1. Архитектура современных телекоммуникационных сетей. Основные понятия и принципы уровневой организации эмвос.
Технология построения ТКС – выбор определенного взаимосвязанного функционального наполнения элементов сети в виде той или иной архитектуры. Архитектура – конкретный способ построения.
Технологии построения сети фактически определяют правила, по которым работает сеть в течение заданного времени, расходуя соответствующие данным технологиям ресурсы и выполняя текущие требования пользователей по связи в определенных условиях воздействия внешней среды.
Понятие «информационное содержание» характеризует современные цифровые компьютеризированные сети связи как сложные интеллектуальные системы, способные изменять свое состояние в пределах огромного множества возможных состояний (степеней свободы) всех сетевых элементов.
Современные сети переходят от пассивного вида с фиксированным закреплением ресурсов к активным коммутируемым сетям с адаптивным перераспределением ресурсов, влекущим изменение значимости каналообразующей и коммутационной аппаратуры.
Движущей силой перехода являются обновленные информационные технологии, неразрывно связанные с сетевыми технологиями, концентрирующимися вокруг четырех групп основных сетевых элементов: линий, узлов, абонентских систем и систем управления.
Развитие компьютерных средств и средств связи взаимосвязаны и могут рассматриваться как единый процесс.
Результатом указанного слияния отраслей обработки и обмена информацией явилось появление информационных сетей, реализующих все множество информационных процессов обработки и передачи информации.
Информационная сеть (ИС) – это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность программно-технических средств обработки и обмена информацией и состоящая из территориально распределенных информационных узлов (подсистем обработки информации) и каналов передачи информации, соединяющих данные узлы.
При этом в роли элементов ИС выступают не столько осязаемые материальные объекты, сколько абстрактные информационные и прикладные процессы.
Информационные процессы (ИП) – совокупность взаимосвязанных процессов выявления, отбора, формирования информации, ее ввода в техническую систему, обработки, хранения и передачи.
Прикладные процессы (ПП) – тип информационных процессов, ориентированных на выполнение определенных функций содержательной обработки информации с целью решения конкретной прикладной задачи.
Обобщенно функциональную архитектуру ИС можно представить в виде следующей трехуровневой концептуальной модели:
– первый (внутренний) описывает функции и правила взаимосвязи при передаче различных видов информации между территориально удаленными абонентскими системами через физические каналы связи и реализуется транспортной сетью.
– второй (промежуточный) описывает функции и правила обмена информацией в интересах взаимосвязи прикладных процессов различных абонентских систем и реализуется телекоммуникационной сетью, представляющей собой единую инфраструктуру для обмена различными видами информации в интересах пользователей информационной сети.
– третий (внешний) образуется совокупностью прикладных процессов, размещенных в территориально удаленных абонентских системах, являющихся потребителями информации и выполняющих ее содержательную обработку. Третий уровень, дополняя первый и второй указанными функциями обработки информации, образует внешний облик информационной сети.
Архитектура ИС (ТКС) обобщает информационную, логическую и маршрутную структуры и определяет модель ИС (ТКС), основные компоненты данной модели и функции выполняемые ими.
Примером наиболее известной и детально проработанной архитектуры является семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМВОС), предложенная международной организацией стандартов (ISO – International Standards Organization). Ориентирована на описание реализации только функций взаимосвязи при взаимодействии ИП, выполняющих функции содержательной обработки информации в территориально распределенных узлах ИС.
Основу ЭМВОС составляют четыре элемента представленные на рисунке:
Компоненты прикладных процессов, называемые логическими объектами, реализуют процессы взаимосвязи открытых систем (ВОС) по устанавливаемым соединениям через среду ВОС, под которой понимается совокупность взаимодействующих реальных открытых систем вместе с физической средой для ВОС, предназначенной для передачи информации между ними.
В OSI выделено 7 уровней:
7. Уровень приложения: интерфейс с коммуникационной частью приложения
6. Уровень представления: алгоритмы преобразования формата представления данных
5. Уровень сессии(сеансовый): здесь устанавливаются, обслуживаются и разрываются сессии между представительными объектами приложений. Пример – протокол RPC (remote procedure call). Хранение информации о состоянии сессии.
4. Транспортный уровень: функцией протоколов транспортного уровня является обеспечение доставки сегментов данных до объекта назначения и восстановление сообщения. Управление потоком является важной функцией надежных транспортных протоколов, поскольку этот механизм позволяет обеспечивать передачу данных по сетям с нестабильной структурой. Управление потоком заключается в обязательном ожидании передатчиком подтверждения приема ограниченного числа сегментов приемником.
Количество сегментов, которое передатчик может отправить без подтверждения их получения от приемника, называется окном.
3. Сетевой уровень: определение пути, который будет использован для доставки блоков данных протоколов верхних уровней. Для того чтобы блок данных был доставлен до какого-либо хоста, этому хосту должен быть поставлен в соответствие известный передатчику сетевой адрес. Группы хостов, объединенные по территориальному принципу, образуют сети. Для упрощения решения задачи маршрутизации сетевой адрес хоста составляется из двух частей: адреса сети и адреса хоста. Таким образом, задача маршрутизации распадается на две подзадачи — поиск сети и поиск хоста в этой сети.
2. Канальный уровень: обеспечение передачи данных по физическому носителю — среде передачи. На канальном уровне данные передаются в виде блоков, которые называются кадрами. Тип используемой среды передачи и её топология во многом определяют вид кадра протокола транспортного уровня, который должен быть использован. При использовании топологий «общая шина» и «point-to-multipoint» средствами протокола канального уровня должны быть определены физические адреса, с помощью которых будет производиться обмен данными по разделяемой среде передачи и процедура доступа к этой среде. Примерами таких протоколов являются протоколы Ethernet (в соответствующей части) и HDLC. Протоколы транспортного уровня, которые предназначены для работы в среде типа «точка-точка», не определяют физических адресов и имеют упрощенную процедуру доступа. Примером протокола такого типа является протокол PPP.
1. Физический уровень: непосредственный доступ к среде передачи данных для последующих уровней. Данные передаются протоколами данного уровня в виде битов (для последовательных протоколов) или групп бит (для параллельных протоколов). На данном уровне определяются набор сигналов, которыми обмениваются системы, параметры этих сигналов — временные и электрические и последовательность формирования этих сигналов при выполнении процедуры передачи данных.
N-уровень – слой N-го уровня иерархии, который образуют подсистемы одного и того же уровня в различных открытых системах.
N-логический объект (N-объект) – активный элемент уровня (функциональный модуль), реализующий определенную группу функций данного уровня.
Равноправные логические объекты – логические объекты, которые существуют в различных открытых системах на одном и том же уровне.
N-услуги – услуги, которые N-уровень предоставляет (N+1)-уровню.
N-функции – функции, посредством которых услуги N-уровня предоставляются (N+1)-уровню, на базе услуг (N – 1)-го уровня. Данное определение, связывающее понятия функций и услуг можно представить в виде наглядной условной формулы:
N-Услуга = N-Функция ((N – 1)-Услуга).
Протокол – совокупность правил взаимодействия равноправных логических объектов (различных открытых систем).
N-протокол – протокол, посредством которого осуществляется взаимодействие между N-логическими объектами в процессе реализации N-функций.
Протокольные блоки данных (ПБД) – блоки данных, определенные в N‑протоколе, с помощью обмена которыми осуществляется взаимодействие N‑объектов.
Ассоциация – соединение, которое устанавливается на N-уровне путем использования N-протокола для обмена информацией между двумя или более (N+1)-логическими объектами.
Межуровневый интерфейс – совокупность правил взаимодействия логических объектов соседних уровней при предоставлении N-услуг объектам (N+1)-го уровня.
Сервис – набор услуг уровня, который обеспечивает N-уровень для расположенного над ним (N+1)- уровня.
Сервисные блоки данных (СБД) – блоки данных, в которые отображается содержание информационной части N-ПБД при обеспечении N-сервиса (предоставления набора N-услуг вышележащему N-уровню).
Интерфейсные блоки данных (ИБД) – блоки данных (они же - сервисные примитивы), в виде которых СБД передаются через сервисные точки доступа межуровневого интерфейса.