Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в усовершенствовании взаимодействия сетей связи. Общий глобальный шлюз (ОГШ) обеспечивает взаимодействие между первой сетью и второй сетью, так что мобильная станция, являющаяся абонентом в первой сети, может попасть во вторую сеть и быть аутентифицирована для использования второй сети. ОГШ получает параметры аутентификации от мобильной станции и определяет, удовлетворяют ли эти параметры аутентификации критериям аутентификации ОГШ. Если да, то ОГШ обращается к первой сети и запоминает информацию аутентификации из первой сети для последующих обращений к первой сети мобильной станцией. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2339188

По данной заявке приоритет испрашивается по дате предварительной заявки на патент США № 60/455909, поданной 18 марта 2003 г.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к системам беспроводной связи, в частности к системам, которые позволяют обеспечить межсетевое взаимодействие между первой сетью и второй сетью.

Уровень техники

Множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР) (CDMA) является цифровой беспроводной технологией, которая по своей природе имеет относительно большую пропускную способность полосы частот, т.е. которая по своему существу позволяет обслуживать больше телефонных вызовов на полосу частот, нежели другие технологии беспроводной связи. Кроме того, принципы расширенного спектра МДКР по своей природе обеспечивают безопасную связь. Патент США № 4901307, включенный сюда посредством ссылки, излагает подробности системы МДКР, которую можно использовать для передачи как речевых вызовов, так и неречевых компьютерных данных.

Несмотря на преимущества МДКР существуют и иные беспроводные системы, которые используют другие принципы. К примеру, на большей части Земли используется GSM (глобальная система мобильной связи - ГСМС), которая применяет вариант множественного доступа с временным разделением каналов.

Используются ли принципы МДКР или иные принципы, системы беспроводной связи можно представлять как имеющие два основных компонента, а именно - беспроводную сеть радиодоступа (СРД) (RAN) и базовую инфраструктуру, которая осуществляет связь с СРД и с внешними системами, такими как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП) (PSTN), интернет (в частности - хотя и не исключительно - для передачи данных) и т.п. Эта базовая инфраструктура, связанная с различными беспроводными технологиями, может быть очень дорогостоящей как в терминах аппаратного обеспечения, так и в терминах разработки протоколов связи для поддержания конкретизированного, как правило специфичного для системы переключения, абонирования с сопутствующими аутентификацией и слежением за вызовом, и биллинга. Следовательно, протоколы связи одной беспроводной системы (в случае GSM это протоколы GSM, а в случае МДКР, такой как cdma2000-1x, это протоколы IS-41) могут быть несовместимы с протоколами другой системы без дорогостоящих чрезмерных изменений в базовой инфраструктуре одной или другой системы.

Было бы желательно обеспечить межсетевое взаимодействие между сетью МДКР и сетью GSM, обеспечивая посредством этого использование СРД, основанной на МДКР, с присущими ее преимуществами, и обеспечивая использование базовой инфраструктуры, основанной на GSM, поскольку GSM существует на большей части Земли.

Тем самым двухрежимной мобильной станции может быть предоставлена возможность преимущественно взаимодействовать с базовой инфраструктурой GSM, когда находится, например, в Европе, и использовать инфраструктуру МДКР, когда она находится, например, в Соединенных Штатах.

Раскрытие изобретения

В одном аспекте настоящего изобретения для поддержания связи между первой сетью и второй сетью, чтобы дать возможность мобильной станции (МС) (MS), являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, выполняется общий глобальный шлюз (ОГШ) (GGG), содержащий базу данных, выполненную для хранения идентификатора мобильной станции, и логический блок, выполненный для исполнения программной логики, чтобы получить аутентифицирующую информацию из первой сети на основании идентификатора мобильной станции.

В другом аспекте настоящего изобретения общий глобальный шлюз (ОГШ) содержит средство для хранения идентификации мобильной станции и средство для исполнения программной логики, чтобы получить информацию аутентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции.

В еще одном аспекте настоящего изобретения способ беспроводной связи между первой сетью и второй сетью, чтобы дать возможность мобильной станции (МС) (MS), являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, содержит шаги, в которых запоминают идентификацию мобильной станции, получают информацию аутентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции, запоминают информацию аутентификации из первой сети в общем глобальном шлюзе (ОГШ) и используют запомненную информацию аутентификации из первой сети для аутентификации мобильной станции.

В еще одном аспекте настоящего изобретения машиночитаемый носитель, содержащий программу команд, исполняемых компьютерной программой для выполнения способа беспроводной связи между первой сетью и второй сетью, чтобы дать возможность мобильной станции (МС) (MS), являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, при этом способ содержит шаги, в которых запоминают идентификацию мобильной станции, получают информацию аутентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции, запоминают информацию аутентификации из первой сети в общем глобальном шлюзе (ОГШ) и используют запомненную информацию аутентификации из первой сети для аутентификации мобильной станции.

Понятно, что другие варианты осуществления настоящего изобретения станут более очевидны для специалистов из нижеследующего подробного описания, в котором различные варианты осуществления изобретения показаны и описаны посредством иллюстраций. Как будет понятно, изобретение допускает иные и отличные варианты осуществления, а некоторые его детали могут модифицироваться в различных иных отношениях, и все это без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание должны рассматриваться как иллюстративные по своей природе, а не ограничивающие.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает блок-схему системы беспроводной связи, содержащей сеть МДКР, сеть GSM, общий глобальный шлюз (ОГШ) и мобильные станции.

Фиг. 2а и 2b показывают блок-схему алгоритма аутентификации и обращения к первой сети в случае роуминга во второй сети в соответствии с вариантом осуществления.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится в общем к системам беспроводной связи, а в частности к системам, которые позволяют обеспечить межсетевое взаимодействие между первой сетью и второй сетью. Фиг. 1 показывает первую сеть - сеть 12 МДКР, взаимодействующую со второй сетью - сетью 14 GSM, в соответствии с вариантом осуществления.

Фиг. 1 показывает блок-схему системы 10 беспроводной связи, содержащей сеть 12 МДКР, сеть 14 GSM, общий глобальный шлюз (ОГШ) 16 и мобильные станции 18, 20, 22, 24. Мобильная станция 20 включает в себя модуль 26 идентификации абонента (МИА) (SIM). Мобильная станция 24 МДКР включает в себя МИА 28. МИА 26, 28 являются съемными, соединенными с мобильными станциями 20, 24 соответственно, согласно известным в технике принципам. В варианте осуществления, включающем в себя сеть GSM, ОГШ называется глобальным шлюзом GSM.

ОГШ 16 обеспечивает взаимодействие между сетью 12 МДКР и сетью 14 GSM. ОГШ включает в себя приемопередатчик (не показан), который позволяет ему посылать и принимать сообщения к сети 12 МДКР и сети 14 GSM и от них.

В варианте осуществления сеть МДКР представляет собой сеть ANSI-41. Для специалистов было бы очевидно, что сеть 12 МДКР может быть любой из множества сетей МДКР, включая, но не ограничиваясь ими, cdma200-1x и cdma200-1xEV-DO.

Для специалистов было бы очевидно также, что сеть 14 GSM может быть любой из множества сетей GSM последующих сетей, включая, но не ограничиваясь ими, общие пакетные радиоуслуги (ОПРУ) (GPRS), универсальную мобильную систему связи (УМСС) (UMTS) и широкополосный МДКР (ШМДКР) (W-CDMA).

Далее, для специалистов будет очевидно, что сети 12, 14 не ограничиваются GSM и МДКР. К примеру, сети 12, 14 могли бы быть сетями 802.11, WiMax или интернет-протокола (IP). Сеть 12 МДКР и сеть 14 GSM определены на фиг. 1 для целей иллюстрации. В варианте осуществления, если одна из этих двух сетей 12, 14 является сетью GSM, GGG можно было бы рассматривать как акроним для глобального шлюза GSM (GSM Global Gateway).

Сеть 14 GSM содержит ядро 30 GSM и сеть 32 радиодоступа GSM. Ядро 30 GSM содержит регистр 34 абонентов GSM (РА GSM) (HLR GSM), центр 36 аутентификации GSM (ЦАу GSM) (GSM AuC), центр 38 службы коротких сообщений GSM (ЦСКС GSM) (GSM SMSC) и центр 40 мобильной коммутации шлюза GSM (ЦМКШ GSM) (GSM GMSC). Сеть 12 МДКР содержит регистр 42 абонентов МДКР (РА МДКР) (CDMA HLR), центр 44 аутентификации МДКР (ЦАу МДКР) (CDMA AuC), центр 46 мобильной коммутации МДКР (ЦМК МДКР) (CDMA MSC) и связанную сеть 48 радиодоступа МДКР (СРД МДКР) (CDMA RAN).

В отношении мобильной станции GSM, являющейся абонентом ядра 20 МДКР, ОГШ 16 функционирует как регистр 50 посетителей (РП) (VLR) для сети 14 GSM. В отношении мобильной станции 24 МДКР, являющейся абонентом в ядре 30 GSM, ОГШ 16 функционирует как регистр 52 посетителей (РП) для сети 12 МДКР.

Мобильные станции 18, 20, 22, 24 не обязательно должны быть абонентами в обеих базовых инфраструктурах 12, 14 и могут быть абонентами только в одной из базовых инфраструктур 12, 14.

В отношении как мобильной станции GSM, являющейся абонентом в ядре 30 МДКР, так и мобильной станции МДКР, являющейся абонентом в ядре 24 GSM, ОГШ 16 функционирует как центр 54 службы коротких сообщений (ЦСКС) (SMSC). Для специалистов было бы очевидно, что ОГШ 16 может включать в себя ЦСКС 54 или связываться с ним.

В варианте осуществления ОГШ 16 включает в себя сервисный центр, который посылает и принимает сообщения IP. Для специалистов было бы ясно, что ОГШ 16 может включать в себя любой известный в уровне техники сервисный центр, чтобы посылать и принимать сообщения в протоколе этого сервисного центра. В варианте осуществления посредством ОГШ 16 может быть послано и принято сообщение, при этом сообщения доставляют услуги, которые обеспечиваются первой сетью и которые могут не обеспечиваться второй сетью.

Мобильные станции 18, 20 поддерживают протокол сигнализации GSM, процедуру аутентификации GSM и службу коротких сообщений GSM. Аналогично, мобильные станции 22, 24 поддерживают протокол сигнализации МДКР, процедуру аутентификации МДКР и службу коротких сообщений МДКР.

В процессе регистрации мобильной станции МДКР, являющейся абонентом ядра 24 GSM, ОГШ действует как контроллер аутентификации в сети МДКР, но аутентифицирует мобильную станцию 24 с помощью механизма аутентификации GSM. Аналогично, в процессе регистрации мобильной станции GSM, являющейся абонентом ядра 20 МДКР, ОГШ действует как контроллер аутентификации в сети GSM, но аутентифицирует мобильную станцию 20 с помощью механизма аутентификации МДКР.

ОГШ действует как центр сообщений через центр 54 службы коротких сообщений. В сети МДКР сообщения СКС направляются к мобильной станции 24 и от нее с помощью механизма СКС МДКР. Аналогично, в сети GSM сообщения СКС маршрутизируются к мобильной станции 20 или от нее с помощью механизма СКС МДКР.

ОГШ 16 принимает сообщение местоположения от мобильных станций 20, 24. ОГШ использует идентификатор в сообщении местоположения, чтобы получить информацию аутентификации и знать, какой РА/ЦАу нуждается в запрашивании.

Поступающий вызов к зарегистрированному абоненту 24 GSM прибывает к ЦМК 40 шлюза GSM (ЦМКШ GSM) в домашней сети 14 GSM абонента. ЦМКШ 40 запрашивает РП 50 GSM определить местоположение абонента 24, который находится в сети 12 МДКР. Это местоположение абонента 24 с позиции РП 50 GSM находится в ОГШ 16, который представляется РМП GSM. Когда РП 50 GSM запрашивает маршрутизирующую информацию от ОГШ 16, ОГШ 16 запрашивает маршрутизирующую информацию от обслуживающего РП 52 МДКР, и тем самым вызов маршрутизируется к ЦМК 46 МДКР.

Аналогично, поступающий вызов к зарегистрированному абоненту 20 МДКР прибывает к ЦМК 46 МДКР в домашней сети 12 МДКР абонента. ЦМК 46 МДКР запрашивает РП 52 МДКР определить местоположение абонента 20, который находится в сети 14 GSM. Это местоположение абонента 20 МДКР с позиции РП 52 МДКР находится в ОГШ 16, который представляется РМП МДКР. Когда РП 52 МДКР запрашивает маршрутизирующую информацию от ОГШ 16, ОГШ 16 запрашивает маршрутизирующую информацию от обслуживающего РП 50 GSM, и тем самым вызов маршрутизируется к ЦМКШ 40 GSM.

Основанные на МДКР мобильные станции 22, 24 осуществляют связь с центром 46 мобильной коммутации (ЦМК) МДКР с помощью сети 48 радиодоступа (СРД) МДКР в соответствии с известными в технике принципами МДКР. В варианте осуществления ЦМК 46 МДКР представляет собой ЦМК IS-41.

Аналогично, основанные на GSM мобильные станции 18, 20 осуществляют связь с центром 40 мобильной коммутации GSM (ЦМК GSM) с помощью СРД 32 GSM в соответствии с известными в технике принципами GSM.

В соответствии с известными в технике принципами МДКР, СРД 48 МДКР включает в себя базовые станции и контроллеры базовых станций. В варианте осуществления показанная на фиг. 1 СРД 48 МДКР использует cdma2000 и в частности использует cdma2000 1x, cdma2000 3x или принципы высокоскоростной передачи данных (ВПД) (HDR) cdma2000.

В соответствии с известными в технике принципами GSM, СРД 32 GSM включает в себя базовые станции и контроллеры базовых станций. В варианте осуществления СРД 32 GSM использует либо GSM, GPRS, EDGE, UMTS, либо принципы ШМДКР.

Базовая инфраструктура МДКР, содержащая ЦМК 46 МДКР и СДР 48 МДКР, может включать в себя или может обращаться к центру 44 аутентификации МДКР (ЦАу МДКР) и регистру 42 абонентов МДКР (РА МДКР) в соответствии с известными в технике принципами МДКР, чтобы аутентифицировать абонентскую мобильную станцию 22 и собрать финансовую и биллинговую информацию, как требуется конкретной базовой инфраструктурой МДКР.

Аналогично, ядро 30 GSM может включать в себя или обращаться к центру 36 аутентификации GSM (ЦАу GSM) и регистру 34 абонентов (РА GSM) в соответствии с известными в технике принципами GSM, чтобы аутентифицировать абонентскую мобильную станцию 22 и собрать финансовую и биллинговую информацию, как требуется конкретной базовой инфраструктурой GSM.

СКС 46 МДКР использует ОГШ 16 для связи с сетью 14 GSM. Сеть 14 GSM может включать в себя или обращаться к центру 36 аутентификации GSM и регистру 34 абонентов (РА GSM) в соответствии с известными в технике принципами GSM, чтобы аутентифицировать абонентскую мобильную станцию 24 и собрать финансовую и биллинговую информацию, как требуется конкретной базовой инфраструктурой GSM.

Аналогично, ЦСКС 40 GSM использует ОГШ 16 для связи с сетью 12 МДКР. Сеть 12 МДКР может включать в себя или обращаться к центру 44 аутентификации МДКР и регистру 42 абонентов (РА) в соответствии с известными в технике принципами МДКР, чтобы аутентифицировать абонентскую мобильную станцию 20 и собрать финансовую и биллинговую информацию, как требуется конкретной сетью 12 МДКР.

Как ядро 30 GSM, так и базовая инфраструктура МДКР могут осуществлять связь с сетью, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП) (PSTN) и (или) сеть интернет-протокола (IP).

В отношении мобильной станции 24 МДКР, являющейся абонентом в ядре 30 GSM, ОГШ 16 функционирует как РП 50 для сети 14 GSM. ОГШ 16 отвечает требованиям протокола GSM для РП 50. ОГШ 16 взаимодействует с сетевыми элементами ядра GSM, такими как РА 34 GSM и ЦСКС 38 GSM согласно спецификациям GSM за исключением того, что ОГШ 16 маршрутизирует поступающие вызовы в сеть 12 МДКР. РП 50 GSM также выполняет обновление местоположений с сетью 14 GSM, когда мобильная станция регистрируется в сети 12 МДКР. В этом смысле ОГШ 16 действует как РП для всей сети 12 МДКР.

В отношении мобильной станции 20 GSM, являющейся абонентом в сети 12 МДКР, ОГШ 16 функционирует как РП 52 для сети 12 МДКР. ОГШ 16 отвечает требованиям протокола МДКР для РП 52. ОГШ 16 взаимодействует с сетевыми элементами ядра МДКР, такими как РА 42 МДКР и ЦКС 46 МДКР согласно спецификациям МДКР за исключением того, что ОГШ 16 маршрутизирует поступающие вызовы в сеть 12 МДКР. РП 52 МДКР также выполняет обновление местоположений с сетью 12 МДКР, когда мобильная станция регистрируется в сети 14 GSM. В этом смысле ОГШ 16 действует как РП для всей сети 14 GSM.

Когда мобильная станция, которая находится в сети 12 МДКР, вызывается из сети 14 GSM, этот вызов маршрутизируется к РП 52 МДКР в ОГШ 16 по стандартным спецификациям. ОГШ 16 маршрутизирует вызов в сеть 12 МДКР. Сеть 12 МДКР окончательно маршрутизирует вызов в ЦКС 46 МДКР, обслуживающий мобильную станцию. Аналогично, если СКС маршрутизируется в сеть 12 МДКР из сети 14 GSM, ОГШ 16 маршрутизирует это сообщение в центр сообщений (не показано) в сети 12 МДКР.

Когда мобильная станция, которая находится в сети 14 GSM, вызывается из сети 12 МДКР, этот вызов маршрутизируется к РП 50 GSM в ОГШ 16 по стандартным спецификациям. ОГШ 16 маршрутизирует вызов в сеть 14 GSM. Сеть 14 GSM окончательно маршрутизирует вызов в ЦСКС 40 GSM, обслуживающий мобильную станцию. Аналогично, если СКС маршрутизируется в сеть 14 GSM из сети 12 МДКР, ОГШ 16 маршрутизирует это сообщение в ЦСКС GSM в сети 14 GSM.

Когда мобильная станция регистрируется в сети 12 МДКР, сеть 12 МДКР посылает указание обновления местоположения в сеть 14 GSM. РП 50 GSM затем выполняет обновление как по стандартным спецификациям с базовой сетью 14 GSM.

Когда мобильная станция регистрируется в сети 14 GSM, сеть 14 GSM посылает указание обновления местоположения в сеть 12 МДКР. РП 52 МДКР затем выполняет обновление как по стандартным спецификациям с сетью 12 МДКР.

В отношении мобильной станции 24 МДКР, которая является абонентом ядра 30 GSM, ОГШ 16 действует как РП 52 в сети 12 МДКР. РП 52 МДКР должен отвечать требованиям протокола РП для роуминга GSM в МДКР. Важной частью информации о том, что поддерживает РП 52, является адрес ЦКС 46 МДКР, обслуживающего мобильную станцию 24. Когда РП 50 GSM в ОГШ 16 маршрутизирует вызов на сторону 12 МДКР, РП 52 МДКР будет далее маршрутизировать его к обслуживающему ЦКС 46.

В отношении мобильной станции 20 GSM, которая является абонентом сети 12 МДКР, ОГШ 16 действует как РП 50 в сети 14 GSM. РП 50 GSM должен отвечать требованиям протокола РП для роуминга МДКР в GSM. Важной частью информации о том, что поддерживает РП 50, является адрес ЦСКС 40 GSM, обслуживающего мобильную станцию 20. Когда РП 52 МДКР в ОГШ 16 маршрутизирует вызов на сторону 14 GSM, РП 50 GSM будет далее маршрутизировать его к обслуживающему ЦКС 40.

ОГШ действует как центр аутентификации (ЦАу) в сети МДКР для абонентов 24 GSM. ЦАу 44 в сети 12 МДКР отвечает за аутентификацию мобильной станции и разрешает/запрещает доступ к сетевым ресурсам. Функция ЦАу в ОГШ заключается не в вызове ключа А, предоставляемого в ОГШ или МС. Вместо этого ОГШ использует удостоверения аутентификации GSM и способ аутентификации GSM посредством сигнализации GSM для аутентификации мобильной станции 24. ОГШ реагирует на достоверные сообщения, которые могут быть получены ЦАу 44 МДКР.

ОГШ действует как центр аутентификации (ЦАу) в сети GSM для абонентов 20 МДКР. ЦАу 36 в сети 14 GSM отвечает за аутентификацию мобильной станции и разрешает/запрещает доступ к сетевым ресурсам. Функция ЦАу в ОГШ заключается не в вызове ключа А, предоставляемого в ОГШ или МС. Вместо этого ОГШ использует удостоверения аутентификации МДКР и способ аутентификации МДКР посредством сигнализации МДКР для аутентификации мобильной станции 20. ОГШ реагирует на достоверные сообщения, которые могут быть получены ЦАу 36 GSM.

ОГШ 16 действует как центр сообщений (ЦС) (МС) в сети 12 МДКР и маршрутизирует сообщения СКС между мобильной станцией 24 МДКР и ЦСКС 40 GSM с помощью механизма СКС GSM.

Аналогично, ОГШ 16 действует как центр сообщений (ЦС) (МС) в сети 14 GSM и маршрутизирует сообщения СКС между мобильной станцией 20 GSM и ЦКС 46 МДКР с помощью механизма СКС МДКР.

МС 24 МДКР должна иметь достоверную идентификацию в сети МДКР. Если эта идентификация отличается от международной идентификации мобильных абонентов (МИМА) (IMSI) (т.е. если сеть МДКР не использует истинной МИМА), тогда ОГШ обеспечивает отображение между идентификацией МДКР и МИМА GSM. Специалистам понятно, что можно использовать известный в технике метод/способ для уникальной идентификации мобильной станции 24.

МС 20 GSM должна иметь достоверную идентификацию в сети GSM. В варианте осуществления эта идентификация является МИМА GSM (т.е. если сеть МДКР не использует истинной МИМА). Если идентификация в сети GSM отличается от идентификации в сети МДКР, тогда ОГШ обеспечивает отображение между идентификацией GSM и идентификацией МДКР. Специалистам понятно, что можно использовать известный в технике метод/способ для уникальной идентификации мобильной станции 20.

В неограничивающем варианте осуществления мобильные станции 18, 20 являются мобильными телефонами, изготовленными компанией Kyocera, Samsung или иным производителем, который использует принципы GSM интерфейсы эфирной связи «по эфиру» (ПЭ) (ОТА) GSM. В неограничивающем варианте осуществления мобильные станции 22, 24 являются мобильными телефонами, изготовленными компанией Kyocera, Samsung или иным производителем, который использует принципы GSM интерфейсы эфирной связи «по эфиру» (ПЭ) (ОТА) GSM. Настоящее изобретение, однако, применимо к другим мобильным станциям, таким как переносные компьютеры, беспроводные трубки или телефоны, приемопередатчики данных или приемники пейджинга и определения местоположения. Мобильные станции могут быть ручными или портативными, например установленными в движущихся экипажах (в том числе легковых и грузовых автомобилях, лодках, самолетах, поездах), как желательно. Однако, хотя устройства беспроводной связи рассматриваются в общем как мобильные, следует понимать, что настоящее изобретение может быть применено к «фиксированным» блокам в некоторых воплощениях. К тому же настоящее изобретение применимо к модулям или модемам данных, используемым для переноса речевой информации и (или) информации данных, в том числе оцифрованной видеоинформации, и может осуществлять связь с другими устройствами с помощью проводных или беспроводных линий. Далее, могут использоваться команды, чтобы заставить модемы или модули работать заранее заданным скоординированным или связанным образом для переноса информации по множеству каналов связи. Устройства беспроводной связи иногда называются также пользовательскими терминалами, мобильными станциями, мобильными блоками, абонентскими блоками, мобильными радиоустройствами или радиотелефонами, беспроводными блоками или просто «пользователями» и «мобильниками» в некоторых системах связи.

Фиг. 2а и 2b показывают блок-схему алгоритма для аутентификации и обращения к первой сети при роуминге во второй сети в соответствии с вариантом осуществления. На шаге 202 мобильная станция 22 (МС) попадает в область МДКР и процесс управления переходит к шагу 204. На шаге 204 мобильная станция 24 инициирует обращение системы регистрации и процесс управления переходит к шагу 206. На шаге 206 мобильная станция посылает сообщение регистрации к ЦКС 46 второй сети через СРД 48 второй сети и процесс управления переходит к шагу 208.

Обращение к системе регистрации представляет собой сообщение к ЦКС 46 через СРД 48, причем сообщение включает в себя идентификацию мобильной станции. В варианте осуществления идентификация мобильной станции может быть обеспечена посредством SIM 28. В варианте осуществления идентификацией мобильной станции 24 является МИМА. В варианте осуществления идентификация мобильной станции 24 представляет собой мобильный идентификационный номер (МИН) (MIN).

На шаге 208 ЦСК 46 определяет на основании идентификации мобильной станции сетевой абонемент, т.е. является ли мобильная станция 24 абонентом второй сети или первой сети. В варианте осуществления, в котором идентификация мобильной станции 24 представляет собой МИМА, ЦКС 46 может выполнить это определение, потому что МИМА среди прочей информации содержит код, представляющий страну и сеть, в которой эта мобильная станция является абонентом. Процесс управления переходит к шагу 210.

На шаге 210 ЦКС 46 второй сети определяет абонент мобильной станции из идентификации мобильной станции. На шаге 210 ЦКС 46 второй сети проверяет, является ли мобильная станция 24 абонентом второй сети. Если мобильная станция 24 является абонентом второй сети, то мобильная станция 22 аутентифицируется с помощью принципов базовой инфраструктуры второй сети, используя РА 42 и ЦАу 44 на шаге 212. Если мобильная станция 24 является абонентом первой сети 14, то ЦКС 46 второй сети посылает идентификацию и местоположение мобильной станции с параметрами аутентификации к ОГШ на шаге 212. Процесс управления переходит к шагу 214.

На шаге 214 делается проверка, чтобы определить, находит ли ОГШ 16 идентификацию мобильной станции в базе данных ОГШ (не показано) и удовлетворяют ли параметры аутентификации критериям аутентификации ОГШ. Если нет, на шаге 216 ОГШ 16 посылает к мобильной станции через ЦКС 46 и СРД 48 второй сети сообщение, указывающее, что мобильная станция не аутентифицируется. Если результат проверки положительный, то на шаге 218 ОГШ 16 посылает идентификацию и местоположение мобильной станции с параметрами аутентификации к ядру первой сети и процесс управления переходит к шагу 220.

ОГШ включает в себя логический блок (не показано) для исполнения программной логики. Специалистам понятно, что логический блок может включать в себя универсальный процессор, специализированный процессор и (или) встроенные программы.

На шаге 220 делается проверка, чтобы определить, находит ли ядро первой сети идентификацию мобильной станции в РП первой сети и что параметры аутентификации отвечают критериям аутентификации первой сети. Если нет, то на шаге 222 ядро первой сети посылает к мобильной станции через ЦКС 46 и СРД 48 второй сети сообщение, указывающее, что мобильная станция не аутентифицируется. Если результат этот проверки положительный, то на шаге 224 ядро первой сети обновляет местоположение мобильной станции и посылает сообщение аутентификации с параметрами аутентификации первой сети к ОГШ 16 и процесс управления переходит к шагу 226.

На шаге 226 ОГШ 16 запоминает параметры аутентификации первой сети для последующих обращений мобильной станцией. Таким образом, может быть не нужно исполнять всю процедуру аутентификации при последующем обращении, что означает, что можно не обращаться к ядру первой сети. Процесс управления переходит к шагу 228.

На шаге 228 ОГШ 16 посылает сообщение аутентификации к ЦКС 46 второй сети и ЦКС 46 посылает сообщение аутентификации к мобильной станции через СРД 48 второй сети. Процесс управления переходит к шагу 230.

Спустя некоторое время на шаге 230 мобильная станция вновь обращается к первой сети и процесс управления переходит к шагу 232.

На шаге 232 делается проверка, чтобы определить, продолжают ли параметры аутентификации отвечать критериям аутентификации ОГШ. Если нет, то на шаге 234 ОГШ 16 посылает сообщение к мобильной станции через ЦКС 46 и СРД 48 второй сети. Если результат проверки положительный, на шаге 236 мобильная станция обращается к первой сети. Процесс управления переходит к шагу 230 для следующего раза, когда мобильная станция обращается к первой сети.

Хотя частное взаимодействие между сетью МДКР и сетью GSM, как показано здесь и подробно описано, полностью способно достигать вышеуказанных целей изобретения, следует понимать, что это предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения и он, таким образом, представляет предмет, который широко подразумевается настоящим изобретением, и что объем настоящего изобретения полностью охватывает другие варианты осуществления, которые могут стать очевидны для специалистов, и что объем настоящего изобретения должен соответственно ограничиваться ничем иным как приложенной формулой изобретения, в которой ссылки на элемент в единственном числе направлены не на то, чтобы подразумевать «один и только один», если только это не указано в явном виде, а на «один или несколько». Все структурные и функциональные эквиваленты для элементов вышеописанного предпочтительного варианта осуществления, которые уже известны или станут известны специалистам, специально включены сюда посредством ссылки и предназначены быть охваченными настоящей формулой изобретения. Кроме того, для устройства или способа не обязательно обращаться к каждой и любой проблеме, которую пытается решить настоящее изобретение, чтобы они были охвачены настоящей формулой изобретения. Далее, никакие элементы, компоненты или шаги способа в настоящем описании не подразумеваются быть общедоступными независимо от того, выражен ли этот элемент, компонент или шаг способа явным образом в формуле изобретения. Никакой элемент формулы изобретения здесь не должен толковаться по условиям шестого абзаца § 112 из 35 USC, если только этот элемент не выражен явно с помощью выражения «средство для» или - в случае пункта формулы изобретения на способ - этот элемент не выражен как «шаг» вместо «действие».

Шаги способа могут меняться местами без отхода от объема изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Общий глобальный шлюз (ОГШ), выполненный для поддержания связи между первой сетью и второй сетью, чтобы дать возможность мобильной станции (МС), являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, содержащий: базу данных, выполненную для запоминания идентификации мобильной станции; и логический блок, выполненный для исполнения программной логики, чтобы получать информацию аутентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции.

2. ОГШ по п.1, который также содержит регистр местоположения, выполненный для запоминания местоположения мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, поступающий на мобильную станцию из первой сети, в поступающий вызов к мобильной станции через ОГШ.

3. ОГШ по п.1, в котором логический блок также выполнен для определения того, удовлетворяют ли параметры аутентификации из мобильной станции критериям аутентификации ОГШ.

4. ОГШ по п.1, который также содержит сервисный центр, выполненный для отправки и приема сообщений ко второй сети и из нее согласно формату сообщений сервисного центра.

5. ОГШ по п.2, который также содержит второй регистр местоположения, выполненный для запоминания местоположения мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, исходящий из мобильной станции в первую сеть, в исходящий вызов из мобильной станции через ОГШ.

6. ОГШ по п.4, в котором сервисный центр выполнен для отправки и приема сообщений Интернет-протокола (IP) во вторую сеть и из нее.

7. ОГШ по п.4, в котором сервисный центр является центром службы коротких сообщений (ЦСКС), выполненным для отправки и приема сообщений во вторую сеть и из нее.

8. ОГШ по п.4, в котором сообщения доставляют услуги, которые обеспечиваются первой сетью и которые могут не обеспечиваться второй сетью.

9. ОГШ по п.7, в котором ЦСКС выполнен для отправки и приема сообщений СКС, чтобы проверять достоверность абонента в сети.

10. Общий глобальный шлюз (ОГШ), выполненный для поддержания связи между первой сетью и второй сетью, чтобы дать возможность мобильной станции (МС), являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, содержащий: средство для запоминания идентификации мобильной станции и средство для исполнения программной логики, чтобы получать информацию аутентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции.

11. ОГШ по п.10, который также содержит средство для запоминания местоположения мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, поступающий на мобильную станцию из первой сети, в поступающий вызов к мобильной станции через ОГШ.

12. ОГШ по п.10, в котором средство для исполнения программной логики выполнено для определения того, удовлетворяют ли параметры аутентификации из мобильной станции критериям аутентификации ОГШ.

13. ОГШ по п.11, который также содержит средство для отправки и приема службы коротких сообщений (СКС) во вторую сеть и из нее.

14. ОГШ по п.11, который также содержит средство для запоминания местоположения мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, исходящий из мобильной станции в первую сеть, в исходящий вызов из мобильной станции через ОГШ.

15. Способ беспроводной связи между первой сетью и второй сетью, дающий возможность мобильной станции, являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, содержащий следующие шаги: запоминание идентификации мобильной станции; получение информации идентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции; запоминание информации аутентификации из первой сети в общем глобальном шлюзе (ОГШ) и использование запомненной информации аутентификации из первой сети для аутентификации мобильной станции.

16. Способ по п.15, который также содержит шаг, на котором запоминают местоположение мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, поступающий на мобильную станцию из первой сети, в поступающий вызов к мобильной станции через ОГШ.

17. Способ по п.15, который также содержит шаг, на котором определяют, удовлетворяют ли параметры аутентификации из мобильной станции критериям аутентификации ОГШ.

18. Способ по п.15, который также содержит шаг, на котором осуществляют связь непосредственно из мобильной станции в первую сеть после того, как мобильная станция аутентифицирована в первой сети.

19. Способ по п.15, который также содержит шаг, на котором отправляют и принимают службы коротких сообщений (СКС) во вторую сеть и из нее.

20. Способ по п.16, который также содержит шаг, на котором запоминают местоположение мобильной станции, чтобы дать возможность маршрутизировать вызов, исходящий из мобильной станции в первую сеть, в исходящий вызов из мобильной станции через ОГШ.

21. Машиночитаемый носитель, заключающий в себе программу команд, исполняемых компьютерной программой для выполнения способа беспроводной связи между первой сетью и второй сетью, дающий возможность мобильной станции, являющейся абонентом в первой сети, осуществлять связь с помощью второй сети, содержащий следующие шаги: запоминание идентификации мобильной станции; получение информации идентификации из первой сети на основании идентификации мобильной станции; запоминание информации аутентификации из первой сети в общем глобальном шлюзе (ОГШ) и использование запомненной информации аутентификации из первой сети для аутентификации мобильной станции.

План 1. Компьютерные сети 2. Аппаратно-программное обеспечение компьютерных сетей 3. Сеть Интернет 4. Службы Интернета

Компьютерные коммуникации – это универсальный вид общения, который обеспечивает передачу информации с помощью носителей (жестких, гибких и лазерных дисков), а также с помощью современных средств связи, включающих компьютеры.

Компьютерные сети Компьютерная сеть – система взаимосвязанных компьютеров и терминалов, предназначенных для передачи, хранения и обработки информации. КС Одноранговые С выделенным сервером

Локальные сети Локальная сеть (LAN – Local Area Network) – сеть, объединяющая компьютеры, расположенные на небольших расстояниях. Топология сети – физическое расположение компьютеров сети относительно друга и способ соединения их линиями. Звезда Шина Кольцо

Другие типы сетей Региональная сеть – это сеть, соединяющая компьютеры и локальные сети для решения общей проблемы регионального масштаба. Корпоративная сеть – это сеть, соединяющая локальные сети в пределах одной корпорации. Глобальные сети (WAN – Wide Area Network) – это сети, соединяющие компьютеры, удаленные на большие расстояния, для общего использования мировых информационных ресурсов. Они охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты.

Характеристики каналов связи скорость передачи данных (пропускная способность), измеряется числом бит в секунду; надежность (способность передавать информацию без искажений и потерь); стоимость; резервы развития.

Сетевые устройства Сетевой адаптер (сетевая карта) – техническое устройство, выполняющее функцию сопряжения компьютеров с каналами связи. Модем – устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые сигналы) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

Глобальная сеть Интернет Интернет – глобальная сеть, объединяющая множество сетей во всем мире, построенных по совершенно разным принципам. Шлюзы (gateway) – устройства (компьютеры), служащие для объединения сетей с различными протоколами обмена. Маршрутизаторы (router) – устройства, определяющие маршруты пакетов.

Протокол TCP/IP IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол (протокол маршрутизации, транспортный протокол). Определяет формат пакетов, формат адресов компьютеров сети, маршрут пакета, правила обработки пакетов маршрутизаторами и компьютерами сети. TCP (Transmission Control Protocol) – протокол контроля передачи данных. Обеспечивает надежность передачи данных и сборку всех пакетов в единое сообщение.

Виды подключения к сети Интернет Провайдер – организация, осуществляющая подключение и доступ к сети Интернет. Подключение может осуществляться одним из способов: коммутируемый доступ; доступ по выделенным линиям; доступ по широкополосной сети (DSL - Digital Subscriber Line); доступ к Интернет по локальной сети; спутниковый доступ в Интернет; доступ к Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети; беспроводные технологии.

Адресация в Интернете Адреса есть у каждого компьютера работающего в сети – цифровой адрес (IP-адрес). Хост – компьютер, постоянно работающий в сети и имеющий постоянный IP-адрес – это цифровой адрес, состоящий из четырех десятичных чисел , отделенных друг от друга точками. Например, 155. 240. 100. 23.

Адресация в Интернете Человеку цифровые адреса неудобны, поэтому кроме цифровых адресов используются и символические адреса (доменные имена). Например, www. narod. ru. Доменные имена регистрируются в ассоциации Inter. NIC, в России – РОСНИИРОС. DNS (Domain Name Server) – серверы, содержащие базы данных соответствия символических и цифровых адресов). Домен – группа хостов, объединенная по определенному признаку и имеющая одно имя.

Доменная система имен Географические домены: us – США, ch – Китай, fr – Франция, ge – Германия, jp – Япония, uk – Великобритания, ru – Россия, su – СССР и др. Административные домены: gov – правительственные организации, mil – военные организации, edu – образовательные организации, com – коммерческие организации и др.

Доменная система имен http: //www. tantra. da. ru Ru – домен первого уровня Da. ru – домен второго уровня Tantra. da. ru – домен третьего уровня http: //www. abik. ru http: //surfek. ru

Службы Интернета 1. World Wide Web (WWW) – всемирная паутина. Это система гипертекстовых документов – Web-страниц. 2. FTP – файловые архивы на удаленных компьютерах. 3. E-mail – электронная почта. 4. News (сетевые конференции) – серверы новостей, телеконференции.

ru Spb – имя почтового ящика (имя файла на диске), назначается пользователем; @ – эт («собака»); chat. ru – доменное имя почтового сервера.

Сервер исходящей почты Исходящая почта обрабатывается SMTPсервером. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол пересылки почты). Этот протокол из набора протоколов IP. Используется для маршрутизации почты.

Сервер входящей почты Протокол POP 3 (Post Office Protocol 3 – протокол почтового отделения версии 3). По запросу пользователя почта пересылается на его компьютер. Протокол IMAP (Internet Messaging Access Protocol – протокол доступа к сообщениям Интернета). Почта пользователя хранится на сервере. Поддерживается не всеми серверами. Протокол HTTP. Почта пользователя хранится на сервере. Поддерживается некоторыми почтовыми серверами.

FTP-серверы хранят файловые архивы, располагаются на хостах. Доступ к FTP-серверу осуществляется по протоколу FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов. При работе с обозревателем файловая структура FTPсервера представлена в виде ссылок на папки и файлы. Например: pub. . . . . Dec 3 2000 text. . . . . Oct 14 1998

Телеконференции Телеконференция (форум) – это организованный тематический обмен сообщениями между пользователями сети. Телеконференции могут быть классифицированы по нескольким параметрам: по способу организации обмена информацией – конференции в отсроченном режиме (группы новостей, списки рассылки) и конференции в режиме реального времени (через серверы IRC – Internet Relay Chat); по способу управления телеконференции – модерируемые (управляемые) и немодерируемые (без ведущего); по уровню доступа к материалам телеконференции – открытые и закрытые (для зарегистрированных участников).

виртуальных каналов, межсетевая передача без соединений. Тунеллирование. Межсетевая

маршрутизация. Фрагментация. Firewall .

На рис.5.33 показаны различные сценарии соединений между сетями:

0. LAN-LAN: научный сотрудник передает файл в рамках локальной сети кампуса;

1. LAN-WAN: научный сотрудник посылает письмо коллеги;

2. WAN-WAN: два гуманитария обмениваются мнениями;

3. LAN-WAN-LAN: научные сотрудники разных университетов общаются между собой.

Название средства, соединяющего сети между собой, зависит от того на каком уровне это происходит.

Уровень 1: репитор копирует биты одного кабельного сегмента в другой;

Уровень 2: мост передает пакеты канального уровня из одной ЛВС в другую;

Уровень 3: мультипротокольный маршрутизатор передает пакеты между разными сетями;

Уровень 4: транспортный шлюз соединяет байтовые потоки на транспортном уровне;

Над уровнем 4: прикладной шлюз соединяет приложения в разных сетях.

Напомним, что термин шлюз мы используем для обозначения устройства, соединяющего разные сети.

Репитор - устройство обеспечивающее усиление и очистку сигнала. На МАС уровне трансивер обеспечивает передачу в пределах 500 метров. Репитор обеспечивает передачу на 2.5 км.

Мост способен хранить и маршрутизировать пакеты на канальном уровне. Он получает канальный пакет целиком и решает по какой линии его передать дальше.

Мультипротокольные маршрутизаторы - примерно то же, что и мосты, но работают на сетевом уровне. Они получают пакеты сетевого уровня и определяют куда их передать.

На рис.5.34 показаны разные схемы включения шлюза.

Чем различаются сети

На рис.5.35 перечислены основные различия, которые могут встречаться на сетевом уровне.

Стыковка виртуальных каналов

Есть два общих приема для межсетевого взаимодействия: стыковка, ориентированная на соединения, подсетей с виртуальными каналами, и взаимодействие подсетей через дейтаграммы. На рис.5.36 показана модель стыковки виртуальных каналов. Абонентская машина одной сети устанавливает виртуальное соединение не только внутри своей сети, но и в другой, вплоть до получателя. Внутри своей сети соединение прокладывается по правилам этой сети вплоть до мультипротокольного маршрутизатора, ближайшего к сети получателя. Затем от этого шлюза до получателя по правилам сети получателя. (Рассмотреть прохождение пакетов вдоль соединения.)

На рис.5.36 показано решение с использованием полного шлюза. Однако, такое же решение возможно и с полу шлюзом. Это решение хорошо работает для сетей с примерно одинаковыми характеристиками.

Межсетевое взаимодействие без соединений

На рис.5.37 показано решение на основе соединения сетей на уровне дейтаграмм. В этом подходе единственный сервис, какой сетевой уровень предоставляет транспортному - "впрыскивание" дейтаграмм в подсеть. Дальше приходиться надеяться на удачу. Такое соединение возможно, если соединяемые подсети используют одни и те же сетевые или, очень близкие, протоколы. Вспомним проблемы мостов между подуровнями 802.х.

Другая проблема - адресация. Различия в адресации могут быть столь велики, что соединение станет не возможным. Например, в ТСР/IP используется 32 разрядный адрес, а в OSI - десятичный номер, подобный телефонному. Выход - распространять каждую адресацию на все машины в мире. Однако, очевидно, что это не работает.

Другой выход - создать универсальный пакет, который понимали бы разные сети то же не работает. Проблема - всех уговорить признать один формат как универсальный не возможно.

Соединение виртуальных каналов (достинства): буфера можно резервировать заранее, порядок пакетов сохраняется, проще управлять повторной передачей из-за задержки, короткие заголовки пакетов.

Соединение виртуальных каналов (недостатки): хранение таблицы соединения, сложности в изменении маршрута при перегрузках, высокая надежность маршрутизаторов вдоль соединения.

Основное достоинство дейтаграммного подхода - он может использоваться между сетями, которые не поддерживают виртуальных соединений. Категория таким сетей весьма велика.

Тунелирование

Это соединение двух одинаковых сетей через третью. Например так как показано на рис.5.38. Решение проблемы межсетевого соединения в этом случае - тунелирование.

Межсетевая маршрутизация

рис.5.40. На этом рисунке внутри каждой сети также происходит маршрутизация. Она происходит и на межсетевом уровне. Так мы приходим к двум уровням маршрутизации: внутреннему межшлюзовому протоклу и внешнему. Поскольку каждая сеть в определенном смысле автономна, то часто используют термин - автономная система.

Главная сложность, опасность отличающая внутри сетевую маршрутизацию от межсетевой - государственные границы. Здесь возникают различия в законах разных стран, различия в оплате трафиков, принятые на территориях разных стран и т.д.

Фрагментация

В каждой сети есть свой максимальный размер пакетов. Это ограничение имеет несколько причин:

1. Аппаратура (например максимальный TDM слот)

2. Операционная система (все буфера по 512 байтов)

3. Протоколы (например, размер поля длины пакета)

4. Совместимость с некоторыми национальными и международными стандартами

5. Стремление сократить ошибку, наводимую повторной передачей

6. Желание предотвратить захват канала на долго одним пакетом.

Максимальный размер пакета колеблется от 48 байтов у АТМ до 65 515 байтов у IP (у протоколов более верхних уровней он еще больше).

Очевидно, первая же проблема возникает при попытке передать большой пакет через сеть, у которой максимальный размер пакета меньше. Одно из решений проложить маршрут для таких пакетов так, чтобы избежать таких ситуаций. Однако, что делать если эта сеть - сеть где расположен получатель?

Единственное решение - разрешить шлюзу разбивать пакет на фрагменты и отправлять каждый фрагмент независимо. В этом случае возникает проблема сборки фрагментов.

Есть два подхода для этого. Первый делать фрагменты столь малыми, что любая сеть на их пути будет прозрачна для них. Это решение показано на рис.5.41(а). Когда большой пакет поступает, его разбивают на малые и всех их отправляют на один и тот же выходной шлюз, где они собираются в большой пакет снова.

У такой фрагментации есть трудности: как узнать что все фрагменты достигли выходного шлюза, как выбирать маршрут для фрагментов, накладные расходы на разбиение на фрагменты и сборку из фрагментов пакета.

Другой подход - разбив пакет на фрагменты трактовать каждый из них как обычный пакет. Это решение показано на рис.5.41(в). Сборка фрагментов происходит только в узле назначения. Однако, при таком подходе каждый хост должен уметь собирать пакеты из фрагментов.

Firewall

Итак нужен механизм, который бы различал "чистые" биты от "не чистых". Один способ шифровать данные. Так поступают при передаче данных. Со способами шифрования мы познакомимся позднее. Но шифрование бессильно против вирусов, хакеров и проч. нечести. Одним из средств борьбы с ними служат барьеры (firewall).

Барьер - современная форма крепостного рва. Компания может иметь сколь угодно сложную сеть, объединяющую много ЛАН. Однако, весь трафик в сеть и из этой сети идет только через один шлюз, где происходит проверка пакета на соответствие определенным требованиям. Если пакет не удовлетворяет этим требованиям, то он не допускает в или из сети.

Барьер состоит из двух маршрутизаторов, фильтрующих пакеты и шлюза приложений. Фильтры содержат таблицы сайтов, от которых можно принимать пакеты и которым можно передавать пакеты. Шлюз приложений ориентированы на конкретные приложения. Например, шлюз для эл.почты. Этот шлюз анализирует поле данных и принимает решение сбросить пакет или нет.

Похожая информация.

Данный вопрос рассмотрим на примере наиболее распространенной и признанной эталонной модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI (ВОС).

В основу эталонной модели положена идея декомпозиции процесса функционирования открытых систем на уровни, причем разбиение на уровни производится таким образом, чтобы сгруппировать в рамках каждого из них функционально наиболее близкие компоненты. Кроме того, требуется, чтобы взаимодействие между смежными уровнями было минимальным, число уровней сравнительно небольшим, а изменения, производимые в рамках одного уровня, не требовали бы перестройки смежных. Отдельный уровень, таким образом, представляет собой логически и функционально замкнутую подсистему, сообщающуюся с другими уровнями посредством специально определенного интерфейса. В рамках модели ISO/OSI каждый конкретный уровень может взаимодействовать только с соседними. Совокупность правил и соглашений относительно способа представления данных, обеспечивающего их передачу в нужных направлениях и правильную интерпретацию данных всеми участниками процесса информационного обмена называется протоколом .

Эталонная модель содержит семь уровней (табл. 1.1):

1) физический;

2) канальный;

3) сетевой;

4) транспортный;

5) сеансовый;

6) представительный;

7) прикладной.

Таблица 1.1

Семиуровневая модель протоколов межсетевого обмена OSI

	Наименование
	Прикладной	Предоставление услуг на уровне конечного пользователя: почта, теледоступ и пр.
	Представительный	Интерпретация и сжатие данных
	Сеансовый	Аутентификация и проверка полномочий
	Транспортный	Обеспечение корректной сквозной пересылки данных
		Маршрутизация и ведение учета
	Канальный	Передача и прием пакетов, определение аппаратных адресов
	Физический	Собственно кабель или физический носитель

Каждый уровень передающей станции в этой иерархической структуре взаимодействует с соответствующим уровнем принимающей станции посредством нижележащих уровней. При этом каждая пара уровней с помощью служебной информации в сообщениях устанавливает между собой логическое соединение, обеспечивая тем самым логический канал связи соответствующего уровня. С помощью такого логического канала каждая пара верхних уровней может обеспечивать между собой взаимодействие, абстрагируясь от особенностей нижних. Другими словами, каждый уровень реализует строго определенный набор функций, который может использоваться верхними уровнями независимо от деталей реализации этих функций.

Рассмотрим подробнее функциональное назначение каждого уровня.

Физический уровень. Физический уровень обеспечивает электрические, функциональные и процедурные средства установления, поддержания и разъединения физического соединения. Реально он представлен аппаратурой генерации и управления электрическими сигналами и каналом передачи данных. На этом уровне данные представляются в виде последовательности битов или аналогового электрического сигнала. Задачей физического уровня является передача последовательности битов из буфера отправителя в буфер получателя.

Канальный уровень. Протоколы канального уровня занимают особое место в иерархии уровней: они служат связующим звеном между реальным каналом, вносящим ошибки в передаваемые данные, и протоколами более высоких уровней, обеспечивая безошибочную передачу данных. Этот уровень используется для организации связи между двумя станциями с помощью имеющегося в наличии канала связи. При этом станции могут быть связаны несколькими каналами. Задача протокола канального уровня – составление кадров, правильная передача и прием последовательности кадров, контроль последовательности кадров, обнаружение и исправление ошибок в информационном поле (если это необходимо).

Сетевой уровень. Сетевой уровень предоставляет вышестоящему транспортному уровню набор услуг, главными из которых являются сквозная передача блоков данных между передающей и приемной станциями (то есть выполнение функций маршрутизации и ретрансляции) и глобальное адресование пользователей. Другими словами, нахождение получателя по указанному адресу, выбор оптимального (в условиях данной сети) маршрута и доставка блока сообщения по указанному адресу.

Таким образом, на границе сетевого и транспортного уровней обеспечивается независимость процесса передачи данных от используемых сред, за исключением качества обслуживания. Под качеством обслуживания понимается набор параметров, обеспечивающих функционирование сетевой службы, отражающий рабочие (транзитная задержка, коэффициент необнаруженных ошибок и др.) и другие характеристики (защита от несанкционированного доступа, стоимость, приоритет и др.). Система адресов, используемая на сетевом уровне, должна иметь иерархическую структуру и обеспечивать следующие свойства: глобальную однозначность, маршрутную независимость и независимость от уровня услуг.

Различают следующие виды сетевого взаимодействия:

С установлением соединения - между отправителем и получателем сначала с помощью служебных пакетов организуется логический канал (отправитель - отправляет пакет, получатель – ждет получение пакета), который разъединяется после окончания сообщения или в случае неисправимой ошибки. Такой способ используется протоколом Х.25;

Без установления соединения (дейтаграммный режим) – обмен информацией осуществляется с помощью дейтаграмм (разновидность пакетов), независимых друг от друга, которые принимаются также независимо друг от друга и собираются в сообщение на приемной станции. Такой способ используется в архитектуре протоколов DARPA.

Транспортный уровень. Транспортный уровень предназначен для сквозной передачи данных через сеть между оконечными пользователями – абонентами сети. Протоколы транспортного уровня функционируют только между оконечными системами.

Основными функциями протоколов транспортного уровня являются разбиение сообщений или фрагментов сообщений на пакеты, передача пакетов через сеть и сборка пакетов. Они также выполняют следующие функции: отображение транспортного адреса в сетевой, мультиплексирование и расщепление транспортных соединений, межконцевое управление потоком и исправление ошибок. Набор процедур протокола транспортного уровня зависит как от требований протоколов верхнего уровня, так и от характеристик сетевого уровня. Наиболее известным протоколом транспортного уровня является протокол TCP (Transmission Control Protocol).

Протоколы верхних уровней. К протоколам верхних уровней относятся протоколы сеансового, представительного и прикладного уровней. Они совместно выполняют одну задачу - обеспечение сеанса обмена информацией между двумя прикладными процессами, причем информация должна быть представлена в том виде, который понятен обоим процессам. Поэтому, обычно, эти три уровня рассматривают совместно. Под прикладным процессом понимается элемент оконечной системы, который принимает участие в выполнении одного или нескольких заданий по обработке информации. Связь между ними осуществляется с помощью прикладных объектов – элементов прикладных процессов, участвующих в обмене информацией. При этом протоколы верхних уровней не учитывают особенности конфигурации сети, каналов и средств передачи информации.

Протоколы представительного уровня предоставляют услуги по согласованию синтаксиса передачи (правил, задающих представление данных при их передаче) и конкретным представлениям данных в прикладной системе. Другими словами, на представительном уровне осуществляется синтаксическое преобразование данных от вида, используемого на прикладном уровне, к виду, используемому на остальных уровнях (и наоборот).

Прикладной уровень. Основной задачей протоколов прикладного уровня является интерпретация данных, полученных с нижних уровней, и выполнение соответствующих действий в оконечной системе в рамках прикладного процесса. В частности, эти действия могут заключаться в передаче управления определенным службам ОС вместе с соответствующими параметрами. Кроме того, протоколы при­кладного уровня могут предоставлять услуги по идентификации и аутентификации партнеров, установлению полномочий для передачи данных, проверке параметров безопасности, управлению диалогом и др.

ТЕМА 4. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ

2. Организация межсетевого взаимодействия.

1. Эталонная модель внутри- и межсетевого взаимодействия.

Таблица 2 - Семиуровневая модель (стек) протокола межсетевого обмена

OSI (International Standard Organization )

№ уровня	Наименование уровня
	Уровень приложений (пользовательский)	Предоставление услуг на уровне конечного пользователя: электронная почта, теледоступ, www
	Уровень представления данных	Интерпретация и сжатие данных
	Уровень сессии	Аутентификация и проверка полномочий
	Транспортный уровень	Обеспечение корректной сквозной пересылки данных
	Сетевой уровень	Маршрутизация и ведение учета
	Канальный уровень	Передача и прием пакетов, определение аппаратных адресов
	Физический уровень	Кабель или физический носитель

Характеристика уровней

1. Физический уровень определяет характеристики физической сети передачи данных, которая используется для межсетевого обмена. Параметры: напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъемах, устойчивость к электрическим, магнитным и другим полям. В качестве среды передачи данных используется медный провод (экранированная /защищенная витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейная линия). Физический уровень осуществляет соединение, расторжение, управление каналом, определяет скорость передачи данных, топологию сети и т.д. Информация на этом уровне представлена в виде кадров.

2. Канальный уровень представляет собой комплекс процедур и методов управления каналом передачи данных. На этом уровне формируются пакеты данных. Каждый пакет содержит адрес источника, место назначения и средства обнаружения ошибок. На канальном уровне работают протоколы взаимодействия между драйверами устройств.

3. Сетевой уровень устанавливает связь между 2мя абонентами. Соединение устанавливается благодаря функции маршрутизатора. Основная задача – маршрутизация данных. Маршрутизатор определяет, для какой сети предназначено сообщение, используя адрес узла и таблицы маршрутов. К данному уровню относятся протоколы, которые отвечают за отправку и получение данных. Информация трансформируется во фреймы.

4. Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между взаимодействующими пользователями. Этот уровень является связующим звеном между нижними и верхними уровнями и разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения. Позволяет мультиплексировать сообщения или соединение. Используется TCP / IP протокол.

5. Уровень сессии осуществляет управление сеансами связи между 2мя прикладными пользовательскими процессами. Содержатся дополнительные функции: управление паролями, подсчет платы за пользование ресурсами сети, управление диалогом.

6. Уровень представления данных управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, осуществляет генерацию процессов, кодирование и декодирование данных.

7. Уровень приложений (пользовательский) определяет протоколы обмена данными прикладных программ, выполняет вычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразования информации и передачу почтовых сообщений.

На разных уровнях обмен информацией происходит в различных единицах: биты – фреймы – кадры – пакеты - сеансовые сообщения - пользовательские сообщения.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

1. Инициализация (установление соединения между взаимодействующими партнерами);

2. Синхронизация (механизм распознавания начала и окончания блока данных);

3. Блокирование (разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины);

4. Адресация (обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия);

5. Обнаружение ошибок (установление битов четности и вычисление контрольных битов);

6. Нумерация блоков (позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию);

7. Методы восстановления (используются для повторной передачи данных);

8. Разрешение доступа (происходит распределение, контроль, управление доступом к данным).

2. Расмотрим организацию межсетевого взаимодействия.

В глобальных сетях связь между локально-вычислительными сетями осуществляется посредством мостов. Мосты представляют собой программно-аппаратные комплексы, которые соединяют локально-вычислительные сети между собой, а также локально-вычислительные сети и удаленные рабочие станции. Мост определяется как соединение между 2мя сетями, которые используют одинаковый протокол взаимодействия, тип среды передачи и одинаковую структуру адресации. Мосты бывают:

Внутренние (расположены на файловом сервере);

Внешние (расположены на рабочей станции);

Выделенные (используются только как мост и не могут быть рабочей станцией);

Совмещенные (могут функционировать и как мост, и как рабочая станция);

Локальные (передают данные между сетями, которые расположены в пределах ограничений кабеля по расстоянию);

Удаленные (применяются, когда расстояние позволяет соединять сети посредством кабеля и используются в качестве промежуточной среды передачи данных).

В Интернете возможны два режима информационного обмена – это on - line и off - line . Первый термин переводится как “на линии”, а второй – “вне линии”. Имеется ввиду не просто существование линии, а наличие соединения по имеющейся линии связи.

О n - line отвечает постоянному соединению пользователя с сервером провайдера. Открывая Web -странички, отправляя сообщения по электронной почте, участвуя в телеконференциях, пользователь все время остается подключенным к сети. Пользователь может получать информацию из сети и немедленно на нее реагировать, поэтому on - line – это режим реального времени.

О ff - line - это режим “отлаженной связи”. Пользователь передает порцию информации или получает ее в течение коротких сеансов связи, между которыми компьютер отключен от Интернета. Этот режим более экономичен, чем О n - line . В режиме О ff - line выполняется, например, работа с сообщениями электронной почты и с группами новостей.