Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Технологии физического уровня передачи данных

Распределение функций по системам сети

Основные системы вычислительной сети — главные и терминальные ЭВМ и узлы связи. Последние включают в себя коммутационные ЭВМ, аппаратуру передачи данных и средства сопряжения ЭВМ с АПД — линейные адаптеры и мультиплексоры передачи данных (рис. 6.10).

В главных ЭВМ функции управления каналами (уровни 1, 2) реализуются, как правило, техническими средствами — адаптерами и связными процессорами или программируемыми МПД.

Функции уровней 3—6 реализуются средствами сетевого программного обеспечения, расширяющими возможности операционной системы. Функции уровня 7 реализуются прикладными программами, а также программами, поддерживающими работу терминалов. Главные ЭВМ связаны с узлами связи с помощью одной или нескольких скоростных линий связи.

В качестве терминальных ЭВМ используются мини- и микро- ЭВМ. Функции управления физическим каналом реализуются линейными адаптерами или МПД, а функции управления информационным каналом (уровень 2) возлагаются на программные средства.

В узлах связи реализуются функции уровней 1—3. Функции управления физическими каналами (уровень 1) выполняются с помощью

Распределение функций по системам сети

Рис. 6.10. Распределение функций по системам сети

аппаратных средств, функции управления информационным (уровень 2) каналом, как правило, выполняются программно и функции управления сетью (уровень 3) — всегда программно.

Переходный узел организует систему портов, через которые осуществляется связь вычислительных сетей. При этом с одной стороны портов управление сеансами, транспортировкой данных, сетью и каналами производится с использованием протоколов одной сети, а с другой стороны портов — с использованием протоколов другой сети.

Протоколы и интерфейсы управления каналами и сетью передачи данных

Базовая СПД, состоящая из узлов и каналов связи, создает возможность главным и терминальным ЭВМ устанавливать между собой информационные соединения. Эти возможности реализуются с помощью средств, образующих в семиуровневой модели три нижних уровня управления: 1 — физическим каналом; 2 — информационным каналом; 3 — сетью передачи данных. В рамках архитектуры открытых систем, рекомендованной Международной организацией по стандартизации (МОС), средства для взаимодействия пользователя с СПД определяются протоколом Х25, разработанным Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) и применяемым в качестве стандартного протокола управления сетью (уровень 3).

Протокол Х25 базируется на средствах информационного канала, определяемых протоколом HDLC (HIGH-LEVEL DATA LINK CONTROL PROCEDURE — процедура высокоуровневого управления каналом передачи данных), который устанавливает в основном способ исключения искажений пакетов и их последовательностей, передаваемых по физическому каналу, подверженному воздействию помех.

Организация работы физических каналов регламентируется несколькими стандартами МККТТ. Порядок передачи данных через цифровые каналы определяется стандартом XI1, который является интерфейсом, определяющим порядок сопряжения абонента с цифровым каналом передачи данных.

Управление каналами реализуется, как правило, техническими средствами уровня 1. Сопряжение с техническими средствами определяется интерфейсом Х2. Взаимодействие уровней управления 2 и 3 с одноименными уровнями управления других систем обеспечивается протоколами HDLC и Х15 соответственно. При этом протокол

HDLC можно рассматривать как нижний уровень управления, реализуемый протоколом XI5. Взаимодействие стандартов МККТТ иллюстрируется рис. 6.11.

Взаимодействие стандартов МККТТ

Рис. 6.11. Взаимодействие стандартов МККТТ

Интерфейс Х1 определяет сопряжение между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных по синхронному каналу передачи данных (рис. 6.12). Интерфейс состоит из восьми соединительных линий. Отдельную группу составляют следующие четыре линии:

G, Ga — заземление;

S — синхронизация элементов сигнала (момент передачи битов);

В — синхронизация байтов.

Остальные четыре линии предназначены для передачи данных и сигналов управления:

Т — передача битов данных в АПД;

R — прием битов данных из АПД;

С — управление АПД со стороны оконечного оборудования данных (ООД);

I — индикация установления соединения и прекращения связи.

Взаимодействие через интерфейс XI1 сводится к трем основным процедурам:

Сопряжение ООД и АПД

Рис. 6.12. Сопряжение ООД и АПД

  • • установлению соединения по инициативе ООД или АПД;
  • • передаче данных;
  • • разъединению.

Протокол канального уровня HDLC обеспечивает передачу последовательности пакетов через физические каналы, искажения в которых вызывают ошибки в передаваемых данных, потерю, дублирование пакетов и нарушение порядка прибытия пакетов к адресату. Протокол вводит совокупность средств, позволяющих организовать надежный канал передачи пакетов адресату, вероятность искажения бита в котором не выше 10-8— 10-9.

Единица данных, передаваемая как целое через информационный канал, организуемый средствами управления уровня 2, называется кадром. Структура кадра, используемая протоколом HDLC, установлена стандартом МОС 3309. Кадр рассматривается как последовательность байтов, начало и конец которой отмечаются флагами — двоичными кодами 01111110. Кадр несет в себе управляющую информацию, данные и циклический код, используемый для контроля передаваемой информации. Его структура поясняется рис. 6.13.

Процедуры уровня 2 в соответствии с протоколом HDLC обеспечивают:

  • • прозрачность канала за счет бит-стаффинга (проверка передаваемой информации на шесть единиц подряд; если такое встречается, то после пяти единиц вставляется ноль. На приемном конце процедура производится в обратную сторону 1111101, ноль удаляется. Таким образом, обеспечивается отличие флага от информации);
  • • проверку корректности кадра по контрольному циклическому коду;
  • • устранение слипания двух соседних кадров за счет использования флагов и при помощи процедуры формирования циклических кодов.

Для выполнения функций, возлагаемых на информационный канал, используются кадры 22 типов. Тип кадра указывается кодом в байте управления: информационный — значением 0 в бите 1; супер- визорный — 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 супервизорных кадрах указывается только номер принимаемого кадра N(R). Бит 5 поля управления называется битом запроса в ко-

Структура кадра

Рис. 6.13. Структура кадра

мандах и битом окончания в ответах. Когда станция получает команду с битом запроса Р= 1, она обязана сформировать ответ с битом окончания F= 1.

Информационные кадры служат для передачи пакетов, представленных в поле данных.

Супервизорные кадры используются для восстановления кадров, потерянных из-за искажения в канале, а также для управления потоками кадров.

Ненумерованные кадры предназначены для установления соединений и разъединений, завершения соответствующих режимов передачи пакетов и для передачи информации о результатах выполнения этих действий.

Используются два режима нумерации кадров:

  • • нормальный — с нумерацией по модулю 8;
  • • расширенный — с нумерацией по модулю 128.

В нормальном режиме номера кадров представляются в полях N(S) и N(R) и принимают значения 0, 1,7. Во втором (расширенном) поле управления кадр состоит из 2 байт и номера кадров могут принимать значения от 0 до 127. Расширенная нумерация применяется в протяженных каналах связи, в которых может находиться большое число передаваемых кадров.

Передача данных организуется следующим способом. Первичная станция устанавливает режим работы канала посылкой команды «Установить режим» — ненумерованный кадр, содержащий адрес вторичной станции. После посылки кадра запускается тайм-аут, по истечении которого команда будет повторена, если не поступит ответ от вторичной станции. Вторичная станция при неготовности к работе отвечает кадром «Режим разъединения» либо посылает ответ о готовности «Подтверждение». При установке режима номера передаваемого и принимаемого кадров N(S) и N(R) обеих станций полагаются равными нулю. Прием кадра «Подтверждение» завершает процедуру установки режима и инициализацию канала.

Первичная станция передает данные в виде информационных кадров. Передаваемые кадры снабжаются порядковым номером N(S), последовательно увеличиваемым на единицу. Копии кадров сохраняются до получения подтверждения в приеме кадров. При нормальном режиме нумерации без подтверждения может быть передано не более семи кадров.

Вторичная станция проверяет корректность принятых кадров по циклическому коду и сравнивает номер кадра N(S) с передаваемым. Если кадр не искажен и последовательность кадров не нарушена, он переходит на следующий, третий уровень обработки, номер ожидаемого кадра увеличивается на единицу и выдается команда «Готовность к приему», содержащая номер N(R) следующего ожидаемого кадра. Эта команда воспринимается вторичной станцией как подтверждение в приеме информационных кадров с номерами до N(R). Поток кадров может быть приостановлен первичной станцией путем передачи кадра «Неготовность к приему». Передача может быть продолжена посылкой кадра «Готовность к приему».

Протокол HDLC обеспечивает четыре способа восстановления информационных кадров.

Основной способ — использование тайм-аута. Когда супервизорные кадры подтверждают прием информационных кадров, таймер перезапускается на величину тайм-аута. Номер N(R), полученный первичной станцией, подтверждает прием всех кадров с номерами, меньшими N(R). Если тайм-аут закончился, то первичная станция начинает повторную передачу кадров, прием которых не подтвержден. Для повышения эффективности механизма квитирования предусмотрена посылка отрицательных квитанций — супервизорных кадров «Отказ». Это второй способ. Его суть заключается в следующем: если принятый кадр искажен из-за ошибки, вторичная станция, не дожидаясь таймаута, посылает отрицательную квитанцию «Отказ», содержащую номер ожидаемого кадра N(R), и ждет поступления информационного кадра с этим номером. При этом все поступающие кадры с большими номерами игнорируются принимающей станцией.

Третий способ заключается в селективной браковке кадров. Станция, ожидающая кадр N(R) и получившая кадр (N(R) + 1), принимает его и последующие кадры, извещая передающую станцию супервизор- ным кадром «Селективный отказ» о потере кадра N(R). В ответ на эту команду передающая станция повторно передает потерянный кадр.

Четвертый способ восстановления кадров основан на использовании бита запроса — окончания P/F.

Для разъединения связи между станциями используется команда «Разъединить», подтверждаемая ответом «Подтверждение».

Протокол Х25 определяет процедуры сетевого уровня управления передачей пакетов (уровень 3), обеспечивающие организацию виртуальных каналов между абонентами и передачу по каналам последовательностей пакетов. Управление потоками пакетов организуется с помощью специальной процедуры, называемой «окно». Для восстановления работоспособности виртуального канала используются средства сброса и повторного старта передачи пакетов.

Протокол Х25 позволяет организовать взаимодействие между сетевыми службами систем через совокупность логических каналов. Максимально допустимое число каналов определяется длиной номера канала и составляет 15 групп по 255 каналов в каждой. Логический канал определяется 12-битовым номером, четыре разряда которого представляют номера группы и восемь — номер канала в группе. Логический канал используется для организации постоянных виртуальных каналов и временных, коммутируемых виртуальных каналов — виртуальных соединений.

Организацию логических каналов поясним на примере сети, состоящей из трех ЭВМ — систем А, В, С — и двух узлов связи. Пять этих систем объединены в сеть пятью информационными каналами, каждый из которых состоит из физического канала и средств управления физическим и информационным каналами (уровни 1 и 2). На основе информационных каналов созданы логические каналы х, с2), (а2, bx), (b2, Cj), связывающие между собой процессы аь а2, Ь{, Ь2, сь с2, реализуемые в системах Л, В и С. При этом информационный канал может использоваться для организации нескольких логических каналов — постоянных виртуальных каналов или виртуальных соединений.

Виртуальные каналы создаются для передачи пакетов и разъединяются в соответствии с процедурами, определенными протоколом Х25. Виртуальное соединение между двумя абонентами — процессами главных и терминальных ЭВМ организуется следующим образом (рис. 6.14).

Виртуальное соединение между абонентами

Рис. 6.14. Виртуальное соединение между абонентами

Вызывающий абонент передает в сеть по свободному логическому каналу пакет «Запрос соединения», содержащий адрес вызываемого абонента. Вызываемый абонент может не принять запрос на соединение, в этом случае он передает пакет «Запрос разъединения», в котором в качестве причины разъединения может быть указано «Номер занят». Если вызываемый абонент принимает запрос на соединение, он передает пакет «Согласие на соединение», после чего сеть посылает вызывающему абоненту пакет «Подтверждение соединения». Этим заканчивается фаза установления соединения между абонентами. Начиная устанавливать соединение, вызывающий абонент запускает таймер. Если в течение тайм-аута не поступает пакет «Подтверждение соединения», абонент вызывает пакет «Запрос разъединения», после чего процедура установления соединения может повторяться.

После установления соединения начинается фаза передачи пакетов данных. Протокол X15 допускает использование следующих значений длины поля данных: 16, 32, 64, 128, 256, 512 и 1024 байт. Предпочтительной является длина 128 байт.

Для ликвидации и сброса всех постоянных и временных соединений, установленных с абонентом, используется процедура рестарта, инициируемая абонентом с помощью пакета «Запрос рестарта» и сетью с помощью пакета «Указание рестарта».

При этом ликвидируется соединение, относящееся ко всем логическим каналам абонента.

Для передачи срочных данных используются ненумерованные пакеты «Прерывание от сети» и «Прерывание от абонента», несущие в себе один байт данных о причине прерывания.

По окончании передачи постоянные виртуальные каналы закрываются и происходит разъединение. Абонент посылает в сеть пакет «Запрос разъединения», получая в ответ пакет «Подтверждение разъединения».

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >
 

Популярные страницы