Многоуровневая компьютерная сеть это

1.2. Многоуровневая архитектура компьютерной сети

Компьютерная сеть представляет собой сложную систему, предназначенную для распределенной обработки, хранения и передачи данных. На рис. 4 приведена ее конфигурация в самом общем виде. Компьютерная сеть состоит из коммуникационной подсети и сетевых абонентов (компьютерной техники, подключенной к коммуникационной подсети и реализующей функции обработки, хранения информации и доступа в сеть).

В состав коммуникационной подсети входят узлы коммутации (маршрутизаторы) и соединяющие их каналы связи. Сетевыми абонентами могут являться LAN, мощные многопроцессорные компьютеры (HOST), сетевые терминалы на базе персональных компьютеров. Подключение абонентов к коммуникационной подсети осуществляется с помощью шлюзов, выполняющих преобразование форматов данных и сетевых протоколов.

На основании концепции открытых систем (OSI) Международный институт стандартов (ISO) разработал семиуровневую модель компьютерной сети, которая получила название «модель ISO/OSI». В соответствии с этой моделью взаимодействие абонентов через коммуникационную подсеть происходит с помощью сетевых протоколов.

Под сетевым протоколом понимается строго формализованная процедура (определенная последовательность правил) взаимодействия абонентов сети через коммуникационную подсеть. При этом между уровнями модели и сетевыми протоколами имеет место определенное соответствие. Функции протоколов каждого уровня поясняет табл. 1.

Протокол прикладного уровня

Управление вычислительными процессами, доступом к внешним устройствам, административное управление сетью

6. Представительный уровень

Протокол представительного уровня

Доступ к файлам данных и командным файлам (локальным), преобразование данных в требуемый формат, подготовка эмуляторов программ (команд) к работе

Протокол сеансового уровня

Формирование каталога сетевых процессов, установление логического соединения с удаленными процессами, завершение сеанса связи

Протокол транспортного уровня

Передача файлов данных и доступ к удаленным файлам, передача и удаленное управление командными файлами, фрагментация и сборка передаваемых сообщений

Установление и закрытие логических соединений через коммуникационную подсеть, управление потоками данных и маршрутами движения сообщений (пакетов)

Протокол канального уровня

Управление передачей и приемом сообщений (кадров), контроль ошибок, формирование сообщений (кадров)

Протокол физического уровня

Установление и разъединение физических соединений, управление сигнализацией и тактированием

Источник

1.6. Многоуровневая организация сети

Абстрактно ИВС можно представить как совокупность систем, связан ных между собой некоторой передающей средой. В качестве систем выступают главные и терминальные компьютеры и узлы связи. Передающая сре­да может иметь любую физическую природу и представлять собой совокуп ность проводных, волоконно-оптических, радиорелейных, тропосферных и спутниковых линий (каналов) связи. В каждой из систем сети существует некоторая совокупность процессов. Процессы, распределенные по разным системам, взаимодействуют через передающую среду путем обмена сообще ниями.

Для обеспечения открытости, гибкости и эффективности сети управле­ние процессами организуется по многоуровневой схеме, приведенной на рис. 1.4. В каждой из систем прямоугольниками обозначены программ­ные и аппаратные модули, реализующие определенные функции обработки и передачи данных.

Модули распределены по уровням 1. 7. Уровень 1 является нижним, а уровень 7 — верхним. Модуль уровня п физически взаимодействует только с модулями соседних уровней п+1 и п-1. Модуль уровня 1 взаимодействует с передающей средой, которая может рассматриваться как объект уровня 0. Прикладные процессы принято относить к верхнему уровню иерархии, в данном случае уровню 7. Физически связь между процессами обеспечива­ется передающей средой. Взаимодействие прикладных процессов с пере­дающей средой организуется с использованием шести промежуточных уров­ней управления 1. 6, которые удобно рассматривать начиная с нижнего.

Уровень 1 — физический — реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению канала связи и формированию сиг­налов, представляющих передаваемые данные. Из-за наличия помех, воз­действующих на канал, в передаваемые данные вносятся искажения и сни­жается достоверность передачи: вероятность ошибки 10 -4 . 10 -6 .

Уровень 2 — канальный — обеспечивает надежную передачу данных че­рез физический канал, организуемый на уровне 1. Вероятность искажения данных, гарантируемая уровнем 2, не ниже 10 -8 . 10 -9 . Для обеспечения на­дежности используются средства контроля принимаемых данных, позво­ляющие выявлять ошибки в поступающих данных. При обнаружении ошиб­ки производится перезапрос данных. Уровень управления каналом обеспечивает передачу через недостаточно надежный физический канал данных с достоверностью, необходимой для нормальной работы системы.

Уровень 3 — сетевой — обеспечивает передачу данных через базовую СПД. Управление сетью, реализуемое на этом уровне, состоит в выборе маршрута передачи данных по линиям, связывающим узлы сети.

Уровни 1. 3 организуют базовую сеть передачи данных между абонен­тами сети.

Уровень 4 — транспортный — реализует процедуры сопряжения абонен­тов сети (главных и терминальных компьютеров) с базовой СПД. На этом уровне возможно стандартное сопряжение различных систем с сетью пере­дачи данных, и тем самым организуется транспортная служба для обмена данными между сетью и системами сети.

Уровень 5 — сеансовый — организует сеансы связи на период взаимодей­ствия процессов. На этом уровне по запросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы.

Уровень 6 — представления — осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных компь­ютеров, оснащенных специфичными операционными системами и работаю­щих в различных кодах между собой и с терминалами разных типов. Взаи­модействие процессов, базирующихся на различных языках представления и обработки данных, организуется на основе стандартных форм представле­ния заданий и наборов данных. Процедуры уровня представления интерпре­тируют стандартные сообщения применительно к конкретным системам -компьютерам и терминалам. Этим создается возможность взаимодействия, например, одной программы с терминалами разных типов.

Рассмотренная многоуровневая организация обеспечивает независимость управления на уровне п от порядка функционирования нижних и верхних уровней. В частности, управление каналом (уровень 2) происходит независи­мо от физических аспектов функционирования каналов связи, которые учи­тываются только на уровне 1. Управление сетью реализует специфичные процессы передачи данных по сети, но транспортный уровень взаимодейству­ет с сетью передачи данных как единой системой, обеспечивающей доставку сообщений абонентам сети. В конечном результате прикладной процесс соз­дается только для выполнения определенной функции обработки данных без учета структуры сети, типа каналов связи, способов выбора маршрутов и т. д. Этим обеспечивается открытость и гибкость системы.

На рис. 1.5 представлены средства, используемые при взаимодействии процессов А и В. Процессы А и В реализуются в двух различных системах и опираются на службу взаимодействия, которая для них является целост­ной системой, наделенной необходимыми функциями. Взаимодействие меж­ду процессами организуется средствами управления сеансами (уровень 5), работающими на основе транспортного канала. Последний обеспечивает передачу сообщения в течение сеанса. Транспортный канал, создаваемый на уровне 4, включает в себя сеть передачи данных, которая организует связи, то есть требуемые каналы, между любыми заданными абонентами сети.

Число уровней и распределение функций между ними существенно влияют на сложность программного обеспечения компьютеров, входящих в сеть, и на эффективность сети. Формальной процедуры выбора числа уровней не существует. Выбор производится эмпирическим путем на основе анализа различных вариантов организации сетей и опыта разработки и экс­плуатации ранее созданных сетей. Рассмотренная семиуровневая модель (ЭМВОС), именуемая архитектурой открытых систем, принята в каче­стве стандарта МОС и используется как основа при разработке ИВС.

Источник