Информационные сети и телекоммуникационные каналы. Протокольные реализации

Функции протоколов физического уровня (уровень 1) обеспечивают взаимодействие процедур канального уровня с физической средой передачи, по которой передается сигнал. В этих стандартах, как правило, описываются принципы построения устройств преобразования сигналов (модемов) и межуровневых интерфейсов, описывающих как уровень 1 связывается с уровнем 2, предоставляя ему свои услуги.

Наибольшее количество стандартов физического уровня и интерфейсов между физическим и канальным уровнем опубликовано МККТТ (МСЭ-Т). Среди них, например, протоколы V.21-V.27

Кроме МСЭ-Т, стандарты физического уровня разрабатывались и другими организациями. Например, всемирно-известный стандарт RS-232С, разработанный EIA и используемый в устройствах подключения к персональным компьютерам периферийных устройств.

В качестве основных функций канального уровня можно перечислить следующие:

Протоколы канального уровня можно разделить на две группы: байт- и бит-ориентированные протоколы. Информация, передаваемая с их помощью, рассматривается соответственно на уровне одного байта или бита, и наименьшей обрабатываемой единицей информации является байт или бит.

Байт-ориентированные протоколы - это процедуры управления каналом передачи данных, в которых для функции управления применяются структуры определенных знаков первичного кода, например, стандартного американского национального кода ASCII.

В бит-ориентированных протоколах управление каналом производится посредством анализа битовых последовательностей, представляющих собой поля кадра канального уровня.

Широко используемыми стандартами сетевого уровня являются протоколы:

Сетевой уровень предоставляет услуги транспортному, который требует от пользователей запроса на качество обслуживания сетью.

После получения от пользователя запроса на качество обслуживания транспортный уровень выбирает класс протокола, который обеспечивает требуемое качество обслуживания.

Качество обслуживания сети зависит от ее типа, доступного конечному пользователю, а также от транспортного уровня.

При существовании разных типов сетей транспортный уровень позволяет установить следующие параметры качества обслуживания:

Транспортный уровень отвечает за выбор соответствующего протокола, обеспечивающего требуемое качество обслуживания на сети.

Примером протоколов транспортного уровня могут служить протокол МСЭ-Т (МККТТ) Х.224 – "Спецификация протокола транспортного уровня взаимосвязи открытых систем для применения МККТТ" и стандарт ISO 8073 "Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Спецификация протоколов транспортного уровня".

К верхним уровням относят протоколы сеансового, представительного и прикладного уровней.

Сеансовый уровень. Здесь производится организация способов взаимодействия между прикладными процессами пользователей, т.е. управление взаимодействием между открытыми системами. В качестве примеров протоколов сеансового уровня можно рассматривать стандарт Х.225 – "Спецификация протокола сеансового уровня взаимосвязи открытых систем для применений МККТТ", разработанный МСЭ-Т и стандарт ISO 8327 "Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая спецификация протокола сеансового уровня, ориентированная на соединение".

Представительный уровень. Определяет синтаксис передаваемой информации, т.е. набор знаков и способы их представления, которые являются понятными для всех взаимодействующих систем. Это процесс согласования различных кодов, согласно ему взаимодействующие системы договариваются о той форме, в которой будет передаваться информация. Примером протоколов представительного уровня являются: Х.226 "Спецификация протокола уровня представления взаимосвязи открытых систем для применения МККТТ" и стандарт ISO 8823 "Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Спецификация протоколов уровня представления в режиме управления соединением".

Прикладной уровень. Определяет семантику, т.е. смысловое содержание информации, которой обмениваются открытые системы. Примером стандарта прикладного уровня может служить стандарт МСЭ-Т Х.400.

В качестве примеров рассмотрим протоколы IPX/SPX и TCP/IP.

Протокол IPX/SPX (IPX/SPX protocol_ — пара протоколов, обеспечивающая передачу данных в сети NetWare.

Протоколы в базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем соответствуют сетевому уровню и транспортному уровню. Задачей протокола Межсетевого пакетного обмена IPX является установление структуры и процедур передачи пакетов между абонентскими системами сети NetWare. Протокол определяет передачу отдельных пакетов - датаграмм. Доставка каждой из них не гарантируется. Поэтому при использовании IPX системы должны иметь Программное Обеспечение (ПО), которое обеспечивает управление передачей и запрашивает потерянные пакеты.

Функцию управления передачей выполняет протокол Последовательный пакетный обмен SPX. Он осуществляет передачу последовательностей пакетов. При использовании протокола SPX в начале каждого сеанса между взаимодействующими системами выполняются процедуры, связанные с созданием соединения. По нему осуществляется управление передачей последовательности пакетов, их проверка и повторная передача пропавших пакетов либо пакетов, в которых появились ошибки.

В протоколе IPX/SPX заложены те же идеи, что в протоколе управления передачей/межсетевом протоколе.

Протокол управления передачей/межсетевой протокол (Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)) — пара взаимосвязанных протоколов транспортного уровня и сетевого уровня.

Агентство DARPA в начале семидесятых годов разработало сеть ARPANET, в основу которой была положена пара протоколов TCP/IP. Затем, эти протоколы были приняты в качестве стандарта в коммуникационных сетях Министерства обороны США. Глобальная сетевая среда, определяемая TCP/IP и состоящая из соединенных сетей, получила название сети Internet.

Протоколы TCP/IP располагаются между протоколами верхних уровней и канальным уровнем.

Протокол TCP организует создание виртуальных каналов, проходящих через коммуникационную сеть. В соответствии с этим, TCP относят к транспортному уровню области Взаимодействия Открытых Систем (ВОС). Протокол IP ориентирован на использование одиночных пакетов, именуемых датаграммами. Его задачей является обеспечение взаимодействия сетей друг с другом и выполнение процессов, связанных с коммутацией и маршрутизацией. Для этого IP передает датаграммы из одной сети в другую. IP относят к сетевому уровню.

Задачей TCP является предоставление сервиса передачи датаграмм, гарантируя упорядоченную доставку последовательностей блоков данных несмотря на возможные их повреждения, потери, дублирование, нарушение последовательности. TCP имеет три фазы работы: установление соединения, передача по нему датаграмм, разъединение соединения. Так как межсетевой протокол IP ненадежен, то TCP является сложным протоколом, обеспечивающим высокую степень надежности передачи данных.

Протокол IP, осуществляет реализацию коммуникационных аспектов:

Успех продуктов TCP/IP связан с тем, что благодаря современному техническому развитию микропроцессоров стала возможной их эффективная реализация.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.