Сопряжение транспортных сред
Необходимость в сопряжении транспортных сред возникает, когда надо обеспечить взаимодействие приложений, расположенных в разных сетях.
· Мосты и шлюзы – средства сопряжения транспортных сред (ТС) на разных уровнях.
· Мост соединяет две однородных ТС на уровне СПД.
· Шлюз – две разных по архитектуре ТС на уровне ТС.
Шлюз - машина с надлежащим программным обеспечением, обеспечивающая связь между разнородными сетями и необходимое форматирование передаваемых данных.
· Множество соединенных сетей называется internet.
Примером internet может служить набор LAN, соединенных через WAN.
Нельзя путать Internet и internet.
Мобильные абонентские машины и терминалы
Появление notebook и PDA, используемых в автомобилях, самолетах, из гостиниц делают актуальной проблему мобильного узла. Адрес дома и номер автомобиля – принципиально разные способы адресации.
Классификация сетей ЭВМ
На сегодня нет обще признанной таксономии сетей. Есть два общепризнанных фактора для их различения: технология передачи данныхи масштаб. Технология передачи определяется системой СПД.
Масштаб сети - другой критерий для классификации сетей.
· многомашинный комплекс (система)
· локальная сеть (комната, здание, комплекс)
· городская сеть (город)
· региональная сеть (страна, континент)
· Internet (планета)
Локальная сеть
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) отличается от остальных по следующим харакетристикам:
· размеркомната, корпус, группа корпусов
(известна максимальная задержка при передачи)
· система передачи данных,как правило, канал с множественным доступом
(вещание, скорость передачи 10-100Мbps до нескольких Gbps, Ethernet)
· топология(рис.1-3)
линейная
кольцо
дерево
Городская сеть
Городская вычислительная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколько зданий в пределах одного города либо город целиком. Как правило поддерживает передачу как данных, так и голоса. Иногда объединяется с кабельной телевизионной сетью. Не имеет коммутаторов, базируется на одном - двух кабелях.
Основная причина выделения этой категории сетей - для них был создан специальный стандарт IEEE 802.6 - DQDB -двойная магистраль с распределенной очередью (Distributed Queue Dual Bus ).
Рис.1-4
Региональная сеть
Региональная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) охватывает крупные географические области, такие как страны, континенты.
Принцип коммутации пакетов - наиболее часто используемый при построении ТС WAN. При этом могут использоваться телефонные сети, сети кабельного телевидения, радиоканалы (радиорелейная связь). Другой возможностью для организации коммуникационной подсети для WAN - спутниковые системы и радио системы.
Важно различать когда мы создаем систему СПД для нашей сети заново, и когда мы используем для построения системы СПД какую-то имеющуюся сеть, например, телефонную.
Сетевое программное обеспечение
Здесь мы рассмотрим иерархию и структуру организации сетевого программного обеспечения.
Иерархия протоколов
В целях борьбы со сложностью сеть, как правило, организована в виде иерархии слоев или уровней. В разных сетях число уровней, их название, содержание и функции могут быть разными. Однако, во всех сетях назначение каждого уровня -
· обеспечить определенный сервис верхним уровням;
· сделать независимыми верхние уровни от деталей реализаций сервиса на нижних уровнях.
Уровень n на одной машине обеспечивает связь с уровнем n на другой машине. Правила и соглашения по установлению этой связи и ее поддержанию называются протоколом. По существу, протокол – это соглашение о том, как устанавливать связь между взаимодействующими сторонами, как ею управлять и поддерживать, как ее разрывать. Протокол существует и среди людей – это правила поведения или этикет.
Уровень n на одной стороне непосредственно с уровнем n на другой стороне не взаимодействует. Он передает данные нижележащему уровню в иерархии.
Между каждой парой уровней есть интерфейс. Интерфейс определяет какие примитивы - элементарные операции - и какие услуги (сервис) нижележащий уровень должен обеспечивать для верхнего уровня. Нижележащий уровень реализует строго определенный набор функций, которые формируют интерфейс между уровнями, определяют набор примитивных операций, реализуют сервис. Интерфейс скрывает то, как эти функции реализованы. Важно лишь, чтобы их интерфейс был неизменен.
Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети. Описание архитектуры сети должна содержать достаточно информации, чтобы разработчик сетевого программного обеспечения мог написать надлежащие программы для каждого уровня, а инженер электронщик - надлежащую аппаратуру. Ни вопросы реализации, ни определения интерфейсов не относятся к архитектуре сети.
Рис.1-9
Конкретный набор протоколов, используемый на конкретной машине, называется стеком протоколов. Архитектуры сетей, стеки протоколов, сами протоколы - вот основные предметы, рассматриваемые в данном курсе.
Пример рис.1-10.
На рис.1-11. Показана схема взаимодействия между верхними уровнями пятиуровневой сети. Пример Здесь на каждом уровне к сообщению добавляется заголовок. Заголовок содержит управляющую информацию - кому адресовано сообщение, время, дата, порядковый номер и т.д.
Виртуальное и фактическое взаимодействие; протокол и интерфейс - это принципиально разные сущности.
Основные вопросы организации уровней
Основные вопросы организации уровней распределены по уровням иерархии сети. Здесь перечислены наиболее важные среди них.
· на каждом уровне нужен механизм для определения отправителей и получателей;
· правила передачи данных
· simplex, half-duplex, duplex
· количество виртуальных каналов через одно соединение и приоритеты между ними
· обнаружение и исправление ошибок
· сохранение исходной последовательности данных при передаче
· на каждом уровне нужен механизм предотвращающий ситуацию когда получатель начинает «захлебываться»
· не все процессы на любом уровне могут работать с сообщениями произвольной длины
· разбиение, передача и сборка сообщений
· как быть если процесс работает со столь короткими сообщениями, что их раздельная пересылка не эффективна
· мультиплексирование и демультиплексирование виртуальных каналов
· когда между получателем и отправителем есть несколько маршрутов: какой выбрать?
Интерфейсы и сервис
Назначение каждого уровня обеспечить надлежащий сервис для вышележащего слоя.
Активные элементы уровня будем называть активностями. Активности могут быть программными и аппаратными. Активности одного и того же уровня на разных машинах называются равнозначными активностями. Активности уровня n+1 являются пользователями сервиса, создаваемого активностями уровня n, которые называютсяпоставщиками сервиса. Сервис может подразделяться на классы, например, быстрая и дорогостоящая связь или медленная и дешевая.
Доступ к сервису осуществляется через, так называемые, точки доступа к сервису - SAPs ( service access points). Каждая точка доступа к сервису имеет уникальный адрес. Например, телефонная розетка на стене - это точка доступа к сервису АТС. Каждой розетке сопоставлен определенный номер - номер телефона.
Для того чтобы осуществить обмен информации между двумя уровнями надо определить интерфейс между ними. Типичный интерфейс: активность на уровне n+1 передает IDU(Interface Data Unit - интерфейсную единицу данных) активности на уровне n через SAP (рис.1-12). IDU состоит из SDU(Service Data Unit - сервисной единицы данных) и управляющей информации. SDU передается по сети равнозначной сущности, а затем - на уровень n+1. Управляющая информация нужна нижележащему уровню, чтобы правильно передать SDU, но она не является частью передаваемых данных.
Для того чтобы передать SDU по сети нижележащему уровню может потребоваться разбить его на части. Каждая часть снабжается заголовком (header) и передается как самостоятельная единица данных протокола - PDU(Protocol Data Unit - единица данных протокола). Заголовок в PDU используется равнозначной активностью, чтобы реализовать равнозначный протокол. Он определяет какой PDU содержит управляющую информацию, а какой данные, порядковый номер и т.д.