Протоколы и интерфейсы вычислительной сети.

Взаимосвязь одноименных уровней программной структуры сети определяется сводом стандартных правил, включающих процедуры их взаимодействия. Эти правила называются протоколами.

Взаимосвязь соседних (в одной машине) слоев программных структур определяется стандартами, называемыми интерфейсами. Интерфейсы имеют локальное значение, ибо определяют стыковку соседних слоев программных структур. Протоколы же характеризуют функции всей вычислительной сети в целом.

Протоколы делятся на три группы.

Первая из них включает:

1. Управление физическим каналом

2. Управление информационным каналом.

Эти протоколы определяют взаимодействие двух машин любого типа, соединенных друг с другом физическим каналом: хост-машина – коммуникационная машина; терминальная машина – коммуникационная машина; коммуникационная машина – коммуникационная машина и т.п.

Вторая группа протоколов определяет стандарты и процессы транспортировки пакетов от порта к порту. К ним относятся:

3. Управление сетью

4. Управление передачей.

Эти правила описывают правила передачи информации между: хост – хост, хост – терминальная машина, терминальная ЭВМ – терминальная ЭВМ и т.д. Такое взаимодействие двух машин, определяющееся протоколами этой группы. Не зависит от числа физических каналов и коммуникационных машин, расположенных между ними.

Над рассмотренными протоколами находится группа, включающая три протокола высокого уровня:

5. Управление сеансами

6. Управление представлениями

7. Управление программами пользователей

Эти протоколы определяют правила взаимодействия процессов, расположенных в различных машинах. Как и модули программного обеспечения, протоколы должны быть относительно независимы друг от друга.

Рис. 11. Взаимодействие процессов расположенных в разных машинах.

Управление каналами реализуется техническими средствами уровня 1. Сопряжение с техническими средствами определяются интерфейсом Х.21. Интерфейс Х.21 определяет сопряжение между ООД и АПД по синхронному (цифровому) каналу передачи данных. В качестве ООД может выступать устройство сопряжения главной, терминальной или коммуникационной ЭВМ с АПД по линиям связи. Интерфейс состоит из 8 линий:

Рис. 12. Интерфейс Х.21.

Взаимодействие через Х.21 сводится к 3 основным процедурам:

1. Установление соединения по инициативе ООД или АПД

2. передача данных

3. разъединение

Линия индикации – индикация установления соединения и прекращение связи.

Этот интерфейс – последовательный. Есть параллельный интерфейсы, например, ИРПР (интерфейс радиальный параллельный расширенный-16 линий для данных) и др.

Интерфейс С2 определяется рекомендацией V.24. Учитывая, что большая часть ЭВМ все еще подключается к аналоговым телефонным каналам с помощью модемов, ITU (МККТТ) разработал и утвердил Рекомендацию Х.21бис совместимую с Рекомендацией V.24. В Х.21бис используется подмножество цепей, определяемых V.24. Его применение позволяет подключать ЭВМ через стандартные модемы к телефонным каналам связи. Наряду с этим Х.21бис позволяет работать и с дискретными каналами связи, определяющими Х.21. Таким образом, интерфейс Х.21бис является универсальным и обеспечивает подключение вычислительных машин как к аналоговым, так и дискретным каналам связи.

Протоколы канального уровня.

Протокол управления информационным каналом определяет значительное число функций управления информационным каналом, к которому относятся управление процедурами установления и прекращения связи; упаковка передаваемой информации в кадры перед передачей и распаковка после приема; генерация и чтение управляющих кадров; обеспечение прозрачности информационного канала; передача и прием квитанций, повторная передача; управление потоками кадров.

В физических каналах используется два метода передачи информации: 1) параллельный (по d цепям передается d символов одновременно)

2) последовательный (бит за битом по одной и той же цепи).

Характер управления передачей кадров по информационному каналу зависит от процедуры управления. В современных цепях используется два вида процедур: байт-ориентированные и бит-ориентированные. В байт-ориентированных протоколах осуществляется побайтовая (посимвольная) передача информации. В бит-ориентированных протоколах передается неделимый на байты поток бит.

Широко распространенной байт-ориентированной процедурой является BSC фирмы IBM, ставший, по существу, международным стандартом. Байт-ориентированный протокол хорошо увязывается с характеристиками ЭВМ, но из-за передачи значительного числа управляющих символов не очень эффективно использует телефонную сеть. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется бит-ориентированным процедурам.

Протокол BSC синхронную полудуплексную передачу. В BSC кадры двух типов – информационные и управляющие.

Рис. 13. Формат кадров протокола BSC.

SYN – символ, используемый для синхронизации машин, а также для заполнения времени между кадрами; 2 символа подряд (SYNSYN) сообщают о начале кадра.

STX – символ, предшествующий основе пакета.

ETB – символ, следующий за основой пакета.

BCC₁, ВСС₂ – контрольная информация.

Сеанс связи между парой машин, соединенных информационным каналом, осуществляется в 5этапов, называемых фазами:

1. Подключение канала. Эта фаза необходима, когда соединение осуществляется через коммутирующую телефонную сеть. При использовании выделенного канала – эта фаза не нужна.

2. Запрос на передачу

3. Передача кадров

4. Окончание передачи

5. Отключение канала (для выделенного канала – эта фаза не нужна).

Всё взаимодействие идее по принципу «запрос-ответ».

Прозрачность. Для управления информационным каналом соответствующая аппаратура должна отличать управляющие символы (STX, ETB, SYN и т.д.) от содержимого кадра, передаваемого в его основе. Однако, при произвольном способе кодирования символов основы кадра в нем могут появиться также, которые имеют те же кадры, что и управляющие символы. Иначе говоря, в кадре могут быть символы, не отличимые от управляющих. Для того, чтобы отличить символы основы кадра от управляющих символов, вводится специальный символ DLE и выполняется следующая процедура: перед любым управляющим символом заголовка и концевика дописывают DLE. Перед любым символом DLE, имеющимся в основе кадра, добавляется еще один DLE.

Эта операция называется байтстаффингом и выполняется перед передачей кадра. После приема кадра выполняется обратная операция – удаление символов DLE. Появление в кадре символа DLE, является предупреждением, что следующий символ является управляющим , если он отличен от DLE. Если же этот символ совпадает с DLE, то он не является управляющим.

Большой опыт, полученный при эксплуатации BSC позволил IBM разработать новый , более совершенный бит-ориентированный протокол SDLC. На его основе МОС создан и утвержден международным протоколом HDLC – бит-ориентированный.