Учебное пособие по дисциплине. Учебное пособие в оронеж 2006 Воронежский государственный технический университет Е. И. Воробьева
 Скачать 5.5 Mb.
|
4.2 Особенности современных сетевых архитектур4.2.1Модель SSA компании IBMSystems Application Architecture (SAA) - модель распределенной обработки данных в сети, предложенная корпорацией IBM. В 1987 году IBM объявила о создании SAA. Рассматриваемая модель предназначена для абонентских систем, использующих разнообразные Операционные Системы (ОС). Она определяет архитектуру, связывающую в одно целое несколько концепций: системную сетевую архитектуру, архитектуру учрежденческих систем и архитектуру открытых систем. Нередко SAA рассматривают как расширение SNA на распределенную обработку данных. Для этой разработки в 1985 году введена технология, получившая название Усовершенствованной сетевой обработки "программа-программа" АРРN, обеспечивающая маршрутизацию в системной сетевой архитектуре. В 1987 году в развитие этой технологии IBM разработала стандарты: Общей коммуникационной поддержки CCS; Общего программного интерфейса CPI; Общего доступа пользователя CUA. В структуре SAA нижние уровни (1, 2) определяют (рис.4.6)  Рис. 4.6 Структура SAA функции физического управления и управления каналом. Уровни 3, 4 представлены одним общим функциональным блоком управления сетью. Задачи 5, 6 уровней выполняются блоком сеансового сервиса. Что же касается уровня 7, то он представлен двумя функциональными блоками: прикладной сервис и интерфейсы прикладных процессов. В SAA особо выделены два интерфейса. Первый из них - граница коммуникаций SAA. Он расположен на стыке транспортного уровня (4) и сеансового уровня (5). Важнейшим же в архитектуре является интерфейс на границе представительного уровня (6) и прикладного уровня (7). Он именуется границей логического блока LU 6.2. Благодаря этому интерфейсу разработаны протоколы, обеспечивающие использование разнообразных сетевых служб, что создает базу распределенной обработки данных в сети. SAA обеспечивает выполнение трех основных задач: согласование характеристик прикладных процессов, работающих в среде различных операционных систем; создание распределенных Систем Управления Базами Данных (СУБД); обеспечение разнообразных форм доступа пользователей к распределенным по абонентским системам ресурсам. Особое внимание в SAA уделено прикладному уровню. Здесь функциональные блоки модели делятся на четыре группы. (рис.4.7)  Рис.4.7 Деление функциональных блоков модели на четыре группы Группа А определяет Программное Обеспечение (ПО), связанное с техническими средствами. Эта группа включает функции, которые управляют физическими ресурсами и определяют процедуры взаимодействия устройств и пользователей с SAA. Для работы с ними группа А выполняет также функции диспетчеризации работы центрального процессора системы. В группу Б входят функциональные блоки коммуникационного обеспечения. Они выполняют задачи взаимодействия SAA с прикладными процессами. Благодаря этим блокам обеспечивается совместная работа прикладных процессов, находящихся в различных системах. Блоки группы Б также выполняют функции передачи данных и управления сетью. Группа В включает функции, связанные с выполнением прикладных процессов. В эту группу входят также функциональные блоки, обеспечивающие создание баз данных и управление ими, составление отчетов о работе, обработку трансакций. Группа Г определяет взаимодействие со множеством прикладных программ, функционирующих в системе. Здесь же обеспечивается работа с различными языками. Благодаря такому подходу, в SAA созданы (рис.4.8)  Рис. 4.8 общие стандартные интерфейсы для коммуникаций, пользователей и программ. Функциональные блоки общего программного интерфейса, общего доступа пользователей и общей коммуникационной поддержки взаимодействуют с блоком выполнения прикладных программ, подключая к нему, по мере надобности, различных абонентов. Системная сетевая архитектура - Systems Network Architecture (SNA) - полный функциональный профиль корпорации IBM, опирающийся на телекоммуникационные методы доступа. SNA определяет физическую и логическую структуры сети, разработанную в соответствии с архитектурой терминал-главный компьютер. Состоит сеть из трех типов компонентов, образующих области SNA. (рис.4.9)  Рис 4.9 Области SNA Основным компонентом каждой области является главный компьютер, часто именуемый хост-компьютером. Главный компьютер выполняет прикладные процессы пользователей, управляет функционированием своей области сети и осуществляет взаимодействие с другими областями. Коммуникационные контроллеры выполняют функции буферных процессоров и узлов коммутации. Контроллеры работают с различными типами каналов. Удаленные (от главного компьютера) коммуникационные контроллеры именуются групповыми контроллерами. Ко всем контроллерам подключаются терминалы. Единый доступ к ресурсам главных компьютеров обеспечивают телекоммуникационные методы доступа. Наиболее широко используются два метода: ACF/VTAM, ACF/TCAM. В каждом главном компьютере должен функционировать хотя бы один из этих методов доступа. При этом связные функции главного компьютера более эффективно выполняет VTAM. В свою очередь, TCAM хорошо работает с простыми терминалами, для которых он организует очереди доступа к ресурсам этого компьютера. TCAM также эффективно взаимодействует с не-SNA коммуникациями. В SNA используется понятие Сетевого адресуемого блока NAU. Благодаря этому, в сети используются адреса как устройств, так и прикладных процессов. Выделяются три типа NAU: точка управления сервисом системы, физический элемент, логический элемент. NAU имеют уникальные адреса, включающие адрес области, в которой находится адресуемый объект сети. Область взаимодействия SNA условно делится на семь уровней (рис.4.10) , но она в точности не соответствует базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем.  Рис 4.10 Область взаимодействия SNA Физический уровень (1) в иерархии является самым нижним. Здесь IBM не проводит больших работ, предоставляя этот уровень стандартам международного союза электросвязи и других организаций, занимающихся стандартизацией. В SNA широко используется протокол управления синхронным каналом данных SDLC (уровень 2). Это управление обеспечивает работу каналов "точка-точка", "точка-многоточка" и кольцевых каналов. В структурном отношении SDLC является поднабором высшего уровня управления каналом данных. Кроме этого, в SNA используется Рекомендация Х.25. Основной функцией управления маршрутом (уровень 3) является маршрутизация данных. Последняя осуществляется во всех узлах. Уровень управления передачей (уровень 4) регулирует темп передачи в каждом проводимом сеансе. Это гарантирует, что передающий NAU направляет столько блоков данных, сколько может принять адресат. На этом уровне также выполняется кодирование, если об этом просит прикладной процесс. Управление потоком данных (уровень 5) выполняет процедуры, связанные с проведением сеансов. Представительный сервис (уровень 6) определяет протокол взаимодействия прикладных процессов, режим диалога и интерпретацию данных. Уровень конечного пользователя (уровень 7) реализует сервис, предоставляемый трансакциями. SNA получила большое распространение в мире, особенно в сетях больших международных компаний. Вместе с этим, SNA появилась тогда, когда не было сетей коммутации пакетов, Цифровой Сети с Интегральным Обслуживанием (ЦСИО), не производились Персональные Компьютеры (ПК). Поэтому SNA со свойственной семидесятым годам централизованной обработкой информации столкнулась с трудностями при удовлетворении требований децентрализованной обработки. 4.2.2 Базовая модель DNA фирмы DEC.Digital Network Architecture (DNA) - полный функциональный профиль, предложенный корпорацией DEC. Архитектура DNA, как и базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, определяется семью уровнями, показанными в табл.4.1 Протоколы DNA Таблица 4.1
Рассматриваемая архитектура появилась ранее базовой эталонной модели. Поэтому названия уровней и выполняемые ими функции не совсем соответствуют указанной модели. Вместе с этим, полный функциональный профиль DNA определяет концепцию создания информационной сети, в которую входят различные типы систем, производимые фирмой. При этом учитывается, что системы работают под управлением разных Операционных Систем (ОС). Первая версия профиля под названием DECnet появилась в 1974-75 годах. Затем были опубликованы последующие версии. DEC определила (табл.4.2) функции, выполняемые уровнями. Функции уровней DNA Таблица 4.2
Кроме этого создано большое число разнообразных сетевых служб. В последние годы фирма предлагает DNA, которая включает протоколы ISO, рекомендации ITU и стандарты сети Internet. Архитектура DNA определяет, что любая ее система может выступать в роли абонентской системы, узла коммутации либо того и другого. В последнем случае система выполняет функции коммутации, маршрутизации и прикладные процессы для нужд пользователей. Имея такое комплексное Программное Обеспечение (ПО), система DNA определяет (рис.4.11) три способа передачи данных.  Рис. 4.11 Три способа передачи данных Первый из них, Протокол сетевого сервиса NSP, разработан фирмой DEC. Он прокладывает логические каналы через коммуникационную сеть, управляет потоками данных, обеспечивает сквозной контроль ошибок, выполняет сегментацию блоков данных и сборку блоков данных. Второй способ описывается протоколами сетевого и транспортного уровней ISO. Третий способ связан с передачей датаграмм, определяемой протоколом управления передачей/межсетевым протоколом. DNA использует Сетевую Операционную Систему (СОС) PathWorks и поддерживает сетевую службу FTAM, сетевую службу MHS/MOTIS и ряд других сетевых служб ISO. 4.2.3 Сети TCP/IPПротоколы TCP/IP были разработаны в 1970-х гг. специально для применения в сети с коммутацией пакетов, создававшейся Министерством обороны США. Тогда эта сеть называлась ARPANET, теперь же — Интернет. С момента создания протоколы TCP/IP были связаны с ОС UNIX. Таким образом, они появились до персональных компьютеров эталонной модели OSI, протокола Ethernet и большинства других компонентов, которые в наши дни считаются основой компьютерных сетей. В отличие от других протоколов, отчасти выполняющих те же функции, например, IPX (Internetwork Packet Exchange) фирмы Novell, TCP/IP никогда не был продуктом определенной компании. С самого начала он представлял собой плод коллективных усилий. При разработке TCP/IP независимость от платформы была главным руководящим принципом. Многие его компоненты существуют именно для того, чтобы средствами TCP/IP любой компьютер с сетевыми возможностями мог обмениваться данными с другим компьютером сети. Из всех распространенных протоколов локальных сетей протоколу TCP/IP присущи наименьшее быстродействие и наибольшая сложность конфигурирования. Несмотря на это, он все же получил широкое распространение. Это объясняется следующими причинами. В протоколе TCP/IP используется гибкая схема адресации, весьма удачная для маршрутизации даже в самых больших сетях. Пакеты данных можно коммутировать (перенаправлять в другую подсеть) в зависимости от адреса назначения. Протокол TCP/IP поддерживается практически во всех операционных системах и на всех платформах. К настоящему времени разработано и применяется огромное количество инструментов и утилит для мониторинга и управления комплектом протоколов TCP/IP. Протокол TCP/IP де-факто является протоколом глобальной сети Internet. В любой системе, подключаемой к Internet, должен быть реализован протокол TCP/IP. Поскольку в последние годы Интернет разрастается буквально взрывными темпами, набор протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) используется теперь гораздо чаще других наборов протоколов. Стандарты TCP/IP опубликованы группой IETF (Internet Engineering Task Force) в документах с общим заголовком RFC (Requests for Comments). В их число входят документы с определениями стандартов протокола на разных стадиях разработки. Кроме того, там же содержатся информационные сообщения, сведения об экспериментальных проверках. Документ, опубликованный IETF в виде RFC и наделённый номером, никогда более не изменяется. Если IETF публикует переработанную версию RFC, ей присваивается новый номер. Протоколы TCP/IP были разработаны задолго до эталонной модели OSI, но они также разделены на несколько уровней. Вообще, распределение сетевых функций компьютера на несколько отдельных протоколов по сравнению с созданием единого «монолитного» протокола обладает рядом преимуществ. Независимость от платформы. Разделение протоколов облегчает поддержку разнообразных вычислительных платформ. Создание или модернизация протоколов для поддержки новых стандартов физического уровня или сетевых интерфейсов прикладного программирования (Application Programming Interface, API) не требуют модификаций всего стека. Эффективность работы. Благодаря наличию на одном и том же уровне нескольких протоколов, приложение может выбрать из них один, наилучшим образом отвечающий поставленной задаче. Одновременная разработка. Благодаря разбиению стека на уровни разработка различных протоколов может происходить одновременно, с привлечением наиболее разбирающихся в функциях данного уровня специалистов.
Рис. 4.12 Сравнение модели OSI и стека протоколов Internet Уровень сетевого интерфейса (Link). В набор TCP/IP входят несколько простейших протоколов сетевого уровня, например, SLIP (Serial Line Internet Protocol) и РРР (Point-to-Point Protocol). А вот спецификаций физического уровня или сложных протоколов для локальных компьютерных сетей, наподобие Ethernet и Token Ring, TCP/IP не содержит. Поэтому, несмотря на наличие в TCP/IP уровня, подобного канальному уровню OSI, чаще всего протокол, действующий на этом уровне, не входит в набор TCP/IP. Зато в него входит протокол ARP (Address Resolution Protocol), о котором можно сказать, что он (хотя бы частично) действует на канальном уровне, поскольку обслуживает межсетевой уровень, расположенный над канальным. Межсетевой уровень (Internet). Эквивалентен сетевому уровню модели OSI. Главный протокол этого уровня — IP (Internet Protocol). Он предоставляет расположенному над ним транспортному уровню услуги по инкапсуляции данных, маршрутизации, адресации и фрагментации пакетов. На этом же уровне действуют еще два протокола — ICMP (Internet Control Message Protocol) и IGMP (Internet Group Message Protocol). Обратите внимание, что слово «internet» в английском названии этого уровня обозначает именно «межсетевой», а не Интернет. Не путайте два этих термина. Транспортный уровень (Transport). Эквивалент одноименного уровня модели OSI. В наборе TCP/IP на этом уровне действует два протокола — TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol), которые выполняют операции по передаче данных, соответственно, ориентированные и не ориентированные на соединение. Прикладной Уровень (Application). Протоколы TCP/IP на этом уровне бывают нескольких видов. Некоторые, например, FTP (File Transfer Protocol), сами являются приложениями, другие, например, HTTP (Hypertext Transfer Protocol), обслуживают приложения. Протоколы TCP/IP разрабатывались для использования в Интернете и предназначены для поддержки систем на любой компьютерной платформе и с любой ОС. Стек протоколов TCP/IP разделяется на четыре уровня: сетевого интерфейса, межсетевой, транспортный и прикладной. Преобразование IP-адресов в аппаратные адреса, необходимые для установки связи протоколами канального уровня, осуществляется с помощью протокола ARP. Протокол ICMP выполняет ряд функций на межсетевом уровне, в том числе рассылает сообщения об ошибках и запросы на получение информации. Протоколы прикладного уровня не участвуют в процессе передачи данных, выполняемом нижними уровнями. В их задачу входит организация обмена сообщениями между различными программами и службами, работающими на TCP/IP - компьютерах. |