3 Информационно-технические основы построения сетей. 3. 1 Общие характеристики трафика. Виды трафика 2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем 3 Сетевые протоколы и стандарты
 Скачать 419.5 Kb.
|
|
Трафик реального времени. К этой категории относится трафик с аудио- и видеоинформацией, практически не допускающий задержек. Для такого трафика допустимая задержка постоянна и обычно не превышает 0,1 с. включая время на обработку на конечном узле сети. Следует отметить, что при сжатии информации трафик реального времени становится очень чувствительным к ошибкам при передаче. Трафик транзакций. Допустимая временная задержка не должна превышать 1 с. Большие задержки приводят к снижению производительности труда и дискомфорту в работе. В ряде случаев превышение допустимой задержки приводит к сбою рабочей сессии и пользовательским приложениям требуется ее повторить. Трафик данных. Допустима любая временная задержка, вплоть до нескольких секунд. Особенностью такого трафика является повышенная чувствительность к доступной пропускной способности сети, а не к временным задержкам. При увеличении пропускной способности сети уменьшается время передачи данных. Приложения, требующие передачи больших объемов данных, обычно занимают всю доступную полосу пропускания сети. Редким исключением являются приложения потокового видео. Для них существенны значения и пропускной способности и минимальной задержки. Для каждой категории трафика устанавливаются присвоенные им приоритеты. Трафик с более высоким приоритетом обрабатывается в первую очередь. Примером приоритетного трафика может служить трафик транзакций с заказом. Введение приоритетов для различных видов трафика неизбежно при недостаточности ресурсов сети. При этом приоритеты могут применяться для выделения групп, прикладных программ и отдельных пользователей в группах и.т.д. Передача аудио- видеоинформации чувствительна к изменению временной задержки и может приводить к заметным искажениям изображений и разборчивости речи абонента. К характеристикам трафика, который создается различными мультимедийными услугами, относятся следующие: значение трафика (мгновенное, максимальное, пиковое, среднее минимальное), бит/c; коэффициент пачечности трафика ( пульсации); среднее длительность пикового трафика; средняя длительность сеанса связи; форматы элементов трафика; максимальный, средний, минимальный размер пакета; интенсивность трафика запросов. Следует отметить, что мультимедийный трафик, как правило, не может быть описан пуассоновским потоком. Для описания указанного трафика в последнее время применяется теория самоподобного трафика. 3.2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС) определяет уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень определяет один вид взаимодействия сетевых узлов и технологий. Модель ВОС стала основой для разработки стандартов. С ее помощью можно только составить схему выполнения необходимых задач, но она не определяет конкретное описание их выполнения. Уровни модели ВОС могут быть реализованы на практике как аппаратно, так и программно. В конечном итоге в модели ВОС заложены основы стандартизации индустрии сетевых технологий, и большинство поставщиков сетевого оборудования разрабатывают свои продукты в ее терминах. Эталонная модель взаимодействия открытых систем BOC/OSI (Open System Interconnection) разработана в начале 80-х гг. Международной организацией по стандартизации (International Organization of Standardization - ISO (ИСО)) совместно с МСЭ-Т и получила статус международного стандарта в виде ISO 7498 в 1984 г. и аналогичной Рек. МККТТ (МСЭ-Т) Х.200. Модель ВОС как единый комплекс стандартов является основой для взаимной совместимости оборудования и программ различных поставщиков. Она играет важную роль в современных сетевых технологиях. Под открытой системойпонимают систему, реализующую спецификации на интерфейсы, услуги и форматы данных, достаточные для того, чтобы обеспечить следующие возможности: переносимости прикладных программ, разработанных должным образом, с минимальными изменениями на широкий диапазон типов систем; взаимодействия с другими приложениями на локальных и удаленных платформах; взаимодействия с пользователями в стиле, облегчающем им переход от системы к системе. В настоящее время выработаны критерии открытости системи определены степени соответствия спецификаций каждому критерию: высокая, средняя и низкая. Модель ВОС ИСО включает семь уровней: Физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления, прикладной, соответственно. Физически связь между процессами обработки данных обеспечивается передающей средой, а взаимодействие прикладных процессов с передающей средой - с использованием шести промежуточных уровней 1-6, которые и удобно рассматривать, начиная с нижнего. Уровень 1 - физический. Реализует управление каналом связи, что сводится к его подключению и отключению и формированию сигналов, представляющих передаваемые сообщения и/или данные. Уровень 2 - канальный. Обеспечивает надежную передачу сообщений через физический канал, организуемый на уровне 1. Для обеспечения надежности используются средства контроля принимаемых сообщений, позволяющие выявлять ошибки в поступающих сообщениях. Уровень управления каналом через недостаточно надежный физический канал обеспечивает передачу сообщений с необходимой достоверностью. Уровень 3 - сетевой. Обеспечивает передачу сообщений через базовую (магистральную) сеть. Управление сетью, реализуемое на этом уровне, состоит в выборе маршрута передачи сообщений по линиям, соединяющим узды сети. Уровень 4- транспортный. Реализует процедуры и протоколы соединения пользователей сети через базовую (магистральную) сеть. На этом уровне возможны стандартное сопряжение различных систем с сетью и организация обмена сообщениями между сетью и узлами или системами сети. Уровень 5 - сеансовый. Обеспечивает организацию сеансов связи на период взаимодействия сетевых узлов. На этом уровне по запросам в сети создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения - логические каналы. Уровень 6 - представительный. Осуществляет трансляцию различных форматов данных и файлов для взаимодействия разнотипных пользовательских интерфейсов (пользователей или компьютеров) в сети. Уровень 7 - прикладной обеспечивает предоставление сетевого сервиса с разделением ресурсов для пользователей сети. В рассмотренной многоуровневой модели ВОС на каждом уровне обеспечивается независимое от порядка работы нижних и верхних уровней управление. На основе эталонной модели ВОС передача информации в сети сводится к семи относительно простым задачам, каждая из которых соответствует строго определенному уровню модели ВОС. На практике же ряд аппаратных и программных решений могут соответствовать сразу нескольким уровням ВОС, причем два нижних уровня реализуются как аппаратно, так и программно, остальные пять верхних в основном программно. Назначение каждого уровня, их свойства и правила взаимодействия эталонной модели ВОС (табл.9.2.1) описывают путь передачи информации от одной прикладной программы одного сетевого узла (компьютера) до другой другого сетевого узла (компьютера) через сетевую среду. При этом она проходит через все уровни системы сначала вниз на передающем сетевом узле и затем вверх на приемном. Уровни разных систем или сетевых узлов не могут взаимодействовать или связываться напрямую между собой, но работать должны абсолютно одинаково. Возможность прямого взаимодействия или связи существует только на физическом уровне. Передаваемые через уровни данные (сообщения) имеют определенный формат, задаваемый конкретной сетевой технологией. Сообщение должно иметь заголовок и информационную часть. Таким образом, эталонная модель ВОС определяет не конкретную реализацию сети, а только описывает функции каждого уровня и общую схему передачи данных. Она служит основой для планирования сетевой стратегии в целом. Таблица 3.4 Уровни модели ВОС и их основные свойства
Когда сообщение поступает на сетевой узел, оно принимается на физическом уровне и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Сообщение каждого уровня анализируется и обрабатывается. Заголовок сообщения своего уровня выполняет соответствующие данному уровню функции, а затем удаляется и сообщение передается вышележащему уровню. 3.3 Сетевые протоколы и стандарты Чтобы упростить проектирование сетей, анализ взаимодействия и реализацию обмена сообщениями между пользователями и сетевыми узлами, применяют формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений на данном уровне эталонной модели ВОС, которые называют протоколами обмена сообщениями. Соответствующим образом иерархически организованную совокупность протоколов называют стеком коммуникационных протоколов. Протоколы соседних уровней модели ВОС на одном узле взаимодействуют друг с другом также в соответствии с четко определенными правилами, определяющими формат сообщений, которые принято называть интерфейсами. Интерфейс определяет набор и формат услуг, которые может предоставлять ниже лежащий уровень вышележащему уровню. В эталонной модели ВOC различают два основных вида протоколов: с установлением соединения и без предварительного установления соединения. Последние протоколы называют также дейтаграммными протоколами. Рассмотрим основные протоколы и стандарты в рамках архитектуры ВОС. Протоколы физического уровня. Физический уровень в архитектуре открытых систем является нижним и обеспечивает взаимодействие со средой передачи, связывающей системы между собой. В соответствии с архитектурой открытых систем физический уровень должен предоставлять (канальному уровню) следующие услуги; реализовывать физическое соединение между двумя или большим числом компонентов канального уровня дня передачи данных; передавать по соединению некоторые определенные для физического уровня единицы данных физического уровня, например биты при последовательной передаче или байты при параллельной передаче; предоставлять канальному уровню оконечные точки доступа к соединению физического уровня, через которые передаются единицы данных физического уровня; идентифицировать цепи (или пути) передачи данных между компонентами физического уровня; обеспечивать требуемые параметры качества обслуживания. В настоящее время известны несколько типов интерфейсов, разработанных в рекомендациях ITU-T и ISO, и относящиеся к физическому уровню. Первые из них разрабатывались в 60-х годах, когда эталонной модели ВОС еще не существовало. Примером таких интерфейсов являются стыки между терминалом и модемом, представленные в Рек. V.24 ITU-T, которая впервые была опубликована в 1964 г. Этот стандарт определяет порядок передачи данных через выделенный телефонный (аналоговый) канал. Не все рекомендуемые интерфейсом V.24 функции относятся к физическому уровню. Процедуры расширены стандартом X.21 bis на подключение абонентов через телефонный канал к цифровым сетям коммутации, который позволяет устанавливать соединение через коммутируемые каналы для доступа к цифровым сетям. Порядок передачи данных через цифровые каналы определяется стандартом Х.21, который шире используется в вычислительных сетях и рассматривается в качестве интерфейса, определяющего порядок сопряжения абонента с цифровым каналом передачи данных. Протоколы канального уровня должны обеспечивать взаимосвязь между сетевым и физическим уровнями, предоставляя сетевому более широкий набор услуг по сравнению с физическим. Основное назначение физического уровня - это передача битов, канального уровня - передача некоторых завершенных блоков данных или кадров. В рамках архитектуры ВОС на канальный уровень возлагаются следующие функции: инициализация - обмен между взаимодействующими станциями служебными сообщениями, подтверждающими готовность к передаче данных; идентификация - обмен между взаимодействующими станциями служебной информацией, подтверждающей правильность соединения; синхронизация - выделение в последовательности передаваемых битов границ знаков; сегментация - формирование кадров для их передачи по каналу; обеспечение прозрачности - предоставление расположенному выше уровню возможности передачи произвольной последовательности битов или знаков; управление потоком - обеспечение согласования скоростей передачи и приема; контроль ошибок и управление последовательностью передачи - обнаружение ошибок в передаваемых кадрах и запроса повторной передачи искаженных кадров, обеспечение соответствия последовательности кадров на входе и выходе канала; выход из сбойных ситуаций - обнаружение нарушений нормальной передачи кадров и реализация процедур выхода из таких ситуаций; управление каналом - обеспечение возможности контроля работы канала, выявление отказов, восстановление, сбор статистики о работе канала; завершение работы каналаликвидация логического соединения, образованного при инициализации канала. Протоколы канального уровня: протокол установления соединения, передачи данных и ликвидации соединения HDLC (High-Level Data Link Control) и протокол Х.25, определяющий доступ к сетям передачи данных с коммутацией пакетов. В рамках архитектуры ВОС протокол Х.25 дает средства для взаимодействия пользователя с сетью передачи данных и коммутацией пакетов - PSDN (Packet Switching Data Network) и определяется Рек. Х.25 ITU-T, разработанной и применяемой в качестве стандарта управления на сетевом уровне. Протокол Х.25 обеспечивает строгое управление потоком пакетов и существенные услуги управления данными пользователя. Основное преимущество метода коммутации пакетов состоит в том, что один и тот же физический канал может одновременно использоваться несколькими абонентами. Метод разделения физического канала между пользователями сети передачи данных Х.25 называют логическим или статистическим мультиплексированием. В отличие от временного разделения каналов TDM (Time Division Multiplexing) здесь нет жесткой привязки к заранее заданным временным интервалам для каждого пользователя (абонента). Протокол Х.25 базируется на средствах информационного канала, определяемого протоколом HDLC. Последний устанавливает способ исключения искажения пакетов и их последовательностей, передаваемых по физическому каналу, подверженному воздействию помех. Он определяет процедуры сетевого уровня управления передачей пакетов, обеспечивающие организацию виртуальных каналов между абонентами и передачу по каналам последовательностей пакетов и позволяет организовать взаимодействие между сетевыми службами систем через совокупность логических каналов. Логические каналы используют для организации постоянных виртуальных каналов и временных коммутируемых виртуальных - виртуальных соединений. |