнения конкретных функций. Один

уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования

данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы, необходимые

для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня,

запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верх-

ние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило,

это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети

в другую. Практическая реализация принципов адресации данных

возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие от-

крытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому

она выполняет для них координирующие действия по следую-

щим аспектам:

− взаимодействие прикладных процессов;

− формы представления данных;

− единообразное хранение данных;

− управление сетевыми ресурсами;

− безопасность данных и защита информации;

− диагностика программ и технических средств.

В таблице представлено краткое описание функций всех

уровней модели OSI.

 

17. Уровни модели OSI: прикладной уровень (Application layer)

 

3.3.8. Прикладной уровень

Прикладной уровень (Application layer) обеспечивает при-

кладным процессам средства доступа к области взаимодействия,

является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примы-

кает к прикладным процессам. В действительности прикладной

уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью кото-

рых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам,

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ

таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а

также организуют свою совместную работу, например, с помощью

протокола электронной почты. Специальные элементы приклад-

ного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных

программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции

терминалов. Если, например, программе необходимо переслать

файлы, то обязательно будет использован протокол передачи,

доступа и управления файлами (File Transfer Access and Management,

FTAM). В модели OSI прикладная программа, которой

нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу

данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде

дейтаграммы (datagram) на прикладной уровень. Одна из основ-

ных задач этого уровня – определить, как следует обрабатывать

запрос прикладной программы. Другими словами, какой вид

должен принять данный запрос.

Единица данных, которой оперирует прикладной уровень,

обычно называется сообщением (message).

Прикладной уровень выполняет следующие функции:

− описание форм и методов взаимодействия прикладных

процессов;

− выполнение различных видов работ;

− передача файлов;

− управление заданиями;

− управление системой;

− идентификация пользователей по их паролям, адресам,

электронным подписям;

− определение функционирующих абонентов и возможности

доступа к новым прикладным процессам;

− определение достаточности имеющихся ресурсов;

− организация запросов на соединение с другими приклад-

ными процессами;

− передача заявок представительскому уровню на необходи-

мые методы описания информации;

− выбор процедур планируемого диалога процессов;

− управление данными, которыми обмениваются приклад-

ные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных

процессов;

− определение качества обслуживания (время доставки бло-

ков данных, допустимой частоты ошибок);

Семиуровневая модель OSI

− соглашение об исправлении ошибок и определении

достоверности данных;

− согласование ограничений, накладываемых на синтаксис

(наборы символов, структура данных).

Указанные функции определяют виды сервиса, которые при-

кладной уровень предоставляет прикладным процессам. Кроме

этого, прикладной уровень передает прикладным процессам сер-

вис, предоставляемый физическим, канальным, сетевым, тран-

спортным, сеансовым и представительским уровнями.

На прикладном уровне необходимо предоставить в распоря-

жение пользователей уже переработанную информацию. С этим

может справиться системное и пользовательское программное

обеспечение.

Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть.

Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми

сообщениями и управление сетью.

К числу наиболее распространенных протоколов верхних трех

уровней относятся:

− FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов;

− TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – простейший протокол

пересылки файлов;

− X.400 – электронная почта;

− Telnet – работа с удаленным терминалом;

− SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол

почтового обмена;

− CMIP (Common Management Information Protocol) – общий

протокол управления информацией;

− SLIP (Serial Line IP) – IP для последовательных линий.

Протокол последовательной посимвольной передачи данных;

− SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой

протокол сетевого управления;

− FTAM (File Transfer, Access, and Management) – протокол

передачи, доступа и управления файлами.

 

18. Уровни модели OSI: уровень представления данных (Presentation layer)

 

3.3.7. Уровень представления данных

Уровень представления данных (представительский уро-

вень) (Presentation layer) представляет данные, передаваемые

между прикладными процессами, в нужной форме.

Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая

прикладным уровнем, будет «понятна» прикладному уровню в дру-

гой системе или транспортному уровню той же системы. В случаях

необходимости уровень представления в момент передачи инфор-

мации выполняет преобразование форматов данных в некоторый

общий формат представления, а в момент приема, соответственно,

выполняет обратное преобразование.

Семиуровневая модель OSI

Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, на-

пример, синтаксические различия в представлении данных. Такая

ситуация может возникнуть в ЛВС с неоднотипными компьюте-

рами (IBM PC и Macintosh), которым необходимо обмениваться

данными. Так, в полях баз данных информация должна быть

представлена в виде букв и цифр, а зачастую и в виде графиче-

ского изображения. Обрабатывать же эти данные нужно, напри-

мер, как числа с плавающей запятой.

В основу общего представления данных положена единая

для всех уровней модели система ASN.1. Эта система служит

для описания структуры файлов, а также позволяет решить

проблему шифрования данных. На этом уровне может выпол-

няться шифрование и дешифрование данных, благодаря кото-

рым секретность обмена данными обеспечивается сразу для

всех прикладных сервисов. Примером такого протокола явля-

ется протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает

секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного

уровня стека TCP/IP.

Представительский уровень выполняет следующие основные

функции:

− генерация запросов на установление сеансов взаимодейст-

вия прикладных процессов;

− согласование представления данных между прикладными

процессами;

− реализация форм представления данных;

− представление графического материала (чертежей, рисун-

ков, схем);

− засекречивание данных;

− передача запросов на прекращение сеансов.

Протоколы уровня представления данных обычно являются

составной частью протоколов трех верхних уровней модели.

 

19. Уровни модели OSI: сеансовый уровень (Session layer).

 

3.3.6. Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (Session layer) – это уровень, опреде-

ляющий процедуру проведения сеансов между пользователями

или прикладными процессами.

Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для

того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в на-

стоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации.

Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные

передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к

последней контрольной точке вместо того, чтобы начинать все

сначала. На практике немногие приложения используют сеансо-

вый уровень, и он редко реализуется.

Сеансовый уровень управляет передачей информации между

прикладными процессами, координирует прием, передачу и вы-

дачу одного сеанса связи. Кроме того, сеансовый уровень содер-

жит дополнительно функции управления паролями, управления

диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи

после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Функции этого уровня состоят в координации связи между

двумя прикладными программами, работающими на разных ра-

бочих станциях. Это происходит в виде хорошо структурирован-

ного диалога. В число этих функций входит создание сеанса,

управление передачей и приемом пакетов сообщений во время

сеанса и завершение сеанса.

На сеансовом уровне определяется, какой будет передача ме-

жду двумя прикладными процессами:

− полудуплексной (half duplex; процессы или средства будут

передавать и принимать данные по очереди);

− дуплексной (duplex или full duplex; процессы или средства

будут передавать и принимать данные одновременно).

ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ

В полудуплексном режиме сеансовый уровень выдает маркер

данных тому процессу, который начинает передачу. Когда вто-

рому процессу приходит время отвечать, маркер данных передается

ему. Сеансовый уровень разрешает передачу только той стороне,

которая обладает маркером данных.

Сеансовый уровень обеспечивает выполнение следующих

функций:

− установление и завершение на сеансовом уровне соедине-

ния между взаимодействующими системами;

− выполнение нормального и срочного обмена данными меж-

ду прикладными процессами;

− управление взаимодействием прикладных процессов;

− cинхронизация сеансовых соединений;

− извещение прикладных процессов об исключительных си-

туациях;

− установление в прикладном процессе меток, позволяющих

после отказа либо ошибки восстановить его выполнение от

ближайшей метки;

− прерывание в нужных случаях прикладного процесса и его

корректное возобновление;

− прекращение сеанса без потери данных;

− передача особых сообщений о ходе проведения сеанса.

Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена

данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового

уровня обычно являются составной частью протоколов трех верх-

них уровней модели.

 

20. Уровни модели OSI: транспортный уровень (Transport Layer)

 

3.3.5. Транспортный уровень

Транспортный уровень (Transport Layer) предназначен для

передачи пакетов через коммуникационную сеть.

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть ис-

кажены (появятся ошибки) или утеряны. Хотя некоторые прило-

жения имеют собственные средства обработки (обнаружения

и/или исправления) ошибок, существуют и такие, которые изна-

чально предполагают реализацию надежного соединения.

Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обес-

печить приложениям или верхним уровням модели (прикладному

и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, кото-

рая им требуется.

Модель OSI определяет пять классов сервиса, предостав-

ляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются

качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью

восстановления прерванной связи, наличием средств муль-

типлексирования нескольких соединений между различными

прикладными протоколами через общий транспортный прото-

кол, а главное − способностью к обнаружению и исправлению

ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирова-

ние пакетов.

Транспортный уровень определяет логическую адресацию

физических устройств (систем, их частей) в сети. Этот уровень

гарантирует доставку информации адресатам и управляет этой

доставкой. Его главной задачей является обеспечение эффек-

тивных, удобных и надежных форм передачи информации

между системами. Когда в процессе обработки находится бо-

лее одного пакета, транспортный уровень контролирует оче-

редность прохождения пакетов. Если проходит дубликат при-

нятого ранее пакета, то данный уровень опознает это и игно-

рирует пакет.

В функции транспортного уровня входят:

− управление передачей по сети и обеспечение целостности

пакетов данных;

− обнаружение ошибок, частичная их ликвидация и сообще-

ние о неисправленных ошибках;

− восстановление передачи после отказов и неисправностей;

− укрупнение или разделение пакетов данных;

− предоставление приоритетов при передаче пакетов (нор-

мальная или срочная);

− подтверждение передачи;

− ликвидация пакетов при тупиковых ситуациях в сети.

Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы

реализуются программными средствами, обычно включаемыми

в состав сетевой операционной системы.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня

включают в себя:

− TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления

передачей стека TCP/IP;

− UDP (User Datagram Protocol) – пользовательский протокол

дейтаграмм стека TCP/IP;

− NCP (NetWare Core Protocol) – базовый протокол сетей

NetWare;

− SPX (Sequenced Packet eXchange) – упорядоченный обмен

пакетами стека Novell;

− TP4 (Transmission Protocol) – протокол передачи класса 4.

 

21. Уровни модели OSI: сетевой уровень (Network Layer).

<