Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 3 )

Рассмотрим коротко основные принципы передачи информа­ции в пакетных сетях, построенных на основе эталонной модели взаимодействия открытых систем.

В 1978 г. в Международной организации по стандартизации был создан подкомитет SC16, в задачи которого входила разработка международного стандарта для взаимосвязи открытых систем. При этом «открытой» называли систему, которая может взаимодей­ствовать с любой другой, удовлетворяющей требованиям стан­дарта. Так появилась концепция эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС), определяющая принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и основу для обеспечения воз­можности параллельной разработки нескольких необходимых стан­дартов.

Эталонная модель предполагает структуру (рис. 14.1), в кото­рой все процессы разнесены на семь взаимоподчиненных уровней.

При этом уровень с меньшим номером предоставляет услуги смежному с ним верхнему уровню, используя для этого услуги смежного с ним нижнего уровня. Следовательно, самый верхний седь­мой уровень только потребляет услуги, а самый нижний первый - только предоставляет их.

Задачей всех уровней в конечном счете является обеспечение прикладных процессов, т. е. процессов, связанных с вводом, хра­нением, обработкой и выдачей информации пользователям. Од­нако наряду с прикладными процессами существует значитель­ное число различных процессов поддержки, организация кото­рых связана с наличием соответствующих протоколов. Все прото­колы принято условно подразделять на две категории: протоко­лы верхнего уровня (с 5-го по 7-й) и протоколы нижнего уров­ня (с 1-го по 4-й).

Наивысшим является прикладной (пользовательский) уровень, определяющий смысловое содержание информации, которой об­мениваются открытые системы при совместном решении постав­ленной задачи.

Шестой уровень называется уровнем представления, т. е. он оп­ределяет формат представления сетевой информации, поскольку сеть может объединять различные оконечные терминалы. Заме­тим, что в гипотетическом случае полностью однородной среды надобность в таком уровне отпадает.

Основным назначением пятого — сеансового — уровня являет­ся организация способов взаимодействия между прикладными про­цессами: их соединения, поддержки совместной работы и разъе­динения.

Главная задача протоколов нижнего уровня состоит в быстром и надежном перемещении необходимой для передачи информа­ции, поэтому их часто называют протоколами транспортной сети. Вход в транспортную сеть осуществляется через так называемый порт, которым обеспечен каждый процесс, и перед входом в тран­спортную сеть пользовательская информация получает заголовок того процесса, который ее породил.

Четвертый — транспортный — уровень служит для обеспече­ния пересылки сообщений между двумя взаимодействующими си­стемами с использованием более низких уровней. Конкретно дан­ный уровень принимает от вышестоящего уровня некоторый блок данных и обеспечивает его транспортировку через сеть к удален­ному пользователю.

Следует подчеркнуть, что в задачи уровней, находящихся выше транспортного, не входит знание структуры сети, т. е. им извест­ны лишь удаленные пользователи (или системы), с которыми они взаимодействуют.

В задачи третьего — сетевого — уровня входят маршрутизация сообщений, организация транспортных каналов и управление

информационными потоками, а также учет предоставленных услуг.

Второй — канальный — уровень представляет собой организо­ванный на основе физического соединения комплекс методов и Процедур управления каналом передачи данных (например, уста­новление соединения, его поддержка и разъединение, обнаруже­ние и исправление ошибок).

Наконец, первый — физический — уровень обеспечивает непо­средственную связь с физической средой передачи информации. Он определяет правила передачи сообщений через физическую среду (частотный диапазон, используемые сигналы, методы мо­дуляции), а также механические и электрические характеристики сетевых устройств.

Приведенная семиуровневая модель является традиционной при описании взаимодействия открытых систем. Тем не менее спустя некоторое время после появления и успешного использования данной модели в США в Институте инженеров по электротехни­ке и электронике (IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers) была разработана ее модификация. Суть этой модифи­кации заключалась в том, что канальный уровень подразделялся на два подуровня: управления логическим каналом и доступа к среде.

Уровень управления логическим каналом (LCC — Logical Link Control) отвечает за достоверную передачу кадров между абонен­тами (терминалами), а также реализует взаимодействие с сете­вым уровнем.

Главной функцией уровня доступа к среде (MAC — Media Access Control) является, как это следует из его названия, обе­спечение доступа к каналу. Кроме того, на этом уровне произ­водится согласование режимов работы физического и каналь­ного уровней.

14.2. Стек протоколов TCP/IP

В настоящее время не ослабевает рост интенсивности потоков Пользовательской информации, а следовательно, и эффективно­сти ее обработки. Глобальная сеть Интернет изменила способ пред­ставления информации, собрав на своих серверах все ее виды: [текст, звук, графику, видео.

Фактически создание любой локальной сети тем или иным способом затрагивает необходимость обращения к ресурсам Ин­тернет, т. е. приводит к необходимости регулирования процессов Межсетевого взаимодействия. Для поддержки таких процессов было [Создано семейство протоколов, которое в дальнейшем было на­рвано стеком протоколов (TCP/IP — Transmission Control Protocol/Intemet Protocol)1. Основными задачами этого семейства протоколов являются следующие:

распознавание сбоев в сети и восстановление ее работоспо­собности; распределение ресурсов сети между отдельными пользовате­лями и уменьшение потоков данных при ее перегрузке; отслеживание задержки и потери пакетов; определение ошибок в переданных сообщениях и использо­вание методов коррекции;

  • обеспечение упорядоченного движения пакетов в сети.
Протоколы TCP/IP обеспечивают пользователям два основ­ных преимущества.

1,        Дейтаграммный механизм доставки пакетов. Маршрут переда­чи небольшой части сообщения (пакета) определяется на основа­
нии адресной информации, входящей в его состав, а доставка
отдельных частей осуществляется независимо друг от друга по раз­
личным маршрутам. Такой тип доставки делает протоколы TCP/IP
легко адаптируемыми к широкому диапазону сетевого оборудования.

2.        Надежные транспортные потоки. Большинство приложений
требует от программного обеспечения автоматического восстанов­ления ошибок, возникающих в процессе передачи. Надежные тран­спортные потоки позволяют устанавливать логическое соединение между приложениями, а затем посылать по этому соединению большие объемы данных.

Колоссальный рост сети Интернет и желание абонентов пользо­ваться услугами глобальной сети способствовали непрерывному и упорядоченному развитию протоколов TCP/IP. Координационный совет сети Интернет (IAB — Internet Activities Board) разработал серию документов RFC (Requests For Comments), описывающих сетевые услуги и их реализацию, в том числе стандарты TCP/IP. При этом следует иметь в виду, что протоколы TCP/IP всегда публикуются в виде документов RFC, но не все документы RFC определяют стандарты протоколов.

1 История создания TCP/IP началась с момента, когда Министерство обо­роны США столкнулось с проблемой объединения большого числа компьюте­ров с различными операционными системами. Для этого в 1970 г. была разрабо­тана и реализована экспериментальная сеть с пакетной коммутацией — ARPANET (Advanced Research Project Agency NETwork). Эксперимент по применению TCP/IP был признан положительным, и семейство стандартов было принято в эксплуатацию, а в дальнейшем усовершенствовалось в целях адаптации в ло­кальных сетях.

В 1980 г. стек протоколов TCP/IP стал использоваться как часть операцион­ной системы Berkley Unix v4.2, а в 1983 г., когда окончательно завершилось формирование сети Интернет, Министерство обороны США постановило, что все компьютеры, подсоединенные к глобальной сети, должны использовать ука­занные протоколы.

Содержание документов RFC подразделяется на две части:

состояние стандартизации: стандарт утвержден, стандарт пред­ложен к рассмотрению, предложен экспериментальный прото­кол, протокол устарел и в настоящее время не используется; статус протокола: требуется для внедрения, рекомендуется для внедрения, может внедряться производителем по выбору, не рекомендуется к внедрению.

Стек TCP/IP был разработан до появления модели ВОС, по­этому соответствие его уровней (рис. 14.2) уровням модели ВОС достаточно условное.

Структуру TCP/IP можно разделить на четыре уровня. Самый нижний уровень — сетевого интерфейса (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели ВОС. Этот уровень отвечает за прием дейтаграмм и их передачу по выбранному марш­руту. Он поддерживает протоколы физического и канального уров­ней широко распространенных локальных и глобальных сетей, таких как Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25.

Сетевой уровень (уровень III) определяет межсетевое взаимо­действие, принимая от вышестоящего уровня запрос отправителя на посылку пакета вместе с адресом получателя, помещая пакет в 'дейтаграмму и при необходимости используя алгоритм маршру­тизации. На приемной стороне механизмы сетевого уровня извле­кают пакет из дейтаграммы и определяют, какой из протоколов вышестоящего уровня необходим для дальнейшей обработки.

Основной задачей транспортного уровня (уровня II) является 'обеспечение взаимодействия между приложениями, для чего ис­пользуется механизм подтверждения правильно принятых паке­тов и повторная передача искаженных или утерянных пакетов.