Сети связи и системы коммутации

Глава 2. Стандартизация (нормализация) в телеинформатике

4 1

Маршрутизатор (Router) — ретрансляционная система, соединяющая две коммуникационные сети. При адаптивной маршрутизации, в отличие от фиксированной, таблицы маршрутов обновляются в зависимости от колебаний трафика. Вероятностная маршрутизация предполагает случайный выбор пути следования блоков данных.

Прикладные						Øëþç (Gateway) — ретрансляцион-
						ная система, обеспечивающая взаимодей-
		процессы
						ствие двух информационных сетей. Обес-
	7À			7Â
						печивает взаимодействие двух сетей с
	6À			6Â
						различными наборами (1А–7А и 1В–7В)
	5À			5Â		протоколов всех уровней (рис. 2.17).
	4À			4Â		В тех случаях, когда соединяемые
	3À			3Â		информационные сети созданы по стандар-
						там ISO-OSI, уровни имеют одинаковые
	2À			2Â
						протоколы. Такие сети соединяются на
	1À			1Â
						основе более простых ретрансляционных
ÔÑÑ À			ÔÑÑ Â			систем, именуемых маршрутизаторами и
						мостами.
Рис. 2.17 — Структура шлюза						Для соединения нескольких локаль-
						ных сетей (LAN), расположенных в одном

учреждении, используется межсетевой мост или маршрутизатор [19]. Для соединения нескольких LAN с помощью KСДОП используется межсетевой шлюз. Выполнение необходимых функций этими устройствами регламентируется межсетевым протоколом, состоящим из четырех функциональных узлов или подуровней сетевого уровня:

1)межсетевого (подуровень 3.1), отвечающего за ведение полных глобальных таблиц маршрутизации и интерпретацию глобальных адресов;

2)гармонизирующего (подуровень 3.2), отвечающего за согласование различий между двумя типами соединяемых сетей;

3)внутрисетевого (подуровень 3.3), ответственного за ведение таблиц маршрутизации и направление каждого входного примитива по требуемому пути;

4)доступа к канальному уровню (подуровень 3.4).

Для межсетевого моста требуются подуровни 3.3 и 3.4, а для межсетевого шлюза — все четыре подуровня.

Фирма Ericsson приобрела компанию АСС (одна из компаний-создателей Internet) с целью использования ее шлюзов, названных именами рек: Congo, Danube, Colorado и Zambezi. Congo (для офисных систем) осуществляет подключение аналоговых телефонных аппаратов и факсов. Danube необходим для подключения до восьми клиентов Ethernet. Colorado (размером с записную книжку) позволяет войти в сеть передачи данных двух компьютеров; Zambezi — «умный» маршрутизатор для перераспределения корпоративного трафика.

Брандмауэр (Firewall) — набор аппаратно-программных средств, предназначенных для предотвращения доступа в сеть извне и контроля над поступающими и выходящими данными. Получил широкое применение с начала 1990-х гг. в связи с развитием Internet.

Для эффективной работы брандмауэра важно соблюдение трех условий:

1)весь трафик должен проходить через одну точку;

2)брандмауэр должен контролировать весь трафик;

4 2	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

3) сам брандмауэр должен быть «неприступен» для внешних станций. По отношению к ЭМВОС возможна следующая классификация брандма-

уэров:

•брандмауэры с фильтрацией пакетов (Packet-filtering Firewall), организованные на сетевом уровне;

•шлюзы сеансового уровня (Ñircuit-level Gateway);

•шлюзы прикладного уровня (Application-level Gateway);

•брандмауэры экспертной оценки (Stateful Inspection Firewall). Фильтры просматривают заголовки IP-пакетов и удаляют нежелатель-

ные. Недостаток состоит в возможности имитации IP-адресов. Поэтому существует усовершенствованная версия — динамическая фильтрация пакетов. Здесь после объявления адреса «своим» производится запрос ответного сигнала (эха); программа называется ping. Если внутренний IP-адрес используется извне, то ping не достигнет отправителя и попытка доступа будет отвергнута. На практике фильтры применяют не для внешней защиты сети, а для обеспе- чения безопасности внутри сети (например сеть можно разбить на сегменты, отделяя один отдел от другого). Одно из главных преимуществ маршрутизатора перед мостом состоит в том, что он не тиражирует автоматически все широковещательные сообщения. Это значит, что если какое-либо устройство начинает наводнять сеть копиями одного пакета, маршрутизатор сможет ограничить область распространения, поставив «брандмауэр», который не даст широковещательному шторму охватить всю сеть.

Функциональный профиль (Functional Profile) — иерархия взаимосвязанных протоколов, предназначенных для определенного круга задач обработки и передачи данных. Кроме функциональных профилей (ФП) (рис. 2.18), существуют смешанные профили, которые работают либо как полные, либо как коллапсные (например, в ISDN).

	Полный	Коллапсный	Базовый
	профиль	профиль	профиль
Прикладные		Прикладные
	процессы	процессы
7
6
5
4			3
3		2	2
2		1	1
1	Физические средства соединения

Рис. 2.18 — Функциональные профили

Структура полного функционального профиля (рис. 2.19) включает че- тыре нижних уровня, образующих транспортную платформу, и три верхних, составляющих прикладную платформу. Наиболее известными функциональными профилями являются: MAP (Manufacturing Automation Protocol — протокол автоматизации производства), 1984 г., General Motors; TOP (Technical and Office Protocol — технический и учрежденческий протокол) — 1985 г., Boeing Computer Service.

Глава 2. Стандартизация (нормализация) в телеинформатике			4 3
	Прикладные процессы	Прикладные процессы
	пользователя	управления
7
	ПРИКЛАДНАЯ ПЛАТФОРМА
6
5
	Транспортный протокол
4
3	Территориальные	Локальные
2	коммуникационные сети	коммуникационные сети
1

Рис. 2.19 — Структура полного функционального профиля

Платформа (Platform) — функциональный блок, интерфейс и сервис которого являются базой для размещения разнообразных процессов, объединенных какой-либо целью. Благодаря созданию платформы, располагаемые на них процессы «не знают» о существовании разнообразия протоколов или операционных систем, но с успехом используют выполняемые ими функции. Каждая платформа предоставляет на стандартном интерфейсе свой сервис и сервис находящихся под ней функциональных блоков.

Полными функциональными профилями являются системная сетевая архитектура, архитектура дискретной сети, открытая сетевая архитектура ОNA, функциональные профили МАР и TOP. В некоторых странах создаются правительственные профили ВОС, также являющиеся полными функциональными профилями, основанными на правительственных профилях Великобритании или США. Основное отличие между ними состоит в том, что в Великобритании профиль ориентирован на взаимодействие как с установлением соединений, так и без них, в то время как в США профиль не предусматривает использование соединений [1].

Соединение — функциональное взаимодействие двух или более объектов, расположенных на одном уровне. Соединение осуществляется только на время сеанса взаимодействия объектов для выполнения процедур установления, поддержания и расторжения соединения.

Âнекоторых случаях взаимодействие происходит без организации предварительной договоренности между объектами (без соединения). В этих слу- чаях объект-отправитель направляет по логическому каналу объекту-получа- телю блоки данных без согласования с ним. Если адресат не готов к приему, то эти блоки теряются, причем отправитель, не получив подтверждения

îприеме блоков, хранит их копии на случай повторной передачи по требованию.

Âсетях с коммутацией и в сетях с селекцией данных соединения образуются различным образом. В коммутируемых сетях (рис. 2.20,à) физические пути (1, 2), канальные пути (3, 4) и сетевые соединения прокладываются че- рез логические каналы, связывающие объекты смежных систем согласно протоколам типа К. Однако соединения транспортного уровня и верхних уровней проходят через все ретрансляционные системы, находящиеся на их пути (путь 4 на рисунке) согласно протоколам типа Р. В сети с селекцией данных соединения всех уровней имеют (рис. 2.20,á) одинаковую форму.

4 4	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации
	Абонентские системы
A		B		C
				Уровни
				верхние
4				транспортный
3	Объект			сетевой
2				канальный
1				физический
	1	3	2	Физические
				средства
		4
				соединения
			à
Абонентская				Абонентская
система А				система Е
	Ретрансляционная			Уровни
Объект		система
		Сетевые		верхний
		процессы		транспортный
				сетевой
				канальный
				физический
1				2
3				4
5				5
Физические средства			Физические средства
соединения А				соединения В
			á
Рис. 2.20 — Соединения в сети с коммутацией (à) и селекцией (á) данных

GOSIP (Government OSI Profile — правительственный профиль ВОС) — полный функциональный профиль, обязательный для использования в государственных учреждениях стран. Для удобства он делится на комплексы A, C, F, S, T и R (рис. 2.21). Пояснение требуется только для комплексов T и R. Комплекс Т содержит протоколы передачи данных, описание используемых территориальных и локальных сетей; комплекс R описывает взаимодействие сетей и их частей.

Мероприятия по обеспечению безопасности проводятся на всех уровнях, кроме сеансового.

Профиль является набором стандартов ISO.

Глава 2. Стандартизация (нормализация) в телеинформатике

4 5

ирофиль С

Набор символов (используемых)

Безопасность Форматы Форматы маршрутиза- документов данных торов.

Адресация

7

6

5

4

3 Территориальные и локальные сети

2

1

Рис. 2.21 — Комплексы GOSIP:

DQDB (Distributed Queue Double Bus) — распределенная двойная шина с очередями; FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — оптоволоконный распределенный интерфейс данных

Транспортная платформа является составной частью полного функционального профиля (см. рис. 2.19) и наиболее интересна с точки зрения изучения сетей передачи данных. На рис. 2.22 показан пример одной из возможных структур транспортной платформы. Здесь протоколы транспортного уровня опираются либо на протоколы серии Х.25 (сети с коммутацией пакетов), либо на протоколы сети ISDN, обеспечивающей как коммутацию каналов, так и коммутацию пакетов. Третьим блоком представлены в примере протоколы группы локальных сетей, определенных стандартами IEEE и обеспечивающих селекцию данных. В локальных сетях нет надобности в сетевом уровне, поэтому их канальный уровень напрямую взаимодействует с транспортным. Однако при соединении локальных сетей с территориальными (корпоративными или глобальными) возникает необходимость и в сетевом уровне.

	4		Протокол транспортного уровня
				Протоколы сетевого уровня
	3
	2	X.25	ISDN	ñòàí-	DQDB	FDDI
				_ дарты
				IEEE

1	802

Рис. 2.22 — Пример транспортной платформы

4 6	В.М. Винокуров. Сети связи и системы коммутации

Транспортная платформа в базовых сетях (Backbone Network), сетях высокой пропускной способности. Базовые сети — это коммуникационые сети, предназначеные для соединения территориальных и локальных сетей на зна- чительных территориях, часто континентальных. Способ коммутации пакетов, использованный в протоколе X.25, на больших скоростях передачи имеет серьезные недостатки (очереди при коммутации вследствие обработки кадров

âкаждом узле). Поэтому в базовых сетях осуществляется работа сетевого уровня без организации соединений (протокол ISO CLNP — Connection Less Network Protocol).

Âбазовой сети передаются не последовательности пакетов, а отдельные блоки данных. Нередко они обрабатываются в соответствии с дейтаграммным протоколом пользователя UDP (User Datagramm Protocol). В сети обеспечивается скоростная коммутация данных. Все шире используется режим ATM (Asynchronous Transfer Mode) — абоненты получают возможность передачи данных с разными скоростями. Управление доступом к физической среде

âбазовой сети чаще всего осуществляется при помощи множественного доступа с разделением времени TDMA (Time Division Multiple Access). Примером базовой сети может служить Европейская многопротокольная магистраль (ЕМРВ), называемая также Ebone, ориентированная на сеть Internet. Ebone использует Протокол управления передачей/Межсетевой протокол TCP/IP и протокол CLNP. Магистраль сети соединяет столицы европейских государств каналами 256−512 Кбит/с. С сетями США Ebone взаимодействует со скоростями 512−1544 Кбит/с. Крупная базовая сеть TWBNET (Transcontinental WideBand Network — трансконтинентальная широкополосная сеть) создана

âÑØÀ.

Âструктуре транспортной платформы в базовых сетях (рис. 2.23) [1] представлены как протоколы IEEE для локальных сетей, так и протокол TCP/IP глобальной сети. Аббревиатуры LLC и МАС имеют соответственно значения: LLC (Logical Link Control) — управление логическим каналом; MAC (Media Access Control) — управление доступом к среде.

Дейтаграммный			Транспортный
протокол	TCP
			протокол ISO
пользователя UDP
			Сетевой
IP			протокол без
			организации	X.25
			соединений
			CLNP
			Управление		Управление
			логическим
Канальный уровень					доступом
			каналом LLC
					в среду (МАС)
			Распределенная
Физический
			двойная шина
уровень		с очередями DQDB
TCP/IP			ISO

Рис. 2.23 — Транспортная платформа в базовых сетях

Глава 2. Стандартизация (нормализация) в телеинформатике

4 7

Госпрофиль ВОС России [18] существует с 1996 г. в виде проекта Госстандарта РФ. При создании первой версии Госпрофиля использовано свыше 450 нормативных документов.

Основная часть общей схемы Госпрофиля ВОС (большинство прикладных служб, протоколы и услуги всех уровней) может быть представлена в виде набора функциональных стандартов, согласованных в международном или национальном масштабе документов, охватывающих несколько базовых стандартов или профилей (рис. 2.24, 2.25, 2.26). Под базовым стандартом имеется в виду международный стандарт ISO/IEC или рекомендация ITU-T. Профиль — это один или несколько базовых стандартов, необходимых для решения конкретной прикладной задачи в конкретной сети.

Профили классифицируются по группам и типам решаемых задач (таксономия профилей). Основными являются две группы профилей:

1)группа А — прикладные профили, использующие услуги транспортного уровня при режиме с установлением соединения. Группа определяет набор базовых стандартов трех верхних уровней ЭМВОС;

2)группа Т — транспортные профили с установлением соединения, определяющие набор базовых стандартов четырех нижних уровней ЭМВОС.

Кроме основных групп А и Т, имеются профили:

• группы В — прикладные профили, использующие услуги транспортного уровня как с установлением соединения, так и без него;

• группы U — транспортные профили режима без установления соединения;

• группы F — профили, относящиеся к формату данных;

• группы R — профили, определяющие ретрансляционные функции между профилями групп Т и U.

Укажем основные особенности Госпрофиля ВОС России.

Госпрофиль ВОС России разработан МНИЦ на основе стандартов ЭМВОС (базовых и функциональных) с учетом опыта по разработке и применению GOSIP других стран. Проведем его сравнение с GOSIP США.

В версиях 1 и 2 GOSIP США (1991−1992 гг.) 70 % базовых стандартов составляют национальные региональные и фирменные стандарты ANSI, IEEE

èдр., 30 % — стандарты ISO/ITU-T. В Госпрофиле ВОС России соотношение обратное — 30 % государственных стандартов России и СССР.

В GOSIP США стандартами самого высокого ранга считаются международные стандарты ISO/ITU-T и ставится задача по мере появления этих стандартов заменять ими в последующих версиях все остальные. Госстандарт РФ считает стандартами самого высокого ранга отечественные стандарты

èразрешает ссылки на международные лишь в крайнем случае. Прослеживается тенденция в последующих версиях заменять международные стандарты на российские.

Поскольку Госпрофиль ВОС РФ разработан позднее GOSIP США, в нем учтены последние достижения в области стандартизации. Например в GOSIP США в версиях 1 и 2 нет ни одного международного функционального стандарта, в то время как Госпрофиль ВОС РФ основан как на базовых, так и на функциональных стандартах.

мровни щМВОС

сетевой

звена

данных

физический

Общий обзор стандартов по ЛВС: ISO/IES 8802-1 Место на подуровне мСС: ISO/IEC 10038

Административное управление (диспетчеры): ISO/IEC 15802-2 иротокол загрузки системы: ISO/IEC 15802-4

Соединители: ISO/IEC TO 9678

Использование протокола X.25 в ЛВС: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 8881, ISO/IEC 8473-2

мправление логическим звеном: ÃÎÑÒ 28907 Аттестационные требования: ISO/IEC TO 10174 Адресация на подуровне мЛЗ: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 10178

мслуги подуровня мСС: ISO/IEC 10039, ISO/IEC 15802-1

Адресация на подуровне мСС: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 10178 Интеграция служб: ISO/IEC 8802-9

	òèíà	òèíà	Кольцо	Распреде-
	со случайным		с маркерным	ленная
		с маркерным
	доступом		доступом (КМД):	двойная
		доступом
	(ÊÄÎÍ,ÎÊ):		ÃÎÑÒ Ð	øèíà
		(ØÌÄ):
				с очередями
	ÃÎÑÒ 34.913.3,	ÃÎÑÒ	ISO/IEC 8802-5,
	ISO/IEC		ISO/IEC 15802-4,	(ÐÄØÎ):
		34.913.4
	ÏÌÑ 8802-3		ISO/IEC 15802-5,	ISO/IEC
				8802-6

Волоконнооптический распределенный

интерфейс

данных

(ВОРИД): ГОСТ Р 50.452

Рис. 2.24 — Госстандарт ВОС РФ. Локальные вычислительные сети

мровни архитектуры ЛВС

Управление

логическим звеном (УЛЗ)

Управление

доступом к среде (УДС)

Физический

уровень

Физическая

среда

8 4

коммутации системы и связи Сети .Винокуров .М.В

мровни ЭМВОС

сетевой

звена

данных

физический

ÃÎÑÒ Ð 34.951 V.25, V.25bis

ÃÎÑÒ 28696 ÃÎÑÒ 28080 X.25 (LAPB)

V.42

ГОСТ 18145 ГОСТ 23647 Рекомендации по модемам

КТСОП

X32

ÃÎÑÒ 28080 X.25 (LAPB)

V.32

ÃÎÑÒ 18145 ÃÎÑÒ 23675 X.24, X.21, X.21bis

ÑÄÎÏ-ÊÏ

ÃÎÑÒ Ð 34.950 ÃÎÑÒ 34.954

T.70

X.25

ÃÎÑÒ Ð 34.950 X.25 (LAPB) X.21

ÃÎÑÒ 23675 X.24, X.21, X.21bis

ÑÄÎÏ-ÊÊ

Q.932

ÃÎÑÒ P

34.950 X.25 (LAPB) Q.921 V.120 (I.465)

I.430,I.431, V.110 (I.463), V.120 (I.465), X.30 (I.461)

ÖÑÈÑ (ÊÊ)

Рис. 2.25 — Сети связи и передачи данных общего пользования

Q.931

ÃÎÑÒ Ð 34.950 X.25 (LAPB) Q.921

I.430,I.431, V.110 (I.463), V.120 (I.465), X.31 (I.462)

ÖÑÈÑ (ÊÏ)

телеинформатике в (нормализация) Стандартизация .2 Глава

9 4

			Общеархитектурные стандарты
		Еазовые эталонные модели:			ÃÎÑÒ 28906, ISO/IEC 7498-1, -2, -3, -4
мровни		Соглашения по услугам:			ISO/IEC 10731
ЭМВОС		Аттестанционное тестирование: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 9646-1, -2, -4, -5, -6; ISO/IEC 9646-3, -7
		оормализованное описание:			ÃÎÑÒ 34.973, ÃÎÑÒ 34.974
		Терминология:			ÃÎÑÒ 24402, ÃÎÑÒ 29099
	Структура		Архитектура		Система обработки	иередача файлов,
						доступ к файлам,
	прикладного		учрежденческих		сообщений	управление файлами
	уровня		документов		ÃÎÑÒ Ð		ÃÎÑÒ Ð 34.980-1
	ÃÎÑÒ Ð		ISO/IEC 8613		ISO/IEC 10021		ÃÎÑÒ Ð 34.980-2
	ISO/IEC 9545		(в 10 частях),		(в 7 частях)	ÃÎÑÒ Ð 34.1980-31
			ISO/IEC TO 10179				ÃÎÑÒ Ð 34.980-4
		оаксимильные		иередача и обработка		Административное управление
прикладной		службы		заданий и транзакций		ISO/IEC 9595, ISO/IEC 9596-1,
	F.160, F.162, F.170, F.180,				ÃÎÑÒ Ð 34.1983,	ISO/IEC 10164 (в 15 частях),
	F.182, F.184, T.0, T.4				ÃÎÑÒ Ð 34.1084	ISO/IEC 10032, ISO/IEC 10040
		Сервисные элементы			Справочные службы		Аттестационное
	ÑÝìÀ: ÃÎÑÒ 34.981, ÃÎÑÒ Ð 34.982,
		ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 10035			ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 9594-1, -3, -5, -6, -7, -8		тестирование
	ÑÝÍè: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 9066-1, -2				Рекомендации МККТТ серии X.500		ISO/IEC 9805-2
	ÑÝìÎ: ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 9072-1, -2
	ÑÈÂ:	ÃÎÑÒ Ð ISO/IEC 9804

Рис. 2.26 — Общая схема Госпрофиля ВОС России (вторая версия) (см. также с. 51 и 52)

0 5

коммутации системы и связи Сети .Винокуров .М.В