Архитектура сетевого уровня Сеансовый уровень управления передачей. Обзор сетевых операционных систем Архитектура вычислительных сетей

Архитектура сетевого уровня. Стандарты ( общая характеристика ).

В настоящее время уже существует большое число стандартов, относящихся к сетевому уровню. Однако интенсивно разрабатываются новые стандарты и дополнения к уже имеющимся. Это можно объяснить тем, что в стандартизации сетевого уровня заинтересовано значительное число организаций, представляющих производителей сетевых средств, пользователей этих средств и администрации сетей передачи данных.

Сетевой уровень является границей между сетезависимыми и сетенезависимыми функциями, поскольку более высокие уровни обеспечивают взаимодействие типа “из конца в конец”.

Стандарты сетевого уровня создавались в то время, когда архитектура модели ВОС не была полностью проработана. Разнообразие сетевых стандартов привело к необходимости отражения в модели ВОС наиболее общих функций сетевого уровня. В результате этого стандарт МОС и рекомендации MKKTT по сетевому уровню не полностью соответствуют друг другу.

Несоответствие заключается в первую очередь в том, что стандарты на сервис сетевого уровня не основаны непосредственно на стандартных протоколах доступа к сети. Поэтому реализация, например, широко используемой рекомендации МККТТ Х.25 редакции 1980 г. еще не означает, что сетевой уровень, будет предоставлять стандартный сервис, определенный в стандарте ISO/DIS 8348. В то же время в стандартном сетевом сервисе не используются широкие факультативные возможности, предусмотренные в рекомендации MKKTT X.25. Такая ситуация затрудняет использование стандартов, в частности транспортного уровня, которые ориентированы на стандартный сетевой сервис, но должны применяться реальными сетями передачи данных.

Для того, чтобы уточнить место сетевых стандартов в эталонной модели ВОС, в МОС была разработана архитектура сетевого уровня (стандарт ISO/DIS 8648). Рассмотрим основные положения этого стандарта, необходимые дня понимания того, на чем базируется сервис сетевого уровня.

Особенность сетевого уровня состоит в том, что взаимодействие объектов сетевого уровня может осуществляться через последовательность промежуточных систем, обеспечивающих функции коммутации (маршрутизации). Промежуточные системы образуют подсеть передачи данных - совокупность технических средств и физической среды, представляющую собой автономное целое и используемую для взаимосвязи абонентских систем с целью обмена данными.

Реальная подсеть ПД может быть реализована таким образом, что она полностью поддерживает стандартный сервис сетевого уровня. Однако большинство существующих и создаваемых подсетей ПД предоставляет услуги, отличные от стандартных. Поэтому стандарт ISO/DIS 8648, оговаривая внутреннюю организацию сетевого уровня, предусматривает, что услуги подсети могут быть идентичны стандартному сетевому сервису, полностью отличны от стандартного набора услуг или же отличны от стандартных в одних применениях, но идентичны в других. Если подсеть обеспечивает услуги второго и третьего типов, то на сетевом уровне для обеспечения стандартного сервиса необходимо выполнить дополнительные функции. Эти функции могут быть реализованы как в абонентских, так и в промежуточных системах.

Введение дополнительных функции взаимодействия приводит к появлению новых протоколов. В стандарте ISO/DIS 8648 определены три типа протоколов:

- независимые от подсетей протоколы конвергенции (НПП);

-  зависимые от подсетей протоколы конвергенции (ЗПП);

- протоколы доступа к подсети (ПДП).

Под конвергенцией в данном контексте понимается сведение разнообразных услуг подсетей к единому стандартному набору.

В соответствии с тремя типами протоколов архитектура сетевого уровня может быть представлена в виде трех подуровней (рис. 8.11), где

- За - доступ к подсети,

-  Зб - преобразования и протокол, зависящие от подсети,

- Зв - преобразование и протокол, не зависящие от подсети.

На рис. 8.11 условно показано, что функциональность подуровней 3а и Зб у систем А и Б может быть различной. Промежуточная система здесь изображена для того, чтобы показать место функции маршрутизации в архитектуре уровня.

На подуровне “За” выполняются все функции, связанные с доступом к подсети передачи данных. протокол подуровня “За” жестко ориентирован на тип подсети. Операции такого протокола вносят свой вклад в обеспечение услуг, характерных для соответствующей подсети, эти услуги могут совпадать или не совпадать с услугами сетевого уровня. Способ, посредством которого протокол вносит свой вклад в конструирование услуг сетевого уровня, зависит от соответствующих услуг подсети, способа использования этих услуг в конкретной конфигурации.

Функции подуровня “3б” зависят от того, насколько сильно сервис подсети (или, точнее, сервис подуровня “За”) отличается от стандартного.

Функциональность уровня “Зв” зависит от того, какой сервис предоставляется нижележащим подуровнем. Для выбора необходимых услуг используются следующие критерии:

- типы подсетей и комбинации подсетей, которые предполагается охватить данным протоколом;

-  технические и экономические преимущества и недостатки одного набора ниже расположенных функциональных возможностей по сравнению с другими;

- степень сложности тех протокольных механизмов в самом НПП, использование которых оправдано.

Архитектурный подход к сетевому уровню ценен тем, что позволяет:

- задать способы использования различных сетевых протоколов для обеспечения стандартного сетевого сервиса; ограничить нескоординированную разработку разных протоколов сетевого уровня со схожими функциями;

-  уточнить пути разработки будущих стандартов на протоколы сетевого уровня и требования к ним.

В стандарте ISO/DIS 8648 приведен ряд сценариев соединения сетей различных типов выравниванием сетевого сервиса. Анализ сценариев выходит за рамки рассмотрения, поэтому подчеркнем здесь только наиболее существенный вывод из сценариев, предлагаемых МОС: все различия между подсетями сглаживаются на сетевом уровне. Таким образом, преобразования протоколов, необходимые для взаимодействия сетей должны затрагивать только уровни 1 - 3.

СОМ-интерфейс

Клиенты СОМ связываются с объектами при помощи СОМ-интерфейсов. Интерфейсы -- это группы логически или семантически связанных процедур, которые обеспечивают связь между поставщиком услуги (сервером) и его клиентом. На рис. 3.1 схематично изображен стандартный СОМ-интерфейс.

Рисунок 3.1Рис. 3.1. СОМ-интерфейс

По правилам обозначения СОМ-объектов, интерфейсы СОМ-объекта обозначаются кружками справа или слева от СОМ-объекта. Базовый интерфейс lUnknown рисуется кружком сверху от СОМ-объекта.

Для примера, каждый СОМ-объект всегда поддерживает основной СОМ-интерфейс lUnknown, который применяется для передачи клиенту сведений о поддерживаемых интерфейсах.

Как уже говорилось выше, СОМ-объект может иметь несколько интерфейсов, каждый из которых обеспечивает какую-либо свою функцию.

Ключевыми аспектами СОМ-интерфейсов являются следующие:

Однажды определенные, интерфейсы не могут быть изменены. Таким образом, вы можете возложить на один интерфейс определенный набор функций. Дополнительную функциональность можно реализовать с помощью дополнительных интерфейсов.

По взаимному соглашению, все имена интерфейсов начинаются с буквы I, например IPersist, IMalloc.

Каждый интерфейс гарантированно имеет свой уникальный идентификатор, который называется глобальный уникальный идентификатор (Globally Unique Identifier, GUID). Уникальные идентификаторы интерфейсов называют идентификаторами интерфейсов (Interface Identifiers, IIDs). Данные идентификаторы обеспечивают устранение конфликтов имен различных версий приложения или разных приложений.

Интерфейсы не зависят от языка программирования. Вы можете воспользоваться любым языком программирования для реализации СОМ-интерфейса. Язык программирования должен поддерживать структуру указателей, а также иметь возможность вызова функции при помощи указателя явно или неявно.

Основные стандарты сетевого уровня. Далее рассматриваются только основные стандарты, которые позволяют хорошо проиллюстрировать особенности подуровней сетевого уровня и в то же время являются широко используемыми.

В стандарте ISO/DIS 8473/DADI определены полный протокол и два его подмножества: -  неактивное подмножество - это подмножество нулевой функциональности, которое может быть использовано, когда абонентские системы связаны одной подсетью и ни одна из функций полного протокола не нужна для обеспечения сервиса между любой парой абонентских систем;

Сетевой сервис с соединением. Сетевой сервис с соединением предоставляет пользователю следующие возможности: средства для установления сетевого соединения с другими пользователями для обмена сетевыми сервисными блоками данных (ССБД).

Сетевой сервис без соединения Передача ССБД в режиме “без соединения означает, что каждый блок данных передается во время единичной операции взаимодействия с поставщиком сервиса.

Параметры фазы установления соединения. Параметр “задержка установления” связи с оценкой наибольшей приемлемой задержки между выдачей примитива “запрос” и появлением соответствующего примитива “подтверждение”.

Специфическими параметрами здесь являются параметры: стоимость и приоритет. Параметры стоимости связаны с выбором средств передачи.

Средства и способы взаимодействия сетей и ЭВМ с сетями.  Средства межсетевого взаимодействия.

Шлюзы и мультиплексоры протоколов Существует два принципиально отличных способа построения продуктов межсетевого взаимодействия, которые во многом определяют их потребительские характеристики.

Уровни согласования сетей Средства межсетевого взаимодействия нужны для того, чтобы обеспечить согласованную работу двух приложений, выполняющихся в разнородных сетях.

Клиентская и серверная части протокола В то время, как на трех нижних уровнях модели OSI протоколы почти всегда симметричны по отношению к взаимодействующим компьютерам) протоколы прикладного уровня, как правило, несимметричны и состоят из клиентской части, запрашивающей и потребляющей удавленный ресурс, и серверной части, предоставляющей этот ресурс в общее пользование.

Способы взаимодействие сетей ЭВМ В настоящее время существуют десятки вычислительных сетей, работающих в соответствии с различными иерархиями протоколов.

Межсетевая коммуникационная машина является достаточно сложной, т.к. должна отображать протоколы двух коммуникационных сетей и осуществлять их взаимное преобразование.

Поэтому нередко применяется еще один метод (способ) соединения вычислительных сетей, который заключается в соединении двух сетей через интерфейсную машину, являющуюся последовательным преобразователем информации (ППИ).

Взаимодействие хостмашин с сетями ЭВМ. На рис. 8.21 показана структура терминально-интерфейсной машины, предназначенной для соединения хостмашины с вычислительной сетью.

Физическая структура транспортной станции для вычислительной сети В общем случае транспортная станция (ТС) включает в себя аппаратные и программные средства, реализующие транспортную и коммуникационную машины (службы), и выступает в качестве основного коммутационного узла вычислительной сети, выполняющего функции коммутации пакетов (сообщений) и имеющая ряд специализированных процессоров и адаптеров для передачи данных по различным типам линий (каналов) связи.

Логическая обработка пакетов и сообщений ( сетевой и транспортный протоколы) производится на процессорах, точнее, на микро ЭВМ, которые взаимодействуют с МОП через порты доступа обработки (ПДО).


На главную