8) Базовая эталонная модель Международ организации стандартов. Компоненты информац сетей, коммуникационные подсети, моноканальные подсети, циклические подсети, узловые подсети. Методы маршрутизации информац потоков; методы коммутации инфы, протокольные реализации.
Классифицируя сети по территориальному признаку, различают локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети. В зав-ти от масштаба производственного подразделения, в пределах кот действует сеть, различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети.
Сети отделов useся небольшой группой сотрудников в основном с целью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений и данных; имеют 1-2 файловых сервера и не более 30 пользователей; обычно не разделяются на подсети; создаются на основе какой-либо 1сетевой технологии; м. работать на базе одноранговых сетевых ОС.
Сети кампусов объединяют сети отделов в пределах отдельного здания или одной территории площадью в неск-ко кв. км, при этом глобальные соединения не useся. На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции и управления неоднородным аппаратным и ПО.
Корпоративные сети объединяют большое кол-во компов на всех территориях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны: масштабность - тысячи пользовательских компов, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множ-во разнообразных приложений;
Программные средства, реализующие простейшую схему удаленного доступа к файлам, включают классич эл-ты сетевой ОС: сервер, клиент и средства транспортировки сообщений по линии связи.
Важной хар-кой сети явл-ся топология - тип графа, вершинам кот. соответствуют компы сети (иногда и др оборудование, нап-р, концентраторы), а ребрам - физич связи между ними. Конфигурация физич связей определяется электрич соединениями компов между собой и может отличаться от конфигурации логич связей между узлами сети. Логич связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети.
Типовыми топологиями физич связей явл-ся: полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология и топология типа звезда. Небольшие сети имеют типовую топологию, а для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компами. В таких сетях м. выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их наз-ют сетями со смешанной топологией.
Международ организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых сис-м (Open Systems Interconnection (OSI)). Эта модель явл-ся международ стандартом для передачи данных. Модель содержит 7 отдельных уровней:
физич - битовые протоколы передачи инфы;
канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;
сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;
транспортный – обеспеч-е взаимодействия удаленных процессов;
сеансовый - поддержка диалога между удаленными процессами;
представления данных - интерпретация передаваемых данных;
прикладной - пользовательское управление данными.
Основная идея этой модели: кажд уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными наз-ют протоколом.
Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфич для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока инфа не будет передана в пользовательский прикладной уровень.
Уровень 1. Физический. На физич уровне определяются электрич, механич, ф-циональные и процедурные параметры для физич связи в сис-мах. Физич связь и неразрывная с ней эксплуатационная готовность явл-ся основной ф-цией 1-го уровня. В кач-ве среды передачи данных use трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию. Примером протокола может служить 10Base-T технологии Ethernet.
Уровень 2. Канальный. Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уровнем, так называемые "кадры" последоват-ти кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой неск-кими ЭВМ, синхронизация, обнаружение и исправление ошибок. Протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI.
Сущ-ет 3 основных компонента информац сетей:
1)абонентская система- сис-ма, кот. явл-ся поставщиком или потребителем инфы.
Абонентская сис-ма реализуется в виде 1 или неск-ких устройств:
Рассматриваемые устройства делятся на 2 группы:
A – выполняют прикладные процессы и часть, либо полностью ф-ции обл-ти взаимодействия этих процессов.
B – предназначены лишь для реализации части ф-ций взаимодействия. Они разгружают устройства A для эффективного выполнения ими прикладных прог.
A и B соединяются друг с другом каналами или шинами.
Устройства B иногда м. находиться в коммуникационной сети, тогда устройства A устанавливаются на рабочих местах пользователей и связываются каналами с коммуникационной сетью, подключаясь к B (напр-р, у пользователей устанавливается лишь терминал).
Абонентские системы м. б. универсальными, но м. также специализироваться на выполнении опред типов задач (напр-р: банковская, издательская, информац-поисковая, музыкальная сис-мы, и т.д.).
2) ретрансляционная сис-ма- сис-ма, предназначенная для передачи данных или преобразования протоколов. Необходимость объединения неск-ких сетей с разными протоколами, поставило задачу создания таких ретрансляционных сис-м, кот:
объединяют сети с различ архитектурой, кажд из кот. имеет полную автономию и свои средства управления.
имеют базовые ф-циональные блоки, определяющие штабели протоколов для сетей разного типа;
предусматривают наличие неск-ких входных портов с различ скоростями передачи данных.
Для реш-я возлагаемых на них задач ретрансляционные сис-мы осуществляют:
коммутацию и маршрутизацию данных;
согласование протоколов в соединяемых коммуникационных сетях либо частях сетей;
передачу блоков данных между сетями либо их частями;
укрупнение либо разукрупнение блоков данных, если в сетях (их частях) они имеют различ размеры;
управление потоками данных;
оповещение о переполнениях буферов сис-м и происходящих неисправностях;
восстановление работы после отказов и неисправностей;
опред-е состояний соединяемых сетей либо их частей;
учет своей работы и подготовку отчетов об этом.
3)административная сис-ма - это сис-ма, обеспечивающая управление сетью либо её частью. На неё возлагаются след ф-ции:
сбора инфы и учёта работы компонентов сети (времени работы соединений, сведений о загрузке каналов и ресурсов сети, регистрации ошибок или отказов);
подготовка отчётов о работе сети;
осуществление диагностики;
контроль передачи блоков данных;
восстановление работы после отказов и неисправностей;
управление конфигурацией (вкл и выключение абонентских сис-м, ведение справочника сети; создание резервных каналов, изоляция неисправных компонентов);
осуществление сервиса для пользователей, связанного с показом динамич состояния сети.
Коммуникационные подсети хар-ся многими св-вами. Важнейшими из них явл-ся те, кот. определяют способы поставки инфы конкретным адресатам. В этом отношении коммуникационные подсети делятся на 2 класса (см. рис.)
Рис. Классификация коммуникационных подсетей
К I из них относятся коммуникационные подсети с селекцией инфы. Они хар-ся тем, что в них любой блок данных передается от одной абонентской сис-мы-отправителя всем абонентским сис-мам. Сис-мы, получив очередной блок данных, проверяют адрес его назначения. Сис-ма, кот. адресован блок, принимает его, остальные сис-мы отвергают этот блок. В рез-те происходит селекция инфы, кот. позволяет посылать блоки данных одной группе, а также сразу всем абонентским сис-мам, подключенным к коммуникационной подсети.
Подсети с селекцией инфы делятся на 2 группы: моноканальные и циклические. Они различаются тем, что в подсети I группы кажд посланный блок данных попадает ко всем абонентским сис-мам практически одновременно, а в подсети II группы кажд передаваемый блок доставляется всем абонентским сис-мам последовательно (по очереди), проходя мимо кажд из них.
Моноканальная коммуникационная подсеть (моноканал) строится на основе общего канала, к кот. через спец устройства подключаются все абонентские сис-мы сети.
Циклическая коммуникационная подсеть (циклическое кольцо, -канал, имеющий кольцевую форму). В это кольцо врезаются абонентские сис-мы, деля его на сегменты.
Ко II классу относятся коммуникационные подсети с маршрутизацией инфы. В этих подсетях передача данных в отличие от сетей предыдущего класса осуществляется от одной абонентской сис-мы-отправителя к др абонентской сис-ме-получателю. Для обеспеч-я такой доставки инфы в коммуникационной подсети useся 1 либо более узлов коммутации. Поэтому рассматриваемую подсеть наз-ют узловой.
Кажд узел коммутации принимает блоки данных и передает далее по различ направлениям в зав-ти от адресов их назначения. Благодаря этому в подсети осуществляется маршрутизация инфы - прокладка через коммуникационную подсеть трактов, связывающих абонентские сис-мы. Моноканальные, циклические и узловые подсети нередко конкурируют друг с другом. При этом, нужно иметь в виду, что моноканальные и узловые подсети м.б. как локальными, так и территориальными. Что же касается циклических подсетей, то они явл-ся только локальными.
В сетях useся различ методы маршрутизации:
Селективная маршрутизация хар-ся тем, что блоки данных посылаются сразу по неск-ким направлениям, исходя из того, что они достигнут адресата. Пример лавинный алгоритм: основан на рассылке копий пакета по всем направлениям. Пакеты сбрасываются, если в данном узле копия уже проходила. Лавинный алгоритм обеспечивает надёжную доставку, но порождает значительный трафик, поэтому useся для передачи пакетов большой ценности.
Вероятностная маршрутизация предполагает случайный выбор пути блоков данных, при этом считается, что они обязательно достигнут адресата.
Фиксированная (статическая) маршрутизация предусматривает составление таблиц маршрутов, указывающих наиболее эффективные пути предполагаемого трафика сети. Здесь маршрут выбирается заранее и не зависит от состояния сети.
Адаптивная маршрутизация отличается от фиксированной тем, что таблицы маршрутов обновляются в зав-ти от колебаний трафика. Пример алгоритм «кратчайшей очереди»: пакет посылается по направлению, в кот. наименьшая очередь в данном узле.
Под коммутацией данных понимается их передача, при кот. канал передачи данных м. useся попеременно для обмена инфой между различ пунктами информац сети.
Коммутация основана на использовании маршрутизации, определяющей путь, по кот. в соответствии с адресом назначения передаются данные. Осуществляется коммутация ф-HYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0175.htm"циональными блоками всех сис-м информацHYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0042.htm" сети.
Коммутация явл-ся основой технологии сети с маршрутизацией данных. В зав-ти от задач, поставленных перед коммуникационной сетью, use неск-ко методов коммутации (рис.).
Коммутация Каналов — коммутация, обеспечивающая предоставление кажд паре абонентов послед-ти каналов сети для монопольного использования.
Коммутация Пакетов (КП) — коммутация, обеспечивающая передачу через сеть пакетов без монопольного использования каналов. Коммутация пакетов и сообщений, в отличие от коммутации каналов, явл-ся коммутацией с запоминанием.
Смешанная коммутация — комплексный транспортный сервис, обеспечивающий коммутацию каналов и коммутацию пакетов.
Смешанная коммутация, именуемая также гибридной коммутацией, осуществляется Цифровой Сетью с Интегральным Обслуживанием (ЦСИО). Для этой цели в ней useся узлы смешанной коммутации, способные выполнять оба вида коммутации. При смешанной коммутации имеющиеся в коммуникационной сети логичHYPERLINK "http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0069.htm" каналы, в I очередь, useся для коммутации каналов и создания послед-тей, соединяющих пары административных сисHYPERLINK "http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0002.htm"-HYPERLINK "http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0002.htm"м или абонентских сисHYPERLINK "http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0001.htm"-HYPERLINK "http://www.ustu.ru/cnit/rcnit/inf_techn/slovar/item0001.htm"м. По свободным каналам осуществляется передача блоков данных в режиме коммутации пакетов. Естественно, что в соответствии с запросами сис-м соотнош-е числа каналов, входящих в оба множества все время меняется.
Протокол — стандарт, определяющий поведение ф-HYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0175.htm"циональных блоков при передаче данных.
Протокол явл-ся набором правил взаимодействия ф-циональных блоков, расположенных на одном уровне. Обычно протокол описывает:
синтаксис сообщения, являющийся способом идентификации данных при их передаче. Напр-р, порядок, в кот. отображаются адрес назначения и эл-HYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0000.htm"ты данных;
имена эл-тов данных, что позволяет обеспечивать интерпретацию передаваемой инфHYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0044.htm"ы;
операции управления и состояния. Они сводятся к динамичному согласованию фаз ф-ционирования, связанного с передачей данных. Для случаев появления отказов в сети предусматривается порядок выхода из этих состояний.
Протокол реализуется устройствами, или прогHYPERLINK "http://wwwlib.sibstu.kts.ru/Full-text/Slovar/www.icsti.su/book2/item0109.htm"ами. В обоих случаях говорят о протокольных реализациях. Различ производители и программисты создают разные протокольные реализации одного и того же протокола. Поэтому возникает проблема корректной конформности — отображения языка стандарта в язык программирования. Корректность работы реализации определяется ее тестированием на предмет соответствия протоколу. Тестирование должно проводиться независимой организацией, не участвовавшей в создании устройства либо проги.
Для обеспеч-я гарантии того, что данный протокол выполняет указанные требования, он подвергается верификации и сертификации.