В середине-конце 1970 гг. потребовался определенный набор протоколов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было ясно, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число абонентов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом направлении была группа протоколов, самым популярным из которых является Х.25.
Протокол Х.25 (официально называемый CCITT Recommendation X.25 - "Рекомендация "Х.25 CCITT) был разработан компаниями общественных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не каким-то отдельным коммерческим предприятием. Поэтому спецификация разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность независимо от типа системы пользователя или изготовителя. Пользователи заключают контракты с общедоступными сетями передачи данных, чтобы пользоваться их сетями с коммутацией пакетов (PSN), и им пред'является счет в зависимости от времени пользования PDN. Предлагаемые услуги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи (FCC).
Oдним из уникальных свойств Х.25 является его международный характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из агентств Организации Об'единненых Наций, называемое "Международный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответственный за передачу голоса и данных, называется Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT). Членами CCITT являются FCC, Европейские PTT, общедоступные сети передачи данных и множество компаний, занимающихся компьютерами и передачей данных. То, что Х.25 стал стандартом подлинно глобального значения, является прямым следствием присущих ему свойств.
Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи данных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запросом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу информации с полным дублированием. Любая сторoнa может в любой момент прекратить связь.
Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием завершения действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (терминалы и главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) подключаются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты в сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), которые соединяются с "коммутаторами переключения пакетов" (packet switching exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, наконец, к другому устройству DTE. Взаимоотношения между об'ектами сети Х.25 показаны на Рис. 13-1.
DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/дизассемблер - packet assembler/disassembler - (РAD). Действие интерфейса терминал/PAD, услуги, предлагаемые PAD и взаимодействие между PAD и главной вычислительной машиной определены соответственно CCITT Recommendations X.28, X3 и Х.29.
Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 1-3 эталонной модели OSI. Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обмена пакетами между равноправными об'ектами Уровня 3. Уровень 2 Х.25 реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. Уровень 1 Х.25 определяет электрические и механические процедуры активации и дезактивации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE. Это взаимоотношение представлено на Рис. 13-2. Необходимо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO - ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208 (пакетный уровень Х.25).
Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов без назначения частей физической среды, что является характерным для физических цепей. Виртуальные цепи могут быть либо перманентными, либо коммутируемыми (временно). Перманентные виртуальные цепи обычно называют PVC; переключаемые виртуальные цепи- SVC. PVC обычно применяются для наиболее часто используемых передач данных, в то время как SVC применяются для спорадических передач данных. Уровень 3 Х.25 отвечает за сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.
После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает пакет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соответствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта назначения.
Блок данных Х.25 состоит из последовательности полей, показанной на Рис. 13-3. Поля Х.25 Уровня 3 образуют пакет Х.25; они состоят из заголовка и данных пользователя. Поля Х.25 Уровня 2 (LAPB) включают в себя поле управления уровнем блока данных и поле адресации, встроенный пакет Уровня 2 и проверочную последовательность блока данных (FCS).
Заголовок Х.25 Уровня 3 образован из "идентификатора универсального формата" - general format identifier - (GFI), "идентификатора логического канала"- logical channel identifier - (LCI) и "идентификатора типа пакета"- packet type identifier - (PTI). GFI представляет собой 4-х битовое поле, которое указывает на универсальный формат заголовка пакета. LCI представляет собой 12-битовое поле, которое идентифицирует виртуальную цепь. Поле LCI является логически значимым в интерфейсе DTE/DCE. Другими словами, для организации виртуальной цепи PDN соединяет два логических канала, каждый из которых имеет независимый LCI, двумя интерфейсами DTE/DCE. Поле PTI идентифицирует один из 17 типов пакетов Х.25.
Поля адресации в пакетах установления обращения обеспечивают адреса DTE источника и пункта назначения. Они используются для организации виртуальных цепей, включающих передачу Х.25. Recommendation Х.121 CCITT определяет форматы адресов источника и пункта назначения. Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, или IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знака. Четвертый байт в пакете организации обращения определяет длину адресов DTE источника и назначения. Первые четыре цифры IDN называются "код идентификации сети" - data network identification code - (DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет страну, где находится PSN, вторая часть определяет саму PSN. Остальные цифры называются "номером национального терминала" - national terminal number - (NTN); они используются для идентификации определенного DTE в сети PSN. Формат адреса Х.121 представлен на Рис. 13-4.
Поля адресации, образующие адрес Х.121, необходимы только при использовании SVC, да и то только на время установления обращения. После того, как вызов организован, PSN использует поле LCI заголовка пакета данных для назначения конкретной виртуальную цепь отдаленному DTE.
Х.25 Уровня 3 использует три рабочих процедуры организации виртуальной цепи:
Выполнение этих процедур зависит от использованного типа виртуальной цепи. Для PVC Уровень 3 Х.25 всегда находится в режиме передачи данных, т.к. цепь организована перманентно. Если применена SVC, то используются все три процедуры.
Процедура передачи данных зависит от пакетов DATA. Х.25 Уровня 3 сегментирует и подвегает операции "обратный ассеблер" сообщения пользователя, если длина их превышает максимальный размер пакета для данной цепи. Каждому пакету DATA присваивается номер последовательности, поэтому можнo управлять неисправностями и потоком информации через интерфейс DTE/DCE.
Уровень 2 реализован протоколом LAPB. LAPB позволяет обеим сторонам (DTE и DCE) инициировать связь друг с другом. В процессе передачи информации LAPB контролирует, чтобы блоки данных поступали к приемному устройству в правильной последовательности и без ошибок.
Также, как и аналогичные протоколы канального уровня, LAPB использует три типа форматов блоков данных:
Поле flag ограничивает блок данных LAPB. Чтобы предотвратить появление структуры флага в пределах внутренней части блока данных, используется вставка битов.
Поле address указывает, что содержит блок данных-команду или ответный сигнал. Поле control обеспечивает дальнейшую квалификацию блоков данных и блоков команд, а также указывает формат блока данных (U, I или S)), функции блока данных (например, receiver ready - "получатель готов", или disconnect - "отключение") и номер последовательности отправки/ приема.
Поле data содержит данные высших уровней. Его размер и формат меняются в зависимости от типа пакета Уровня 3. Максимальная длина этого поля устанавливается соглашением между администратором PSN и абонентом во время оформления абонентства.
Поле FCS обеспечивает целостность передаваемых данных.
Уровень 1 Х.25 использует протокол физического уровня Х.21 bis, который примерно эквивалентен RS-232-С. Протокол X.21 bis является производным от CCITT Recommendations V24 и V25, которые соответственно идентифицируют цепи межобмена и характеристики электрических сигналов интерфейса DTE/DCE. X.21 bis обеспечивает двухточечные связи, скорости до 19.2 Кб/сек и синхронную передачу с полным дублированием через четырех-проводной носитель. Максимальное расстояние между DTE и DCE -15 метров.