В первые годы появления межкомпьютерной связи программное обеспечениеорганизации сетей создавалось бессистемно, для каждого отдельного случая. После того, как сети приобрели достаточную популярность, некоторые из разработчиков признали необходимость стандартизации сопутствующих изделий программного обеспечения и разработки аппаратного обеспечения. Считалось, что стандартизация позволит поставщикам разработать системы аппаратного и программного обеспечения, которые смогут сообщаться друг с другом даже в том случае, если в их основе лежат различные архитектуры. Поставив перед собой эту цель, ISO начала разработку эталонной модели Open Systems Interconnections (OSI)(Взаимодействие открытых систем). Эталонная модель OSI была завершена и выпущена в 1984 г.
В настоящее время эталонная модель OSI (подробно рассмотренная вГлаве 1 "Введение в об'единенные сети" )является самойвыдающейся в мире моделью архитектуры об'единенных сетей. Она такжеявляется самым популярным средством приобретения знаний о сетях.С другой стороны, у протоколов OSI был длинный период созревания.И хотя известно о некоторых реализациях OSI, протоколы OSI все ещене завоевали той популярности, которой пользуются многие патентованныепротоколы (например, DECnet и АppleTalk) и действующие стандарты(например, протоколы Internet).
Об'единение сетей OSI использует уникальную терминологию.
Также, как и некоторые другие современные 7-уровневые комплекты протоколов, комплект OSI включает в себя многие популярные сегодняпротоколы доступа к носителю. Это позволяет другим комплектампротоколов существовать наряду с OSI в одном и том же носителе. ВOSI входят IEEE 802.2, IEEE 802.3, IEEE 802.5, FDDI, X.21, V.35, X.25и другие. Большинство из этих протоколов доступа к носителю OSI ужерассматривались в данной книге.
OSI предлагает услуги сетевого уровня как без установления соединения,так и ориентированные на установления логического соединения.Услуги без установления соединенияописаны в ISO 8473 (обычно называемом Connectionless Network Protocol - CLNP - Протокол сети без установления соединения).Обслуживание, ориентированное на установление логического соединения(иногда называемоеConnection-Oriented Network Service - CONS) описывается в ISO 8208 (X.25 Packet-Level Protocol - Протокол пакетного уровня X.25,иногда называемый Connection-Mode Network Protocol - CMNP)и ISO 8878 (в которомописывается, как пользоваться ISO 8208, чтобы обеспечить ориентированные на установление логического соединения услуги OSI).Дополнительный документISO 8881 описывает, как обеспечить работу Протокола пакетного уровня X.25 в локальных сетях IEEE 802. OSI также определяет несколько протоколов маршрутизации, которые рассмотрены вГлаве 28 "Маршрутизация OSI".X.25 рассмотрен в Главе 13 "Х.25".
В дополнение к уже упоминавшимся спецификациям протоколов и услуг,имеются другие документы, связанные с сетевым уровнем OSI, в число которых входят:
Услуги без установления соединения
Как видно из названия, CLNP является протоколом дейтаграмм без установления соединения, который используется для переноса данныхи указателей неисправности. По своим функциональным возможностям онпохож на Internet Protocol (IP), описанный вГлаве 18 "Протоколы Internet".Он не содержит средств обнаружения ошибок и их коррекции, полагаясь на способность транспортного уровня обеспечить соответствующим образом эти услуги. Он содержит только одну фазу, которая называется "передача информации" (data transfer).Каждый вызовкакого-либо примитива услуг не зависит от всех других вызовов, для чего необходимо, чтобы вся адресная информация полностью содержалась в составе примитива.
В то время как CLNP определяет действующий протокол, выполняющийтипичные функции сетевого уровня, CLNS (Обслуживание сети безустановления соединения) описывает услуги, предоставляемыетранспортному уровню, в котором запрос о передаче информации реализуется доставкой, выполненной с наименьшими затратами (besteffort). Такая доставка не гарантирует, что данные не будут потеряны, испорчены, что в них не будет нарушен порядок, или что они не будутскопированы. Обслуживание без установления соединения предполагает,что при необходимости все эти проблемы будут устранены в транспортномуровне. CLNS не обеспечивает никаких видов информации о соединенииили состоянии, и не выполняет настройку соединения. Т.к. CLNSобеспечивает транспортные уровни интерфейсом услуг, сопрягающим сCLNP, протоколы CNLS и CLNP часто рассматриваются вместе.
Услуги с установлением соединения
Услуги сети OSI с установлением соединения определяются ISO 8208 иISO 8878. OSI использует X.25 Racket-Level Protocol для перемещенияданных и указателей ошибок с установлением соединения. Для об'ектовтранспортного уровня предусмотрено 6 услуг (одна для установлениясоединения, другая для раз'единения соединения, и четыре дляпередачи данных). Услуги вызываются определенной комбинацией из 4примитив: запрос (request), указатель (indication),ответ (response) и подтверждение (confirmation).Взаимодействие этих четырехпримитив показано на Рис. 20-1.
В момент времени t1 транспортный уровень ES 1 отправляет примитив-запрос в сетевой уровень ES 1. Этот запрос помещается в подсеть ES 1протоколами подсети низших уровней и в конечном итоге принимается ES 2, который отправляет информацию вверх в сетевой уровень. Вмотент времени t2 сетевой уровень ES 2 отправляет примитив-указатель в свой транспортный уровень. После завершения необходимой обработки пакета в высших уровнях, ES 2 инициирует ответ в ES 1, используяпримитив-ответ, отправленный из транспортного уровня в сетевойуровень. Отправленный в момень времени t3 ответ возвращается в ES 1, который отправляет информацию вверх в сетевой уровень, где генерируется примитив-подтверждение, отправляемый в транспортный уровень в момент t3.
Услуги сети OSI предоставляются транспортному уровню через концептуальную точку на границе сетевого и транспортного уровней, известную под названием "точки доступа к услугам сети" (networkservice access point - NSAP). Для каждого об'екта транспортногоуровня имеется одна NSAP.
Каждая NSAP может быть индивидуально адресована в об'единенной глобальной сети с помощью адреса NSAP (в обиходе существует неточноеназвание - просто NSAP). Таким образом, любая конечная система OSI имеет, как правило, множество адресов NSAP. Эти адреса обычно отличаются только последним байтом, называемом n-selector.
Возможны случаи, когда полезно адресовать сообщение сетевому уровнясистемы в целом, не связывая его с конкретным об'ектом транспортногоуровня, например, когда система участвует в протоколах маршрутизацииили при адресации к какой-нибудь промежуточной системе (к роутеру). Подобная адресация выполняется через специальныйадрес сети, известный под названием network entity title (NET)(титул об'екта сети). Структурно NET идентичен адресу NSAP, но ониспользует специальное значение n-selector "00". Большинство конечныхи промежуточных систем имеют только один NET, в отличие от роутеров IP, которые обычно имеют по одному адресу на каждыйинтерфейс. Однако промежуточная система, участвующая в несколькихобластях или доменах, имеет право выборa на обладание несколькимиNET.
Адреса NET и NSAP являются иерархическими адресами. Адресация к иерархическим системам облегчает как управление (путем обеспечениянескольких уровней управления), так и маршрутизацию (путем кодированияинформации о топологии сети). Адрес NSAP сначала разделяется на двечасти: исходная часть домена (initial domain part - IDP) и специфичнaячасть домена (domain specific part - DSP).IDP далее делится на идентификатор формата иполномочий (authority and format identifier - AFI) и идентификатор исходного домена (initial domain identifier - IDI).
AFI обеспечивает информацию о структуре и содержании полей IDI и DSP,в том числе информацию о том, является ли IDI идентификатором переменной длины и использует ли DSP десятичную или двоичную систему счислений. IDI определяет об'ект, который может назначать различные значения части DSP адреса.
DSP далее подразделяется полномочным лицом, ответственным за ееуправление. Как правило, далее следует идентификатор другогоуправляющего авторитета, чем обеспечивается дальнейшее делегированиеуправления адресом в подорганы управления. Далее идетинформация, используемая для маршрутизации, такая, как домены маршрутизации, область (area) с доменом маршрутизации, идентификатор (ID) станции в пределах этой области и селектор (selector) в пределах этой станции. Рис. 20-2 иллюстрирует формат адреса OSI.
Как обычно для сетевого уровня OSI, oбеспечиваются услуги как безустановления соединения, так и с установлением соединения. Фактическиимеется 5 протоколов транспортного уровня OSI с установлениемсоединения: ТР0, ТР1, ТР2, ТР3 и ТР4.Все они, кроме ТР4, работаюттолько с услугами сети OSI с установлением соединения. ТР4 работает суслугами сети как с установлением соединения, так и без установлениясоединения.
ТР0 является самым простым протоколом транспортного уровня OSI,ориентированным на установления логического соединения.Из набора классических функций протоколатранспортного уровня он выполняет только сегментацию и повторнуюсборку. Это означает, что ТР0 обратит внимание на протокольнуюинформационную единицу (protocol data unit - PDU) с самым маленькиммаксимальным размером,который поддерживается лежащими в основе подсетями, и разобьет пакеттранспортного уровня на менее крупные части, которые не будут слишкомвелики для передачи по сети.
В дополнение к сегментации и повторной сборке ТР1 обеспечиваетустранение базовых ошибок. Он нумерует все PDU и повторно отправляет те, которые не были подтверждены. ТР1 может также повторноинициировать соединение в том случае, если имеет место превышениедопустимого числа неподтвержденных РDU.
ТР2 может мультиплексировать и демультиплексировать потоки данных черезотдельную виртуальную цепь. Эта способность делает ТР2 особенно полезной в общедоступных информационных сетях (PDN), где каждаявиртуальная цепь подвергается отдельной загрузке. Подобно ТР0и ТР1, ТР2 также сегментирует и вновь собирает PDU.
ТР3 комбинирует в себе характеристики ТР1 и ТР2.
ТР4 является самым популярным протоколом транспортного уровня OSI.ТР4 похож на протокол ТСР из комплекта протоколов Internet; фактически, он базировался на ТСР. В дополнение к характеристикамТР3, ТР4 обеспечивает надежные услуги по транспортировке. Егоприменение предполагает сеть, в которой проблемы не выявляются.
Основные протоколы высших уровней OSI представлены на Рис. 20-3.
Протоколы сеансового уровня OSI преобразуют в сеансы потоки данных, поставляемых четырьмя низшими уровнями, путем реализацииразличных управляющих механизмов. В число этих механизмов входит ведение учета, управление диалогом (т.е. определение, кто и когдаможет говорить) и согласование параметров сеанса.
Управление диалогом сеанса реализуется путем использования маркера(token), обладание которым обеспечивает право на связь. Маркер можнозапрашивать, и конечным системам ES могут быть присвоены приоритеты, обеспечивающие неравноправное пользование маркером.
Представительный уровень OSI, как правило, является просто проходнымпротоколом для информации из соседних уровней. Хотя многие считают,что Abstract Syntax Notation 1 (ASN.1) (Абстрактное представление синтаксиса) является протоколом представительного уровня OSI, ASN.1используется для выражения форматов данных в независимом от машиныформате. Это позволяет осуществлять связь между прикладными задачамиразличных компьютерных систем способом, прозрачным для этих прикладныхзадач.
Прикладной уровень ОSI включает действующие протоколы прикладного уровня, а также элементы услуг прикладного уровня (application service elements - ASE). ASE обеспечивают легкую связь протоколов прикладногоуровня с низшими уровнями. Тремя наиболее важными ASE являются Элемент услуг управления ассоциацией (Association Control Service Element -ACSE), Элемент услуг получения доступа к операциям отдаленного устройства (Remote Operations Service Element - ROSE) и Элемент услуг надежной передачи (Reliable Transfer Service Element - RTSE). При подготовке к связи между двумя протоколами прикладного уровняACSE об'единяет их имена друг с другом. ROSE реализует родовой (generic) механизм "запрос/ответ", который разрешает доступ к операциямотдаленного устройства способом, похожим на вызовы процедуры обращений к отделенной сети (remote procedure calls - RPC). RTSE способствует надежной доставке, делая конструктивные элементы сеансового уровня легкими для использования.Наибольшего внимания заслуживают следующие пять протоколов прикладногоуровня OSI: