Сетевые уровни

Международная организация по стандартизации (ISO) определила 7-уровневую эталонную сетевую модель для открытых систем (OSI) (Интернет использует 4-уровневое подмножество, и то лишь с определенными оговорками). Ниже на рис. 12.1 показана схема этих уровней, справа записаны коды документов Международного Телекоммуникационного союза (ITU), регламентирующих протоколы соответствующих уровней.

Рис. 12.1. Семиуровневая эталонная модель ISO

Разбиение совокупности (стека) сетевых протоколов по уровням связано с попыткой унификации аппаратного и программного обеспечения. Предполагается, что каждому из уровней соответствует определенная функциональная программа с жестко заданными входным и выходным интерфейсами. Форматы данных на заданном уровне модели для отправителя и получателя должны быть идентичны. Физический уровень локальных сетей определен документами, например Ethernet II, IEEE 802.3 и т.д. Модели ISO наиболее полно соответствуют сети X.25, хотя этот протокол к настоящему времени устарел.

Физический уровень X.25 определяет стандарт на связь между ЭВМ и сетевыми коммутаторами (X.21), а также на процедуры обмена пакетами между ЭВМ. X.21 характеризует некоторые аспекты построения общественных сетей передачи данных. Следует учитывать, что стандарт X.25 появился раньше рекомендаций ITU-T и опыт его применения был учтен при составлении новейших рекомендаций. На физическом уровне могут использоваться также протоколы X.21bis, RS232, Ethernet или V.35.

Канальный уровень определяет то, как информация передается от ЭВМ к пакетному коммутатору ( HDLC — High Data Link Communication, бит-ориентированная процедура управления), на этом уровне исправляются ошибки, возникающие на физическом уровне.

Сетевой уровень определяет взаимодействие различных частей субсети, форматы пакетов, процедуры повторной передачи пакетов, стандартизует схему адресации и маршрутизации.

Транспортный уровень определяет надежность передачи данных по схеме "точка-точка", избавляет уровень сессий от забот по обеспечению надежной и эффективной передачи данных.

Уровень сессий описывает то, как протокольное программное обеспечение должно организовать обеспечение выполнения любых прикладных программ. Организует двухстороннее взаимодействие сетевых объектов и необходимую синхронизацию процедур.

Презентационный уровень обеспечивает прикладной уровень стандартными услугами (сжатие информации, поддержка ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) управляющих протоколов и т.д.).

Прикладной уровень — это все, что может понадобиться пользователям сетей, например X.400.

Международным стандартом в процедуре HDLC определены два вида кадров:

Рис. 12.2.

Флаг F = 01111110 задает границы кадра, FCS — контрольная сумма. Поле информация может иметь переменную длину, кратную восьми бит. Для HDLC определены три класса кадров: информационные ( I ), управляющие ( S — supervisory) и ненумерованные ( U — unnumbered). Формат поля управление I-кадра показан на рис. 12.3.

Рис. 12.3.

N(S) и N(R) представляют собой поля номера кадров, N(S) — номер текущего кадра, а N(R) — номер следующего кадра, который отправитель текущего кадра ожидает получить. При несоответствии ожидаемого и полученного номеров возникает ошибка. Если используется нумерация кадров по модулю 8, то максимальное число кадров, не получивших подтверждение, не может превышать 7, а размер полей N(S) и N(R) равен трем битам. Это справедливо и для S-кадров. I-, S- и U-кадры могут иметь обычный (один байт) и расширенный (2 байта) форматы. Младший бит (1) расположен слева. Поле P/F — флаг "опрос/окончание опроса". Информационный (I) кадр содержит поле информация (см. рис. 12.2). Формат S-кадра показан на рис. 12.4.

Рис. 12.4.

Для однобайтовой версии S-кадра за полем S следует непосредственно поле P/F. Поле S определяет тип управляющего кадра (см. таблицу 12.1).

S-кадры служат для передачи сигналов подтверждения, запросов повторной передачи или прекращения посылки кадров из-за блокировки приема в местной станции. При получении кадра с неверным порядковым номером (например, предшествующий кадр потерян), приемник посылает S-кадр REJ, что означает необходимость повторной посылки предшествующего кадра и всех последующих. Кадр SREJ(n) указывает на то, что все кадры, до n-1 включительно, доставлены без ошибок, а при доставке кадра n допущена ошибка и он должен быть послан повторно. В отличие от rej , запрашивается пересылка только одного кадра. Связь с терминалом является временной, если бит P/F равен 1. Если адрес места назначения равен 11111111, то обращение является широковещательным. Формат U-кадра представлен на рис. 12.5.

Рис. 12.5. Формат поля управления U.кадра