Здравствуйте, уважаемые посетители сайта сайт! Сети должны поддерживать широкий набор приложений и служб, а также работать посредством большого количества различных типов физических инфраструктур. Термин сетевая архитектура в данном контексте подразумевает как технологии, поддерживающие инфрастуктуру, так и на программные службы и протоколы, которые передают сообщения по этой архитектуре. Поскольку вообще, развиваются, мы находим четыре основных характеристики, лежащие в основе архитектур, которые необходимо реализовать, чтобы удовлетворить ожидания пользователя: , и .

Масштабируемая сеть может быстро расширяться для поддержки новых пользователей и приложений без воздействия на производительность сервиса, предоставляемого уже существующим пользователям. Тысячи новых пользователей и провайдеров служб подключаются к каждую неделю. Возможность сети поддерживать эти новые взаимосвязи зависит от многоуровневого иерархического дизайна лежащей в основе физической инфраструктуры и логической архитектуры сети. Работа каждого уровня позволяет пользователям или провайдерам служб подключаться к Интернету без нарушения функционирования целой сети. Технологические разработки постоянно увеличивают возможности передачи сообщений и производительность компонентов физической инфраструктуры на каждом уровне. Эти разработки вместе с новыми способами определения и локализации отдельных пользователей в объединенной сети позволяют развиваться в соответствии с запросами и требованиями пользователей.

Качество Сервиса (от англ. Quality of Service или QoS)

На настоящий момент предоставляет приемлемый уровень отказоустойчивости и масштабируемости для пользователей. Но новые приложения, доступные пользователям посредством объединенных сетей, создают более высокие ожидания для качества предоставляемых служб. Голосовая связь и видео передачи требуют уровень стойкого качества и непрерывной передачи, которые не требовались для традиционных компьютерных приложений. Качество этих служб измеряется в сравнении с прослушиванием/просмотром тех же аудио или видео презентаций непосредственно (не через ). Традиционные голосовые и видео сети спроектированы для поддержки одного типа передачи, и потому они способны предоставлять приемлемый уровень качества. Новые требования к поддержке этого качества сервиса в конвергированной сети меняют метод проектирования и реализации сетевых архитектур.

Развился из жестко контролируемой объединенной сети образовательных и правительственных организаций в глобально доступную сеть, ставшую средством личных и деловых коммуникаций. В результате изменились требования безопасности сети. Ожидания безопасности и секретности, связанные с использованием объединенных сетей для обмена конфеденциальной и деловой секретной информацией, превышают возможности, которые может предоставить текущая архитектура сети . Быстрое расширение в областях коммуникации, которые не обслуживались традиционными , увеличивает необходимость встраивания безопасности в сетевую архитектуру. В связи с этим прилагается очень много усилий в данной области исследований и разработок, а также реализуется множество инструментов и процедур для ликвидации неотъемлемых дыр в безопасности сетевой архитектуры.

Спасибо за внимание!.

Архитектура сети - это реализованная структура сети переда- чи данных, определяющая ее топологию, состав устройств и пра- вила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассмат- риваются вопросы кодирования информации, ее адресации и пе- редачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и ана- лиза работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении харак- теристик.

Наиболее распространены следующие архитектуры сети:

Ethernet (от англ, ether - эфир) - широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология - линейная или звездообразная. Скорость передачи данных - 10 или 100 Мбит/с. Arcnet (Attached Resource Computer Network - компьютерная сеть соединенных ресурсов) - широко- вещательная сеть. Физическая топология - дерево. Скорость пере- дачи данных - 2,5 Мбит/с;

Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей мар- кера) - кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия неко- торой короткой уникальной последовательности битов - марке- ра - из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указы- вает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных - 4 или 16 Мбит/с;

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи данных - 100 Мбит/с. Топология - двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древо- видных подсетей). Максимальное число станций в сети - 1000. Очень высокая стоимость оборудования;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - перспективная, пока еще очень дорогая архитектура, обеспечивающая передачу циф- ровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи данных - до 2,5 Гбит/с. Линии связи оптические.

Современные организации стремятся внедрять новые сервисы и приложения, но зачастую камнем преткновения становится устаревшая сетевая инфраструктура, неспособная поддерживать инновации. Решить эту проблему призваны технологии, созданные на основе открытых стандартов.

Сегодня в ИТ прочные позиции завоевал подход, основанный на стандартах, – заказчики почти всегда отдают предпочтения стандартным решениям. С уходом эпохи, когда господствовали мейнфреймы, стандарты завоевали прочные позиции. Они позволяют комбинировать оборудование разных производителей, выбирая «лучшие в своем классе» продукты и оптимизировать стоимость решения. Но в сетевой отрасли не все так однозначно.

На сетевом рынке до сих пор доминируют закрытые системы, а совместимость решений разных производителей обеспечивается в лучшем случае на уровне интерфейсов. Несмотря на стандартизацию интерфейсов, стеков протоколов, сетевых архитектур, сетевое и коммуникационное оборудование разных вендоров нередко представляет собой проприетарные решения. Например, даже развертывание современных «сетевых фабрик» Brocade Virtual Cluster Switch, Cisco FabricPath или Juniper QFabric предполагает замену имеющихся коммутаторов, а это не дешевый вариант. Что уж говорить про технологии «прошлого века», которые еще работают, но тормозят дальнейшее развитие сетей и функционирующих в них приложений.

Эволюция сетей. От проприетарных к открытым решениям.

Проводимые в последние годы исследования показывают, что существует разрыв между предложениями вендоров сетевого оборудования и предпочтениями его покупателей. Например, по данным одного из опросов, 67% заказчиков считают, что проприетарных продуктов по возможности следует избегать, 32% допускают их использование. Лишь 1% респондентов уверены, что проприетарные продукты и средства обеспечивают лучшую интеграцию и совместимость, чем стандартные. То есть в теории большинство заказчиков предпочитает основанные на стандартах решения, но предлагаются в основном проприетарные сетевые продукты.

На практике же при покупке нового оборудования или расширении сетевой инфраструктуры заказчики нередко выбирают решения того же вендора или то же семейство продуктов. Причины – инерция мышления, желание свести к минимуму риски при обновлении критичных систем. Однако основанные на стандартах продукты намного проще заменить, даже если это продукты разных производителей. К тому же при определенных условиях комбинация систем разных вендоров позволит получить функциональное сетевое решение за разумную цену и снизить совокупную стоимость владения.

Это не означает, что не стоит покупать проприетарные, фирменные технологии, не описываемые открытым стандартом, а являющиеся уникальной технологией определенного вендора. Именно они обычно реализуют инновационные функции и средства. Использование проприетарных решений и протоколов зачастую позволяет получить лучшие показатели по сравнению с открытыми стандартами, но при выборе подобных технологий, необходимо максимально сокращать (а лучше - исключать) их применение на границах отдельных сегментов или технологических узлов сетевой инфраструктуры, что особенно важно в мультивендорных сетях. Примерами таких сегментов могут служить уровни доступа, агрегации или ядра сети, граница между локальной и глобальной сетями, сегменты, реализующие сетевые с приложения (например, балансировка нагрузки, оптимизация трафика) и т.п.

Проще говоря, применение проприетарных технологий должно ограничиваться их использованием внутри границ сегментов, реализующих специализированные сетевые функции и/или приложения (своего рода типовые «строительные блоки» сети). В случаях, когда нестандартные фирменные технологии используются в качестве основы всей корпоративной сети или больших сетевых доменов, это увеличивает риск «привязки» заказчика к одному производителю.

Иерархические и плоские сети

Цель построения корпоративных сетей передачи данных (КСПД), будь то сеть географически распределенной компании или сеть ЦОД, – обеспечение работы бизнес-приложений. КСПД - один из важнейших инструментов развития бизнеса. В компании с территориально-распределенной структурой бизнес нередко зависит от надежности и гибкости совместной работы ее подразделений. В основе построения КСПД лежит принцип разделения сети на «строительные блоки» – каждый характеризуется свойственными ему функциями и особенностями реализации. Принятые в отрасли стандарты позволяют использовать в качестве таких строительных блоков сетевое оборудование разных вендоров. Частные (проприетарные) протоколы ограничивают свободу выбора для заказчиков, что в результате приводит к ограничению гибкости бизнеса и повышает издержки. Применяя стандартизированные решения, заказчики могут выбрать лучший продукт в интересующей их области и интегрировать его с другими продуктами, используя открытые стандартные протоколы.

Современные крупные сети очень сложны, поскольку определяются множеством протоколов, конфигурациями и технологиями. С помощью иерархии можно упорядочить все компоненты в легко анализируемой модели. Иерархическая модель помогает в разработке, внедрении и обслуживании масштабируемых, надежных и эффективных в стоимостном выражении объединенных сетей.

Трехуровневая архитектура корпоративной сети.

Традиционная архитектура корпоративной сети включает в себя три уровня: уровень доступа, агрегирования/распределения и ядра. На каждом из них выполняются специфические сетевые функции.

Уровень ядра – основа всей сети. Для достижения максимальной производительности функции маршрутизации и политики управления трафиком выносятся на уровень агрегирования/распределения. Именно он отвечает за надлежащую маршрутизацию пакетов, политики трафика. Задачей уровня распределения является агрегирование/объединение всех коммутаторов уровня доступа в единую сеть. Это позволяет существенно уменьшить количество соединений. Как правило, именно к коммутаторам распределения подключаются самые важные сервисы сети, другие ее модули. Уровень доступа служит для подключения клиентов к сети. По аналогичной схеме строились и сети ЦОД.

Устаревшая архитектура трехуровневой сети в центре обработки данных.

Традиционные трехуровневые архитектуры ориентированы на клиент-серверную парадигму сетевого трафика. С дальнейшим развитием технологий виртуализации и интеграции приложений возрастает поток сетевого трафика между серверами. Аналитики говорят () о смене парадигмы сетевого трафика с направления «север-юг», на «восток-запад», т.е. на существенное преобладание трафика между серверами в отличие от обмена между сервером и клиентами.

То есть трафик между серверами проходит через уровни доступа, агрегации, ядра сети и обратно неоптимальным образом, за счет необоснованного увеличения общей длины сетевого сегмента и количества уровней обработки пакетов сетевыми устройствами. Иерархические сети недостаточно приспособлены для обмена данными между серверами, не вполне отвечают требованиям современных ЦОД с высокой плотностью серверных ферм и интенсивным межсерверным трафиком. В такой сети обычно используются традиционные протоколы защиты от петель, резервирования устройств и агрегированных соединений. Ее особенности: существенные задержки, медленная сходимость, статичность, ограниченная масштабируемость и т.п. Вместо традиционной древовидной топологии сети необходимо использовать более эффективные топологии (CLOS/ Leaf-Spine/ Collapsed), позволяющие уменьшить количество уровней и оптимизировать пути передачи пакетов.

HP упрощает архитектуру сети с трёхуровневой (характерной для традиционных сетевых архитектур Cisco) до двух- или одноуровневой.

Сейчас тенденция такова, что все больше заказчиков при построении своих сетей ориентируются на построение сетей передачи данных второго уровня (L2) с плоской топологией. В сетях ЦОД переход к ней стимулируется увеличением числа потоков «сервер – сервер» и «сервер – система хранения». Такой подход упрощает планирование сети и внедрение, а также снижает операционные расходы и общую стоимость вложений, делает сеть более производительной.

В ЦОД плоская сеть (уровня L2) лучше отвечает потребностям виртуализации приложений, позволяя эффективно перемещать виртуальные машины между физическими хостами. Еще одно преимущество, которое реализуется при наличии эффективных технологий кластеризации/стекирования – отсутствие необходимости в протоколах STP/RSTP/MSTP. Такая архитектура в сочетании с виртуальными коммутаторами обеспечивает защиту от петель без использования STP, а в случае сбоев сеть сходится на порядок быстрее, чем при использовании традиционных протоколов семейства STP.

Архитектура сети современных ЦОД должна обеспечивать эффективную поддержку передачи больших объемов динамического трафика. Динамический трафик обусловлен существенным ростом количества виртуальных машин и уровня интеграции приложений. Здесь необходимо отметить все возрастающую роль различных технологий виртуализации информационно-технологической (ИТ) инфраструктуры на базе концепции программно-определяемых сетей (SDN).

Концепция SDN в настоящее время широко распространяется не только на уровень сетевой инфраструктуры отдельных площадок, но и на уровни вычислительных ресурсов и систем хранения как в рамках отдельных, так и географически-распределенных ЦОД (примерами последних являются HP Virtual Cloud Networking – VCN и HP Distributed Cloud Networking – DCN).

Ключевой особенностью концепции SDN является объединение физических и виртуальных сетевых ресурсов и их функционала в рамках единой виртуальной сети. При этом важно понимать, что несмотря на то, что решения сетевой виртуализации (overlay) могут работать поверх любой сети, производительность/доступность приложений и сервисов в значительной степени зависят от работоспособности и параметров физической инфраструктуры (underlay). Таким образом, объединение преимуществ оптимизированной физической и адаптивной виртуальной сетевых архитектур, позволяет строить унифицированные сетевые инфраструктуры для эффективной передачи больших потоков динамического трафика по запросам приложений.

Архитектура HP FlexNetwork

Для построения плоских сетей вендоры разрабатывают соответствующее оборудование, технологии и сервисы. В числе примеров – Cisco Nexus, Juniper QFabric, HP FlexFabric. В основе решения HP – открытая и стандартизированная архитектура HP FlexNetwork.

HP FlexNetwork включает в себя четыре взаимосвязанных компонента: FlexFabric, FlexCampus, FlexBranch и FlexManagement. Решения HP FlexFabric, HP FlexCampus и HP FlexBranch оптимизируют сетевые архитектуры, соответственно центров обработки данных, кампусов и филиалов предприятий, позволяя по мере роста поэтапно мигрировать от традиционных иерархических инфраструктур к унифицированным виртуальным, высокопроизводительным, конвергентным сетям или сразу строить такие сети на основе эталонных архитектур, рекомендованных НР.

HP FlexManagement предоставляет возможности комплексного мониторинга, автоматизации развертывания/настройки/контроля мультивендорных сетей, унифицированного управления виртуальными и физическими сетями с единой консоли, что ускоряет развертывание сервисов, упрощает управление, повышает доступность сети, избавляет от сложностей, связанных с применением множества систем администрирования. Причем система может управлять устройствами десятков других производителей сетевого оборудования.

HP FlexFabric поддерживает коммутацию в сетях до 100GbE на уровне ядра и до 40GbE на уровне доступа, использует технологию HP Virtual Connect. Внедряя архитектуру FlexFabric, организации могут поэтапно перейти от трехуровневых сетей на оптимизированные двух- и одноуровневые сети.

Заказчики могут поэтапно переходить от проприетарных устаревших сетей к архитектуре HP FlexNetwork с помощью HP Technology Services. HP предлагает услуги по миграции от проприетарных сетевых протоколов, например Cisco EIGRP (хотя в Cisco этот протокол называют «открытым стандартом»), к действительно стандартным протоколам маршрутизации OSPF v2 и v3. Кроме того, HP предлагает сервисы администрирования FlexManagement и набор услуг, касающихся жизненного цикла каждого модульного «строительного блока» HP FlexNetwork, включая планирование, проектирование, внедрение и сопровождение корпоративных сетей.

HP продолжает улучшать возможности своего оборудования, как на уровне аппаратных платформ, так и на основе концепции Software Defined Network (SDN), внедряя различные протоколы динамического управления коммутаторами и маршрутизаторами (OpenFlow, NETCONF, OVSDB). Для построения масштабируемых Ethernet фабрик в ряде моделей сетевых устройств HP внедрены такие технологии как TRILL, SPB, VXLAN (перечень устройств с поддержкой этих протоколов постоянно расширяется). В дополнение к стандартным протоколам категории DCB (в частности VPLS), HP разработаны и активно развиваются фирменные технологии эффективного объединения географически распределенных ЦОД в единую L2 сеть. Например, текущая реализация протокола HP EVI (Ethernet Virtual Interconnect) позволяет подобным образом объединить до 64-площадок ЦОД. Совместное же использование HP EVI и протокола виртуализации устройств HP MDC (Multitenant Device Context) предоставляет дополнительные возможности по расширению, повышение надежности и безопасности распределенных виртуализированных L2 сетей.

Выводы

В каждом конкретном случае выбор архитектуры сети зависит от множества факторов – технических требований к КСПД или ЦОД, пожеланий конечных пользователей, планов развития инфраструктуры, опыта, компетенции и т.д. Что касается проприетарных и стандартных решений, то первые подчас позволяют справиться с задачами, для которых не подходят стандартные решения. Однако на границе сегментов сети, построенной на оборудовании разных вендоров, возможности их использования крайне ограничены.

Масштабное применение проприетарных протоколов в качестве основы для корпоративной сети, может серьезно ограничить свободу выбора, что в конечно счете влияет на динамичность бизнеса и увеличит его издержки.

Открытые, основанные на стандартах решения помогают компаниям переходить с унаследованных архитектур к современным гибким сетевым архитектурам, отвечающие таким актуальным задачам как облачные вычисления, миграция виртуальных машин, унифицированные коммуникации и доставка видео, высокопроизводительный мобильный доступ. Организации могут выбирать лучшие в своем классе решения, отвечающие потребностям бизнеса. Использование открытых, стандартных реализаций протоколов снижает риски и стоимость изменений сетевой инфраструктуры. Кроме того, открытые сети, с объединенными физическими и виртуальными сетевыми ресурсами и их функционалом, упрощают перенос приложений в частное и публичное облако.

Наши предыдущие публикации:

» Внедрение MSA в виртуализированном окружении предприятия
» Добавить метки

При всём многообразии конкретных реализаций современных инфор­мационных сетей, абсолютное большинство из них имеет в своей основе ту или иную типовую архитектуру.

На сегодняшний день принято определять пять типовых архитектур по­строения информационных сетей:

· архитектура терминал-главный компьютер ;

· одноранговая архитектура;

· архитектура клиент-сервер ;

· архитектура компьютер-сеть ;

· архитектура интеллектуальной сети .

Следует отметить, что в рамках каждой из типовых архитектур сущест­вует определённое разнообразие подходов к реализации сетевой архитек­туры, но в основе своей все они укладываются в границы той или иной базо­вой концепции построения информационной сети, из числа упомянутых выше.

3.1. АРХИТЕКТУРА ТЕРМИНАЛ-ГЛАВНЫЙ КОМПЬЮТЕР

Архитектура «терминал-главный компьютер» (terminal-host computer architecture, англ. ) – концепция построения информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется в одном либо группе главных компью­теров.

Эта архитектура определяет два типа оконечного сетевого оборудова­ния (Data Terminal Equipment – DTE ). Первый из них осуществляет хранение данных, их обработку, маршрутизацию в сети, управление сетью. Этот тип представлен так называемыми главными (центральными ) компьютерами или мэйнфреймами (mainframe, англ. ). Главные компьютеры в общем случае че­рез мультиплексоры-демультиплексоры взаимодействуют со вторым типом оконечного оборудования – терминалами (рис.3.1.), задачами которого явля­ются:

· передача мэйнфрейму команд на организацию сеансов и выполне­ние заданий;

· ввод в мэйнфрейм данных, необходимых для выполнения заданий;

· получение от мэйнфрейма результатов проведенных расчетов.

Главный компьютер с группой терминалов образуют централизован­ный комплекс обработки данных. Здесь функции взаимодействия партнеров (мэйнфрейма и терминалов) резко асимметричны.

Во время появления рассматриваемой архитектуры Персо­нальных Компьютеров (ПК) ещё не было. Поэтому, неравно­пра­вие партнёров опреде­лялось сложностью и дорого­визной выпус­кавшихся базовых компьютеров, а также стремле­нием упростить оборудование, находящееся на рабочих местах специалистов, сделать его малогабаритным и экономически вы­годным. В сети используется один тип ОС, на котором работает мэйнфрейм.

Мэйнфрейм – классический пример централизации вычис­лений, по­скольку в едином комплексе сконцентрированы все ин­формационные и вы­числительные ресурсы, хранение и обработка огромных массивов данных.

Основные достоинства централизованной архитектуры «терминал-главный компьютер» обусловлены простотой админи­стрирования и защиты информации. Все терминалы были одно­типными, а, следовательно, устрой­ства на рабочих местах поль­зователей вели себя предсказуемо и в любой мо­мент могли быть заменены. Затраты на обслуживание терминалов и линий связи легко прогнозировались.

Классическим примером архитектуры сети с центральным компьюте­ром является известная сеть ALOHA (привет, гавай­ский яз. ), представляю­щая собою сеть Гавай­ского университета. Сеть начала работать в 1970г. Она обеспечивала связь между центральной вычислительной машиной, располо­женной в Гоно­лулу, и терминалами, расположенными на всех островах Гавай­ского архипелага. Сеть ALOHA не использовала мультиплек­соры-де­мультиплек­соры. Вместо них для связи были выделены два радиочастотных канала: один отводился для передачи сооб­щений от мэйнфрейма к термина­лам, второй – в обратном на­правлении. Разделение второго канала между терминалами осу­ществлялось по методу случайного доступа.

В сетях рассматриваемой архитектуры постепенно терминалы заменя­лись ПК. Вследствие этого, часть функций обработки данных, ранее выпол­нявшихся мэйнфреймами, переходила на ПК. Помимо этого, с центральных компьютеров также снимались задачи коммутации и маршрутизации, кото­рые передавались узлам коммутации. Вместо мультиплексоров-демультип­лексоров стало использоваться специальное коммуникационное оборудова­ние (DCE).

В результате, постепенно архитектура «терминал-главный компьютер» в её чистом виде была преимущественно вытеснена другими архитектурами и, прежде всего, архитектурой «клиент-сервер».

3.2. ОДНОРАНГОВАЯ АРХИТЕКТУРА СЕТИ

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture ) – концепция ин­формационной сети, в которой каждая рабочая станция может предоставлять и потреблять ресурсы. Иногда такую сеть (архитектуру) называют пиринго­вой .

Архитектура одноранговой сети характеризуется тем, что в ней все ра­бочие станции (компьютеры) равноправны (рис.3.2)и их обращение к ресурсам друг друга является симметричным. Благодаря этому, пользователь может выполнять распределенную обработку данных, работать с прикладными про­граммами, внешними устройствами, а также файлами, находя­щимися в любых системах. Одноранговая ар­хитектура обес­печивает:

· подключение одноранговой сети в качестве единого клиента к боль­шой локальной сети, основанной на архитектуре клиент-сервер ;

· облегченную организацию телеконференций.

Роль, которую играет каждый компьютер во взаимодействиях с дру­гими компьютерами сети при предоставлении некоторого сервиса, не фикси­руется, как это имеет место, например, в архитектуре «клиент-сервер», а за­висит от контекста выполняемой операции и от характеристик текущей си­туации. В одних случаях компьютер может быть сервером, в других - клиен­том.

Эта архитектура характеризуется простотой организации сети, легко расширяется.

Основными преимуществами одноранговой архитектуры перед архи­тектурами «терминал-главный компьютер» и «клиент-сервер» выступают низкая стоимость, простота эксплуатации и хорошее отражение реального процесса работы групп пользовате­лей. Именно здесь предоставляются удоб­ные формы передачи данных друг другу и извлечения необходимых про­грамм и данных из всех компьютеров сети.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применение в этой же сети также элементов архитектур других типов. В таком случае при­нято говорить об интегральной архитектуре , при использовании которой одни виды взаимодействия происходят при выполнении симметричных, а другие – несимметричных (относительно объектов сети) протоколов.

На этапе раннего развития персональных компьютеров одноранговая сеть с равноправными узлами была общепринятым способом совместного использования файлов и периферийных устройств. Одноранговые сети по­требляют достаточно мало ресурсов компьютера, однако интенсивная работа в сети существенно замедляет непосредственную работу пользователя на сервере.

Основные ограничения для одноранговых сетей следующие:

· Количество компьютеров в одноранговой сети должно быть в преде­лах 10 – 30, в зависимости от интенсивности обмена информационными со­общениями в сети.

· Не принято использовать рабочие станции, связанные одноранговой сетью, в качестве серверов приложений . Эти сети предназначены для разделе­ния таких ресурсов, как файлы, многопользовательские базы данных, периферийное оборудование (принтеры, сканеры и др.).

· Работа приложений на компьютере, служащем сервером в одноранго­вой сети, ухудшается, когда ресурсы этого компьютера использу­ются другими. Можно управлять степенью ухудшения производительности, назначая более высокие приоритеты локальным задачам, однако при этом замедляется доступ других пользователей сети к её разделяемым аппаратным и программным ресурсам.

Проблемой одноранговой сети является ситуация, когда рабочая стан­ция (станции) отключается от сети. В этих случаях из сети исчезают те виды сервиса, которые предоставляла отключенная станция. Поэтому возникает потребность осуществлять мониторинг состояния компонентов сети, которые могут независимо отключаться от нее в любое время. Усложняется решение проблем безопасности и обеспечения целостности данных.

Одноранговая архитектура эффективна в небольших локальных сетях. В крупных сетях (с большим числом станций), в том числе локальных, она уступает место архитектуре клиент-сервер .

Одной из первых одноранговых сетевых систем была система PC LAN фирмы IBM, разработанная в кооперации с Microsoft. PC LAN была проста в установке и управлении, не требовала привлечения администратора сети для поддержания ее работоспособности. Однако когда количество соединенных в такую сеть компьютеров приближалось к сотне, характеристики системы резко ухудшались.

Изначально на одноранговой архитектуре основывалась и ведомствен­ная сеть ARPANet (см. раздел 5 настоящего пособия), впоследствии ставшая стартовым ядром Internet.

В 90-х годах прошлого столетия одноранговая архитектура, в силу при­сущих ей ограничений, сдала позиции в пользу других сетевых архитектур. Однако в настоящее время вновь оживился интерес к этой сетевой концеп­ции. Не в последнюю очередь, это связано с резко возросшими показателями производительности рабочих станций. Появились исследовательские про­екты, системные прототипы и программные продукты, посвященные этой проблематике. Продолжается поиск и новых технических решений. Вполне можно предположить, что многие распределенные системы нового поколе­ния станут базироваться на одноранговой архитектуре.

3.3. АРХИТЕКТУРА КЛИЕНТ-СЕРВЕР

Архитектура клиент-сервер (CSA – Client-Server Architec­ture, англ. ) – концепция организации сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредо­точена в серверах, обслуживающих своих клиентов.

Техническая революция, вызванная появлением ПК, сделала возмож­ным во многих случаях иметь вычислительные и инфор­мационные ресурсы на рабочем столе пользователя и управлять ими по собственному желанию с помощью оконного графиче­ского интерфейса. Увеличение производительно­сти ПК позво­лило перенести части системы (интерфейс с пользователем, при­кладную логику) для выполнения на ПК, непосредственно на ра­бочем месте, а функции обработки данных оставить на централь­ном компьютере. Система стала распределенной – одна часть функций выполняется на цен­тральном компьютере, другая – на персональном, который связан с цен­тральным посредством ком­муникационной сети. Таким образом, появилась клиент-сервер­ная модель взаимодействия компьютеров и программ в сети и на этой основе стали развиваться средства разработки приложений для реа­лизации информационных систем .

Как следует из названия, архитектура CSA определяет два типа взаи­модействующих в сети компонентов: серверы и клиенты . Каждый из них яв­ляется комплексом взаимосвязанных прикладных программ. Серверы предос­тавляют ресурсы, необходимые пользователям. Клиенты используют эти ресурсы и предоставляют удобные пользовательские интерфейсы.

Термины «клиент» и «сервер» обозначают роли, которые играют раз­личные компоненты в распределенной среде вычислений. Компоненты «кли­ент» и «сервер» не обязательно должны работать на разных машинах, хотя чаще всего именно так и бывает – клиент-приложение находится на рабочей станции пользователя, а сервер – на специальной выделенной машине.

Клиент формирует запрос на сервер для выполнения соответствующих функций. Например, файл-сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к ним и передает данные клиенту. Обработка данных распределяется в том или ином соотношении между сервером и кли­ентом. В последнее время долю обработки, приходящуюся на клиента, стали называть «толщиной » клиента.

В современной архитектуре «клиент-сервер» выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы . Клиенты располагаются в системах (например, компьютерах), находящихся на рабо­чих местах пользователей. Данные, в основном, хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми прикладными программами, ко­торые взаимодействуют с клиентами, серверами и данными. Кроме этого, службы управляют процедурами распределенной обработки данных, инфор­мируют пользователей о происходящих в сети изменениях.

В зависимости от сложности выполняемых прикладных процессов и числа работающих клиентов различают двух- и трехуровневые архитектуры.

Наиболее простой является двухуровневая (Two-tier archi­tecture, англ. ) архи­тектура (рис.3.3). Здесь, клиенты выполняют простые операции обработки данных, отрабатывают интерфейс взаимодействия с сервером, обращаются к нему с запросами. Большую же часть задач обработки выполняет сервер, ко­торый для этих целей зачастую имеет базу данных (БД) и в этом случае на­зывается сервером базы данных . Сервер БД отвечает за хране­ние, управление и целостность данных, а также обеспечивает возможность одновременного дос­тупа нескольких пользователей. Клиентская часть представлена «тол­стым клиентом », то есть приложением, на котором сконцентрированы ос­новные правила работы системы и расположен программный пользова­тель­ский интерфейс.

При всей простоте построения такой архитектуры, она обладает серь­ёзными не­достатками, наиболее су­щественные из которых – высокие требо­вания к сетевым ресурсам и пропускной спо­собности сети, а также слож­ность обновления про­граммного обеспечения из-за логики взаимодействия, распределённой ме­жду клиентом и сервером БД. Кроме того, при большом количе­стве клиентов возрастают требования к аппаратному обеспечению сервера БД – самого дорогостоящего узла в лю­бой информационной системе.

Следующим шагом развития клиент-сервер­ной архитектуры стало внедрение среднего уровня, реализующего за­дачи управления механиз­мами доступа к БД (рис.3.4). В трехуровневой архитектуре (three-tierar­chitecture, англ. ) вместо единого сервера приме­няются серверы приложе­ний и серверы БД. Их ис­пользование позволяет резко увеличивать произ­водительность локальной сети.

Плюсы данной ар­хитектуры очевидны. На сервере приложений, стало возможно подклю­чать различные БД. Те­перь, сервер базы данных освобожден от задач распараллеливания работы между различными пользо­вателями, что существенно снижает его аппаратные требования. В такой си­туации оказалось возможным снизить требования к клиентским машинам за счет выполнения ресурсоемких операций сервером приложений и решающих теперь только задачи визуализации данных. Поэтому такой вариант CSA часто называют архитектурой «тонкого клиента ».

Но узким местом здесь, как и в двухуровневой CSA, остаются повы­шенные требования к пропускной способности сети, что накладывает жест­кие ограничения на использование таких систем в сетях с неустойчивой свя­зью и малой пропускной способностью (сети мобильной связи, GPRS, а в ряде случаев и Internet).

Дальнейшее развитие CSA связано с многоуровневой архитектурой (N-tier architecture, англ. ), которая использует средства разделения программ или распределенные объекты для разделения вычислительной нагрузки среди такого количества серверов приложений, которое необходимо при имею­щемся уровне нагрузки. При многоуровневой модели системы количество возможных клиентских мест значительно больше, чем при использовании двух- и трехзвенной моделей.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Служба тематических толковых словарей «Glossary Commander». (http://www.glossary.ru).

8. Альперович М. Еще раз об архитектуре «клиент-сервер». «Компьютер-Информ». 1997г., № 2

Оконечное оборудование [данных] – DTE, представляет собою тип сете­вых устройств, генерирующих или принимающих данные в соответствии с принятыми протоколами, выполняющих их обработку и хранение и функ­ционирующих под управлением прикладного процесса .

Наряду с оборудованием DTE, в сетях широко используется еще один тип оборудования – DCE (Data Commu­nication Equipment , англ. – комму­никационное оборудование ), не являющегося источником или конечным получателем данных.

Мультиплексор – устройство, создающее из нескольких отдельных информационных потоков общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи .

Демультиплексор – устройство, разделяющее суммарный агрегированный поток на несколько составляющих потоков.

Терминал - устройство для оперативного ввода и вывода информации, используемое при взаимодействии удалённого пользователя с вычислительной машиной или сетью.

Термин «мэйнфрейм » в общем случае имеет два толкования: 1. Большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ. 2. Компьютер с архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries .

Пиринговая – от английского peer-to-peer – равный с равным.

Сервер приложений – компьютер, позволяющий другим компьютерам запускать операционную систему и приложения с него, а не со своих локальных дисков.

Наиболее распространены следующие виды серверов: файл-серверы, северы баз данных, серверы печати, серверы электронной почты, WEB-серверы и другие. В последнее время интенсивно внедряются многофункциональные серверы приложений .

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Орский индустриальный колледж»

ОБЗОРНЫЕ ЛЕКЦИИ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

(наименование дисциплины)

Для специальности 080802 Прикладная информатика (по отраслям)

базовый

(уровень СПО)

Заместитель директора по учебной работе

В области информационных технологий обучения

ГОУ СПО «Орский индустриальный колледж» Черников Е.В.

Преподаватель ГОУ СПО «Орский индустриальный колледж» Катугин А.П.

Введение

Курс представляет собой введение в сетевую тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, сетевых компонентов в простой и доступной форме. Здесь приведены виды топологии, используемые для физического соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между информационными системами. Приводятся типы сетевого оборудования, их назначение и принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для организации сетей. Изучаются наиболее популярные сетевые операционные системы, их достоинства и недостатки. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.

Для подготовки курса проработан большой объем информации, расположенной на информационно-поисковых серверах Internet, и использовалась литература, приведенная в списке.

Правила выполнения лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются каждым студентом самостоятельно в полном объеме и согласно содержанию методических указаний.

Перед выполнением работы студент должен отчитаться перед преподавателем за выполнение предыдущей работы (сдать отчет).

Студент должен на уровне понимания и воспроизведения предварительно усвоить необходимую для выполнения лабораторных работ теоретическую и практическую информацию.

Студент, получивший положительную оценку и сдавший отчет по предыдущей лабораторной работе, допускается к выполнению следующей работы.

Студент, пропустивший лабораторную работу по уважительной либо неуважительной причине, закрывает задолженность в процессе выполнения последующих практических работ.

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №1

Основные определения и термины. Архитектура сетей.

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Сети обычно находится в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:

Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

Сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

Каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

Различного рода преобразователи сигналов;

Сетевое оборудование.

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем . На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей:

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи .

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться – рабочая станция (client) . Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера ), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Рис. 0.1 Информационные и коммуникационные сети

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом .

Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.

Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.

Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком . Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа . Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).

В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией . Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер , архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д. Все эти понятия будут рассмотрены более подробно при дальнейшем изучении курса.

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

Архитектура терминал – главный компьютер;

Одноранговая архитектура;

Архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

Рис. 0.2 Архитектура терминал – главный компьютер

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.

Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.

Рис. 0.3 Одноранговая архитектура

Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

Они легки в установке и настройке;

Отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

Пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

Малая стоимость и легкая эксплуатация;

Минимум оборудования и программного обеспечения;

Нет необходимости в администраторе;

Хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса , которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры «терминал – главный компьютер» или архитектуры «клиент – сервер».

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 1.4). Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты .

Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.

Рис. 0.4 Архитектура клиент – сервер

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом . Им может быть программа или пользователь. На рис. 1.5 приведен перечень сервисов в архитектуре клиент – сервер.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя . Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

Рис. 0.5 Модель клиент-сервер

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО ), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

NetWare фирмы Novel;

Windows NT фирмы Microsoft;

UNIX фирмы AT&T;

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверовимеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервервладеет главными ресурсами сети,к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

Позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

Обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

Эффективный доступ к сетевым ресурсам;

Пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

Неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;

Требуют квалифицированного персонала для администрирования;

Имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

Количество пользователей не превышает десяти;

Все машины находятся близко друг от друга;

Имеют место небольшие финансовые возможности;

Нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;

Нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент серверную сеть, если:

Количество пользователей превышает десяти;

Требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

Необходим специализированный сервер;

Нужен доступ к глобальной сети;

Требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №2

Семиуровневая модель OSI.

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень моделиOSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Рис. 0.2 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Модель OSI можно разделить на две различных модели, как показано на рис.2.2:

Горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

Вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

Рис. 0.2 Схема взаимодействия компьютеров в базовой эталонной модели OSI

Каждый уровень компьютера–отправителя взаимодействует с таким же уровнем компьютера-получателя, как будто он связан напрямую. Такая связь называется логической или виртуальной связью. В действительности взаимодействие осуществляется между смежными уровнями одного компьютера.

Итак, информация на компьютере-отправителе должна пройти через все уровни. Затем она передается по физической среде до компьютера–получателя и опять проходит сквозь все слои, пока не доходит до того же уровня, с которого она была послана на компьютере-отправителе.

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной модели соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов прикладных программ API (Application Programming Interface).

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет (packet) – это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 2.3, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.

На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

Рис. 0.3 Формирование пакета каждого уровня семиуровневой модели

Каждый уровень модели выполняет свою функцию. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Отдельные уровни модели OSI удобно рассматривать как группы программ , предназначенных для выполнения конкретных функций . Один уровень, к примеру, отвечает за обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.

Каждый уровень обеспечивает сервис для вышестоящего уровня, запрашивая в свою очередь, сервис у нижестоящего уровня. Верхние уровни запрашивают сервис почти одинаково: как правило, это требование маршрутизации каких-то данных из одной сети в другую. Практическая реализация принципов адресации данных возложена на нижние уровни.

Рассматриваемая модель определяет взаимодействие открытых систем разных производителей в одной сети. Поэтому она выполняет для них координирующие действия по:

Взаимодействию прикладных процессов;

Формам представления данных;

Единообразному хранению данных;

Управлению сетевыми ресурсами;

Безопасности данных и защите информации;

Диагностике программ и технических средств.

На рис. 2.4 приведено краткое описание функций всех уровней.

Рис. 0.4 Функции уровней

ОБЗОРНАЯ ЛЕКЦИЯ №3