е годы
Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа пользователей. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки, которые, как правило, строились на базе мэйнфрейма - мощного и надежного компьютера универсального назначения.
е годы
По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени.
В таких системах компьютер отдавался в распоряжение сразу нескольким пользователям. Каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Причем время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером и других пользователей. Разделяя таким образом компьютер, пользователи получили возможность за сравнительно небольшую плату пользоваться преимуществами компьютеризации.
Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей.
Со временем назревала потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Началось все с решения более простой задачи - доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ.
Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа «терминал-компьютер» были реализованы и удаленные связи типа «компьютер-компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.
Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.
е годы
В результате удешевления технологий и производства больших интегральных схем в начале 70-х годов привело к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Мини-компьютеры выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения предприятия.
Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.
С течением времени потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возможность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети.
е годы
В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами; для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.
Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем — естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.
1.2.5 Начало XXI века
Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей.
В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet. Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование — коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру.
2 Аппаратное, программное и информационное обеспечение компьютерных сетей
Аппаратное обеспечение составляют компьютеры различных типов, оборудование абонентских систем, средства территориальных систем связи (в том числе узлов связи), аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней.
Программное обеспечение отличается большим многообразием как по своему составу, так и по перечню решаемых задач.
К функциям ПО сети относятся:
· планирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам - телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным
· автоматизация процессов программирования задач обработки информации
· динамическое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей
Состав ПО сетей.
· общесетевое ПО в качестве основных элементов включает распределенную операционную систему (РОС) сети и комплект программ технического обслуживания (КПТО) всей сети и ее отдельных звеньев и подсистем, включая ТКС
· специальное ПО, куда входят прикладные программные средства: интегрированные и функциональные пакеты прикладных программ (ППП) общего назначения, прикладные программы сети (ППС), библиотеки стандартных программ, а также прикладные программы специального назначения, отражающие специфику предметной области пользователей при реализации своих задач
· базовое программное обеспечение компьютеров абонентских систем, включающее операционные системы ПК, системы автоматизации программирования, контролирующие и, диагностические тест-программы.
Информационное обеспечение представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий базы данных общего применения, доступные для всех пользователей сети, базы данных индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов, базы знаний общего и индивидуального применения, автоматизированные базы данных - локальные и распределённые, общего и индивидуального назначения.
3 Характеристики сетей
1 Характеристики производительности сети
· время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него
· пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени
· задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства
2 Характеристики для оценки надёжности сети:
· коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована
· безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа
· отказоустойчивость — способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
3 Расширяемость
Возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
4 Масштабируемость
Сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
5 Прозрачность
Свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
6 Управляемость
Возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
7 Совместимость
Сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.
4 Классификация компьютерных сетей
1 По степени территориальной рассредоточенности основных элементов сети (абонентских систем, узлов связи):
· Глобальные компьютерные сети (ГКС) или Wide Area Networks (WAN)
Объединяют абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающей различные страны и континенты.
Они решают проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к ним.
Взаимодействие АО осуществляется на базе различных территориальных сетей связи (ТСС), в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи.
· Региональные или городские компьютерные сети (РКС или ГорКС) или Metropolitan Area Networks (MAN)
Объединяют абонентские системы, расположенные в пределах отдельного региона - города, административного района, функционируют в интересах организаций и пользователей региона и, как правило, имеют выход в ГКС. Взаимодействие абонентских систем осуществляется также с помощью ТСС.
· Локальные компьютерные сети (ЛКС) или Local Area Networks (LAN)
Объединяют абонентские системы, расположенные в пределах небольшой территории (этаж здания, здание, несколько зданий одного итого же предприятия). К классу ЛКС относятся сети предприятий, фирм, банков, офисов, учебных заведений и т.д.
2 По масштабу производственного подразделения
· Сети отделов
Сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи, например ведут бухгалтерский учет или занимаются маркетингом. Считается, что отдел может насчитывать до 100-150 сотрудников.
Главная цель сети отдела — разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы.
Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более тридцати пользователей. Сети отделов обычно не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии — Ethernet, Token Ring. Для такой сети характерен один или, максимум, два типа операционных систем. Чаще всего — это сеть с выделенным сервером, например NetWare, хотя небольшое количество пользователей делает возможным использование одноранговых сетевых ОС.
Задачи управления сетью на уровне отдела:
· Добавление новых пользователей
· Устранение простых отказов
· Инсталляция новых узлов
· Установка новых версий программного обеспечения.
Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий обязанностям администратора только часть своего времени. Чаще всего администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах, и само собой получается так, что он занимается администрированием сети.
· Сети кампусов
Получили свое название от английского слова campus — студенческий городок. Именно на территории университетских городков часто возникала необходимость объединения нескольких мелких сетей в одну большую сеть. Сейчас это название не связывают со студенческими городками, а используют для обозначения сетей любых предприятий и организаций.
Сети этого типа объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или в пределах одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров. Отсюда вытекают сложности управления сетями кампусов. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью - более совершенными.
· Корпоративные сети
Называют также сетями масштаба предприятия, что соответствует дословному переводу термина «enterprise-wide networks», используемого в англоязычной литературе для обозначения этого типа сетей.
Сети масштаба предприятия (корпоративные сети) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Они могут быть сложно связаны и покрывать город, регион или даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов — сотнями, расстояния между сетями отдельных территорий могут оказаться такими, что становится необходимым использование глобальных связей. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь. Корпоративную сеть можно представить в виде «островков локальных сетей», плавающих в телекоммуникационной среде.
Непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является высокая степень гетерогенности — нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных программных и аппаратных средств. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров — от мэйнфреймов до персоналок, несколько типов операционных систем и множество различных приложений. Неоднородные части корпоративной сети должны работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности прозрачный доступ ко всем необходимым ресурсам.
3 По способу управления
· Сети с централизованным управлением
В сети имеется один или несколько управляющих органов.
· Сети с децентрализованным управлением
Каждая АС имеет средства для управления сетью
· Сети со смешанным управлением
В определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления
4 По организации передачи информации
· Сети с селекцией информации
Строятся на основе моноканала, взаимодействие АС осуществляется выбором (селекцией) адресованных им блоков данных (кадров): всем АС сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только АС, которым они предназначены.
· Сети с маршрутизацией информации
Используют механизм маршрутизации для передачи кадров (пакетов) от отправителя к получателю по одному из альтернативных маршрутов.
По типу организации передачи данных эти сети делятся на 3 группы:
1) сети с коммутацией каналов;
2) коммутацией сообщений;
3) коммутацией пакетов.
5 По топологии, т.е. по конфигурации элементов в сети
· Широковещательные сети
Обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаемые одной машиной, принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она обрабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.
Для этих сетей характерен широковещательный режим работы, когда на передачу может работать только одна рабочая станция, а все остальные станции сети - на прием. Это локальные сети с селекцией информации: общая шина, дерево, звезда с пассивным центром.
· Последовательные сети (сети с передачей от узла к узлу)
Состоят из большого количества соединённых пар машин.
Осуществляется маршрутизация информации.
Передача данных производится последовательно от одной станции к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды.
Часто существует несколько возможных путей от источника к получателю. /10/
Широковещательные сети и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с «интеллектуальным центром») характерны для ЛКС.
Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология.
6 По размеру сети
· локальные вычислительные сети (ЛВС);
· муниципальные;
· глобальные.
Отличия локальных сетей от глобальных:
· Протяженность, качество и способ прокладки линий связи.
Класс ЛВС по определению отличается от класса глобальных сетей небольшим расстоянием между узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локальных сетях качественных линий связи: коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля, которые не всегда доступны (из-за экономических ограничений) на больших расстояниях, свойственных глобальным сетям. В глобальных сетях часто применяются уже существующие линии связи (телеграфные или телефонные), а в локальных сетях они прокладываются заново.
· Сложность методов передачи и оборудования.
В условиях низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях, методы передачи данных и соответствующее оборудование. Так, в глобальных сетях широко применяются модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. С другой стороны, качественные линии связи в локальных сетях позволили упростить процедуры передачи данных за счет применения немодулированных сигналов и отказа от обязательного подтверждения получения пакета.
· Скорость обмена данными.
Одним из главных отличий локальных сетей от глобальных является наличие высокоскоростных каналов обмена данными между компьютерами, скорость которых (4, 10, 16, 100, 1000 Мбит/с) сравнима со скоростями работы устройств и узлов компьютера — дисков, внутренних шин обмена данными и т. п. За счет этого у пользователя локальной сети, подключенного к удаленному разделяемому ресурсу (например, диску сервера), складывается впечатление, что он пользуется этим диском, как «своим». Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных - 2.4, 9.6, 28.8, 33.6, 56 и 64 Кбит/с и только на магистральных каналах - до 2 Мбит/с.
· Разнообразие услуг.
Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг — это различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачи факсимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие, в то время как глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями — передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержания.
· Оперативность выполнения запросов.
Время прохождения пакета через локальную сеть обычно составляет несколько миллисекунд, время же его передачи через глобальную сеть может достигать нескольких секунд. Низкая скорость передачи данных в глобальных сетях затрудняет реализацию служб для режима on-line, который является обычным для локальных сетей.
· Разделение каналов.
В локальных сетях каналы связи используются, как правило, совместно сразу несколькими узлами сети, а в глобальных сетях — индивидуально.
· Использование метода коммутации пакетов.
Важной особенностью локальных сетей является неравномерное распределение нагрузки. Отношение пиковой нагрузки к средней может составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим. Из-за этой особенности трафика в локальных сетях для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, который для пульсирующего трафика оказывается гораздо более эффективным, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутации каналов. Эффективность метода коммутации пакетов состоит в том, что сеть в целом передает в единицу времени больше данных своих абонентов. В глобальных сетях метод коммутации пакетов также используется, но наряду с ним часто применяется и метод коммутации каналов, а также некоммутируемые каналы — как унаследованные технологии некомпьютерных сетей.
· Масштабируемость.
«Классические» локальные сети обладают плохой масштабируемостью из-за жесткости базовых топологий, определяющих способ подключения станций и длину линии. При использовании многих базовых топологий характеристики сети резко ухудшаются при достижении определенного предела по количеству узлов или протяженности линий связи. Глобальным же сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями.
В мире локальных и глобальных сетей явно наметилось движение навстречу друг другу, которое уже сегодня привело к значительному взаимопроникновению технологий локальных и глобальных сетей.
В локальных сетях в последнее время уделяется такое же большое внимание методам обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа, как и в глобальных сетях. Такое внимание обусловлено тем, что локальные сети перестали быть изолированными, чаще всего они имеют выход в «большой мир» через глобальные связи. При этом часто используются те же методы — шифрование данных, аутентификация пользователей, возведение защитных барьеров, предохраняющих от проникновения в сеть извне [19].
5 Построение компьютерных сетей
5.1 Сетевые топологии и логические связи
Топология сети — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам - физические связи между ними [18].
Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.
Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети.
Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.
Виды топологий (рис. 5.1):
Рис. 5.1 Виды топологий
· Полносвязная топология (рис. 5.1 а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.
Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным.
Каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети.
Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи.
Применяются редко, чаще всего в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров. Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
· Ячеистая топология (рис. 5.1 б) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей.
В сети непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы.
Допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.
· Общая шина (рис. 5.1 в) является очень распространенной топологией для локальных сетей.
Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети.
Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.
Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.
· Топология звезда (рис. 5.1 г)
Компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети.
Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.
К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рис. 5.1 д). В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.
· Кольцевая топология (рис. 5.1 е)
Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями.
Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.
· Сети со смешанной топологией (рис. 5.2) характерны для крупных сетей.
Рис. 5.2 Смешанная топология
5.2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем
Для обеспечения обмена информацией между компьютерными сетями или между компьютерами данной КС в 1978 г. Международная организация по стандартизации (МОС) или International Organization of Standardization (ISO) (ISO) разработала многоуровневый комплект протоколов, известный как семиуровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) или Open System Interconnection (OSI).
Она получила широкое распространение и признание и является основой для анализа существующих сетей, создания новых сетей и стандартов. Одна из основных идей модели OSI - обеспечение относительно простого обмена информацией при использовании изготовленных разными фирмами аппаратных и программных средств, соответствующих стандартам ЭМВОС. Конечные пользователи не должны заботиться о проблемах совместимости, которые все еще свойственны системам, включающим устройства различных производителей. Сеть, удовлетворяющая требованиям ЭМВОС, называется открытой.
Многоуровневый подход, реализованный в модели ВОС, оказался очень эффективным. Каждый уровень протоколов включает определенный круг функций и сервиса. Преимущество такого подхода заключается в возможности внесения изменений в один уровень без переработки всей модели в целом.
Абонентская система в соответствии с ЭМВОС представляется прикладными процессами и процессами взаимодействия АС.
Последние разбиваются на семь функциональных уровней. Функции и процедуры, выполняемые в рамках одного функционального уровня, составляют соответствующий уровневый протокол. Отдельные уровни ЭМВОС удобно рассматривать как группы программ, предназначенных для выполнения конкретных функций.
Нумерация уровневых протоколов идет снизу вверх. Функциональные уровни взаимодействуют настрого иерархической основе: каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая, в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня.
Схема семиуровневой ЭМВОС (рис. 5.3) [9]
Рис. 5.3 Схема семиуровневой ЭМВОС
При передаче информации по мере продвижения ее от верхнего (прикладного) уровня к нижнему (физическому) на каждом уровне кроме физического, к ней добавляется заголовок, содержащий управляющую информацию для соответствующего уровня на принимающем компьютере. Управляющая информация в заголовках и концевиках содержит такие данные, как тип передаваемой информации адреса станции-отправителя и станции-получателя, режим передач (дуплексный, полудуплексный и т.д.), метод кодирования информации, метод контроля ошибок. Приемный компьютер принимает информацию в виде потока битов и собирает ее в кадры. По мере продвижения кадров снизу вверх (от физического уровня к прикладному) протоколы соответствующих уровней удаляют предназначенную для них управляющую информацию, и в конечном итоге прикладная программа получит только исходные данные.
1 Прикладной уровень
Является границей между процессами сети и прикладными (пользовательскими) процессами. На этом уровне выполняются вычислительные, информационно-поисковые и справочные работы, осуществляется логическое, преобразование данных пользователя. Прикладной уровень занимается непосредственно поддержкой прикладного процесса пользователя и имеет дело с семантикой данных.
Прикладная программа, которой необходимо выполнить конкретную задачу; посылает конкретные данные на прикладной уровень, где определяется, как следует обрабатывать запрос прикладной программы. Важной функцией прикладного уровня является реализация протоколов электронной почты.
Прикладной уровень содержит несколько так называемых общих
элементов прикладного сервиса (ACSE - Application Common Service
Elements), представляемым прикладным процессам во всех системах,
и специальных элементов прикладного сервиса (SASE Specific
Application Service Elements), которые обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ.
На прикладном уровне реализуются функции управления сетями. По мере усложнения сетей вопрос административного управления им приобретает все большее значение. Это касается прежде всего разработки, совершенствования и стандартизации информационно - управляющих протоколов.
2 Представительный уровень (уровень представления данных)
Отвечает за физическое отображение (представление) информации, он преобразует информацию к виду, который необходим прикладным процессам пользователей, т.е. занимается синтаксисом данных. Выше этого уровня поля данных имеют явную смысловую форму, а ниже его поля рассматриваются как передаточный груз, и их смысловое значение не влияет на обработку.
В основу работы представительного уровня положена единая для всех уровней ЭМВОС система обозначений для описания абстрактного синтаксиса -ASCII. Эта система используется для описаний структуры файлов, а на прикладном уровне применяется при выполнении операций пересылки файлов при работе с виртуальным терминалом. Одна из важнейших проблем, возникающих при управлений сетями - проблема шифрования данных, решается также с помощью ASCII.
3 Сеансовый уровень
Предназначен для организации и управления сеансами взаимодействия прикладных процессов пользователей. Сеанс создается по запросу процесса пользователя, переданному через прикладной и представительный уровни, и включает: формирование сквозного канала связи между взаимодействующими прикладными процессами, управление обменом информацией между этими процесс сами, расторжение связи между указанными процессами по завершении обмена.
Отвечает за режим передачи, т.е. на этом уровне определяется, какая будет передачи между двумя прикладными процессами: полудуплексной (процессы будут передавать и принимать данные по очереди) или дуплексной (процессы будут передавать и принимать данные одновременно).
На сеансовом уровне также осуществляется управление очередностью передачи данных и их приоритетом, синхронизация отдельных событий.
4 Транспортный уровень
В иерархии уровней сети занимает центральное место, он обеспечивает связь между коммуникационной подсетью и верхними тремя уровнями, отделяет пользователя от физических и функциональных аспектов сети.
Главная задача транспортного уровня - управление трафиком в сети. При этом выполняются такие функции, как деление длинных сообщений, поступающих от верхних уровней, на пакеты данных (при передаче информации) и формирование первоначальных сообщений из набора пакетов, полученных через канальный и сетевой уровни, исключая их потери или смещение (при приеме информации).
Определяет качество сервиса, которое требуется обеспечить посредством сетевого уровня, включая обнаружение и устранение ошибок.
Транспортный уровень есть граница, ниже которой пакет данных является единицей информации, управляемой сетью. Выше этой границы в качестве единицы информации рассматривается только сообщение. Этот уровень обеспечивает также сквозную отчетность в сети.
5 Сетевой уровень
Главные его функции состоят в маршрутизации и буферизации, он прокладывает путь от отправителя к получателю через всю сеть. Протоколы верхних уровней выдают запросы на передачу пакетов из одной компьютерной системы в другую, а сетевой ypoвeнь обеспечивает практическую реализацию механизма этой передачи.
Сетевой и транспортный уровни в некоторой степени дублируют друг друга, особенно в плане функций управления потоком данных и контроля ошибок. Главная причина такого дублирования заключается в существовании двух вариантов связи - с установлением соединения и без установления соединения. Эти варианты связи базируются на разных предположениях относительно надежности сети.
В сети с установлением соединения, работающей аналогично обычной телефонной системе, после установления соединения происходит обычный обмен информацией между взаимодействующими аб