Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка, страница 28

Одним из путей разрешения этой проблемы в то время виделся всеабщий переход на единый, общий для всех систем стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже существующих стеков. Такой академический подход к созданию нового стека начался с разработки модели 081 и занял семь лет (с 1977 по 1984 год). Назначение иодели ОЯ состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимолействия.

Она ризрабатывалась в качестве своего рода универсального языка сетевых специалистов, аиевно поэтому ее называют справочной моделью. Глава 4. Архитектура н стандартизация сетей ВНИМАНИЕ Модель О$1 определяет, во-первых, уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, во-вторых, стандартные названия уровней, в-третьих, функции, которые должен выполнять кажлый уровень. Модель ОЯ не содержит описаний реализаций конкретного набора протоколов. В модели 051 средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический (рнс. 4.6). Каждый уровень имеет дело с совершенно определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Компьютер 2 Компьютер 1 ообщенне Прикладной уровень Протоколы Уровень представления Сеансоаый уровень Трансмртный уровень 456 Сетевой уровень 6543 3456 Канальный уровень 65432 23456 Физический уРовень 7654321 1234567 Сообщение Полезная Запзповки со служебной информация информацией Рмо. 4.6. Модель взаимодействия открытых систем !60/08! ВНИМАНИЕ Модель ОЯ! описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами.

Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Важно различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень семиуровневой модели. Модель 031 Приложения могут реализовывать собственные протоколы взаимодействия, используя для этих целей многоуровневую совокупность системных средств.

Именно для этого в распоряжение программистов предоставляется прикладной программный интерфейс (АррПсагюп Ргойгащ 1пгег(асе, АР1). В соответствии с идеальной схемой модели 051 приложение может обращаться с запросами только к самому верхнему уровню — прикладному, однако на практике многие стеки коммуникационных протоколов предоставляют возможность программистам напрямую обращаться к сервисам, нли службам, расположенных ниже уровней. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели ОВ1 и обращается непосредственно к ответственным за транспортировку сообщений по сети системным средствам, которые располагаются на нижних уровнях модели ОБ1.

Итак, пусть приложение узла А хочет взаимодействовать с приложением узла В. Для этого приложение А обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут аюкележащие уровни.

После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровню представления. Протокол уровня представления на основании информации, полученной яз заголовка сообщения прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию — заголовок уровня представления, в котором содержатся указания для протокола уровня представления машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который, в свою очередь, добавляет свой заголовок и т. д.

(Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце ввиде так называемого концевика.) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического, уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату.

К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней (рис. 4.7). Сообщение 3-то уровня Поле данных 1 Рио. 4.7. Вложенность сообщений различных уровней Физический уровень помещает сообщение на физический выходной интерфейс компьютера 1, н оно начинает свое «путешествие» по сети (до этого момента сообщение передавалось от одного уровню другому в пределах компьютера 1). Глава 4.

Архитектура и стандартизация сетей Когда сообщение по сети поступает на входной интерфейс компьютера 2, оно принимается его физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню. Как видно из описания, протокольные сущности одного уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении всегда участвуют посрелникн — средства протоколов нижележащих уровней. И только физические уровни различных узлов взаимодействуют непосредственно.

В стандартах!80 для обозначения единиц обмена данными, с которыми имеют депо протоколы разных уровней, исгапьзувтся общее название лротгмояьнвв единица двниам (РгоГосо! ОвГв 0п!й Р(х)1. для обозначения единиц обмена денными конкретных уровней часто используются спвцяальныв названия, в частности: сообщение, кадр, пакет, дейтаграмма, оегмент. Физический уровень Физический уровень (рпуз!са! !ауег) имеет, дело с передачей потока битов по физическим каналам связи, таким как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Вазе-Т технологии Ег!гегпег, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем В~-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский кол для представления данных в кабеле, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.

Физический уровень не вникает в смысл информации, которую он передает. Для него эта информация представляет собой однородный поток битов, которые нужно доставить без искажений и в соответствии с заданной тактовой частотой (интервалом между соседними битами). Канальный уровень Канальный уровень (г!ага !!пк 1ауег) обеспечивает прозрачность соединения для сетевого уровня. Для этого он предлагает ему следующие услуги: 'ь! установление логического соединения между взаимодействующими узлами; С) согласование в рамках соединения скоростей передатчика и приемника информации; Е) обеспечение надежной передачи, обнаружение и коррекция ошибок.

Для решения этих задач канальный уровень формирует из пакетов собственные протокольные единицы данных — ' кадры, состоящие из поля данных н заголовка. Канальный уровень помещает пакет в поле данных одного или нескольких кадров и заполняет собственной служебной информацией заголовок кадра. В сетях, построенных на основе разделяемой среды, физический уровень выполняет еще одну функцию — проверяет доступность разделяемой среды. Эту функцию иногда выделяют в отдельный подуровень управления доступом к среде (Мег!!пш Ассезз Сопгго(, МАС).

117 Модель 081 Протоколы канального упоев реализуются как иа конечных увлек (средствами сетевых адаптеров и их драйверов), так и на всех промежуточных сетевых устройствах. Рассмотрим более подробно работу канального уровня, начиная с момента, когда сетевой уровень отправителя передает канальному уровню пакет, а также указание, какому узлу его передать. Для решения этой задачи канальный уровень создает кадр, который имеет иоле данных и заголовок. Канальный уровень помещает (инкалсулирувт) пакет в поле данных кадра н заполняет соответствующей служебной информацией заголовок кадра.

Важнейшей информацией заголовка кадра является адрес назначения, на основании которого коммутаторы сети будут продвигать пакет. Одной из задач канального уровня является обнаружение и хоррвт(ил ошибок. Канальный уровень может обеспечить надежность передачи, например, путем фиксирования границ кадра, помещая специальную последовательность битов в его начало и конец, а затем добавляя к кадру контрольную сумму.

Контрольная сумма вычисляется по некоторому алгоритму как функция от всех байтов кадра. На стороне получателя канальный уровень группирует биты, поступающие с физического уровня, в кадры, снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой, переданной н кадре. Если они совпадают, кадр считается правильным.

Если же контрольные суммы не совпздают, фиксируется ошибка. В функции канального уровня входит не только обнаружение ошибок, но и их исправление за счет повторной передачи поврежденных кадров. Однако эта функция не является обязательной и в некоторых реализациях канального уровня она отсутствует, например, з Егйегпег. Прежде чем переправить кадр физическому уровню для непосредственной передачи ззн них в сеть, канальному уровню может потребоваться решить еще одну важную задачу.