2. Эталонная модель открытых систем

модемов
      факсов
      баз данных
      серверов приложений и др.
2. Эталонная модель

открытых систем

прозрачности доступа к ресурсу
      Проблема именования ресурсов
      Обеспечение непротиворечивости данных

(репликация – синхронизация содержимого нескольких копий объекта, транзакции - группа последовательных операций с базой данных)
      Организация распределенных вычислений
Доставка запросов и ответов
 

задачей и включает в себя несколько этапов, поэтому для ее

решения используется известный универсальный прием -
декомпозиция задачи, что предполагает:
 Разбиение задачи на подзадачи, разделение процесса на различные уровни
 Четкое определение функций каждого модуля и интерфейсов между ними
 Результат - ясность структуры, возможность независимой разработки, тестирования и модификации системы на уровне модулей.

А

В

С

D

E

F

G

в виде модулей эти модули группируют и упорядочивают по уровням,

образующим иерархию.

Каждый вышележащий уровень использует нижележащий в качестве инструмента для решения своих задач.
Межуровневый интерфейс (интерфейс услуг) – определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

Модуль 3.1

Модуль 3.2

Модуль 3.3

Модуль 2.1

Модуль 1.1

Модуль 2.2

Функциональные модули
уровня 3

Запрос услуги

Предоставление услуги

Межуровневый интерфейс
1 - 2

Уровень 2

Уровень 1

том же уровне иерархии (4А – 4В);
Протоколы разных уровней независимы

друг от друга (4В – 3В; 3В – 4В);
Стек протоколов – иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети

Каждый уровень поддерживает три интерфейса (1А-2А; 2А-1А; 1А-1Б).

- общедоступная спецификация, поддерживается открытым, гласным согласительным процессом, соответствующая стандартам

и обеспечивающая взаимодействие сетевых устройств
Примеры открытых спецификаций и стеков протоколов:
Ethernet (IEEE 802.3)
DECnet (стек компании Digital)
TCP/IP (cтек Интернета)
SNA (стек компании IBM)
Преимущества открытых систем:
легкость сопряжения сетей
поддержка различными производителями, гетерогенность (неоднородность)
легкость замены, модернизация
простота освоения и обслуживания

информационные технологии и профили функциональных стандартов, которые реали­зуют открытые спецификации

на интерфейсы, службы и поддержи­вающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие (интероперабельность) и мобильность программных приложений, данных и персонала.

Спецификация - формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик (не всякая спецификация является стандартом).
Открытая спецификация - опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Organization for Standardization)
 

 

Модель OSI /ISO определяет только функции и

названия уровней

различных сетевых сервисов (реализуемых разнообразными протоколами), которые обеспечивают интерфейс с

программным обеспечением, организующим доступ и работу пользователя в сети с разделяемыми ресурсами.
Идентификация, проверка прав доступа пользователя, доступ к разделяемым ресурсам;
принт- и файл-сервис, почта, удаленный доступ...
Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением.

Функции уровней модели OSI

данных при взаимодействии двух прикладных процессов
преобразование данных из внешнего

формата во внутренний, который поддерживается обеими сторонами;
шифровка и расшифровка данных с целью секретности.
Типовые графические стандарты уровня – PITC, TIFF и JPEG.
Стандарты представления видео и звука - MIDI, MPEG

сеанс связи между двумя рабочими станциями, управляет диалогом объектов прикладного

уровня, фиксирует, какая из сторон является активной в данный момент, разрывает связь.
установление способа обмена сообщениями (дуплексный или полудуплексный);
синхронизация обмена сообщениями;
организация “контрольных точек” диалога;
сбор статистических данных, часть из которых используется для биллинговых систем интернет-провайдеров;
рассылка экстренных сообщений о наличии проблем на трех верхних уровнях.
Примеры протоколов пятого уровня – сетевая файловая система (Network File System – NFS), система X-Window, протоколы сеансового уровня стека Apple Talk (Apple Talk Session Protocol – ASP,… ).

доставки информации с требуемым качеством между любыми узлами сети
разбивка

сообщения сеансового уровня на пакеты, нумерация их на передающей станции;
   буферизация принимаемых пакетов;
упорядочивание прибывающих пакетов на принимающей стороне;
   адресация прикладных процессов;
установление логического соединения, управление мультиплексированным потоком;
обнаружение и исправление ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакета.
Примерами протоколов транспортного уровня служат протокол ТСР, UDP, протокол последовательного обмена пакетами SPX – Sequenced Packet Exchange.

сети с произвольной топологией
согласование технологий при передаче данных

между сетями с разными технологиями
управление параметрами процесса передачи (временные задержки, уровни загрузки линий связи и др.)
создание барьеров на пути нежелательного трафика.

Сетевой уровень (network layer)(3) – обеспечивает образование единой транспортной системы объединяющей несколько сетей, называемой составной сетью

Функции сетевого уровня реализуются группой протоколов (маршрутизируемые, маршрутизирующие) и маршрутизаторами.
Примеры протоколов сетевого уровня – IP, IPX и Apple Talk.
Маршрут - последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов в составной сети.

адрес (физический)
Для передачи пакета через очередную сеть, сетевой уровень

помещает его в поле данных кадра соответствующей канальной технологии, указывая в заголовке кадра канальный адрес интерфейса следующего маршрутизатора.

надежную доставку кадра между двумя станциями, соединенными индивидуальной линией

связи, в сети с произвольной топологией (глобальные сети), - либо между любыми станциями в сети с типовой топологией (локальные сети)
  проверка доступности разделяемой среды
инкапсуляция IP-дейтаграмм в кадры для передачи и извлечение дейтаграмм из кадров при приеме
отображение IP-адресов в физические адреса сети (МАК- адреса).Эту функцию выполняет протокол ARP;
 подсчет и проверка контрольной суммы
установление логического соединения между взаимодействующими узлами
согласование скоростей передатчика и приемника информации
Протоколы канального уровня реализуется компьютерами, концентраторами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

каналам связи (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, радиоканал)
      формирование электрических

сигналов
      кодирование информации
      синхронизация
      модуляция
физическая скорость передачи данных
максимальна дальность передачи
Реализуется аппаратно на всех устройствах подключенных к сети.
Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом, в коммутаторах и маршрутизаторах – это функции физических интерфейсов.

программа, при помощи которой можно передавать информацию между двумя сетевыми

системами, использующими различные протоколы обмена данными

Сетевой
адаптер

уровней.
Коммутаторы обычно поддерживают функции двух нижних уровней, что ограничивает

их возможности передачей данных в пределах только одной подсети.
Маршрутизаторы поддерживают функции трех нижних уровней, сетевой - для объединения подсетей (в том числе и различных технологий) в составную сеть и нахождения маршрута между конечными узлами, а функции нижних уровней – для передачи данных в пределах отдельных подсетей.

Функции элементов сети

комитетов и объединений (ATM Forum)
национальные стандарты (SONET

- Synchronous Optical Networking – стандарт США)
международные стандарты (SDH)

по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO или International Standards

Organization) - ассоциация ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран.
Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) — специализированный орган Организации Объединенных Наций. Сектор технической стандартизации — ITU-T бывший Международный консультативный Комитет по Телефонии и Телеграфии (МККТТ) (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony, CCITT).
Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике — Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) — национальная организация США, определяющая сетевые стандарты (серия стандартов 802).

некоммерческая организация, активно сотрудничающая с ITU-T и ISO.
Ассоциация производителей компьютеров

и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) — организация американских фирм-производителей аппаратного обеспечения; аналогична европейской ассоциации ЕКМА.
Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) — промышленно-торговая группа производителей электронного и сетевого оборудования; является национальной коммерческой ассоциацией США (RS-232).
Министерство обороны США (Department of Defense, DoD).
Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) —представляет США в ISO..

от производителей международный стандарт
¨      Мощный набор сервисов прикладного уровня
¨      Нижние

уровни - Ethernet, Token Ring, FDDI
¨      Широко используется компанией AT&T
Стек TCP/IP
¨ Лидирующее положение
¨ Разработан министерством обороны США (DoD)
¨ Отлично масштабируется (Internet)
¨ Нижние уровни в локальных сетях - Ethernet, Token Ring, FDDI, в глобальных сетях - SLIP/PPP, X.25, ISDN, ATM
¨    Развитые сервисы прикладного уровня

годов
¨      IPX и SPX адаптация XNS фирмы Xerox
¨       Эффективен в

небольших сетях
¨      Включается в другие ОС - SCO UNIX, Solaris, Windows NT
Стек NetBIOS/SMB
¨      Разработан IBM и Microsoft в 1984 году
¨      Отсутствуют средства маршрутизации
¨      Используется в OS/2, W4W, Windows NT/2000, Windows 95/98
¨      Стек SNA
¨      Разработан фирмой IBM для мэйнфреймов
Стек DEC
¨      Разработан фирмой Digital Equipment для машин VAX
¨     

сети Internet является стек протоколов TCP/IP.
По мере продвижения данных вниз

по уровням модели на каждом уровне к данным добавляется заголовок (а также концевик на 2-ом уровне) – инкапсуляция.

При получении физическим уровнем последовательности бит и передачи их на верхние уровни для обработки, происходит декапсуляция

TR, ATM, FDDI, X.25, HDLC, PPP и т.д.
ARP

TCP

UDP

Протоколы транспортного уровня

IGMP

IP

ICMP

HTTP

Протоколы

прикладного уровня

Telnet

DHCP

DNS

Пользовательский процесс

Пользовательский процесс

Пользовательский процесс

Пользовательский процесс

Протоколы сетевого уровня

Application Programming Inetrface

предприятия – корпоративная сеть

способность
Основные факторы, влияющие на производительность транспортной подсистемы сети:
пропускная

способность среды передачи,
размер пакета,
загруженность сети
Сложность оценки производительности составной системы

заданным качеством

готовность (availability)
отказоустойчивость (fault tolerance)
сохранность и непротиворечивость

данных

мандатный доступ
средства учета и наблюдения
шифровка сообщений
фильтрация пакетов

замены их более мощными

Масштабируемость (scalability) - возможность системы одинаково хорошо функционировать как

на небольших, так и на очень больших конфигурациях

Совместимость (compatibility) - способность системы включать в себя разнородное программное и аппаратное обеспечение

Требования, предъявляемые к современным сетям

уровни программиста и пользователя
прозрачность - расположения, перемещения,

распараллеливания

Поддержка разных видов трафика
компьютерные данные (числа и текст)
мультимедийные данные (изображение и речь)
Управляемость  возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети