Установление соединения с одноранговой системой




Лекция 9

Уровни приложений, представлений, сеансовый и транспортный

 

§ Уровень приложений, представлений, сеансовый и транспортный уровни

§ Процесс установления соединения с одноранговой системой

§ Применение управления потоком

§ Работа с окнами соответствующих процессов

§ Процесс подтверждений, методы идентификации сигналов подтверждения и их цели.

 

Уровень приложений

В контексте эталонной модели OSI уровень приложений (уровень 7) поддерживает коммуникационную составляющую приложения. Как изображено на рис. 9.1, компьютерные приложения могут запрашивать только информацию, находящуюся в машине, на которой исполняется приложение. На рис. 9.1 показано несколько типов компьютерных прикладных программ. Броузеры Netscape Navigator и Internet Explorer являются, вероятно, наиболее знакомыми из них.

Текстовый процессор может включать составляющую, решающую задачу пересылки файлов, которая позволяет пересылать документ по сети в электронном виде. Данная составляющая пересылки файлов квалифицирует текстовый процессор как приложение в контексте модели OSI и принадлежит уровню 7 этой модели. Web-броузеры, например Netscape Navigator и Internet Explorer, тоже имеют свои составляющие пересылки файлов. Примером их работы может быть случай, когда вы заходите наWeb-сервер: Web-страницы пересылаются на ваш компьютер.

 

 


Уровень приложений модели OSI включает собственно приложения и элементы сервиса приложений, облегчающие взаимодействие приложений с более низкими уровнями. Тремя наиболее важными элементами сервиса приложений являются элемент службы управления ассоциированием ACSE (accociation control service element), элемент службы удаленных операций ROSE (remote operation service element) и элемент службы надежной пересылки RTSE (relaible transfer service element). ACSE связывает имена приложений друг с другом в процессе подготовки обмена данными между приложениями. Элемент ROSE реализует общий механизм запросов-ответов, позволяющий выполнять операции удаленным образом подобно тому, как это делает механизм вызова удаленных процедур (RPC). Элемент RTSE помогает в надежной доставке, облегчая использование конструкций сеансового уровня.

К пяти общим приложениям OSI относятся следующие^

§ Протокол обмена общей управляющей информацией (Common Management Information Protocol, CMIP)— обеспечивает возможности по управлению сетью. Подобно протоколам SNMP и NetView, позволяет осуществлять обмен управляющей информацией между оконечными системами и управляющими рабочими станциями (которые тоже являются оконечными системами).

§ Служба каталогов (Directory Service, DS)— обязанная своим происхождением спецификации Х.500, разработанной Консультативным комитетом по международной телеграфной и телефонной связи (CCITT); теперь он называется Сектор стандартизации телекоммуникаций международного союза по электросвязи (ITU-Т); эта служба обеспечивает реализацию функций распределенной базы данных, полезных для идентификации и адресации узлов на верхних уровнях.

§ Служба управления, доступа и пересылки файлов (File Transfer, Access, and Management, FTAM) — предоставляет сервис по пересылке файлов. В дополнение к классической пересылке файлов, для которой она обеспечивает многочисленные опции, FTAM также предоставляет средства по распределенному доступу к файлам в духе ОС NetWare компании Novell, Inc. или файловой системы Network File System (NFS) компании Sun Microsystems, Inc.

§ Системы работы с сообщениями (message handling systems, MHS) — обеспечивают базовый транспортный механизм для приложений по обработке электронных сообщений и других приложений, которым нужен сервис типа "запомнил и переслал". Хотя они служат подобным целям, MHS здесь — это не то же самое, что MHS в ОС NetWare компании Novell.

§ Протокол виртуального терминала (Virtual Terminal Protocol, VТР) — обеспечивает эмуляцию терминала. Другими словами, он позволяет компьютерной системе выглядеть для удаленной оконечной системы так, словно первая является непосредственно подключенным терминалом. С помощью VTP можно, например, выполнять задания на мэйнфреймах.

Уровень 6 (представлений) эталонной модели OSI обычно представляет собой промежуточный протокол для информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом.

Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мэйнфрейм компании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети.

Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Как показано на рис. 9.2, для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами для компьютеров Macintosh и PowerPC.

Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт, разработанныйОбъединенной экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group); в повседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.

Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital Interface) для цифрового представления музыки, разработанный Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт, описывающий звуковые и видеоэлементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.

Сеансовый уровень

Протокол сеансового уровня (уровня 5) модели OSI, реализуя различные механизмы управления, преобразовывает потоки данных, формируемые четырьмя нижними уровнями, в сеансы. Эти механизмы включают учет, управление разговорным процессом (т.е. определяется, кто и когда может говорить) и переговоры относительно параметров сеанса.

Сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы между приложениями. По сути, как показано на рис.9.3, сеансовый уровень координирует запросы на обслуживание и ответы, которые имеют место в процессе обмена данными между приложениями на различных хост-машинах. Управление диалогом во время сеанса осуществляется с помощью маркера, наличие которого обеспечивает право на выполнение обмена. Маркер может запрашиваться, и оконечные системы могут наделяться приоритетами, которые обеспечивают неравноправное использование маркера.

Транспортный уровень

Транспортный уровень определяет сквозное взаимодействие приложений на хост-машинах. Транспортные службы предоставляют четыре основных сервиса:

§ сегментируют данные приложений верхнего уровня;

§ обеспечивают сквозное соединение;

§ посылают сегменты от одной хост-машины, стоящей в одном конце цепочки взаимодействия, к другой хост-машине, стоящей в другом конце цепочки взаимодействия;

§ они гарантируют надежность данных.

Как показано на рис. 9.4, транспортный уровень, или уровень 4, предполагает, что он, посылая пакеты данных от отправителя (источника) получателю (в пункт назначения), может использовать сеть в качестве некоего "облака". "Облако" отвечает за такие вопросы, как, например, "Какой из нескольких путей является лучшим для данного маршрута?" Здесь уже видно, какую роль в этом процессе играют маршрутизаторы.

Поток данных транспортного уровня обеспечивается транспортными сервисами на всем пути от хост-машины до пункта назначения. Иногда подобные сервисы называются сквозными. Поток данных транспортного уровня представляет собой логическое соединение между фиксированными точками сети.

Управление потоком

Когда транспортный уровень посылает свои сегменты данных, он также может гарантировать целостность данных. Одним из методов для этого является так называемое управление потоком, которое позволяет избежать проблемы, связанной с ситуацией, когда хост-машина на одном конце соединения переполняет буферы хост-машины на другом конце соединения. Переполнения могут быть серьезными проблемами, поскольку они могут приводить к потере данных.

Службы транспортного уровня также позволяют пользователям требовать надежный транспорт данных между хост-машинами и пунктами назначения. Для получения надежного транспорта данных между коммуницирующими конечными системами используются отношения с установлением соединения.

Надежная транспортировка может:

§ гарантировать, что отправитель будет получать подтверждение о доставке каждого сегмента;

§ обеспечивать повторную отсылку любых сегментов, подтверждение о доставке которых не было получено;

§ расставлять сегменты в пункте назначения в правильном порядке;

§ не допускать перегрузку сети и обеспечивать управление в случае ее возникновения.

Установление соединения с одноранговой системой

В эталонной модели OSI несколько приложений может коллективно использовать одно транспортное соединение. Как показано на рис. 9.5, функции транспорта реализуются посегментно. Это означает, что различные приложения могут посылать данные по принципу "первый пришел, первый получил обслуживание". Такие сегменты могут предназначаться для одного получателя или для многих.

Для того чтобы увидеть, как это работает, предположим, что по сети отправляется сообщение электронной почты с присоединенными к нему файлами. Одним из присоединенных файлов является файл, созданный текстовым редактором Microsoft Word, а второй файл — электронная таблица Excel. При отсылке электронного почтового сообщения еще до начала передачи программное обеспечение устройства устанавливает номер порта для каждой использованной прикладной программы. Он включает дополнительные биты, с помощью которых кодируются тип сообщения, порождающая программа и используемый протокол. Когда каждое приложение, использованное в электронном почтовом сообщении, посылает сегмент потока данных, оно использует этот ранее заданный номер порта. Устройство в пункте назначения, принимая поток данных, разделяет и сортирует сегменты таким образом, что транспортный уровень может передавать данные правильному приложению на машине-получателе. Excel и Word не являются сетевыми приложениями.

Пользователь транспортного уровня должен открыть сеанс с установлением соединения с одноранговой системой. Для того чтобы передача данных началась, как посылающее, так и принимающее приложение информируют свои операционные системы о том, что будет инициироваться соединение. Одна из машин посылает соответствующий вызов, который должен быть принят другой стороной. Протокольные программные модули двух операционных систем начинают общаться друг с другом, посылая по сети сообщения, чтобы проверить авторизацию передачи и подтвердить готовность обеих сторон.

После осуществления полной синхронизации говорят, что соединение установлено, и начинается передача данных. Во время передачи обе машины продолжают обмениваться информацией со своим протокольным программным обеспечением, удостоверяясь, что данные принимаются правильно.

На рис. 9.6 показано типичное соединение между посылающей и принимающей системами. Первая квитанция представляет собой запрос на синхронизацию, вторая и третья подтверждают начальный запрос на синхронизацию и синхронизируют параметры соединения в обратном направлении. Наконец, сегмент с последней квитанцией представляет собой подтверждение, используемое для того, чтобы информировать пункт назначения о согласии обеих сторон с тем, что соединение установлено. После того как соединение установлено, начинается передача данных.

В процессе передачи данных может возникнуть перегрузка, и причин для этого две. Первая состоит в том, что быстродействующий компьютер способен генерировать трафик быстрее, чем сеть может его передавать. Вторая возникает в ситуации, когда многим компьютерам одновременно необходимо послать данные в один пункт назначения. Тогда пункт назначения может испытывать перегрузку, хотя каждый источник в отдельности проблемы не вызывает.

В тех случаях, когда дейтаграммы поступают слишком быстро и хост-машина или шлюз не успевают их обрабатывать, они временно сохраняются в памяти. Если трафик продолжается, то хост-машина или шлюз, исчерпав в конце концов свои ресурсы памяти, вынуждены отбрасывать дополнительные поступающие дейтаграммы.

Чтобы не дать данным пропасть, транспортная функция может посылать отправителю индикатор "не готов". Действуя как красный сигнал светофора, этот индикатор сигнализирует отправителю о необходимости прекратить посылку данных. После того как получатель снова сможет обрабатывать дополнительные данные, он посылает транспортный индикатор "готов", который подобен зеленому сигналу светофора. Как показано на рис. 9.7, получая такой индикатор, отправитель может возобновить передачу сегментов.

Работа с окнами

В наиболее общей форме надежной пересылки данных с установлением соединения пакеты данных должны доставляться принимающей стороне в том же порядке, в котором они передавались. Протокол сигнализирует о сбое, если какие-либо пакеты данных теряются, повреждаются, дублируются или принимаются в другом порядке. Базовым решением является наличие подтверждения получателя о приеме каждого сегмента данных.

Однако если отправитель вынужден ждать подтверждения после посылки каждого сегмента, то пропускная способность становится низкой. Поскольку есть определенное время с того момента, как отправитель заканчивает отсылку пакета данных, до момента завершения обработки какого-либо принятого подтверждения, этот интервал используется для передачи дополнительных данных. Количество пакетов данных, которое разрешается иметь отправителю без получения подтверждения, известно под названием окна.

Работа с окнами — это метод управления количеством информации, пересылаемой между конечными точками соединения. Некоторые протоколы измеряют информацию в терминах количества пакетов, другие, например протокол TCP/IP, измеряют информацию в количестве байтов.

На рис. 9.8 отправителем и получателем являются рабочие станции. При размере окна 1 отправитель ждет подтверждения каждому переданному пакету данных. При размере окна 3 отправитель может послать три пакета данных прежде, чем начнет ожидать подтверждение.

 

Подтверждение

Надежный механизм доставки гарантирует, что поток данных, посланный от одной машины, будет доставлен по каналу передачи данных другой машине без дублирования или потери данных. Положительное подтверждение с повторной передачей является одной из методик, гарантирующих надежную доставку потоков данных. Положительное подтверждение требует, чтобы получатель общался с источником, посылая ему назад сообщение с подтверждением после приема данных. Отправитель регистрирует каждый отосланный им пакет и перед посылкой следующего пакета данных ждет подтверждения. В момент отсылки сегмента отправитель также запускает таймер и повторно передает сегмент, если установленное таймером время истекает до поступления подтверждения.

На рис. 9.9 показан отправитель, который передает пакеты 1, 2 и 3. Получатель подтверждает прием пакетов, запрашивая пакет 4. Отправитель, получив подтверждение, посылает пакеты 4, 5 и 6. Если пакет 5 не прибывает в пункт назначения, получатель посылает соответствующее подтверждение с запросом о повторной отсылке пакета 5. Отправитель повторно отсылает пакет 5 и должен получить соответствующее подтверждение, чтобы продолжить передачу пакета 7.

Резюме

Каждый из верхних уровней выполняет свои функции и зависит от сервисов, предоставляемых уровнем ниже.

Все четыре верхних уровня — транспортный (уровень 4), сеансовый (уровень 5), представлений (уровень 6) и приложений (уровень 7) — могут инкапсулировать данные в сегментах, передаваемых из одного конца соединения на другой.

Уровень приложений поддерживает коммуникационную составляющую приложения.

Уровень представлений форматирует и преобразовывает данные сетевого приложения, придавая соответствующее представление текстам, графике, изображениям, видео и звуку.

Функции сеансового уровня координируют коммуникационное взаимодействие приложений.

Транспортный уровень работает в предположении, что для отсылки пакетов данных от источника-отправителя в пункт назначения получателю он может использовать сеть в качестве "облака".

Функции надежного транспортного уровня включают:

§ управление потоком;

§ установление соединения с одноранговой системой;

§ работу с окнами;

§ подтверждения.

Контрольные вопросы

1. Какие уровни в эталонной модели OSI являются четырьмя верхними?



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: