Уровень представления.

Оконечные системы (абоненты) вычислительных сетей весьма разнообразны и представлены устройствами различных типов - от простых символьно- ориентированных дисплеев до универсальных ЭВМ и систем, ориентированных на базы данных. В разных устройствах используется различное внутренне представление хранимой информации. Для обеспечения их взаимодействия модель ВОС содержит шестой уровень, называемый уровнем представления (представительным уровнем).

В процессе своего функционирования объекты уровня представления используют протокол, который позволяет согласовать различия в синтаксисе данных с помощью преобразования местного внутреннего представления (локальный синтаксис) в синтаксис передачи. Синтаксис передачи вместе с правилами преобразования составляет образ конкретного соединения уровня представления. Согласования синтаксических различий должно выполняться таким образом, чтобы сохранить семантику передаваемой информации.

Представительный уровень в ходе согласования синтаксических различий имеет дело с двумя аспектами. Первый относится к описанию (заданию) синтаксиса со стороны прикладных объектов, второй - к тому, как описанные заданным синтаксисом данным выражаются в терминах представления их значений в среде ВОС. Первый аспект обозначается термином абстрактный синтаксис, второй - синтаксис передачи.

Абстрактный синтаксис представляет возможность прикладным системам выполнять спецификацию передаваемых данных способом, не зависящим от конкретных методов кодирования, используемых для представления данных.

Синтаксис передачи определяет правила кодирования, которые задают специфику представления данных во время их передачи между открытыми системами. Он имеет дело со способом, которым фактически представляются эти данных в виде последовательности нулей и единиц.

Подробнее это можно описать следующим образом. Информация, подлежащая передаче между прикладными объектами, т.е. пользователями представительной службы, указывается в параметре “данные пользователя” примитивов представительной службы. Единица такой информации специфицируется в категориях абстрактного синтаксиса и называется значением представительных данных.

Множество значений представительных данных называется абстрактным синтаксисом, а имя, которое однозначно идентифицирует это множество, - именем абстрактного синтаксиса.

Пользователи представительной службы согласовывают между собой допустимое множество абстрактных синтаксисов и сообщают его представительным объектам. В процессе передачи они могут решить изменить согласованное множество абстрактных синтаксисов.

Для заданного множества абстрактных синтаксисов представительные объекты выбирают взаимоприемлемые синтаксисы передачи.

Синтаксис передачи определяется как те аспекты правил формального описания передаваемых данных, которые задают конкретное их представление. Имя, идентифицирующее однозначное (в рамках заданного имени абстрактного синтаксиса) представление множества значений представительных данных как потока битов, называется именем синтаксиса передачи.

Соответствие между именем абстрактного синтаксиса и именем синтаксиса передачи называется представительным контекстом.

Если согласованное между пользователями и поставщиком представительной службы множество представительных контекстов, которое называется множеством определенных контекстов, пусто, то используется контекст, задаваемый по умолчанию. Контекстом по умолчанию называется представительный контекст, который всегда известен поставщику и обоим пользователям представительной службы. Контекст по умолчанию используется всегда при передаче срочных данных. Контекст по умолчанию может быть либо определен с использованием услуги установления представительного соединения (но не может быть изменен при использовании других услуг), либо установлен по предварительному соглашению.

В общем случае не предполагается однозначного соответствия между конкретными абстрактными синтаксисами и синтаксисами передачи. Сервис представительного уровня позволяет устанавливать такие соотношения динамически. Например, при использовании одного и того же абстрактного синтаксиса передача может происходить с шифрацией или без шифрации, со сжатием или без сжатия передаваемой информации.

Функция согласования синтаксисов передачи поддерживается механизмом переговоров, выполняемым в соответствии с представительным протоколом.

Таким образом, двумя основными функциями уровня представления являются согласование синтаксиса передачи и преобразование (в обе стороны) между абстрактным синтаксисом и синтаксисом передачи. Это преобразование выполняется в рамках представительного объекта невидимым со стороны представительного протокола способом, чем обеспечивается отсутствие влияния таких преобразований на протокол - он имеет дело лишь с использованием системы идентификации синтаксисов передачи.

К другим функциям уровня представления относятся функция запроса на установление и на прекращение сеанса, передачи данных.

При каждом случае передачи без установления соединения уровень представления добавляет к сеансовой службе вызываемые услуги преобразования синтаксиса и выбора синтаксиса. Для их обеспечения уровень представления выполняет функции передачи данных, идентификации синтаксиса и его преобразования.

Возможности, предоставляемые уровнем представления своим пользователям, отнесены к следующим категориями, каждая из которых объединяет ряд функционально схожих услуг:

- установление и завершение соединения,

- управление контекстами,

- передача информации,

- управление диалогом.

Работа с заданным множеством контекстов зависит от выбираемых на этапе установления соединения функциональных групп (блоков) - логических объединений связанных между собой услуг. Такие объединения используются для указания требований пользователя представительной службы во время установления соединения.

Выделяются три функциональные группы: ядра (базовая), управления контекстами, восстановления контекстов.

Функциональная группа ядра доступа всегда, она обеспечивает услуги установления соединения, передачи информации и завершения соединения. Передача информации поддерживается при использовании выбранных сеансовых функциональных групп. Если выбрана только эта группа, то множество заданных на этапе установления представительного соединения контекстов в дальнейшем во время существования этого соединения не может быть изменено. Эта функциональная группа устанавливается по умолчанию.

Функциональная группа управления контекстами должна явно заказываться и согласовываться при установлении представительного соединения. Если она согласована, то множество заданных контекстов может быть изменено во время существования соединения. Услуга, с использованием которой это достигается, может конфликтовать с другими услугами уровня представления, обладающими т.н. разрушающими воздействиями. Такие конфликты могут привести к рассогласованию множества заданных контекстов на разных концах соединения. В этом случае возможно получение данных в контексте, неизвестном представительному объекту, о чем он будет сообщать пользователю: “нечитаемые данные”. В то же время пользователи представительного сервиса могут избежать таких конфликтов корректным использованием маркеров.

Функциональная группа восстановления явно заказывается и согласовывается при установлении представительного соединения, причем в этом случае также должна быть заказана функциональная группа управления контекстами. Выбор функциональной группы восстановления дает возможность запоминать множества заданных контекстов в специфицированных точках во время существования представительного соединения. В дальнейшем пользователь представительного сервиса может затребовать возврат к одной из запомненных точек, а сервис представительного уровня обеспечивает корректное восстановление контекстов, существовавших в этой точке. Точками запоминания могут служить точки главной или вспомогательной синхронизации, прерывания активности, установления соединения.

Ход процессов восстановления и управления контекстами во избежание рассогласования контекстных множеств на концах соединения должен подчиняться ряду правил, опирающихся, в частности, на использование маркеров и номеров точек запоминания.

Услуги уровня представления. Услуга называется разрушающей, если она может уничтожить другие услуги, находящиеся в процессе исполнения, и неразрушающей в противном случае. Услуга называется последовательной, если она может применяться только после завершения ранее начатых услуг, и непоследовательной - в противном случае.

Услуга P-CONNECT предназначена для установления представительного соединения с начальным множеством заданных контекстов. Услуга является подтверждаемой, последовательной и неразрушающей. Таблица соответствия параметров примитивов этой услуги приведена на рис.2.4.1.

Опишем кратко смысл некоторых параметров.

Список задаваемых представительных контекстов указывает на то, что прикладная система затребовала во время установления соединения включить в множество заданных контекстов один или более контекстов представления. Параметр состоит из списка с одним или более элементами, каждый из которых содержит две компоненты - идентификатор контекста представления и имя абстрактного синтаксиса.

Результирующий список представительных контекстов указывает на допустимость или недопустимость контекстов представления из списка задаваемых. Параметр имеет форму списка элементов, однозначно соответствующим элементам списка задаваемых представительных контекстов с указанием допустимости или недопустимости для пользователя или поставщика соответствующего контекста.

Имя контекста умолчания - этот параметр явно идентифицирует имя абстрактного синтаксиса контекста умолчания.

Данные пользователя содержат данные, выраженные в любой комбинации контекстов, предложенных в списке задаваемых контекстов представления, если он присутствует. Если этот список отсутствует, то данные трактуются в контексте умолчания, который может быть задан явно с помощью параметра “имя контекста умолчания”, или неявно способом, который стандартом не оговаривается.

Результат - указывает на результат выполнения услуги P-CONNECT. Может принимать одно из следующих значение: “допустимо”, “отвергнуто пользователем”, “отвергнуто поставщиком (временно)”, “отвергнуто поставщиком (постоянно)”.

Ряд параметров - качество обслуживания, сеансовые функциональные группы, и т.д. - служат для обеспечения доступа пользователя к соответствующим параметрам сеансового сервиса. Связь параметров примитивов услуг верхних трех уровней ЭМВОС будет обсуждаться и далее.

Некоторые параметры услуги P-CONNECT переносятся от пользователя-источника к пользователю-получателю без изменений, другие должны быть согласованы между пользователями сервиса и поставщиком. Это согласование выполняется специальным механизмом, при использовании которого поставщику разрешается модифицировать значения параметров, определенных в примитивах запроса, перед тем, как они будут доставлены в примитивах индикации. При этом те же параметры, определенные в примитивах ответа, доставляются при соблюдении некоторых условий без изменений.

Услуги завершения представительного соединения пользователем P-U-ABORT и поставщиком P-P-ABORT - обе непоследовательные и разрушающие. Упорядоченное завершение представительного соединение пользователями представительной службы без потерь данных, завершив все услуги, позволяет услуга P-RELEASE.

Услуга управления контекстом представления P-ALTER-CONTEXT обеспечивает задание представительных контекстов и изменение состава множества заданных контекстов представления. Эта услуга неразрушающая и последовательная. Изменение множества заданных контекстов происходит как на стороне инициатора в моменты получения подтверждения, так и на стороне ответчика в момент выдачи ответа.

Назначение четырех услуг передачи информации и тринадцати услуг управления диалогом аналогично назначению соответствующих услуг сеансовой службы.

Последовательности услуг уровня представления должны удовлетворять определенным ограничениям (быть допустимыми). В частности, услуга P-CONNECT не может быть начата на установленном представительном соединении. Одновременные попытки двух прикладных объектов обрабатываются поставщиком сервиса независимо. Прикладные системы сами разрешают конфликты. Услуга P-ALTER-CONTEXT, наоборот, может вызываться только на установленном представительном соединении, и может быть разрушена, как об этом упоминалось ранее, целым рядом других услуг. При отображении на сеансовый сервис дополнительно действуют упоминавшиеся правила последовательностей сеансового сервиса.

В стандарте протокола уровня представления процедуры сгруппированы в соответствии с тремя описанными функциональными группами. Приведем далее протокольную спецификацию при использовании функциональной группы ядра фрагмента фазы установления представительного соединения. Группе ядра соответствует набор из шести типов Пд-БДП. Напомним здесь, что имеются примитивы услуг уровня представления, которые без какой-либо модификации отображаются на соответствующие примитивы услуг сеансового уровня без формирования Пд-БДП. Обычно параметры таких примитивов передаются в поле данных пользователя соответствующих примитивов услуг сеансового уровня.

На рис.2.4.2 выписаны частичные списки имен элементов множеств входных и выходных событий, состояний автомата, предикатов и специальных действий.

На рис.2.4.3 приведена часть соответствующей таблицы состояний-переходов.

В этом протоколе также определены структура и правила кодирования используемых для передачи данных и управляющей информации. Структура Пд-БДП определена через отображение его параметров в параметры “данные пользователя сеансовой службы” примитивов сеансовой службы, а структура этих последних параметров определена там же с использованием ASN.1 - нотации абстрактного синтаксиса номер 1 (НАС.1) и стандартных правил его кодирования.

Управляющая информация представительного протокола также специфицирована на ASN.1 и кодируется с использованием стандартных правил.

В том же стандарте определены правила кодирования данных пользователя представительной службы в Пд-БДП для двух режимов - т.н. нормального и режима X.410-1984. Режим выбирается в ходе установления ассоциации, о чем речь пойдет несколько позднее.

В нормальном режиме используются соответствующие синтаксисы передачи, в режиме X.410-1984 - стандартные (базовые) правила кодирования ASN.1.

В предыдущем разделе обсуждались обстоятельства, осложняющие синтаксическую сторону организации взаимосвязи систем. Одно из них - возможное различие локальных синтаксисов - и, как следствие, необходимость их согласования и использование преобразований - рассмотрено выше.

Далее остановимся на втором обстоятельстве - на потребности в достаточно мощных по выразительности средствах для описания сложных структур данных, участвующих в информационном обмене. Абстрактный синтаксис может быть описан множеством способов. Наиболее широко в рассматриваемой области используется стандарт, определяющий ASN.1, который используется, в частности, для задания синтаксиса при определении сервиса и протоколов верхних уровней, разрабатываемых в МОС.

Система абстрактного синтаксиса дополняется правилами кодирования, определяющими значения потока октетов. Спецификации на ASN.1 в принципе могут быть представлены различными способами кодирования. Стандартный способ МОС называют еще базовыми правилами кодирования.

Дадим далее краткий обзор ASN.1. Целью спецификаций с использованием его средств является строгое определение правил формирования информационного потока из произвольных достаточно сложных значений и выделении этих значений при обработке потока. Центральную роль в этом процессе играет понятие типа.

Множества однородных значений характеризуются типом, а конкретного представителя из таких множеств будем называть значением соответствующего типа.

В ASN.1 имеется базовый набор простых (встроенных) типов. Это BOOLEAN, INTEGER, BITSTRING, OCTETSTRING и NULL. Используя встроенные типы и применяя небольшой набор способов построения, можно получать сложные типы. Способы можно применять в любой последовательности и не только ко встроенным, но и к полученным предыдущим применением способов сложным типам. Полученные в результате сложные типы называются структурированными. Имеется пять способов структурирования: списком (SEQUENCE), списком из (SEQUENCE OF); множеством (SET), множеством из (SET OF); выбором (CHOICE); вырезкой (SELECTION); и, наконец, типы, множество значений которых определено иначе. Такие типы называются внешними.

Каждый тип, используемый в стандарте ASN.1, имеет специальный признак - тег. Он определяется либо стандартом, либо пользователем и вводится скорее для машинного использования, чем для человека. Один и тот же тег может назначаться различным типам. В этом случае теги будут трактоваться в соответствии с текущим контекстом. В то же время для обозначения одного и того же типа пользователь может использовать различные теги. В этом случае типы являются изоморфными, но отличаются друг от друга. Тег состоит из идентификатора класса и неотрицательного целого, различающего теги внутри класса. Имеется четыре класса тегов: UNIVERSAL, APPLICATION, PRIVATE и CONTEXT-SPECIFIC.

ASN.1 представляет собой средство со строгой типизацией, что требует явного описания используемых типов.

При структуризации возможно использование указаний OPTIONAL или DEFAULT. Первое означает, что значение данного типа может быть опущено. Указание DEFAULT, за которым должно следовать “значение” данного типа, говорит о том, что если значение типа опущено, то по умолчанию восстанавливается указанное “значение”.

Для обозначения значений, типы которых не специфицированы, используются служебные слова ANY и EXTERNAL. Первое соответствует значениям любого типа ASN.1, второе указывает на значение, типы которых описаны иначе, не средствами ASN.1.

При передаче значения тегированного типа передается как тег, определенный пользователем, так и тег самого типа. В тех случаях, когда тег самого типа передавать не надо (однозначность разбора обеспечивается явным тегированием), можно использовать служебное слово IMPLICIT.

В ASN.1 имеется механизм макроопределений, связывающий синтаксис новых типов и значений, вводимых пользователем. Для введения макроопределений используется служебное слово MACRO, а для определения новых типов и новых значений - слова TYPE NOTATION и VALUE NOTATION. Получаемый новый тип можно использовать в дальнейших определениях.

Для структуризации описаний ASN.1, относящихся к одной предметной области, вводятся модули. Тело модуля охватывается скобками BEGIN и END и содержит определения ASN.1. Модуль имеет имя, за которым следует служебное слово DEFINITION. Имена модулей должны быть уникальными.

Базовые правила кодирования для ASN.1 формируют синтаксис передачи. В соответствии с этими правилами возможно двоякое кодирование всех типов, за исключением внешних, рис.2.4.4. В одном из форматов размер содержимого указывается явно, в другом - определяется по признаку конца содержимого (два нулевых октета).

Идентификатор - это тег типа значения, т.е. класс и номер типа. Правила его кодирования описывают размещение кодов класса и номера в нужном количестве октетов в определенном порядке.

Поле “содержимое” состоит из последовательности октетов, начиная с нулевого, которые представляют значения данных. Для представления используется простое или сложное кодирование. При простом кодировании октеты содержимого непосредственно представляют кодируемое значение. Этот метод применяется для кодирования значений простых типов BOOLEAN, INTEGER и NULL.

Сложное кодирование заключается в том, что кодируемое значение представляется одним или несколькими значениями октетов содержимого. Этот вид кодирования применяется для представления значений структурированных типов. Значения типов BITSTRING и OCTETSTRING могут представляться по усмотрению разработчик любым из описанных методов. Рекомендуется использовать сложное кодирование в тех случаях, когда передается часть строки, которая еще полностью не сформирована.