Сегментирование, блокирование, сцепление данных.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 12Следующая ⇒

8. Организация последовательности (услуги, предоставляемые (N)-уровню (N-1)-уровнем, могут не содержать сохранение порядка(очередности) доставки данных. В этом случае (N)-уровень должен сам поддерживать механизм сохранения последовательности, используя порядковые номера блоков данных.

9. Защита от ошибок. Функция защиты от ошибок включает 3 механизма:

подтверждения, обнаружения ошибок и уведомление о них, возврата в исходное состояние.

10. Маршрутизация. Функция маршрутизации на (N)-уровне обеспечивает прохождение данных через цепочку (N)-объектов. Факт такой маршрутизации не известен ни нижним, ни верхним уровням.

Прикладной уровень модели OSI. Уровень представления.

Прикладной уровень модели OSI

В рамках общей концепции OSI разработаны рекомендации по внутреннему содержанию уровней. В основном эту работу проводили следующие международные организации: ССТТ (МККТТ) –международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии; ISO (MOC) – международная организация по стандартизации;

Прикладной уровень

Задача уровня – обеспечение взаимодействия между прикладными процессами, расположенными в разных вычислительных системах. Этот уровень содержит все функции, отсутствующие на более низких уровнях, но необходимые для взаимодействия открытых систем.

Прикладной уровень – это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от остальных уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI; однако он обслуживает ими прикладные процессы, лежащие за пределами модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы обработки электронных таблиц, текстовые процессоры, программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной уровень определяет наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашения по процедурам устранения ошибок и управления целостностью передаваемой информации. Этот уровень принимает также решение о наличии достаточных ресурсов для предполагаемой связи.

Прикладные протоколы – это соглашения по процедурам обслуживания прикладных процессов и пользователей сети, которые:

• имеют стандартную форму для задач одного класса приложений;

• нейтрализуют для пользователей различия хост-систем.

Прикладные протоколы подразделяются на 2 класса:

Системно-ориентированные (базовые). Это, например:

• Протокол обмена управляющей информацией СМIР;

• протокол услуг каталогов DS, разработанный на базе рекомендации Х.500 МККТТ.

Проблемно-ориентированные. К ним относятся, например:

• удаленный ввод, передача и обработка заданий JTM;

• обработка сообщений MHS;

• передача и управление файлами FTAM (File Transfer, Access and Management);

• распределенная обработка документов ODIA; и т.д.

Нa рис показана обобщенная структурная схема прикладного уровня, включающая:

- SASЕ – специальный прикладные сервисные элементы;

- CASE – стандартные прикладные сервисные элементы;

- UE-элемент пользователя;

- SAP – точка доступа к услугам.

В этой схеме UE – это та часть прикладного процесса, которая непосредственно связана с его работой с сетью. Стандартные прикладные сервисные элементы необходимы для обращения к точкам доступа и выполнения административных функций уровня. Примерами CASE являются:

- сервисный элемент управления ассоциацией – ACSE);

- сервисный элемент получения доступа к операциям отдаленного устройства – ROSE);

- сервисный элемент надежной передачи– RTSE). Прикладные протоколы могут взаимодействовать в рамках прикладного уровня по иерархической схеме, как это показано на рис.

18. Уровень представления Преобразование из кодов в коды сети.

Главные задачи уровня – преобразование данных (их форматов, кодов, структур), передаваемых между сеансовым уровнем и прикладным процессом, а также выполнение при необходимости шифрования и сжатия данных.

Основная же функция уровня представления – согласование синтаксиса данных. (На прикладном уровне согласуется семантика, т.е. смысловое представление). К синтаксису относятся: применяемый набор символов, кодировка данных, способы представления данных на экранах дисплеев, при печати и т.д.

В каждом соединении между открытыми системами выделяются 3 синтаксиса

Уровень представления содержит средства для преобразования между синтаксисом передачи и двумя другими синтаксисами.

В первых реализациях этого уровня делалась попытка преодолеть открытыми системами кодов – ASCII и EBCDIC. Такого рода подсистемы применяются сейчас, например, в рамках протокола электронной почты MIME. Там применяются специальная система кодирования BASE 64.

Затем была предложена концепция виртуального устройства (процесса), т.е. условного, гипотетического, имеющего стандартный набор характеристик и правил функционирования. Такой подход позволяет прикладному процессу взаимодействовать только с одним типом (виртуальным) устройства либо процесса, а не с десятками и сотнями типов, используемых в современных сетях. Были введены три основных типа виртуальных устройств:

• виртуальный терминал;

• виртуальный файл;

• виртуальное задание. Примером протокола виртуального терминала является протокол Telnet стека TCP/IP.

Современная реализация данного уровня базируется на спецификации абстрактного синтаксиса ASN.I, различия только в кодировке данных.

Пользователи представительской службы на этапе установления соединения согласовывают между собой допустимое при передаче множество абстрактных синтаксисов. В процессе передачи возможно изменение этого согласованного множества. Объект-отправитель, описывает передаваемые данные, пользуясь, правилами ASN.1. На приемной стороне производится обратное преобразование данных к тому виду, который принят в данной открытой системе.

Передаваемые между абонентами элементы данных предваряются специальным ярлыком, который содержит следующие поля.

• Идентификатор класса (значения: универсальный, прикладной, контекстно-зависимый, личный).

• Признак формы (примитивный или комбинированный).

• Значение (имеется 27 типов, среди них: Boolean, Integer, NumberString, VideoTextString, GraphicString и т.д.).

Для защиты передаваемой информации может использоваться один из методов симметричного или ассиметричного шифрования. Симметричное шифрование основано на использовании у отправителя и получателя одинакового секретного ключа. При этом применяется 2 типа шифров: блочные и поточные. Первые преобразуют блок входных данных (некоторого объема) в блок шифротекста (вообще говоря, другого объема). Вторые — открытый текст в шифротекст по одному биту за такт.Среди блочных шифров наиболее известен стандарт США на шифрование данных DES (Data Encryption Standard). Здесь две станции используют один и тот же 56-битовый ключ (рис.3.4). Входные данные считываются в буферный регистр порциями по 64 бит. РИСУНОК ВЫШЕ

Эти 64 бита " перемешиваются" с 56-разрядным ключом и порождают 64 бита выходных данных. Разгадка ключа может потребовать до 2⁶⁴ проверок комбинаций. Применение сокращенных методов раскрытия ключа затрудняется использованием сложных алгоритмов " перемешивания" данных. Данный алгоритм симметричного шифрования реализуется аппаратно в виде специализированной микросхемы. В ситуациях, когда надежность алгоритма DES кажется недостаточной, используется его модификация — Triple-DES. В этом случае открытый текст шифруется алгоритмомВЕЗ на первом ключе, полученный шифротекст - на втором и, наконец, данные, полученные после второго шага, — на третьем. Все три ключа выбираются независимо друг от друга.

Аналогичный по скорости и стойкости к анализу блочный шифр IDEA был предложен в 1990 году в качестве европейского стандарта. Здесь применяется ключ длиной 128 бит. Компанией Northern Telecom был предложен еще один блочный шифр CAST с 128-битовым ключом. Имеется и еще целый ряд подобных шифров, например, шифры RC2 и ИС4, причем RC4 предназначен для поточного шифрования. Основная идея ассиметричного шифрования заключается в использовании пары ключей. Первый — открытый ключ (Public Key) доступен всем и используется теми, кто собирается послать сообщение владельцу ключа. Второй — личный ключ (Private key)— известен только владельцу. Эти два ключа, как правило, взаимозаменяемы. Информацию, зашифрованную на личном ключе, расшифровать можно, только используя открытый ключ, и наоборот. Это свойство лежит в основе концепции цифровой подписи, широко применяемой в современных сетях. К ассиметричным шифрам относятся RCA и PKCS (длина ключа до 1024 бит).

Для сокращения объема передаваемых данных на уровне представления часто применяется сжатие данных. Методы, используемые для сжатия, аналогичны рассмотренным для модемов в разделе «Удаленный доступ к сети».

Сеансовый уровень OSI.

Основная задача уровня – это управление диалогом между обслуживаемыми пользователями (т.е. объектами прикладного и представительного уровней) (рис.3.5.). Диалог может включать обмен нормальными и срочными данными, может быть дуплексным и полудуплексным.

Использование сеансового уровня не всегда необходимо. Например, если обмен данными между приложениями производится без установления логического соединения, то протокол сеансового уровня абсолютно не нужен.

Важной услугой этого уровня является синхронизация для защиты от ошибок. Для этого в поток данных вставляются метки синхронизации (контрольные точки), что позволяет в случае ошибки вернуться в подтвержденную точку и восстановить передачу с этого места. '

Вводится также функция управления активностью. Диалог между партнерами (открытыми системами) разбивается на отрезки активности, каждый из которых может быть идентифицирован. Это позволяет прервать при желании диалог, а затем опять в любой момент его продолжить, начиная со следующего участка активности.

Таким образом, уровень сеанса дает возможность пользователям вести диалог, повторяя части, считающиеся ошибочными, позволяя клиентам прерывать диалог и продолжать его в любое более позднее время.

На практике в настоящее время лишь немногие приложения используют сеансовый уровень и он редко реализуется в виде отдельного протокола, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями других уровней и реализуют в одном протоколе (например, NetBIOS, SMB и т.д.).

Маркер – это атрибут сеансового соединения, который динамически назначается одному из сеансовых объектов. Получивший маркер объект имеет право инициировать выполнение услуги, контролируемой данным маркером.

В сеансовом соединении могут быть 4 маркера: маркер данных; маркер завершения; маркер малой синхронизации; маркер большой синхронизации.

В потоке данных могут размещаться точки синхронизации. Они идентифицируются последовательными возрастающими номерами. Данные точки могут быть точками малой и большой синхронизации. Интервалы диалога между точками большой синхронизации наз. диалоговыми элементами.

Активность – это последовательность диалоговых элементов, которая является некоторой логически завершенной частью работы. На одном сеансовом соединении может быть несколько последовательных активностей.

Фазы и услуги сеансового сервиса.

Сеансовый сервис вкл. 3 фазы, показанные РИС. НАРИСОВАТЬ

На фазе установления соединения согласуются параметры, распределяются маркеры, выбирается начальная точка синхронизации. На фазе передачи данных используются услуги по передаче нормальных и срочных данных, передаче маркеров, фиксации точек малой и большой синхронизации, оповещение об ошибках. Фаза завершения может иметь след. формы:

- упорядоченное завершение

- безусловное завершение, инициированное пользователем

- безусловное завершение, инициированное поставщиком сеансового сервиса.

Транспортный уровень OSI

Транспортный уровень предназначен для оптимизации передачи данных от отправителя к получателю, управления потоком данных и реализации запрошенного сеансовым уровнем качества обслуживания. На этом уровне определяется требуемый размер пакета (сегмента) для данной сетевой архитектуры. Уровень отвечает за сегментацию данных и их сборку в пункте назначения. Транспортный уровень гарантирует, что данные получены в правильном порядке, он же удаляет дубликаты и пересылает потерянные пакеты.

Данный уровень обеспечивает передачу данных с той степенью надежности, которая требуется приложениям. В качестве примеров транспортных протоколов можно привести TCP и UDP стека TCP/IP (они рассмотрены в соответствующей части курса), а также протокол SPX стека Novell.

Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти классы сервиса отличаются предоставляемыми услугами: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, мультиплексированием нескольких соединений, созданных для различных прикладных протоколов через общий транспортный протокол, а главное – обнаружением и исправлением ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется умением приложения проверять данные и надежностью всей системы транспортировки в сети. Так, например, если качество каналов связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруживаемых протоколами более низких уровней, невелика, разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня, не усложненного многочисленными проверками, квитированием и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня с максимальными средствами обнаружения и устранения ошибок – с предварительным установлением логического соединения, контрольными суммами и циклической нумерацией пакетов, установлением тайм-аутов доставки и т.п.

Фактически транспортный сервис и транспортный протокол, предложенный OSI, включают в себя 5 разных сервисов и протоколов, именуемых классами и ориентированными на разный сетевой сервис.

Определено 3 типа сетевого сервиса: А – с приемлемым для пользователя уровнем необнаруженных ошибок и приемлемой частотой сообщений; В – с приемлемым уровнем необнаруженных ошибок, но

неприемлемой частотой сообщений об обнаруженных ошибках; С – с неприемлемым уровнем необнаруженных ошибок и неприемлемой частотой сообщений об обнаруженных ошибках.

Каждый класс транспортного протокола имеет разный функциональный состав см рис

Классы 2 и 3 отличаются от классов 0 и 1 наличием процедур мультиплексирования транспортных соединений в сетевые. Такое мультиплексирование снижает затраты на использование сетевых соединений. Транспортный протокол предоставляет пользователю следующие возможности: Адресация партнера; Выбор качества сервиса; Использование самых различных (и разнородных) сетевых ресурсов. Уровень скрывает от пользователя особенности сетевых средств; Сквозная прозрачная передача протокольных блоков данных (из конца в конец), в которых могут находиться блоки данных с любым содержанием, форматом, способом кодирования.

Услуги транспортного уровня

1) Установление соединения

2) Разъединение

3) Передача данных

4) Передача срочных данных

Процедуры протокола

1) Сегментация и сборка. Это операция разбивки на части длинных сервисных блоков данных, поступающих от пользователя, и обратная операция по сборке таких блоков.

2) Сцепление и выделение. Соединение вместе нескольких блоков данных транспортного протокола для переноса в одном сетевом сервисном блоке данных.

3) Нумерация блоков данных

4) Хранение блоков данных до наступления на них подтверждения

5) Явное управление потоком. Для этого в передаваемых блоках используется параметр «кредит передачи». Это число блоков, которое в данный момент может принять абонент.

6) Дополнительное кодирование

7) Повторная передача блока данных по истечении тайм-аута ожидания подтверждения

8) Восстановление порядка следования блоков данных

9) Расщепление и объединение. Позволяет транспортному соединению пользоваться несколькими сетевыми соединениями для большей надежности и повышения пропускной способности.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒