количественным увеличением пользователей. Все перечисленное приводит к уменьшению не менее чем в полтора раза общей стоимости обработки данных,

а по времени их доставки позволяет получить качественно новые характеристики.

Основные характеристики сетей ЭВМ

1.Операционные возможности:

a.Доступность ко всем ГВМ;

b.Доступность ПО и баз данных;

c. Возможность построения распределенных БД, сложных

информационных структур и параллельной обработки информации многими ЭВМ;

d.Удаленный ввод заданий в пакетном (диалоговом) режимах;

e.Передача наборов данных между ЭВМ сети;

f.Защита файлов и ресурсов от несанкционированного доступа;

g.Передача сообщений между пользователями;

h.Выдача справок об информационных и программных ресурсах.

2.Производительность сети. Она представляет собой суммарную производительность всех ГВМ сети.

3.Время доставки сообщений. Оно определяется как статистическое

среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.

4.Цена обработки данных. Она формируется с учетом стоимости всех средств сети ЭВМ.

Таким образом, создание сетей ЭВМ позволило:

∙резко расширить круг решаемых задач обработки информации;

∙повысить надежность работы сети за счет дублирования ЭВМ, других средств и каналов;

∙создать новые виды сервиса (например, электронную почту);

∙понизить стоимость обработки информации;

∙построить большие распределенные хранилища информации.

Многоуровневая организация управления

К сетям ЭВМ предъявляются особое требования. Рассмотрим основные из них:

1. Открытость. В самом начале сети создавались как однородная структура, т.е. к ним подключались ЭВМ, терминалы, другие устройства и ОС одинакового типа. Шли годы, расширился парк вычислительной техники и для того, чтобы сохранить созданные сети ЭВМ, требовалось открыть эти сети для всех типов ЭВТ. Кроме того, под открытостью также понимается возможность

подключения к сети дополнительного количества вычислительных средств и КС без изменения технических и программных средств существующих компонентов, а также возможность отключения действующих вычислительных средств на тех же условиях.

16

2.Ресурсы. Ценность любой сети ЭВМ определяется её информационными ресурсами (данными, программами, знаниями и т.д.), которые сеть может предоставить пользователю. Чем больше и качественнее ресурсы сети, тем такая сеть предпочтительнее для пользователей. При этом

сеть должна давать возможность создавать информационные ресурсы самим и пользователями и включать эти ресурсы в сеть для использования другими заинтересованными абонентами (сайты).

3.Надежность. Физическая надежность. Это требование важно потому, что в сети необходимо обеспечить работоспособность не только ЭВМ, но и всех аппаратов и каналов связи. Все эти средства время от времени выходят из строя и, не смотря на то, что сеть продолжает функционировать из-за наличия резерва, это создает определенные трудности по использованию конкретных ресурсов сети. Поэтому в процессе модернизации сети необходимо повышать физическую надежность всей входящей в сеть аппаратуры. Вторая сторона надежности – живучесть, позволяющая сети бесперебойно функционировать в различных чрезвычайных обстоятельствах (пожары, наводнения и т.д.). При этом допускается, чтобы отключалась какая-то часть оборудования или даже подсети, но чтобы в целом сеть выполняла свои основные функции. Это достигается не только за счет резервирования ЭВМ и другой аппаратуры, но

также и за счет создания необходимых обходных путей для доставки информации в любую точку сети, возможно с использованием радио и спутниковых к.с.

4.Динамичность. Это время, через которое после выдачи команды (задания) пользователь должен получить данные. Необходимо чтобы это время не превышало десятка секунд, а в случаях задержки данных сеть должна извещать об этом пользователя.

5.Интерфейс. В работе важен способ взаимодействия пользователя с сетью, особенно с точки зрения простоты доступа к ресурсам. Для этого необходимо:

a.Использовать нужный набор терминалов;

b.Иметь в сети программы, подсказывающие как найти нужные

ресурсы;

c.Обеспечить понятное и удобное для пользователя представление информации;

d.Создать методику по работе в сети ЭВМ различных типов;

e.Обеспечить простоту ввода команд и заданий;

f.Обеспечить слежение сетью за работой пользователя с целью указания ему на ошибки или зафиксировать его несанкционированные действия.

Кроме того, пользователь не обязан знать искусственные языки, типы, места нахождения ЭВМ, список КС и т.п.

6.Автономность. Информационная система в которой работают терминалы пользователя, должна быть не зависима от сети ЭВМ. Т.е. она должна быть автономной, позволяя пользователям в любой момент времени решать на ней собственные задачи.

17

7.Передача. В сети должна быть обеспечена передача не только данных, но и речи, звуков и изображений. Необходимо реализовать высокую достоверность передачи всех данных, обязательно доводя их до пользователя, если есть хотя бы один путь для этого.

8.Закрытие информации. Сеть должна иметь возможность передавать информацию для ограниченного круга лиц. Для этого информацию нужно уметь кодировать, передавать ее в закодированном виде и декодировать у адресата, т.е. сеть должна быть прозрачна для любых кодов.

Все указанные требования реализуются за счет унификации решений и модульного принципа организации управления процессами в сети по многоуровневой схеме, в основе которой лежат понятия передающей среды, процесса, уровня управления, интерфейса и протокола.

Передающая среда – КС нами уже рассмотрена. Рассмотрим остальные понятия.

Процессы

Процесс – это динамический объект, реализующий собой целенаправленный акт обработки данных. Процессы подразделяться на два класса: прикладные и системные. Прикладной процесс реализует основные функции сети ЭВМ, заданные прикладными программами или

обрабатывающими программами ОС и инициализируется заданиями пользователя. Системный процесс реализует вспомогательные функции, обеспечивающие работу сети ЭВМ по созданию связи между процессами. Модель прикладного процесса представлена на рис. 13. Процесс порождается программой или пользователем и связан с данными, поступающими извне в

качестве исходных или формируемыми процессом для внешнего использования.

Рис. 13

Ввод данных необходимых процессу, и вывод данных производится в форме сообщений, т.е. последовательности данных, имеющих законченное смысловое значение. Ввод сообщений в процесс и вывод из процесса производится через логические, программно организованные точки, называемые портами. Практически они представляют собой каналы ввода- вывода ЭВМ.

18

Порты подразделяются на входные и выходные. Таким образом, процесс как объект представляется совокупностью портов, через которые он взаимодействует с другими процессами сети. Системный процесс – это взаимодействие процессов, сводящееся к обмену сообщениями, которые передаются по каналам связи, создаваемым средствами сети (рис. 14).

Рис. 14

Промежутки времени, в течение которых взаимодействуют процессы в сети, называются сеансами. В ЭВМ взаимодействие процессов обеспечивается за счет доступа машин к общим для них данным, конкретно к общей памяти и обмена сигналами прерываний. Данные при этом, как правило, носят промежуточные смысл и называются словами. В сетях ЭВМ единая форма взаимодействия процессов – это обмен сообщениями, которые имеют законченное смысловое значение. Такое отличие связано в основном с использованием в сетях каналов связи, которые обеспечивают передачу сообщений, сгруппированных в виде применяемых в системе блоков пакетов или кадров данных.

Уровни управления

Модель сети ЭВМ обычно рассматривается как совокупность систем, связанных между собой некоторой передающей средой (рис. 15).

Рис. 15

19

Международная организация по стандартам (МОС) предложила и развивает концепцию построения сетей ЭВМ, называемую «Архитектура открытых систем». В соответствии с этой концепцией создана эталонная модель взаимодействия открытых систем, которая позволила ввести определенные международные стандарты. Созданная модель учитывает не

только связи систем с пользователями посредством аппаратурных и программных средств сети, но и осуществляет организацию взаимодействия самих этих программных и аппаратурных средств систем, обеспечивая все этапы преобразования информации.

Всоответствии с этой концепцией все системы сети делятся по вертикали на ряд модулей, которые называются уровнями управления. Каждый уровень

выполняет специфические логические функции и обеспечивает определенный набор услуг, для расположенного над ним более высокого уровня.

Совокупность правил или процедур взаимодействия модулей одноименных уровней разных систем называются протоколом. Правила взаимодействия смежных уровней одной и тоже системы, определяет межуровневый интерфейс.

МОС приняла и рекомендовала разработчикам сетей ЭВМ к широкому использованию семиуровневую иерархию функций комплексирования, обеспечивающую взаимодействие прикладных процессов, распределенных в различных системах.

На рис. 15 системами являются прямоугольники А, В, С.

Прямоугольниками внутри этих систем обозначены программные и аппаратные средства (модули), реализующие каждый свои определенные функции обработки и передачи данных.

Модули распределены по уровням с первого по седьмой. Первый является нижним, а седьмой – верхним и самым главным.

Вкачестве передающей среды выступают каналы связи. Модули взаимодействуют в системах только с модулями соседних уровней. Например, модуль № 5 взаимодействует с модулями №№ 4 и 6, а модуль № 1 - с модулем

№2 и передающей средой. Рассмотрим функции всех семи уровней управления.

Прикладной уровень № 7 является основным, а остальные уровни обеспечивают ему реализацию его функций. Протоколы уровня № 7 включают в себя как приложения программы пользователей, осуществляющие

содержательную информационную их деятельность и обеспечивающие доступ прикладным процессам в среду взаимодействия открытых систем. Уровень № 7 формирует запросы и посылает их через сеть, передает и получает запрашиваемые данные и делает их доступными и понятными пользователю.

Всоответствии с классификацией МОС прикладные процессы делятся на три категории:

1. Категорию службы Административного управления сетью. Протоколы

этой службы позволяют управлять выполнением операций распределенной обработки данных:

a.Управлять конфигурацией и адресами сети;

b.Управлять функционированием сети;

20

c.Управлять при отказах сети и ее составляющих;

d.Управлять учетом деятельности сети.

2.Категорию управления обработкой информации (например, инициацией и деинициацией прикладных процессов, динамическим распределением ресурсов между процессами и др.)

3.категорию обработки и доставки информации (т. е. выполнение основных функций сети).

Взаимодействие прикладных процессов с передающей средой организуется с использованием шести промежуточных уровней управления с первого по шестой. Рассмотрим их в такой же последовательности.

Уровень № 1 – физический. Обслуживает канальный уровень, обеспечивая электрические, функциональные, и процедурные средства установления, поддержания и разъединения физического соединения между узлами сети. Он обеспечивает передачу сигналов по передающей среде и гарантирует правильную доставку двоичных разрядов (битов) из буферной памяти отправителя в буферную память получателя. Устанавливает

характеристики аналоговых и электрических сигналов и последовательности

битов (конкретно значения напряжений, токов, частоты и длительности импульсов). Определяет механические свойства разъемных соединений, кабелей и характеристики интерфейсов. Осуществляет единственную реальную физическую связь между соседними узлами сети. Модули этого уровня – модемы.

Уровень № 2 – канальный. Протоколы этого уровня являются промежуточным звеном между реальным каналом, вносящим ошибки в передаваемые данные, и протоколами более высоких уровней. Блок данных канального уровня – кадр. Правила использования канального уровня (например, мультиплексирование) включают синхронизацию и некоторые виды контроля ошибок физического уровня. Уровнем могут использоваться

процедуры фрагментации и повторения кадров для обнаружения ошибок и их исправления. С точки зрения вышестоящих уровней канальный уровень

обеспечивает безошибочное доведение кадров между логическими объектами сетевого уровня, т. е. между соседними узлами связи. Модули уровня № 2 – УЗО, ГУЗО. Кроме выше изложенного, уровень управляет также потоком в канале.

Уровень № 3 - сетевой. Объединяет пользователей, предоставляя услуги по обмену данными для модулей транспортного уровня, включая функции маршрутизации и ретрансляции, адресации и доступа к сети, а также осуществляет процедуры буферизации и управления потоками в сети. По функциональному назначению сетевые протоколы разделяются на:

a.Протоколы обработки пакетов (определяют форматы и реализуют процедуры их обработки);

b.Протоколы управления потоками (которые в том числе определяют взаимодействие узлов связи в части принятия решений о выборе маршрутов);

c.Протоколы передачи служебной информации, которые определяют форматы служебных пакетов и процедуры их обработки.

21

Блок данных сетевого уровня – пакет. Уровень обеспечивает доставку пакетов от узла-источника к узлу-адресату по сети. Набор функций, выполняемых при сетевом взаимодействии узлов, достаточно велик. Он обычно представляется в виде набора из четырех протоколов. По объему это целая книга. Модули уровня № 3 – это АПД.

Уровень № 4 – транспортный. Использует уровни 1-3 для обеспечения

обслуживания верхних уровней и функционирует только между оконечными пользователями – абонентами сети. Блок данных транспортного уровня – сообщение. Уровень № 4 посылает запрос на соединение к сетевому уровню для задания маршрута пользовательского диалога, ограждая сеансовый от проблем, связанных с механизмами функционирования сети. Основными функциями протоколов транспортного уровня являются:

a.Разбиение сообщений на пакеты;

b.Передача и доведение сообщения как набора пакетов через сеть;

c.Сборка пакетов в сообщение;

d.Обеспечение стыковки УС и ЭВМ.

На предающей стороне сообщения, пришедшие с сеансового уровня, делятся на пакеты данных, а на приемной стороне пакеты, полученные из сети, собираются в сообщения. При этом уровень исключает возможность

нарушения целостности сообщения и проверяет данные на наличие ошибок (хотя аналогичные проверки проводятся и на более низких уровнях).

Модули этого уровня – МПД, связной процессор.

Уровень № 5 – сеансовый. Управляет установлением и разъединением транспортных соединений через порты – каналы КВВ, организует диалог между пользователями, находящимися в разных узлах, определяет возможность начала сеанса, управляет обменом данных между пользователями, выбирая

точки промежуточного контроля данных и восстановления данных в процессе обмена, регулирует скорость передачи (нормальную или вне очереди), оформляет окончание сеанса и рестарты. То есть на 5 уровне устанавливаются,

поддерживаются и разъединяются логические соединения процессов обмена данными и сами процессы обмена. Пересылка сообщений осуществляется в рамках установленных соединений.

Уровень № 6 – представления. Включает формирование, смысловой

контроль данных и автоматическое преобразование компонент прикладного уровня в единую синтаксическую форму, используемую более низкими уровнями. Цель преобразования – по возможности сжатие и защита данных.

Ниже этого уровня данные сообщений и пакетов рассматриваются как передаточный груз, а их смысловые значения не влияют на обработку и не учитываются.

В интерфейсе выше уровня 6 поля данных имеют явную смысловую

форму и строго фиксированное представление для использования смысловыми программами. При передаче на уровень 5 сообщение кодируется с использованием средств защиты от ошибок или методов криптографии, а при передаче на уровень 7 – декодируется.

22