Сеть ПД с КП.

Структурная схема приведена на рис. 3.13, состоити из узлов коммутации пакетов (УКП) и концентраторов (КТ), соединенных каналами связи. Абонентами сети являются ЭВМ, включаемые через связные процессоры, и абонентские пункты АП, включаемые через КТ. В свою очередь, АП различают двух типов: пакетные, обменивающиеся с сетью пакетами, и знаковые, ведущие обмен отдельными знаками (например, стартстопно). В последнем случае функции пакетообразования на передаче и разделения пакета на знаки при приеме выполняет специальный КТ. Обычно КТ позволяет подключить несколько десятков АП и имеет несколько выходов к УКП.

Основной целью при разработке сети с КП было обеспечение высокой скорости доставки сообщений от источника их получателю. Для работы в интерактивном режиме (режиме диалога) время передачи пакета по сети с КП в одном направлении не должно превышать 0,5 с.

Для обеспечения малых задержек в УК в сети с КП предусматривается:

начало передачи пакетов в исходящем УК, не дожидаясь приема всего сообщения;

адаптивная система управления распределением сообщений по сети и ограничение поступающих в сеть сообщений;

высокие скорости передачи сообщений по АЛ, идущим к терминальным устройствам.

Абоненты (пользователи) ИВС и телематических служб весьма разнообразны по требованиям, предъявляемым к сетям ПД. Для удовлетворения этих требований МККТТ совместно с международной организацией стандартов в области вычислительной техники (МОС) разработали Рекомендации серии Х.200, описывающие стандартную последовательность процедур, которые обеспечивают взаимодействие разнообразных пользователей через сеть ПД с КП

Таблица 3.1

Так как прикладные программы реализуются в основном в ЭВМ, необходимо было максимально формализовать процедуры установления соединения, поддержания сеанса связи и его окончания, а поскольку их число весьма велико и по своему характеру они резко отличаются, целесообразно было для упорядочения разделить процедуры на группы (уровни) так, чтобы каждый из них охватывал по возможности одну или малое число функций. С одной стороны, малое число уровней упрощает обмен сообщениями между ними, с другой — внесение изменений в каждый из уровней должно протекать без перестройки других уровней Как компромисс этих противоречивых требований появилась 7-уровневая модель (табл. 3.1).

Взаимодействие терминалов через сеть ПД с КП осуществляется следующим образом. При появлении у абонента А необходимости в передаче сообщения абоненту Б прикладная программа пользователя А вырабатывает подлежащий передаче массив данных. Самый верхний уровень 7 программ взаимодействия пользователей (проект рекомендации МККТТ Х21А) соприкасается с прикладными программами пользователя. Прикладной уровень состоит из двух подуровней. На верхнем подуровне стандартизуются форматы подлежащих передаче сообщений: каждое сообщение делится на тело (содержательная часть) и заголовок (адрес процесса-получателя, название службы, а также другие служебные сведения). Службами в соответствии с Рекомендациями МККТТ Х.400 могут быть Телетекс, факсимильные службы 3-й и 4-й групп, сочетание Телетекса и факсимильной службы, Видеотекс и т. п. На нижнем подуровне осуществляется доставка сообщений безотносительно от их содержания и указывается только на необходимость обмена такими данными с какой-то прикладной программой в такое-то время. На уровне 7 задается также требование к качеству обслуживания, осуществляется опознание пользователя-партнера по связи, определяется его доступность в данный момент (возможности приема сообщения данного объема).

На уровне 6 (Рекомендации МККТТ Х.21В) происходит представление сообщения, пришедшего с уровня 7, в вид, подлежащий передаче по транспортной системе (преобразование кода, алфавита, согласование формата), и наоборот, при приеме сообщения из сети на этом уровне оно преобразуется к виду, принятому на уровне 7 данного пользователя.

На уровне 5 (Рекомендации МККТТ Х.215, Х.225, Т.72 организуется сеанс передачи сообщений, т. е. устанавливается соединение между программами, обеспечивается его поддержание с заданным качеством, а также разъединение; осуществляется идентификация соединения и управления диалогом.

На уровне 4 происходит разделение сообщений на блоки, транспортировка блоков сообщений по сети от пользователя до пользователя («из конца в конец»), для чего организуются двусторонние пути передачи и контролируется их состояние (например, контроль процедурных ошибок); осуществляется адаптация к различным свойствам (типам) транспортных сетей (Рекомендации МККТТ Х.224, Т.70.

На уровне 3 (Рекомендации МККТТ Х.213) организуются односторонние коммутируемые (в общем случае) соединения между взаимодействующими процессами, контролируется их состояние, а также обеспечиваются выбор направлений передачи по сети, контроль ошибок, возникающих в УК, управление на сети.

На уровне 2 (проект Рекомендации МККТТ Х.21.Д) организуется канал данных, осуществляется управление передачей по каналу (повышение верности передачи, синхронизация по байтам и выбор типа канала — проводной, спутниковый).

На уровне 1 (проект Рекомендации МККТТ Х.21.С) организуется дискретный канал, используются физические линии для одновременной передачи нескольких сообщений, преобразуются коды (параллельно-последовательный), осуществляются синхронизация по битам, контроль за состоянием физического канала.

Для нормального функционирования сети необходимо, чтобы взаимосвязь одноименных уровней программной структуры сети определялась стандартным сводом правил, которые охватывают характеристики программ разных уровней и процедуры их взаимодействия. Эти правила получили название протоколов.

Взаимосвязь соседних слоев программной структуры в одной ЭВМ определяется стандартами, называемыми интерфейсом. Наличие таких стандартов позволяет при необходимости изменять отдельные слои программного обеспечения без изменения других слоев. Из рассмотренного описания функций семи уровней видно, что в ИВС нет ничего принципиально нового по сравнению с аналогичными функциями традиционных видов связи, таких как телефония, телеграфия, почтовая связь.

При разговоре по телефонной сети сообщение, подлежащее передаче, зарождается в мозгу человека. Там же вырабатываются адрес получателя и требование ко времени передачи (прикладная программа пользователя). Затем человек решает, каким видом связи отправить данное сообщение — почтой, телеграфом, по телефону, и, например, останавливается на телефоне.

Превращение адреса абонента (должность, фамилия, учреждение и т. п.) в номер его телефона, равно как обеспечение диалога на одном языке, являются функциями уровня 7.

После набора номера (по команде, выдаваемой уровню 3 верхним подуровнем уровня 7) и проверки установления связи из конца в конец (это функция уровня 4 и выше) человек по голосу или паролю производит идентификацию вызываемого абонента (нижний подуровень уровня 7). К уровню 7 относится и происходящий обычно в начале разговора обмен мнениями между собеседниками относительно возможности вызываемого абонента уделить разговору определенное время (возможность приема определенной порции сведений). Сам вызов (набор номера) осуществляется в заданное уровнем 7 время (эту функцию по указанию уровня 5 выполняет уровень 3). К функциям уровня 5 относится и управление диалогом (попеременный разговор абонентов), а также возобновление сеанса связи в случае нарушения соединения. Люди при разговоре по телефону в условиях повышенного шума или при долгом молчании собеседника обычно задают вопрос: «Вы слушаете?» (функция уровня 4).

Кроме того, для повышения верности передачи «из конца в конец» в телефонии используются методы обратной связи: информационной — когда абонент для уверенности в правильном приеме просит собеседника повторить сообщение, которое ему передано, или решающей, когда собеседник, плохо разобрав полученное сообщение, просит его повторить (это тоже функция уровня 4). При передаче речи в цифровой форме, например с помощью вокодера, требуется обеспечить синхронизацию по байтам и повышение верности передачи на уровне канала (что составляет функции уровня 2), а также синхронизацию по битам (функция уровня 1). И, наконец, при телефонных переговорах используются все другие функции уровня 1.

Отличие телефонии от систем передачи неречевых сообщений заключается в том, что благодаря высокому интеллектуальному уровню телефонных абонентов (по сравнению с ЭВМ) все семь уровней реализуются в значительной мере интуитивно. Телефонные абоненты не задумываются над тем, что набирать номер молено, только получив сигнал станции «Свободно», второй разговор можно начать только по окончании первого, нельзя одновременно говорить обоим пользователям, нужно придерживаться определенной процедуры при наборе по междугородному телефону или междугородному автомату.

Рис. 3.27. Уровни сети с КП

Все уровни в соответствии с их функциями можно разделить на три группы: информационные (уровни 5—7), транспортные (уровень 4) и передачи данных (уровни 3—1). Информационные уровни отличает то, что они не связаны непосредственно с процессом передачи сообщений, который реализуется тремя нижними уровнями. Транспортный уровень обеспечивает более высоким уровням функционирование, не зависящее от типа передачи данных Этот уровень необходим для информационного взаимодействия прикладных программ, проходящих в разных ЭВМ, тогда как взаимодействие программ внутри ЭВМ может осуществляться на сеансовом уровне 5. Кроме того, на транспортном уровне по сигналам, получаемым с уровня 3, происходит исправление таких нежелательных явлений, как потери блоков данных, их искажения, нарушение порядка следования и засылка не по адресу. На данном уровне реализуются функции ограничения нагрузки в сети. Все это делает уровень 4 ближе к трем нижним, чем к трем верхним. Но все же, поскольку транспортный уровень непосредственно не связан с функциями сети ПД, он выделяется в отдельную группу.

Сеть ПД обеспечивает выполнение функций только нижних уровней. Образующийся между процессом пользователя и сетью ПД разрыв, охватывающий четыре верхних уровня, заполняет система телеобработки, стоящая на стыке средств семантической обработки данных и средств ПД (рис. 3.27).

Соответствующим образом строится оконечное оборудование: функция телеобработки реализуется в ООД обычно программным методом, функции уровней 2 и 3 выполняются специальным программно-аппаратным устройством (процессором связи, адаптером), а функции уровня 1—в АКД. В последнее время имеется тенденция возложить на процессор связи реализацию функций и уровня 4.

Рис. 3 28. Структура кадра в сети с КП

Передача сообщений в сетях с КП регламентируется Рекомендацией МККТТ Х.25. Она предусматривает последовательную передачу сообщений по битам. Информация передается кадрами. В информационном канале передаются два типа кадров: информационные и управляющие. Первые из них содержат пакеты, передаваемые уровнем 3 программной структуры. Вторые являются вспомогательными и служат для передачи сведений, необходимых взаимосвязанным ЭВМ для управления информационным каналом.

Кадр состоит из нескольких областей, предназначенных для записи определенных данных. Структура кадра (формат) показана на рис. 3.28. В начале и конце кадра расположены 8-битовые последовательности — открывающий и закрывающий флаги (01111110), отделяющие в непрерывном потоке данных кадры друг от друга.

Заголовок кадра содержит 8-битовое адресное поле, в котором записывается адрес получателя сообщений, и поле управления, содержащее сведения о типе кадра и номерах переданного и ожидаемого при приеме кадров. Управляющие кадры бывают двух видов:

ненумерованные, служащие для установления и прекращения связи двух ЭВМ (11 в двух первых разрядах);

супервизорные, обеспечивающие управление передачей (сообщение о готовности или неготовности к приему данных, наличие или отсутствие ошибок в кадре, повторная передача кадра — 10 в двух первых разрядах).

Информационные кадры, используемые для передачи сообщения, содержат 0 в первом разряде. Номинальная длина кадра составляет 128 октетов. Разрешены и другие длины — от 16 до 2048 октетов.

Основу имеют все информационные кадры. Она включает пакет, принятый с уровня 3 иерархии. Он может содержать как данные пользователя, так и сведения, используемые для управления сетью. Размер основы кадра определяется длиной пакета. Важно отметить, что пакет может быть закодирован любым способом, так как специальные меры обеспечивают прозрачность информационного канала.

На приеме пакет извлекается из кадра путем исключения заголовка и концевика. Концевик кадра содержит два 8-битовых поля проверки кадра и закрывающий флаг. Верность данных кадра проверяется путем образования дополнения до единицы суммы (по модулю 2) двух слагаемых:

1) остатка от деления по модулю 2 выражения

на полином, , где k — суммарное число бит адресного, управляющего и информационного полей;

2) остатка от умножения на и последующего деления по модулю 2 содержимого адресного, управляющего и информационного полей на полином .

Для направления кадра в информационный канал необходимо, чтобы в передаваемой последовательности бит не было ни одного символа, совпадающего с флагом. Это обеспечивает передающая ЭВМ, которая просматривает последовательности бит и при обнаружении пяти следующих подряд единиц вставляет 0. При приеме происходит обратная операция по извлечению нуля, записанного после пяти единиц. Так обеспечивается прозрачность информационного канала.