|
|
Существует три основных компонента информационных сетей:
Это система, которая является поставщиком или потребителем информации.
АС реализуется в виде одного или нескольких устройств:
Рассматриваемые устройства делятся на 2 группы:
A – выполняют прикладные процессы и часть, либо полностью функции области взаимодействия этих процессов.
B – предназначены лишь для реализации части функций взаимодействия. Они разгружают устройства A для эффективного выполнения ими прикладных программ.
A и B соединяются друг с другом каналами или шинами.
Устройства B иногда могут находиться в коммуникационной сети, тогда устройства A устанавливаются на рабочих местах пользователей и связываются каналами с коммуникационной сетью, подключаясь к B (например, у пользователей устанавливается лишь терминал).
Абонентские системы могут быть универсальными, но могут также специализироваться на выполнении определенных типов задач (например: банковская система, издательская система, информационно-поисковая, музыкальная, и т.д.).
Это система, предназначенная для передачи данных или преобразования протоколов. Необходимость объединения нескольких сетей с разными протоколами, поставило задачу создания таких ретрансляционных систем, которые:
Для решения возлагаемых на них задач ретрансляционные системы осуществляют:
В соответствии с выполняемыми функциями, логическая структура·каждой из ретрансляционных систем состоит из d+1 частей.
Любая из d частей определяется штабелем протоколов соединяемых сетей либо их частей. Кроме этого, система содержит общую часть, выполняющую Х-процессы объединения остальных d частей. Ретрансляционная система опирается на физические средства соединения (A,B,C...,M) в сетях, представленные физическими каналами. Последние соединяются через штабели протоколов и Х-процессы (например, a-b).
В зависимости от числа обрабатываемых уровней выделяется четыре типа систем (см. рис.).
Рис. Типы ретрансляционных систем
Одноуровневые системы включают только физический уровень. Двухуровневые системы к физическому добавляют канальный уровень, а трехуровневые также и сетевой уровень. Семиуровневые системы обрабатывают все уровни области взаимодействия. Кроме этого, ретрансляционные системы, подразделяются на две группы, определяемые выполняемыми функциями:
К ретрансляционным системам, осуществляющим коммутацию и маршрутизацию относятся:
К ретрансляционным системам, преобразующим протоколы, относятся:
Ретрансляционные системы, осуществляющие коммутацию и маршрутизацию:
Узел коммутации каналов – это ретрансляционная система, устанавливающая по вызову соединение последовательностей каналов между партнерами в течении сеанса. Основная его часть выполняет функции физического уровня и физических процессов, обеспечивающих соединение каналов друг с другом.
Структура основной части узла коммутации каналов:
В зависимости от типов физических средств соединения в каналах, подходящих к узлу, протоколы физического уровня могут быть как различными, так и одинаковыми. Кроме основной узел содержит и вспомогательную часть. Ее задачей является управление узлом и взаимодействие с административной системой. Управляющая часть содержит дополнительно уровни 2-7, а также прикладные процессы управления. Эти процессы и уровни располагаются над физическим уровнем основной части узла.
Физические процессы обеспечивают соединение нужных пар каналов. Все логические каналы, подходящие к узлу, используются при передаче данных монопольно.
Узел коммутации пакетов – это ретрансляционная система, распределяющая блоки данных в соответствии с их адресацией.
Узел коммутации пакетов имеет достаточно сложную структуру:
Протоколы на физическом уровне, канальном уровне и сетевом уровне могут быть как одинаковыми, так и различными. Вместе с основной частью узел содержит и управляющую часть, которая обеспечивает управление узлом и взаимодействует с административной системой.
Сетевые процессы обеспечивают коммутацию и маршрутизацию пакетов по адресам их назначения. Все каналы, подходящие к узлу, используются коллективным образом.
Узел смешанной коммутации – это ретрансляционная система, обеспечивающая как коммутацию каналов, так и коммутацию пакетов. Узел смешанной коммутации имеет комплексную структуру:
Сетевые процессы осуществляют коммутацию пакетов. Коммутация каналов осуществляется физическими процессами.
Узел интегральной коммутации
Узел интегральной коммутации — ретрансляционная система, осуществляющая быструю передачу пакетов. Узел интегральной коммутации в отличие от узла коммутации пакетов передает по нужному маршруту кадры либо ячейки без просмотра их содержимого. Осуществляется сквозная коммутация. Операция ретрансляции выполняется только при помощи аппаратуры без использования программного обеспечения. Благодаря этому узел интегральной коммутации обеспечивает скоростную коммутацию данных. Узлы строятся на основе баньяновых сетей либо матричных коммутаторов.
Наиболее простую структуру имеет коммутатор. Это связано с тем, что он соединяет друг с другом только каналы передачи данных, образуя необходимую физическую базу тракта передачи информации между абонентскими системами. В том случае, когда к коммутатору подходит более двух каналов, он выполняет функции, связанные с коммутацией информации. Коммутация осуществляется прозрачным образом, т.е. без какой-либо обработки этой информации. Во всех случаях (при любом числе соединяемых каналов) коммутатор обеспечивает усиление передаваемых сигналов и корректирует крутизну их фронтов. Коммутатор не имеет буферов. Поэтому он прозрачен для информации. Более того, коммутатор требует, чтобы скорости передачи данных по соединяемым каналам были одинаковы. Физические процессы выполняемые коммутатором реализуются аппаратно.
Ретрансляционные системы, преобразующие протоколы
Шлюз
Наиболее сложной из систем преобразующих протоколы является шлюз. Он обеспечивает взаимодействие двух или более информационных сетей с различными “штабелями” протоколов семи уровней. Следует отметить, что шлюзы чаще всего используются в тех случаях, когда нужно объединить информационные сети, созданные по различным фирменным стандартам. Когда же проектируется группа сетей в соответствии со стандартами ISO, целесообразен другой подход. В этом случае в соединяемых сетях протоколы уровней 4-7 делаются одинаковыми. Это позволяет для соединения сетей использовать не шлюзы, а более простые ретрансляционные системы — маршрутизаторы, мосты.
Маршрутизатор
Задачей маршрутизатора является обеспечение взаимодействия коммуникационных подсетей. Последние характеризуются лишь тремя уровнями протоколов. Маршрутизатор “не знает” протоколов уровней 4-7 и является прозрачным для них. В его задачу входит преобразование протоколов трех нижних уровней. Иногда в информационных сетях маршрутизаторы связывают части коммуникационной подсети, в которых используются одинаковые протоколы уровней 1-3. В этих случаях в маршрутизаторах, именуемых узлами коммутации пакетов, преобразование протоколов не выполняется. Здесь сетевые процессы осуществляют лишь коммутацию и маршрутизацию информации. В соединяемых узлами подсетях должна быть осуществлена общая адресация абонентских систем.
Мост
Мосты предназначены для соединения частей сетей, различных типов каналов передачи данных, например циклического кольца с моноканалом. Любой канал определяется протоколами уровней 1-2, поэтому логическая структура моста имеет двухуровневую структуру. Канальные процессы здесь преобразуют протоколы обоих уровней. При использовании мостов в соединяемых подсетях должны быть согласованы структура адресов и размер кадров.
Более сложные интеллектуальные мосты наряду с указанными задачами выполняют также роль фильтров, не пропуускающих сквозь себя пакеты, не адресованные другой части сети.
В каждом интеллектуальном мосте содержится небольшая база данных, в которую записываются адреса систем обоих подсетей. Контрольная сумма, предназначенная для проверки кадра, используется не только на входе моста, но и на его выходе. Это позволяет предотвращать появление ошибок внутри моста. Благодаря простоте выполняемых функций мосты имеют относительно несложную структуру и работают с высокой скоростью. Форматы данных и размеры этих блоков мост не изменяет.
Мосты не имеют механизмов управления потоками. Поэтому, если входной поток кадров больше выходного, то буферы переполняются и кадры выбрасываются. Нередко кадры, которые в течение заданного времени не могли быть переданы, также ликвидируются.
Объединение сетей
Таким образом, ретрансляционные системы реализуют межсетевые, канальные и физические процессы. Задачей является выполнение функций, в том числе преобразований, необходимых для соединения частей сетей либо целых сетей.
Объединение сетей осуществляется на базе одного из двух принципов: с установлением соединения, без установления соединения. Каждое из них имеет определенные преимущества и недостатки. Так, объединение с установлением соединения позволяет заранее распределять буферы и другие ресурсы системы. В этом случае обеспечивается простое и надежное управление потоком информации, проходящими из одной сети в другую. При этом обеспечиваются уведомление о потере блоков данных и упорядочивание этих блоков. Однако организация и поддержание межсетевых соединений требует выполнения сложных протоколов.
Объединение сетей без установления между ними соединения характеризуется простотой протоколов и высокой скоростью работы ретрансляционной системы. Однако при использовании этого способа все преимущества объединения с установлением соединения становятся здесь недостатками. Для их компенсации абонентские системы обеих сетей должны имеет мощные версии транспортных протоколов.
Административные системы – это системы, обеспечивающие управление сетью либо её частью. На неё возлагаются следующие функции:
Административная система может совмещаться с узлом коммутации либо абонентской системой. Если в сети функционирует несколько абонентских систем, то одна из них назначается главной.
Управление сетью обеспечивает выполнение функций администрирования, из которых в первую очередь выделяется:
Управление конфигурацией сети и именованием
Задачи управления конфигурацией сети и именованием заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети, так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т. п., с помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение и пр. Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения карты сети, то есть отображении реальных связей между элементами сети и изменении связей между элементами сети - образование новых физических или логических каналов, изменение таблиц коммутации и маршрутизации. Управление конфигурацией (как и другие задачи системы управления) могут выполняться в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. Например, карта сети может составляться автоматически, на основании зондирования реальной сети пакетами-исследователями, а может быть построена оператором системы управления вручную. Чаще всего применяются полуавтоматические методы, когда автоматически полученную карту оператор подправляет вручную. Методы автоматического построения топологической карты, как правило, являются фирменными разработками.
Более сложной задачей является настройка коммутаторов и маршрутизаторов на поддержку маршрутов и виртуальных путей между пользователями сети. Согласованная ручная настройка таблиц маршрутизации при полном или частичном отказе от использования протокола маршрутизации (а в некоторых глобальных сетях, например Х.25, такого протокола просто не существует) представляет собой сложную задачу. Многие системы управления сетью общего назначения ее не выполняют, но существуют специализированные системы конкретных производителей, например система NetSys компании Cisco Systems, которые решают ее для маршрутизаторов этой же компании.
Группа задач обработки ошибок включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация сообщений об ошибках, но и их фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели. Фильтрация позволяет выделить из весьма интенсивного потока сообщений об ошибках, который обычно наблюдается в большой сети, только важные сообщения, маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управления, а корреляционный анализ позволяет найти причину, породившую поток взаимосвязанных сообщений (например, обрыв кабеля может быть причиной большого количества сообщений о недоступности сетей и серверов). Устранение ошибок может быть как автоматическим, так и полуавтоматическим. В первом случае система непосредственно управляет оборудованием или программными комплексами и обходит отказавший элемент за счет резервных каналов и т. п. В полуавтоматическом режиме основные решения и действия по устранению неисправности выполняют люди, а система управления только помогает в организации этого процесса - оформляет квитанции на выполнение работ и отслеживает их поэтапное выполнение (подобно системам групповой работы). В этой группе задач иногда выделяют подгруппу задач управления проблемами, подразумевая под проблемой сложную ситуацию, требующую для разрешения обязательного привлечения специалистов по обслуживанию сети.
Анализ производительности и надежности
Задачи анализа производительности и надежности связаны с оценкой на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также коэффициент готовности сети или ее определенной транспортной службы. Функции анализа производительности и надежности сети нужны как для оперативного управления сетью, так и для планирования развития сети.
Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне обслуживания (SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей услуги). Обычно в SLA оговариваются такие параметры надежности, как коэффициент готовности службы в течение года и месяца, максимальное время устранения отказа, а также параметры производительности, например средняя и максимальная пропускная способности при соединении двух точек подключения пользовательского оборудования, время реакции сети (если информационная служба, для которой определяется время реакции, поддерживается внутри сети), максимальная задержка пакетов при передаче через сеть (если сеть используется только как транзитный транспорт). Без средств анализа производительности и надежности поставщик услуг публичной сети или отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень обслуживания для конечных пользователей сети.
Задачи управления безопасностью подразумевают контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а реализуются либо в виде специальных продуктов (например, систем аутентификации и авторизации Kerberos, различных защитных экранов, систем шифрования данных), либо входят в состав операционных систем и системных приложений.
К задачам учета работы сети относится регистрация времени использования различных ресурсов сети — устройств, каналов и транспортных служб. Подобные задачи имеют дело с такими понятиями, как время использования службы и плата за ресурсы — billing. Ввиду специфического характера оплаты услуг у различных поставщиков и различными формами соглашения об уровне услуг эта группа функций обычно не включается в коммерческие системы и платформы управления типа HP Open View, а реализуется в заказных системах, разрабатываемых для конкретного заказчика.
|
|
 |
