Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Здесь в основном решаются вопросы механики иэлектрики.1.7.1.2. Уровень канала данныхОсновная задача уровня канала данных - превратить несовершенную физическую среду передачи внадежный канал, свободный от ошибок передачи. Эта задача решается разбиением данных отправителя нафреймы (обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч байтов), последовательной передачей фреймови обработкой фреймов уведомления, поступающих от получателя.
Поскольку физический уровень нераспознает структуры в передаваемых данных, то сохранение этой структуры - целиком и полностьюзадача канала данных, а именно, на этом уровне нужно определить границы фрейма. Эта задача решаетсявведением специальной последовательности битов, которая добавляется в начало и в конец фрейма ивсегда интерпретируется как границы фрейма.Помехи на линии могут разрушить фрейм. В этом случае он должен быть передан повторно. Он будетповторен также в том случае, если фрейм уведомления будет потерян.
И это уже заботы уровня - какбороться с дубликатами одного и того же фрейма, потерями или искажениями фреймов. Уровень каналаданных может поддерживать для сетевого уровня сервис разных классов, разного качества и стоимости.Другая проблема, возникающая на уровне канала данных (равно как и на других вышележащихуровнях), - как управлять потоком передачи.
Например, как предотвратить «захлебывание» получателя?Как сообщить передающему размер буфера для приема передаваемых данных, имеющийся у получателя вэтот момент?Если канал позволяет передавать данные в обоих направлениях одновременно, т.е. если фреймыуведомления для потока от А к В используют тот же канал, что и трафик от В к А, то можно использоватьдля передачи фреймов уведомлений от В к А фреймы DU от А к В.В сетях с вещательным способом передачи возникает проблема управления доступом к общемуканалу. За это отвечает специальный подуровень канального уровня - подуровень доступа к среде (MAC Media ACcess).1.7.1.3. Сетевой уровеньОсновная проблема, решаемая на сетевом уровне, - как маршрутизировать пакеты от отправителя кполучателю. Маршруты могут быть определены заранее и прописаны в статической таблице, которая неизменяется. Они могут также определяться в момент установления соединения. Наконец, они могутстроиться динамически по ходу передачи в зависимости от загрузки сети.Если в транспортной подсети циркулирует слишком много пакетов, то они могут использовать одни ите же маршруты, что будет приводить к заторам или перегрузкам.
Эта проблема также решается насетевом уровне.Поскольку за использование транспортной подсети, как правило, предполагается оплата, то на этомуровне присутствуют функции учета: как много байт (или символов) послал или получил абонент сети.Если абоненты расположены в разных странах, где действуют разные тарифы, то надо должным образомскорректировать цену услуги.Если пакет адресован в другую сеть, то надо предпринять надлежащие меры: в ней может бытьдругой формат пакетов, способ адресации, размер пакетов, другие протоколы и т.д. - все эти проблемырешаются на сетевом уровне.В сетях с вещательной передачей проблемы маршрутизации просты, и этот уровень частоотсутствует.1.7.1.4. Транспортный уровеньОсновная функция транспортного уровня - принять данные с уровня сессии, разделить, если надо, наболее мелкие единицы, передать на сетевой уровень и позаботиться, чтобы все они дошли в целостностидо адресата.
Все это должно быть сделано эффективно и так, чтобы вышележащий уровень не зависел оттого, как именно это было сделано. В нормальных условиях транспортный уровень должен создаватьспециальное сетевое соединение для каждого транспортного соединения по запросу уровня сессии. Еслитранспортное соединение требует высокую пропускную способность, то транспортный уровень можетпотребовать у сетевого уровня создать несколько сетевых соединений, между которыми транспортныйуровень буден распределять передаваемые данные. И наоборот, если требуется обеспечить недорогоетранспортное соединение, то транспортный уровень может использовать одно и то же соединение насетевом уровне для нескольких транспортных соединений.
В любом случае такое мультиплексированиедолжно быть незаметным на уровне сессии.Сетевой уровень определяет, какой тип сервиса предоставить вышележащим уровням ипользователям сети. Наиболее часто используемым сервисом является канал «точка-точка» без ошибок,обеспечивающий доставку сообщений или байтов в той последовательности, в какой они былиотправлены. Другой вид сервиса - доставка отдельных сообщений без гарантии сохранения ихпоследовательности или, например, рассылка одного сообщения многим в режиме вещания. В каждомконкретном случае сервис определяют при установлении транспортного соединения.Транспортный уровень - это уровень, обеспечивающий соединение «точка-точка». Активноститранспортного уровня на машине отправителя общаются с равнозначными активностями транспортногоуровня на машине получателя.
Этого нельзя сказать про активности на нижележащих уровнях. Ониобщаются с равнозначными активностями на соседних машинах. В этом одно из основных отличий уровней1-3 от уровней 4-7. Последние уровни обеспечивают соединение «точка-точка». Это хорошо видно нарисунке 1-13.Многие хост-машины - мультипрограммные, поэтому транспортный уровень для одной такой машиныдолжен поддерживать несколько транспортных соединений. Чтобы определить, к какому соединениюотносится тот или иной пакет, в его заголовке (H4 на рисунке 1-9) помещается необходимая информация.Транспортный уровень также отвечает за установление и разрыв транспортного соединения в сети.Это предполагает наличие механизма именования, что значит, что процесс на одной машине должен уметьуказать, с кем в сети ему надо обменяться информацией.
Транспортный уровень также долженпредотвращать «захлебывание» получателя в случае «очень быстро говорящего» отправителя. Механизмдля этого называется управление потоком. Он есть и на других уровнях. Однако, как мы увидим ниже,управление потоком между хостами отличен от управления потоком между маршрутизаторами.1.7.1.5. Уровень сессииУровень сессии позволяет пользователям на А-машинах (напомним, что пользователем может бытьпрограмма) устанавливать между собой сессии. Сессия позволяет передавать данные, как это можетделать транспортный уровень, но, кроме того, этот уровень имеет более сложный сервис, полезный внекоторых приложениях.
Например, он может осуществлять вход в удаленную систему, передавать файлмежду двумя приложениями и т.п.Один из видов услуг на этом уровне - управление диалогом. Потоки данных могут быть разрешены вобоих направлениях одновременно, либо поочередно в одном направлении.
Сервис на уровне сессии будетуправлять направлением передачи.Другой вид сервиса на этом уровне - управление маркером. Для некоторых протоколов недопустимовыполнение одной и той же операции на обоих концах соединения одновременно. Для этого уровеньсессии выделяет активной стороне маркер. Операцию может выполнять тот, кто владеет маркером. Другимпримером сервиса на этом уровне является синхронизация. Пусть нам надо передать такой файл, что егопересылка займет два часа, между машинами, время наработки на отказ у которых - один час.
Ясно, что «влоб» передачу такого файла средствами транспортного уровня не решить. Уровень сессии позволяетрасставлять контрольные точки. В случае отказа одной из машин передача возобновится с последнейконтрольной точки.1.7.1.6. Уровень представленияУровень представления предоставляет решения для часто возникающих проблем, чем облегчаетучасть пользователей.
В основном это проблемы семантики и синтаксиса передаваемой информации.Данный уровень имеет дело с информацией, а не с потоком битов.Типичным примером услуги на этом уровне является унифицированная кодировка данных. Дело втом, что на разных машинах используются разные способы кодировки символов, например, ASCII, Unicodeи т.п., разные способы представления целых - в прямом, обратном или дополнительном кодах, такженумерация бит в байте на разных машинах одной и той же сети может быть разная: слева направо илинаоборот, и т.п.
Пользователи, как правило, используют структуры данных, а не случайный набор байт.Чтобы машины с разной кодировкой и представлением данных могли взаимодействовать, передаваемыеструктуры данных определяются специальным абстрактным способом, не зависящим от кодировки,используемой при передаче. Уровень представления работает со структурами данных в абстрактнойформе, преобразует это представление во внутреннее для конкретной машины и из внутреннего,машинного представления, в стандартное представление для передачи по сети.1.7.1.7. Уровень приложенийУровень приложений обеспечивает работу часто используемых протоколов. Cуществуют сотниразных типов терминалов.
Если мы захотим создать сетевой экранный редактор, то нам придетсяпрописывать для каждого типа терминала свою версию.Есть другой путь: определить сетевой виртуальный терминал и написать для него редактор. Длякаждого типа терминала написать программу отображения этого терминала на сетевой виртуальныйтерминал. Все программное обеспечение для виртуального сетевого терминала расположено на уровнеприложений.Другой пример - передача файлов. Разные операционные системы используют разные механизмыименования, представления текстовых строк и т.д. Для передачи файлов между разными системами надопреодолевать все такие различия. Для этого есть приложение FTP, также расположенное на уровнеприложений.
На этом же уровне находятся: электронная почта, удаленная загрузка программ, удаленныйпросмотр информации и т.д.1.7.1.8. Передача данных в МОС-моделиНа рисунке 1-14 показана последовательность действий при передаче данных в МОС-модели. Хотяданные движутся вертикально, каждый уровень предполагает их горизонтальное передвижение. Здесьаналогия с синхронным переводом. Когда оратор говорит перед нами на урду, то он считает, что онобращается к нам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
