Сети и телекоммуникации

301

нивается с принятой. Если они совпадают, то принятый кадр считается кор-

ректным. В противном случае фиксируется искажение принятого кадра. При искажении флагов, разделяющих последовательно передаваемые кадры, два кадра сливаются в один искаженный кадр. Процедура формирования провероч-

ных последовательностей битов при передаче и приеме гарантирует обнаруже-

ние искажений этого типа.

						Таблица 20.1
				Типы кадров
	Тип			Наименование			Функция
1				Информационный кадр			К/О
				Супервизорные кадры
2				Готовность к приему			К/О
3				Неготовность к приему			К/О
4				Отказ			К/О
5				Селективный отказ			К/О
				Ненумерованные кадры
6				Установление режима нормальных ответов			К
7				Установление расширенного режима нормальных ответов			К
8				Установление режима асинхронных ответов			К
9				Установление расширенного режима асинхронных ответов			К
10				Установление сбалансированного асинхронного режима			К
11				Установление сбалансированного асинхронного расширенного режима			К
12				Разъединение			К
13				Установление режима инициализации			К
14				Запрос режима инициализации			О
15				Запрос передачи			К
16				Сброс			К
17				Информационный кадр			К/О
18				Обмен идентификаторами			К/О
19				Подтверждение			О
20				Режим без разъединения			О
21				Запрос разъединения			О
22				Отказ от кадра			К/О

П р и м е ч а н и е : К — команда; О — ответ; К/О — команда или ответ.

Для выполнения функций, возлагаемых на информационный канал, ис-

пользуются кадры 22 типов (табл. 20.1). Тип кадра указывается кодом в байте управления (рис. 20.5): информационный — значением «0» в бите 1; суперви-

зорный — значениями битов 1...4; ненумерованный — значениями битов 1...4 и

6...8.

В байте управления информационного кадра указываются номера N(S) = 0, 1, ..., 7 и N(R) = 0, 1, ..., 7 передаваемого и принимаемого кадров; в суперви-

зорных кадрах указывается только номер N(R) принимаемого кадра. Бит 5 поля управления называется битом запроса в командах и битом окончания в отве-

302

тах. Когда станция получает команду с битом запроса Р = 1, она обязана сфор-

мировать ответ с битом окончания F = 1. Информационные кадры служат для передачи пакетов, представляемых в поле данных. Супервизорные кадры ис-

пользуются для восстановления кадров, потерянных из-за искажения информа-

ции в канале, а также для управления потоками кадров. Ненумерованные кадры

предназначены для установления соединения и разъединения, завершения со-

ответствующих режимов передачи пакетов и для передачи информации о ре-

зультатах выполнения этих действий.

Используются два режима нумерации кадров: нормальный — с нумера-

цией кадров по модулю 8, и расширенный — с нумерацией кадров по модулю

128. В первом режиме номера кадров принимают значения 0, 1, ..., 7 и пред-

ставляются в полях N(S) и N(R) байта управления (рис. 20.5). Во втором режиме поле управления кадра состоит из двух байтов, а номера кадров могут прини-

мать значения от 0 до 127. Расширенная нумерация применяется в протяжен-

ных каналах связи, в которых может находиться большое число передаваемых кадров.

Передача данных организуется следующим образом. Станция-

отправитель устанавливает режим работы канала посылкой команды «Устано-

вить режим ...» — кадра типа 6...11, содержащего адрес станции-получателя.

После посылки кадра станция-отправитель запускает счетчик времени (тайм-

аут), по истечении которого команда будет повторена, если не поступит ответ от станции-получателя. Станция-получатель при неготовности к работе отвеча-

ет кадром «Режим разъединения» либо посылает ответ о готовности «Под-

тверждение». При установке режима номера передаваемого и принимаемого кадров N(S) и N(R) обеих станций полагаются равными 0. Прием кадра «Под-

тверждение» завершает процедуру установки режима и инициализации канала.

Станция-получатель передает данные в виде информационных кадров.

Передаваемые кадры снабжаются порядковыми номерами N(S), последователь-

но увеличиваемыми на единицу. Копии кадров сохраняются в станции-

получателе до получения подтверждения в приеме кадров. При нормальном

303

режиме нумерации без подтверждений могут быть переданы не более семи кад-

ров. Станция-отправитель проверяет правильность принятых кадров по цикли-

ческому коду и сравнивает номер принятого кадра N(S) с ожидаемым. Если кадр не искажен и последовательность кадров не нарушена, он поступает на следующий, третий, уровень обработки, номер ожидаемого кадра увеличивает-

ся на единицу и выдается команда «Готовность к приему», содержащая номер

N(R) следующего ожидаемого кадра. Эта команда воспринимается станцией-

получателем как подтверждение в приеме вторичных кадров с номерами до

N(R). Поток кадров может быть приостановлен первичной станцией путем пе-

редачи кадра «Неготовность к приему». Передача может быть продолжена по-

сылкой кадра «Готовность к приему».

Протокол HDLC обеспечивает четыре способа восстановления инфор-

мационных кадров. Основной способ — использование тайм-аута. Когда супер-

визорные кадры подтверждают прием информационных кадров, таймер переза-

пускается на величину тайм-аута. Номер N(R), принятый станцией-полу-

чателем, подтверждает прием всех кадров с номерами, меньшими N(R). Если тайм-аут закончился, то станция-получатель начинает повторную передачу кадров, прием которых подтвержден. Для повышения эффективности исполь-

зования канала предусмотрена посылка отрицательных квитанций — супер-

визорных кадров «Отказ» и «Селективный отказ».

Если принятый кадр искажен из-за ошибки, обнаруженной с помощью проверочной последовательности битов, станция-отправитель, не дожидаясь окончания тайм-аута, посылает отрицательную квитанцию «Отказ», содержа-

щую номер ожидаемого кадра N(R), и ждет поступления информационного кадра с этим номером. При этом все поступающие кадры с большими номерами игнорируются принимающей станцией.

Эффективность использования канала еще более повышается за счет се-

лективной браковки. В этом случае станция, ожидающая кадр N(R) и получив-

шая кадр N(R)+1, принимает его и последующие кадры, извещая передающую станцию супервизорным кадром «Селективный отказ» о потере кадра N(R). В

304

ответ на команду «Селективный отказ» передающая станция повторно переда-

ет потерянный кадр. Отрицательные квитанции «Отказ» и «Селективный от-

каз» не исключают необходимость в тайм-ауте, поскольку квитанции могут быть потеряны в канале. Четвертый способ восстановления кадров, основан-

ный на использовании бита «запроса-окончания» P/F, здесь не рассматривается.

Для разъединения связи между станциями используется команда «Разъе-

динить», подтверждаемая ответом «Подтверждение».

Кроме описанных кадров протокол HDLC использует следующие нену-

мерованные кадры. Кадр «Ненумерованный информационный» используется для передачи данных, защищаемых только циклическим кодом и не восстанав-

ливаемых при потере кадра. Кадры этого типа применяются, например, при пе-

редаче изображений, когда потеря кадра, несущего в себе строку изображения,

не оказывает существенного влияния на конечный результат. Кадр «Устано-

вить режим инициализации» обеспечивает повторную инициализацию канала,

произведенную ранее командой «Установить режим...». В отличие от послед-

ней кадр «Установить режим инициализации» запускает специальные проце-

дуры, реализованные в конкретных вариантах станций. Кадр «Запрос режима инициализации» посылается вторичной станцией для запроса от первичной станции команды «Установить режим инициализации».

Команда и ответ «Обмен идентификаторами» используются для обмена между станциями информацией о реализованных в них технических возможно-

стях. Команда «Сброс» применяется для повторной инициализации передачи потока данных. Вторичная станция запрашивает разрешение на разъединение с помощью кадра «Запрос разъединения». Реагируя на этот кадр, первичная стан-

ция ликвидирует соединение в установленном порядке. Станция, находящаяся в режиме разъединения, не может устанавливать соединение, передавать и при-

нимать информацию и отвечает на поступающие команды кадром «Режим разъединения».

В СПД могут использоваться иные протоколы информационного канала,

отличающиеся структурой кадра и составом процедур управления взаимодей-

305

ствием станций и передачей данных. Для разделения данных на кадры исполь-

зуются различные схемы. В процедуре HDLC кадр выделяется флагами

«01111110», отмечающими начало и конец кадра. Эта схема построения кадра предполагает использование битстаффинга для обеспечения прозрачности ка-

нала. Другая схема — указание в заголовке кадра длины поля данных. В этом случае приемник принимает n байтов, следующих за заголовком, как данные,

вложенные в кадр. В протоколе двоичной синхронной связи (BSC) кадр форми-

руется парами специальных знаков начала и окончания кадра. При передаче данных станция анализирует последовательность символов и, если встречается пара символов, тождественных окончанию кадра, разделяет эти символы,

вставляя между ними первый из них. При приеме кадра выполняется обратное преобразование данных.

	А		В		С
1	2	1	2	1	2
	УС			УС
Уровень
Информационные	(a2,b1)			(b2,c1)
каналы
(уровень 1, 2)
	(a1,c2)

Рис. 20.6. Логические каналы

Протокол Х.25

В рамках архитектуры открытых систем, рекомендованной МОС, средст-

ва для взаимодействия пользователя с СПД определяются Рекомендацией Х.25,

разработанной ITU-T и применяемой в качестве стандартного протокола управ-

ления сетью (уровень 3). Протокол Х.25 базируется на средствах информаци-

онного канала, определяемого протоколом HDLC. Последний устанавливает в основном способ исключения искажения пакетов и их последовательностей,

передаваемых по физическому каналу, подверженному воздействию помех.

306

Протокол Х.25 также определяет процедуры сетевого уровня управления пере-

дачей пакетов (рис. 20.2), обеспечивающие организацию виртуальных каналов между абонентами и передачу по каналам последовательностей пакетов.

							Таблица 20.2
				Пакеты протокола Х.25
	Тип			Наименование при передаче в направлении
				Сеть Абонент			Абонент Сеть
				Установление соединения и разъединение
1				Входящий запрос соединения			Запрос соединения
2				Подтверждение соединения			Согласие на соединение
3				Указание разъединения			Запрос разъединения
4				Подтверждение разъединения от сети			Подтверждение разъединения от
							абонента
				Данные и прерывание
5				Данные сети			Данные от абонента
6				Прерывание от сети			Прерывание от абонента
7				Подтверждение прерывания от сети			Подтверждение прерывания от
							абонента
				Управление потоком и сброс
8				Готовность сети к приему			Готовность абонента к приему
9				Неготовность сети к приему			Неготовность абонента к приему
10				—			Отказ
11				Указание сброса			Запрос сброса
12				Подтверждение сброса сетью			Подтверждение сброса абонентом
					Рестарт
13				Указание рестарта			Запрос рестарта
14				Подтверждение рестарта сетью			Подтверждение рестарта абонентом

Протокол Х.25 позволяет организовать взаимодействие между сетевыми службами систем через совокупность логических каналов. Максимально допус-

тимое количество каналов определяется длиной номера канала и составляет

15 групп по 255 каналов в каждой . Логический канал идентифицируется 12-

битовым номером, четыре разряда которого представляют номер группы и 8

разрядов — номер канала в группе.

Диапазон логических каналов, используемых системами сети, определя-

ется администрацией сети. Логические каналы служат для организации посто-

янных виртуальных каналов и временных коммутируемых виртуальных кана-

лов — виртуальных соединений. На рис. 20.6 приведен пример организации ло-

гических каналов в ИТС, состоящей из трех главных и трех терминальных ЭВМ

Протокол Х.25 не нашѐл широко применения в современных глобальных ИТС, именно по тому, что он имеет слишком малый диапазон адресов (4096 адресов).

307

— систем А, В и С — и двух узлов связи. Эти пять систем объединены в сеть пятью информационными каналами, каждый из которых состоит из физическо-

го канала и средств управления физическим и информационным каналами

(уровни 1 и 2).

	Вызывающий				Вызываемый
				С е т ь
		абонент			абонент
			Запрос соединения		Входящий запрос
Установление соединения					соединения
			соединения		Согласие на
					соединение
			Подтверждение
			Данные		Данные

данныхПередача	Данные

Данные

Данные

Разъединение

t	t

Разъединение

Рис. 20.7. Установление соединения, передача данных и разъединение (Х.25)

308

На основе информационных каналов созданы логические каналы (a1, c2),

(a2, b1), (b2, c1), связывающие между собой процессы a1, a2; b1, b2 и c1, c2, реали-

зуемые в системах А, В и С соответственно. При этом информационный канал может использоваться для организации нескольких логических каналов — по-

стоянных виртуальных каналов или виртуальных соединений.

Диапазон логических каналов, используемых системами сети, определя-

ется администрацией сети. Логические каналы служат для организации посто-

янных виртуальных каналов и временных коммутируемых виртуальных кана-

лов — виртуальных соединений. На рис. 20.6 приведен пример организации ло-

гических каналов в ИТС, состоящей из трех главных и трех терминальных ЭВМ

— систем А, В и С — и двух узлов связи. Эти пять систем объединены в сеть пятью информационными каналами, каждый из которых состоит из физическо-

го канала и средств управления физическим и информационным каналами

(уровни 1 и 2). На основе информационных каналов созданы логические каналы (a1, c2), (a2, b1), (b2, c1), связывающие между собой процессы a1, a2; b1, b2 и c1, c2, реализуемые в системах А, В и С соответственно. При этом информацион-

ный канал может использоваться для организации нескольких логических кана-

лов — постоянных виртуальных каналов или виртуальных соединений.

Если вызываемый абонент принимает запрос на соединение, то он пере-

дает пакет «Согласие на соединение» (табл. 20.2), после чего сеть посылает вы-

зывающему абоненту пакет «Подтверждение соединения». Этим заканчивается фаза установления соединения между абонентами. Начиная устанавливать со-

единение, вызывающий абонент запускает таймер. Если в течение тайм-аута не поступил пакет «Подтверждение соединения», абонент передает пакет «Запрос разъединения», после чего процедура установления соединения может быть по-

вторена.

После установления соединения начинается фаза передачи данных. Про-

токол Х.25 допускает использование следующих максимальных значений дли-

ны поля данных: 16, 32, 64, 128, 256, 512 и 1024 октетов. Предпочтительна дли-

на 128 октетов.

309

Абонент «А» (вызывающий)

Выбор идентификатора свободного логического канала

Формирование

адреса

Определение условий обслуживания

Формирование текста сообщения

Передача пакета «Запрос соединения»

Переход к передаче данных

Получение пакета «Подтверждение соединения»

Получение пакета “Индикатор разъединения”

Передача пакета «Подтверждение разъединения абонентом»

Абонент «В» (вызываемый)

Получение пакета

“Входящий вызов”

Целесообразность	Нет
установления связи с «А»
?

Да

Передача пакета «Согласие на соединение»

Передача пакета “Запрос разъединения”

Получение пакета «Подтверждение разъединения с сетью»

Конец

Рис. 20.8. Функциональная схема организации коммутируемого виртуального канала между абонентами «А» и «В»

Для ликвидации и сброса всех постоянных и временных виртуальных со-

единений, установленных с абонентом, используется процедура рестарта, ини-

циируемая абонентом с помощью пакета «Запрос рестарта» и сетью с помо-

310

щью пакета «Указание рестарта». При этом ликвидируются соединения, отно-

сящиеся ко всем логическим каналам абонента, и уничтожаются все пакеты,

передаваемые через эти соединения. Для восстановления потерянных пакетов используются средства более высокого уровня иерархии.

Для передачи срочных данных применяются ненумерованные пакеты

«Прерывание от сети» и «Прерывание от абонента», несущие в себе один байт данных о причине прерывания. Эти пакеты доставляются получателю не-

зависимо от состояния передачи нумерованных пакетов — даже тогда, когда пакеты данных не принимаются. Получение этих пакетов подтверждается соот-

ветствующими пакетами-квитанциями. При использовании однонаправленных логических каналов абонент может запросить повторную передачу пакета с по-

мощью пакета «Отказ», несущего в себе номер пакета N(R), начиная с которого нужно провести повторную передачу.

По окончании передачи постоянные виртуальные каналы закрываются, и

происходит разъединение в порядке, определенном на рис. 20.7 и 20.8.