Лекции по информационным сетям

- создание сетевых соединений и идентификация их портов;

- обнаружение и исправление ошибок;

- управление потоком пакетов;

- организация (упорядочивание) последовательности пакетов;

- маршрутизация;

- фрагментация пакетов.

 

Виды  протоколов сетевого уровня:

- протоколы обмена маршрутной информацией (сведения о топологии межсетевых соединений);

- протоколы, определяющие правила передачи пакетов.

 

Примеры протоколов:

IP (Internet Protocol)

IPX (Internetwork Packet Exchange)

X.25 – стандарт для глобальной коммутации с коммутацией пакетов.

 

Канальный уровень (Data Link)

Назначение: - обеспечить надежную передачу данных по логическому  каналу.

Основные  функции:

- организация канальный соединений (установление, управление, закрытие);

- формирование и передача кадров;

- обнаружение и исправление ошибок;

- управление потоком данных.

 

Согласно спецификации 802.x:

- LLC (Logical Link Control) – управление логическим каналом.

- MAC (Media Access Control) – контроль доступа к середе передачи (регулирует доступ к разделяемой физической среде и управляет доступом к каналу связи).

 

Примеры протоколов:

HDLC (High-Level Data Link Control) – протокол управления каналом передачи данных, используется для последовательных соединений.

Ethernet – сетевая технология по стандарту 802.3 для шинной топологии и CSMA/CD.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface Station) – сетевая технология стандарт 802.6.

 

Физический  уровень

Назначение: обеспечивает сопряжение с физическими средствами соединения.

Физические  средства соединения – это совокупность физической среды, аппаратных и программных  средств, обеспечивающих передачу сигнала между системами.

 

Основные  функции:

- установление и разъединение физических соединений;

- передача сигнала в последовательном коде и прием его;

- прослушивание канала;

- идентификация канала;

- оповещение и появлении неисправностей.

 

Определяются  механические и электрические (оптические) свойства среды передачи данных:

- тип кабеля и разъемов;

- разводка контактов в разъемах;

- схема кодирования сигнала для значений 0 и 1.

 

Примеры спецификаций:

EIA-RS-232$ CCITT V.24/V.28 – механические электрические характеристики последовательного интерфейса;

RS-422/449 – характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.

 

Ethernet – сетевая технология.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни.

 

Разделение  уровней модели OSI.

- зависят от технической реализации сети;

- не зависят от технической реализации сети, а ориентированы на работу с приложениями.

 

Прикладной	сетенезависимые
Представления
Сеансовый
Транспортный	переходный
Сетевой	сетезависимые
Канальный
Физический

 

 

 

Полные и базовые функциональные профили

 

Построение  профилей открытых информационных систем (ОИС) на основе их обобщенной модели

Специфическая особенность обобщенной модели ОИС, состоит в том, что она имеет  сложную трехмерную структуру. При  этом она допускает возможность «погружения», при котором исследователь углубляется внутрь рассматриваемой информационной системы.

В качестве иерархии ОИС можно предложить следующую  пятиэтапную последовательность представления  моделей (от более общей/крупной  – к более мелкой/детальной):

– уровень информационной системы, пользователя и внешней среды;

– уровень среды информационной системы и приложений;

– уровень внутренней (программно-аппаратной) иерархии среды информационной системы – уровень служб и сервисов среды (промежуточного ПО), операционных систем и аппаратных средств;

– уровень программно-аппаратных агрегатов и связей между ними;

– уровень аспектов (программно-аппаратных агрегатов и связей между ними).

 

Профили среды распределенных информационных систем

Профиль – это один или сочетание нескольких базовых стандартов с идентификацией выбранных классов, подмножеств, возможностей и параметров этих базовых стандартов, необходимых для выполнения конкретной функции.

Применение  обобщенной модели среды ОИС для  построения ее профиля определяется набором стандартов, предназначенных для реализации функций среды, свойственных той или иной архитектуре.

 

Категории и виды профилей

Области применения современных информационных систем (ИС), таких, как корпоративные ИС крупных предприятий, ИС органов государственного управления, ИС учреждений науки и образования, предъявляют к ним весьма высокие требования. Эти требования носят противоречивый характер, поскольку:

– с одной стороны, требуется обеспечить возможность изменений состава и функциональных свойств, прикладных ИС, адекватных непрерывным изменениям в деятельности различных категорий пользователей ИС в условиях рыночной экономики, а также росту потребностей в информационном обеспечении предприятий и населения;

– с другой стороны, необходимо следовать международным и национальным стандартам ИТ, которые носят долгосрочный характер и закрепляют консервативность стандартизованных проектных решений ОИС.

Компромисс  между этими противоречивыми  требованиями достигается путем  применения принципов открытых систем. Открытые системы определены как системы, в которых реализован исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов информационных технологий и профилей функциональных стандартов, которые специфицируют интерфейсы, службы и поддерживающие форматы, чтобы обеспечить интероперабельность и мобильность приложений, данных и персонала.

В зависимости  от сферы распространения профилей ОИС рассматриваются следующие  их категории:

– профили конкретных ОИС, определяющие стандартизованные проектные решения в пределах проекта данной ОИС и имеющие статус документации проекта в части нормативных требований или статус стандарта предприятия, для которого создается эта ОИС;

– профили группы типовых тиражируемых ОИС, предназначенных для определенной области применения, имеющие статус отраслевого (ведомственного) стандарта для этой области или статус стандарта организации, разрабатывающей и поставляющей такие ОИС (системного интегратора);

– стратегические профили для определенной области применения ОИС, определяющие ориентацию информатизации этой области на долгосрочный период, - например, профили переносимости приложений между разными ОИС в этой области.

 

Принципы  построения и структура профиля  открытой информационной системы 

Структура профиля ОИС тесно связана со структурой самой ОИС, которая определяется в результате декомпозиции заданных для ОИС функций и разбиения ее на взаимодействующие компоненты. Для каждого компонента, выделяемого в структуре ОИС, конкретизируется состав выполняемых им функций и его взаимосвязи с другими компонентами. Разбиение ОИС на взаимодействующие компоненты имеет иерархический характер и дает многоуровневую структуру построения ОИС. Этому же принципу должна соответствовать иерархия профилей компонентов, предусматривающая вложенность профилей, специфицирующих отдельные компоненты каждого узла в профили крупных узлов ОИС.

Структура полного  профиля ОИС включает в себя следующие  функциональные профили:

– профиль приложений ОИС, содержащий спецификации архитектуры и структуры подсистем ОИС, программных интерфейсов взаимодействия между ними, форматов обмена данными и общих требований к прикладному ПО;

– профиль среды ОИС, содержащий спецификации интерфейсов прикладного программирования, функций ПО промежуточного слоя, СУБД, пользовательских интерфейсов, операционных систем и требований к техническим средствам, а также стеков протоколов телекоммуникационной среды;

– профиль средств системного и сетевого администрирования;

– профиль средств защиты информации;

– профиль инструментальных средств, встроенных в ОИС.

 

Кроме того, в  полный профиль ОИС следует включать вспомогательные профили, регламентирующие процессы создания, сопровождения и  развития ОИС и нормы на средства поддержки этих процессов.

 

 

Базовые функциональные профили являются наборами взаимосвязанных стандартов, покрывающих группу уровней области взаимодействия области открытых систем. Значение их велико потому, что они являются основой большого разнообразия функциональных сетей, как локальных, так и территориальных.

Спецификации IEEE 802 делятся на двенадцать стандартов:

802.1

Стандарт 802.1 (Internetworking – объединение сетей) задает механизмы управления сетью на MAC – уровне. В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям, а также поведение маршрутизации на канальном уровне, где логические адреса должны быть преобразованы в их физические адреса и наоборот.

802.2

Стандарт 802.2 (Logical Link Control – управление логической связью) определяет функционирование подуровня LLC на канальном уровне модели OSI. LLC обеспечивает интерфейс между методами доступа к среде и сетевым уровнем.

802.3

Стандарт 802.3 (Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD LANs Ethernet – множественный доступ к сетям Ethernet с проверкой несущей и обнаружением конфликтов) описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей, использующих шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов.

Метод доступа CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети.

802.4

Стандарт 802.4 (Token Bus LAN – локальные сети Token Bus) определяет метод доступа к шине с передачей маркера.

802.5

Стандарт 802.5 (Token Ring LAN – локальные сети Token Ring) описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера.

802.6

Стандарт 802.6 (Metropolitan Area Network – городские сети) описывает рекомендации для региональных сетей.

802.7

Стандарт 802.7 (Broadband Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по широковещательной передаче) описывает рекомендации по широкополосным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию.

802.8

Стандарт 802.8 (Fiber Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по оптоволоконным сетям) содержит обсуждение использования оптических кабелей в сетях 802.3 – 802.6, а также рекомендации по оптоволоконным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию, прототип – сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Стандарт FDDI использует оптоволоконный кабель и доступ с применением маркера. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. Скорость сети до 100 Мб/с. Данная технология позволяет включать до 500 узлов на расстоянии 100 км.

802.9

Стандарт 802.9 (Integrated Voice and Data Network – интегрированные сети передачи голоса и данных) задает архитектуру и интерфейсы устройств одновременной передачи данных и голоса по одной линии, а также содержит рекомендации по гибридным сетям, в которых объединяют голосовой трафик и трафик данных в одной и той же сетевой среде.

802.10

В стандарте 802.10 (Network Security – сетевая безопасность) рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI.

802.11

Стандарт 802.11 (Wireless Network – беспроводные сети) описывает рекомендации по использованию беспроводных сетей.

802.12

Стандарт 802.12 описывает рекомендации по использованию сетей 100VG – AnyLAN со скоростью100Мб/с и методом доступа по очереди запросов и по приоритету (Demand Priority Queuing – DPQ, Demand Priority Access – DPA). 

Многоуровневая структура стека  TCP/IP.

 

Историческая  справка

TCP/IP – Transmission Control Protocol, Internet Protocol

Это промышленный стандарт стека коммуникационных протоколов.