Уровень представления

Задачи уровня

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.

Согласование синтаксиса данных

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 различия только в кодировке данных, например, различии используемых 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.1 (Abstract Syntax Notation One), которая изложена в рекомендациях МОС ISO 8824.2 и ISO 8825.2.

Пользователи представительной 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.).

Шифрование

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. Входные данные считываются в буферный регистр порциями по 64 бита. Эти 64 бита "перемешиваются" с 56-разрядным ключом и порождают 64 бита выходных данных (см. рис.). Разгадка ключа может потребовать до 2⁶⁴проверок 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 алгоритмом DES 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 RC4,причеи 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).

Сжатие данных

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».