Эталонная модель RM OSI: данные, функции

Способы обмена данными
Архитектура эталонной модели OSI RM предусматривает два взаимодополняющих друг друга способа или режима передачи данных между (N+1)-сущностями, реализуемых поставщиком (N)-сервиса посредством соответствующих услуг:
с соединением (CNMT) и
без соединения (CLMT).
Наличие в модели OSI RM обоих режимов передачи данных обеспечивает данной модели свойство универсальности.

Режим передачи данных с соединением (CNMT) характеризуется следующим:
1) Строго определенным жизненным циклом процесса взаимодействия, включающим фазы: установления соединения, передачи данных, разъединения соединения.
2) Трехсторонней договоренностью, а именно, согласованием условий и параметров взаимосвязи между взаимодействующими (N+1)-сущностями и поставщиком (N)-сервиса.
3) Возможностью динамического пересмотра условий договоренности (параметров и опций передачи).
4) Обеспечением идентификации соединений, позволяющей уменьшить накладные расходы на передачу адресной информации.
5) Поддержанием контекста, с помощью которого сохраняется отношение следования (последовательности) для успешно переданных через соединение блоков данных.

В пределах (N)-уровня между двумя (N)-SAP, расположенными в разных (N)-подсистемах, может быть установлено более одного (N)-соединения. Для того, чтобы (N+1)-сущность, использующая эти соединения, могла их различать, вводятся понятия (N)- оконечной точкой соединения ((N)-connection-endpoint) и идентификатора такой точки. Каждая оконечная точка (N)-соединения входит в некоторую точку (N)-SAP.
(N)-соединение с более чем двумя оконечными точками называется многоточечным (централизованным или децентрализованным).

Режим передачи данных без соединения (CLMT) ориентирован на взаимосвязь между двумя или несколькими (N+1)-сущностямими посредством передачи через (N)-точку доступа (N)-поставщику сервиса независимых блоков данных, называемых датаграммами.
Рассматриваемый режим передачи данных характеризуется следующим:
1) Предварительной, не изменяемой динамически, двусторонней договоренностью между взаимодействующими (N+1)-сущностями об условиях и параметрах взаимосвязи.
2) Однократностью обращения к (N)-сервису.
3) Замкнутостью и независимостью передаваемых блоков данных.

(N)-уровень может предоставлять (N+1)-сущностям сервис режима с соединением, без соединения или оба сервиса одновременно, используя необходимый сервис (N-1)-уровня.
В модели OSI RM теоретически возможны все комбинации сервисов передачи данных на верхней и нижней границе (N)-подсистем, а именно:
a) (N)-сервис с соединением/(N-1)-сервис с соединением или (N)-CNMT/(N-1)-CNMT;
b) (N)-сервис без соединения/(N-1)-сервис без соединения или (N)-CLMT/(N-1)-CLMT;
c) (N)-сервис с соединением/(N-1)-сервис без соединения или (N)-CNMT/(N-1)-CLMT;
d) (N)-сервис без соединения/(N-1)-сервис с соединением или (N)-CLMT/(N-1)-CNMT.

(N)-передача в режиме с соединением ((N)-connection-mode transmission): (N)-передача данных в контексте (N)-соединения.
(N)-передача в режиме без соединения ((N)-connectionless-mode transmission): передача данных вне контекста (N)-соединения и без поддержки какой-либо логической связи между передаваемыми блоками данных.
(N)-сущности-корреспонденты (correspondent (N)-entities): (N)-сущности, имеющие (N-1)-соединение между ними.
(N)-источник данных ((N)-data-source): (N)-сущность, которая посылает (N-1)- сервисные блоки данных по (N-1)-соединению.

(N)-получатель данных ((N)-data-sink): (N)-сущность, которая получает (N-1)- сервисные блоки данных по (N-1)-соединению.
(N)-ретранслятор ((N)-relay): (N)-функция, посредством которой (N)-сущность передает данные, полученные от (N)-сущности-источника, к (N)-сущности-получателю, в случае отсутствия непосредственной взаимосвязи между взаимодействующими сущностями.

Типы и назначение блоков данных
(N)-протокольная управляющая информация: протокольная информация, которой обмениваются (N)-сущности для координации их совместной работы.
(N)-данные пользователя: данные, передаваемые между (N)-сущностей в интересах (N+1)-сущностей.
(N)-протокольный блок данных: блок данных, специфицированный в (N)-протоколе и состоящий из (N)-протокольной управляющей информации и, возможно, (N)-данных пользователя.
(N)-сервисный блок данных: данные, которые не изменяются при передаче между (N+1)-сущностями и которые не интерпретируются (N)-сущностями, реализующими сервис передачи данных.

PH для (P)-протокольной управляющей информации
SH для (S)-протокольной управляющей информации
TH для (T)-протокольной управляющей информации
NH для (N)-протокольной управляющей информации
DH для (D)-протокольной управляющей информации
AE для (A)-entity (сущности прикладного уровня)
PE для (P)-entity (сущности представительного уровня)
SE для (S)-entity (сущности сеансового уровня)
TE для (T)-entity (сущности транспортного уровня)
TE для (N)-entity (сущности сетевого уровня)
DE для (D)-entity (сущности канального или звеньевого уровня)
PhE для (Ph)-entity (сущности физического уровня)
DT (Data link Tailor) - специальный хвостовик, который добавляется к (D)-протокольному блоку данных и используется для управления физической передачей данных.

На основе определенных выше понятий введем еще ряд важных определений.
(N)-дуплексная передача - (N)-передача данных одновременно в обоих направлениях.
(N)- полудуплексная передача - (N)-передача данных в каждый момент времени только в одном из двух направлений, при этом выбор направления передачи осуществляется (N+1)-сущностью.
(N)-симплексная передача - (N)-передача данных в одном предварительно определенном направлении.
(N)- двусторонний одновременный обмен: (N)-обмен данными одновременно в обоих направлениях.
(N)- двусторонний поочередный обмен: (N)-обмен данными в каждый момент времени только в одном из двух направлений.
(N)- односторонний обмен - (N)-обмен данными в одном предварительно определенном направлении.

Функции уровней и функциональные особенности уровней
Функциональные возможности каждого уровня модели OSI определяются множеством выполняемых им функций. Многие они могут использоваться более, чем на одном уровне:
выбор протокола;
установление и разъединение соединений;
мультиплексирование и расщепление соединений;
передача данных;
управление потоком данных;
сегментирование, блокирование и сцепление данных;
организация последовательности;
защита от ошибок;
маршрутизация;
функции адресного отображения.

1) Выбор протокола и выбор версии протокола
На (N)-уровне может использоваться один или большее число (N)-протоколов. (N)-сущности теоретически разрешается реализовывать более одного (N)-протокола. Поэтому для обеспечения имеющей смысл взаимосвязи между (N)-сущностями может потребоваться взаимно согласованный выбор (N)-протокола, а также версии конкретного протокола. Для этих целей применяется идентификация протоколов и их версий.

2) Установление и разъединение соединения
Для установления (N)-соединения необходимо, чтобы (N-1)-уровень предоставил (N-1)-сервис по передаче данных (N)-уровня, например, (N-1)-соединение, чтобы обе (N)-сущности были способны выполнить обмен данными в соответствии с выбранным протоколом.
Разъединение (N)-соединения в нормальных условиях инициируется одной из связанных с ней (N+1)-сущностью. Расторжение (N)-соединения может также инициироваться одной из поддерживающих его (N)-сущностей в результате возникновения сбоя или ошибки в (N)-уровне или в нижележащих уровнях.

3) Мультиплексирование и расщепление соединений
Между (N)- и (N-1)-соединениями возможны следующие варианты:
a) взаимно однозначное соответствие;
b) мультиплексирование, т.е. несколько (N)-соединений используют одно (N-1)-соединение;
c) расщепление, а именно, одно (N)-соединение использует несколько (N-1)-соединений.

4) Передача нормальных данных
Взаимодействие (N)-сущностей осуществляется с помощью обмена (N)-протокольными блоками данных, которые содержат (N)-протокольную управляющую информацию и, возможно, данные пользователя. Последними являются данные, генерируемые (N+1)-сущностями. Эти данные передаются по (N)-соединению прозрачно (т.е. без изменения их структуры).
5) Передача срочных данных
Срочные данные - это данные, которые обрабатываются с приоритетом по отношению к нормальным данным. Срочные данные обычно используются для целей сигнализации, экстренного уведомления о сбоях и т.д.

6) Управление потоком данных
Различают два типа управления потоком:
протокольное управление, при котором регулируется скорость передачи (N)-протокольных блоков данных между (N)-сущностями;
интерфейсное управление, при котором регулируется скорость передачи данных между (N+1)-и (N)-сущностями.

7) Сегментирование, блокирование и сцепление данных
Протокольные блоки данных различных уровней обычно отличаются по размерам. Может оказаться, что размер (N+1)-протокольных блоков данных больше максимального размера поля данных в (N)-протокольных блоках данных.
Блокирование есть функция (N)-уровня, позволяющая объединить несколько (N+1)-протокольных блоков данных в один (N)-протокольный блок данных. Это может потребоваться в том случае, когда максимальная длина (N+1)-протокольных блоков данных много меньше длины поля данных в (N)-протокольных блоках данных.
Сцепление есть функция (N+1)-уровня, позволяющая объединить несколько (N+1)-протокольных блоков данных в один блок. При этом (N)-уровень воспринимает сцепление протокольных блоков данных как один (N+1)-протокольный блок данных.

8) Организация последовательности
Эта функция связана с тем, что (N-1)-сервисы, предоставляемые (N-1)-уровнем, могут не гарантировать доставку данных в том же порядке, в каком они были представлены (N)-уровнем. Если (N)-уровень нуждается в том, чтобы сохранить порядок данных, передаваемых через (N-1)-уровень, (N)-уровень должен содержать механизмы организации последовательности.

9) Защита от ошибок
Функция защиты от ошибок состоит из трех компонентов:
подтверждения передачи данных;
обнаружения ошибок и уведомления о них;
возврата в исходное состояние.
Функция подтверждения может использоваться (N)-объектами для достижения более высокой вероятности обнаружения потери (N)-протокольных блоков данных, чем это обеспечивает (N-1)-уровень.
Для реализации данной функции может потребоваться включение дополнительных полей в (N)-протокольную управляющую информацию.