Лекции по информационным сетям

 

Дейтограммные сети

 

Аналогия с  обычной почтой.

Сообщения передаются от узла к узлу

В отличие от сетей с виртуальным каналом не поддерживается информация и маршруте соединения.

 

Коммутация  сообщений

Близка к  коммутации пакетов

Коммутация  сообщений – это передача блока данных между транзитными узлами (компьютерами в сети) с временной буферизацией этого блока в хранилище.

Время хранения в промежуточном хранилище м.б. достаточно большим.

Пример: электронная  почта.

Разгружает  сеть для передачи трафика других видов.

 

Постоянная  коммутация

- нет возможности пользователю произвольно коммутировать канал;

- соединение заказывается на длительный период;

- соединение коммутируется обслуживающим персоналом.

Это режим выделенных, арендованных каналов (линий)

Полупостоянная  коммутация

Соединение  устанавливается с помощью автоматических процедур, инициированных обслуживающим  персоналом.

 

Динамическая коммутация

- разрешается устанавливать соединение по инициативе пользователя сети;

- коммутация выполняется на время сеанса связи;

- связь разрывается по инициативе одной из взаимодействующих сторон;

- период жизни скоммутированного канала не очень большой.

 

Информационные сети как класс  
открытых информационных систем.

 

Для правильного  взаимодействия узлов информационной сети ее архитектура должна быть открытой.

Понятие открытая система – это система, построенная  на основе открытых спецификаций. Для реальный систем полная открытость – это недостижимый идеал, как правило, только часть информационной системы поддерживающая внешние интерфейсы открыта.

 

Преимущества  открытости для сетей:

- возможность построить сеть на базе аппаратных и программных средств различных производителей;

- возможность замены отдельных компонентов сети другими, более современными;

- возможность легкого сопряжения одной сети с другой;

- простота освоения и обслуживания.

 

Пример информационной сети с открытой архитектурой – Internet и стандарты RFC.

 

Классификация стандартов. Источники стандартов.

 

Спецификация – это формальное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условиями эксплуатации, ограничений и особых характеристик.

Открытая  спецификация – это опубликованная, общедоступная спецификация, соответствующая стандартам и принятая в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные и программные средства, расширения и модификации.

 

Виды  стандартов:

- отдельных  фирм;

- специальных комитетов и объединений;

- национальные;

- международные.

 

Организации:

- институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике – IEEE (группа 802)

- ассоциация электронной промышленности – EIA (RS-232C)

- американский национальный институт стандартов – ANSI

- минобороны США (стек TCP/IP)

 

Многоуровневый иерархический подход 
при стандартизации сетей.

 

Сеть – это  совокупность разного оборудование, различных производителей => проблема совместимости является достаточно актуальной. Без следования производителями определенным правилам получился бы полный хаос и с другой стороны потребитель не захочет покупать несовместимое оборудование. Поэтому все развитие сетей отражено  в стандартах – любая технология только тогда приобретает «законный» статус, когда ее содержание закрепляется в соответствующем стандарте.

В сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.

 

Организация взаимодействия между устройствами (элементами) информационной сети является сложной задачей.

Для решения  сложных задач используется универсальный прием – декомпозиция, т.е. разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей.

Процедура декомпозиции включает в себя четкое определение  функций каждого модуля, решающего  отдельную задачу и интерфейсов между ними. В результате достигается логическое упрощение задачи и появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальных частей системы.

 

При декомпозиции используется многоуровневый подход. Все множество модулей разбивается на уровни, которые образуют иерархию. Множество модулей в уровнях формируется таким образом, что для решения своих задач они обращались с запросом только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. Результат работы модулей некоторого уровня могут быть переданы только модулям вышележащего уровня.

Иерархическая декомпозиция предполагает четкое определение  функций каждого уровня и интерфейсов  между уровнями.

Для каждого уровня определяется набор функций-запросов, с которыми к модулям данного уровня могут обращаться модули вышележащего уровня для решения своих задач. Такой формально определенный набор функций, выполняемых данным уровнем для вышележащего уровня, а также формат сообщений, которыми обмениваются два соседних уровня в ходе своего взаимодействия, называется интерфейсом.

Интерфейс – определяет совокупный сервис, предоставляемый данным уровнем вышележащему уровню.

При организации взаимодействия компьютеров в сети каждый уровень  ведет «переговоры» с соответствующим  уровнем другого компьютера. При этом оба участника должны принять множество соглашений.

Правила взаимодействия двух устройств м.б. описаны в виде набора процедур для каждого из уровней. Такие формально определенные правила, определяющие последовательность и  формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, находящиеся на одном уровне, но на разных узлах называются протоколами.

Протокол – это совокупность соглашений относительно способа представления данных, обеспечивающего их передачу в нужных направлениях и правильную интерпретацию данных всеми участниками процесса информационного обмена.

Средства каждого  уровня должны обрабатывать свой собственный  протокол и интерфейс с соседним уровнем.

Иерархически  организованный набор протоколов, достаточный  для организации взаимодействия узлов сети называется стеком коммуникационных протоколов.

 

 

Модель сетевого взаимодействия ISO/OSI.

 

Цель – обеспечить единое представление данных в сетях  с неоднородными устройствами и  программным обеспечением.

OSI – Open System Interconnection – базовая модель связи открытых систем.

Модель разработана  Международной организацией по стандартизации – ISO в 1984 году.

Основные  элементы модели:

- уровни (выполняют определенные задачи в процессе передачи данных);

- прикладные процессы;

- физические средства соединения.

 

Назначение  модели:

- описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах;

- является основой для разработки сетевых протоколов;

- идеальная модель, описывающая процессы сетевого взаимодействия.

 

Структура базовой модели

 

Взаимодействие  уровней модели OSI

• Горизонтальная модель на базе протоколов; обеспечивает взаимодействие процессов на разных компьютерах (устройствах);
• Вертикальная модель на основе услуг; обеспечивает взаимодействие между уровнями на одном устройстве (используется интерфейс прикладных программ API).

- данные (сообщение) разбивается на пакеты;

- выполняется последовательная передача через все уровни;

- на каждом уровне добавляется служебная информация в идее заголовка и трейлера;

- принимающая сторона удаляет служебную информацию на каждом уровне.

 

Это процедуры инкапсуляции и деинкапсуляции.

 

Прикладной  уровень (Application)

Назначение: обеспечить прикладным процессам доступ к области  взаимодействия.

Это набор протоколов, обеспечивающих доступ к сетевым  ресурсам и сервисам.

Единица информации – сообщение, поток данных.

Основные  функции:

- определить тип сообщения;

- синтаксис сообщения;

- определить значения информационных полей;

- определить процесс отправки сообщения и ожидания ответа;

- определить процесс взаимодействия со следующими нижними уровнями.

 

Распространенные  протоколы прикладного уровня:

FTP – протокол передачи файлов;

TFTP – простой протокол передачи файлов;

Telnet – работа с удаленным терминалом;

SMTP – простой протокол почтового обмена;

SNTP – простой протокол сетевого управления.

 

Уровень представления данных (Presentation)

Назначение:

- обеспечивает представление данных в нужной форме при передаче между прикладными процессами;

- гарантирует, что сведения, передаваемые на прикладном уровне одной системы, будут правильно распознаны на прикладном уровне другой системы;

- обеспечивает необходимое преобразование данных в общий формат, а затем выполняет обратное преобразование.

 

Основные  функции:

- согласование представления данных между прикладными процессами;

- реализация форм представления данных (формирование и структуризация);

- шифрование и дешифрование.

 

Сеансовый уровень (Session)

Назначение:

- определяет процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами;

- обеспечивает управление диалогом (кто в данный момент является принимающей стороной).

 

Основные  функции:

- установление и завершение соединения между взаимодействующими системами;

- выполнение нормального и срочного обмена;

- синхронизация сеансовых соединений;

- прекращение сеанса без потери данных.

 

Транспортный  уровень (Transport)

Назначение:

- обеспечивает интерфейс между процессами и сетью;

- устанавливает логические каналы между процессами;

- обеспечивает передачу по установленными каналам информационных блоков.

 

Основные  функции:

- управление передачей по сети обеспечение целостности блоков данных;

- обнаружение ошибок, частичная их ликвидация, сообщение о неисправленных ошибках;

- восстановление передачи после отказа или сбоя сети;

- сегментация данных;

- предоставление приоритетов при передаче;

- подтверждение передачи.

 

Модель OSI определяет 5 классов сервиса предоставляемого транспортным уровнем:

- срочность доставки;

- возможность восстановление прерванной связи;

- средства мультиплексирования (уплотнения);

- обнаружение ошибок;

- исправление ошибок.

 

Протоколы транспортного  уровня:

TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей.

UDP (User Datagram Protocol) – протокол пользовательских дейтограмм.

SPX (Sequenced Packet eXchange) – протокол последовательного обмена пакетами, входит в состав стека сети Novell.

 

Сетевой уровень (Network)

Назначение:

- обеспечивает организацию каналов в составной сети;

- выбор маршрута – маршрутизация – это главная задача уровня.

 

При выборе маршрута могут быть использованы различные  критерии:

- время передачи ó пропускная способность сети;

- надежность передачи.

 

Канальный уровень – обеспечивает доставку данных внутри сети типовой технологии;

Сетевой уровень – обеспечивает доставку данных между различными сетями.

 

Основные  функции: