Архитектура вычислительных сетей Логическая структура и протоколы

Традициями эпохи Возрождения
Карта Западной Европы
Лоренцо Бернини
Микеланджело да Караваджо
Призвание апостола Матфея
Обращение Савла
Положение во гроб
Успении Богоматери
Эль Греко

Погребение графа Оргаса

Портрет аристократа
Апостолы Пётр и Павел
Сошествии Святого Духа
Вид Толедо
Диего Веласкес
Менины
Пряхи
Венера перед зеркалом
Сдача Бреды
Аристократические портреты
«Завтрак» и серия «Шуты и карлики
Хусепе Рибера

Исаак, благословляющий Иакова

Хромоножка
Святая Инесса
Нищие философы
Мученичество Святого Варфоломея
Питер Пауэл Рубенс

Жимолостная беседка

Кермесса
Серии картин «Жизнь Марии Медичи»
Портрет камеристки инфанты Изабеллы
Елена Фоурмен и «Шубка»
Возчики камней
Автопортрет
Портрет Изабеллы Брандт
Большое количество заказов
Охота на гиппопотамов и крокодилов
«Похищение дочерей Левкиппа» и «Битва греков с амазонками»
Водружение креста
Рембрандт Ван Рейн

«Анатомия доктора Тулпа»

«Возвращение блудного сына»
«Еврейская невеста»
«Автопортрет»
«Старик в красном» и «Портрет Титуса»
«Портрет Хендрикьё Стоффелс»
«Заговор Юлия Цивилиса»
«Три дерева»
«Выступление стрелковой роты капитана Франса Баннинга Кока»
«Даная»
«Автопортрет с Саскией на коленях»
«Портрет Яна Сикса»
Никола Пуссен и живопись
Классицизма

«Царство Флоры»

«Пейзаж с Полифемом»
«Аркадские пастухи»
«Танкред и Эрминия»
Искусство Европы XVIII века
Художественная жизнь Европы
Архитектура XVIII столетия
Рококо
Малый Трианон
Церквь Святой Женевьевы
Эпоха неоклассицизма
Клод Никола Леду
Жан Батист Пигаль
Галантные празднества
Парижский Лувр
Фарфоровые изделия
Филиппе Ювара
Методы математической
статистики
Искусство России XVIII века
Архитектурные проекты
Москвы 20 годов
Архитектурная история Москвы
Советы для радиолюбителя
Авангардное искусство
Ядерные испытания на
архипелаге Новая Земля
Безопасность в
компьютерных сетях
Аппаратное обеспечение
компьютера
Установка системы
Microsoft Windows 2003
Вычисление производной
и пределов
Вычисление площадей в
декартовых координатах
Вычисление площадей фигур
при параметрическом задании
границы
Вычисление объема тела,
вычисление длин дуг
Векторная и линейная алгебра
Монтаж радиоэлементов
и микросхем

Информационно-вычислительные системы и сети.

Классификация ИВС. Анализ отечественных и зарубежных информационно-вычислительных систем обработки и передачи информации и изучение их возможностей позволяют классифицировать ИВС по следующим признакам: - Методы управления ИВС.

По принципу организации работы различают ИВС локальной, теле- и распределенной обработки.

Системы телеобработки данных. Рассмотрим несколько подробнее этот класс ИВС в виду его большого распространения на практике (см. рис.2).

Техническую основу ИВС с централизованной обработкой данных составляют многомашинные информационно-вычислительные центральные и терминальные комплексы,

Информационно-вычислительные терминальные комплексы (ИВТК) являются основными и наиболее массовыми групповыми техническими средствами автоматизации рабочих мест, обеспечивающими подготовку, обработку и выдачу текстовой и графической информации.

Системы распределенной обработки информации. Сети ЭВМ. Введение.

Сети ЭВМ. Основное назначение сетей ЭВМ - организация прямого доступа пользователя с рабочего места (с АП) к информационным и вычислительным ресурсам сети и одновременное решение задач территориально-распределенных АСУ различного уровня и назначения

Территориальные сети ЭВМ ( рациональный вариант построения).

Пример сети передачи данных для ТС ЭВМ. СПД ТС ЭВМ служит для передачи сообщений (пакетов) между машинами ТС ЭВМ по выделенным и коммутируемым каналам связи.

Локальные вычислительные сети. Краткая характеристика. ЛВС предназначены для решения следующих задач:- значительно снизить длительность и стоимость вычислений, одновременно предоставляя каждому абоненту широкие возможности в пределах вычислительных ресурсов ЛВС;

Архитектура вычислительных сетей, сетей передачи данных и терминальных комплексов.

Физическая структура терминального комплекса и сетей. Терминальный комплекс  состоит из мультиплексора, модемов (М), каналов связи и терминалов (рис. 2.1).

Вычислительная сеть Характер физической структуры вычислительной сети зависит от степени детализации решаемой задачи.

Логическая структура терминального комплекса (ТК) и сетей. Терминальный комплекс.

Хостмодуль ( главная машина) - является главным элементом вычислительной сети, т.к. он определяет ее информационно-вычислительные ресурсы и большую часть предоставляемого ею сервиса.

Программная структура терминального комплекса и сетей. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМ ВОС).

Система ДУВЗ ( Диалоговый удаленный ввод-вывод заданий) является сложным комплексом программ, обеспечивающим пользователям в режиме диалога терминалов с ЭВМ подготовку для нее заданий и дистанционное получение решений.

Рассмотрение программной структуры вычислительной сети (ВС) позволяет определить иерархию программного обеспечения этой сети.

Передача информации от процесса А к процессу Е здесь осуществляется следующим образом. При возникновении необходимости в передаче, процесс А выдает (см. рис. 2.6) блок информации, который передается программе управления передачей.

Кадры в информационном канале идут непрерывным потоком друг за другом. Их отделяют друг от друга управляющие символы, именуемые флагами.

В общем случае на верхнем уровне ЭМ ВОС может находиться не один, а несколько процессов. Каждый из них имеет один, а иногда и несколько портов и является абонентом вычислительной сети/

С другой стороны размещение программ в машинах и аппаратуре передачи данных позволяет рассмотреть взаимосвязь элементов программной и физической структур dычислительной сети.

Как уже отмечалось, между уровнями управления передачей и процессами располагаются порты. Условную линию, проведенную между портами различных хостмашин или терминальных машин, принято называть логическим каналом.

Иерархия протоколов вычислительной сети . Взаимосвязь одноименных уровней программной структуры вычислительной сети определяется сводом стандартных для всей сети правил, включающих обязательные характеристики этих элементов и процедуры их взаимодействия.

Сети и системы передачи данных. Общие сведения В нашей стране большая часть средств электросвязи объединяется в Единую автоматизированную сеть связи (ЕАСС).

Сети передачи данных. Сеть передачи данных - это сеть доступа к ЭВМ (пользователю). Сети передачи данных могут быть классифицированы:-  по структуре сети;

На реальных сетях обычно применяются комбинированные принципы построения сетей - радиально-узловой и “каждый с каждым”.

Поэтому сети ПД с КК называют сетями с отказами. При отказе вызов повторяется до установления соединения, что приводит к задержке в передаче сообщения.

Сети ПД с КК. Достоинствами КК являются:- возможность непосредственного обмена данными между абонентами (диалоговый режим),

Сети ПД с КС. Коммутация сообщений благодаря поэтапной передаче предоставляет широкие возможности для взаимодействия в пределах одной сети разнотипных средств передачи и приеме сообщений с разной скоростью, различными кодами и разными методами синхронизации и фазирования.

Продолжим классификацию сетей ПД. 3. По скорости передачи данных сети ПД делятся на три группы: низкоскоростные (до 200 бит/с), среднескоростные (600...9600бит/с) и высокоскоростные (более 9600бит/с)/

Системы передачи данных. Под системой передачи данных понимается совокупность технических средств и линий (каналов) связи, образующих канал передачи данных и обеспечивающих передачу данных от источника сообщений (ИС) к получателю (ПС) с заданными достоверностью, надежностью и временем доставки.

Системы передачи данных без обратной связи В системах без ОС (см. рис. 3.12а) сообщение передается от источника (ИС) к получателю (ПС) в прямом направлении по определенному алгоритму, не учитывающему текущего состояния канала и результатов приема предыдущего сообщения; т.е. условия приема и другие факторы.

Для проведения данного занятия рекомендуется следующий расчет времени и методика его проведения.

 В последнее десятилетие практически полностью изменился характер систем обработки, хранения и передачи информации.

Физическая структура терминального комплекса и сетей. Терминальный комплекс  Состоит из мультиплексора, модемов (М), каналов связи и терминалов (рис.

Вычислительная сеть Характер физической структуры вычислительной сети зависит от степени детализации решаемой задачи.

Логическая структура терминального комплекса (ТК) и сетей.

Терминальный комплекс. В терминальном комплексе (см. рис. 4.1) мультиплексор выполняет функции сопряжения канала вычислительной машины с аппаратурой передачи данных, соединенной с каналом связи.

Анализ процессов передачи и обработки информации, выполняемых вычислительной сетью, требует расчленения их на специфические группы и рассмотрения взаимосвязи и взаимодействия этих групп.

Программная структура терминального комплекса и сетей. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМ ВОС).

Система ДУВЗ ( Диалоговый удаленный ввод-вывод заданий) является сложным комплексом программ, обеспечивающим пользователям в режиме диалога терминалов с ЭВМ подготовку для нее заданий и дистанционное получение решений.

Рассмотрение программной структуры вычислительной сети (ВС) позволяет определить иерархию программного обеспечения этой сети.

При возникновении необходимости в передаче, процесс А выдает (см. рис. 4.6) б лок информации, который передается программе управления передачей.

На каждом из четырех рассмотренных этапов управления осуществляется упаковка информации пользователя либо “конверта”, полученного от предыдущего элемента программной структуры сети, в новый “конверт” и указание на нем нового адреса (заголовка).

Порты связываются друг с другом логической системой называемой транспортной сетью.

Программы маршрутизации корректируются при выходе из строя канала связи или изменения конфигурации коммуникационной сети (появления новых или ликвидации старых каналов).

Иерархия протоколов вычислительной сети. Взаимосвязь одноименных уровней программной структуры вычислительной сети определяется сводом стандартных для всей сети правил, включающих обязательные характеристики этих элементов и процедуры их взаимодействия.

1. Введение в понятие архитектуры системы- 20 минут. Дать определение архитектуры и ее составных частей.

Сервис открытых сетей. Общие сведения по сетевым стандартам. Введение в сервис открытых систем.

Используемый термин “соединение” в данном контексте имеет широкое толкование.

Общие функции уровней ВОС. Произвольный N-уровень может быть описан теми функциями, которые в нем выполняются.

Расторжение N-соединения в нормальных условиях инициируется одним из связанных с ним (N+1)-объектом.

Управление потоком данных. Различают два типа управления потоком: протокольное, при котором регулируется скорость передачи N-ПБД между N-объектами; интерфейсное, при котором регулируется скорость передачи данных между (N+1)- и N-объектом.

Функции каждого уровня ВОС. Стандарт ISO/IS 7498 определяет конкретное содержание модели ВОС, регламентируя число уровней взаимосвязи и их функции.

Сеансовый уровень. Назначение сеансового уровня заключается в обеспечении сервиса, необходимого взаимодействующим представительным объектам для организации и синхронизации своего диалога и управления обменом данными.

Сетевой уровень. Сетевой уровень обеспечивает установление, поддержание и разъединение сетевых соединений между открытыми системами, содержащими взаимодействующие прикладные объекты, а также предоставляет функциональные и процедурные средства для обмена блоками данных между транспортными объектами по сетевым соединениям.

Предоставление сервиса в модели ВОС. Как было ранее сказано, (N+1)- объекты могут связываться между собой только с помощью услуг, предоставляемых N-уровнем.

Некоторые общие правила описания сервиса. Концепция сервиса, предоставляемого уровнем (любым), является одной из основных в модели ВОС.

Сообщения не могут поступать в произвольном порядке. Например, сообщение “подтверждение” не может поступить раньше, чем будет выдано сообщение “запрос”.

Таблицы соответствия параметров устанавливают, должны ли быть равны параметры сообщений, имеющих последовательную зависимость.

Сервис состоит из услуг. Так, показанный ранее пример- это сервис, состоящий из одной услуги по установлению соединения.

Дальнейшее развитие абстрактной модели сервиса связано с введением в нее элементов поведения поставщика сервиса.

Режим “без соединения” взаимосвязи уровней ВОС. Одним из основных понятий эталонной модели ВОС является соединение.

Пользовательские процессы и уровни управления в ИВС. Прикладной уровень управления передачей.

Прикладной уровень Прикладной уровень процессов в вычислительной сети регламентируется стандартами ISO IS 8649/1, 8649/3, IS 8650/1, 8650/3.

В прикладном уровне расположены не только прикладные процессы, но и функции, обеспечивающие предоставление каждому из этих процессов как бы окон, через которые они могут “видеть” другие прикладные процессы, имеющиеся в вычислительной сети.

Базовое ядро, в соответствии со стандартом, предназначено для управления прикладным взаимодействием и содержит следующие общие прикладные услуги:

а) установление прикладного соединения (ассоциации) прикладного объекта с другим прикладным объектом, в ходе которого прикладные объекты обмениваются параметрами прикладного соединения и согласуют их, в частности согласуется прикладной контекст ассоциации;

Формат прикладной услуги “а” дан на рис. 6.4. С процедурной точки зрения услуга “а” выполняется следующим образом. Параллельные попытки обоих прикладных объектов установить соединение обрабатываются поставщиком общего прикладного сервиса независимо.

Любая фаза развития услуги может быть прервана услугой “в”. Прикладная услуга “в” позволяет любому пользователю прикладного сервиса выполнить безусловное завершение ассоциации.

ППБД в соответствующих процедурах образования или завершения ассоциаций также как и услуги имеют свой параметрический состав, в котором указывается не только статус параметров, но поставщик и потребитель этих параметров.

Несколько слов о сервисе обеспечения неделимости распределенных действий. Одновременное функционирование прикладных распределенных систем выдвигает ряд общих требований, которые необходимо учитывать в ходе их разработки и поддерживать в реализациях.

Придание свойства неделимости некоторому действию достигается с помощью выполнения этого действия в две фазы.

Протоколы прикладного уровня.  Стек OSI.

Стек TCP/IP За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня.

Управление представлением данных. Представительный уровень управления передачей.

Передача команд и информации может осуществлять не только программа пользователя, но и оператор, находящийся за терминалом абонентской машины.

Иерархия программной структуры вычислительной сети не только разделяет ее функционирование на квазинезависимые уровни, но она позволяет строить “деревья” сопряжения большого числа абонентов с одним физическим каналом.

Программы пользователей обмениваются с сетевыми элементами командами, которые позволяют активизировать порты, дают необходимые распоряжения транспортной сети и управляют потоками информации, передаваемой по логическим каналам.

Для создания удобного интерфейса транспортной сети через сетевые элементы с программами пользователей и освобождения их от необходимости написания сложных программ управления терминальными машинами, терминалами и физическими каналами фирмой IBM разработана система управления информацией пользователей (CICS), которую целесообразно привести в качестве удачного примера интерфейса транспортной сети в с программами пользователей.

Управление системой CICS осуществляется операционной системой машины. Со своей стороны система CICS управляет работой программ пользователя, давая им возможность связываться с терминалами и взаимодействовать с банками данных пользователей.

Представительный уровень. Целью представительного уровня является выполнение сервиса, предназначенного для объяснения смысла (значения) данных, передаваемых между прикладными процессами.

О функциях 4 и 7 более подробно пойдет речь далее. Одной из важнейших среди этих функций является преобразование форматов данных (см. рис. 6.15). Здесь возможны три случая.

Стандарты и протоколы представительного уровня. Оконечные системы (абоненты, прикладные объекты) вычислительных сетей весьма разнообразны и представлены устройствами (программами) различных типов от простых символьно-ориентированных дисплеев до универсальных ЭВМ и систем, ориентированных на базы данных.

Для указания используемой комбинации абстрактного синтаксиса и синтаксиса передачи используется термин “контекст представления”. Работа с контекстом представления поддерживается представительным сервисом.

Управление сеансами связи. Сеансовый уровень управления передачей.

Взаимосвязь сеансовых объектов, осуществляющих сеансы связи, выполняются по транспортным соединениям (логическим каналам), предоставляемым транспортным уровнем.

Сервис сеансового уровня. Стандарты, протоколы, средства реализации.

Фазы и услуги сервиса сеансового уровня. Сеансовый сервис охватывает три фазы: установления сеансового соединения, передачи данных и завершения сеансового соединения.

Функциональные группы и стандартные подмножества сеансового сервиса. Функциональная группа - это объединение логически связанных услуг.

Качество сеансового уровня. Понятие “качество сервиса” определяет параметры сеансового соединения, которые касаются исключительно поставщика сеансового сервиса.

В таблице 6.7 приведен состав сеансовых услуг фаз установления соединения, передачи данных и завершения соединения и соответствующих им примитивов.

1. Прикладной уровень ( программы пользователей) - 90 мин. Рассмотреть варианты реализации прикладного уровня (программ пользователей) в ЭВМ (хостмашинах), структуру программ административного управления функционированием ВС. Дать общие сведения о стандартах и протоколах.

Программные платформы для пользовательских процессов в информационно-вычислительных сетях.Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие программных платформ, суть сетевых операционных систем (ОС), а именно: для персональных компьютеров и рабочих станций, для серверов сетей различного уровня: локальных, территориальных (региональных, глобальных).

Обзор сетевых операционных систем Ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС как правило осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта.

Серверные платформы: => ENS for UNIX: работает на RISC-компьютерах под управлением SCO UNIX, HP-UX, Solaris, AIX; => ENS for NetWare: работает на Intel-платформах под управлением NetWare 2.х, 3.x, 4.x; => VINES работает на Intel-платформах;

Минимальные требования к аппаратуре.

Транспортная сеть. Транспортный и сетевой уровни. Структура транспортной сети.

Структура программного обеспечения передачи информации между портами (процессами) имеет вид, показанный на рис..8.2а, 8.2б, из которых следует, что программа управления сетью входит в состав как транспортного, так и коммуникационного модуля.

Так как протоколы верхних уровней программной структуры этих сетей отличаются друг от друга, то в местах соединения сетей устанавливаются трансляторы (шлюзы). Физическая реализация транспортной сети заключается в размещении логических модулей в вычислительных машинах.

Вторым типом транспортной сети является виртуальная сеть, в которой между всеми логическими модулями передаются последовательности (цепочки) взаимосвязанных пакетов.

Наличие преимуществ и недостатков в рассматриваемых типах транспортных сетей привело к тому, что в настоящее время у разработчиков вычислительных сетей нет единого мнения о структуре этих сетей.

Транспортный уровень управления передачей. Общие сведения. Целью транспортного уровня является передача информации между объектами сеансового уровня.

Транспортный уровень предусматривает три вида услуг для сеансового уровня:- образование необходимых соединений;- выдачу справок о работе уровня;

Фазы функционирования транспортного уровня:- установление транспортного соединения;-  передача данных;- разъединение транспортного соединения.

Стандарты транспортного уровня. В соответствии с эталонной моделью МОС транспортный уровень выполняет все необходимые процедуры для обеспечения надежной и эффективной передачи данных из конца в конец от одного пользователя (сеансового объекта) к другому.

Каждый класс транспортного протокола имеет различную функциональность. Это связано с необходимостью обеспечивать, с одной стороны, надежный транспортный сервис над сетевым сервисом с ухудшенными характеристиками, а с другой стороны, устранять избыточные транспортные функции при использовании качественного сетевого сервиса .

При наличии сетевого сервиса без соединения транспортный сервис с соединением может быть обеспечен модифицированным транспортным протоколом класса 4.

Транспортный сервис этого типа обеспечивает передачу ТСБД по транспортному соединению. При этом пользователю предоставляются следующие возможности:·  адресация партнера (установление транспортного соединения производится по адресу, указываемому пользователем; этот адрес есть адрес транспортной сервисной точки доступа (ТСТД));

Качество транспортного сервиса (КЧС). Под качеством транспортного сервиса понимаются характеристики услуг, составляющих сервис.

Сетевой уровень управления передачей.Общие сведения.Целью сетевого уровня является выполнение ф ункций, связанных с обменом сервисными блоками данных, осуществляемым между транспортными объектами.

Архитектура сетевого уровня. Стандарты ( общая характеристика ).

Основные стандарты сетевого уровня. Далее рассматриваются только основные стандарты, которые позволяют хорошо проиллюстрировать особенности подуровней сетевого уровня и в то же время являются широко используемыми.

В стандарте ISO/DIS 8473/DADI определены полный протокол и два его подмножества: -  неактивное подмножество - это подмножество нулевой функциональности, которое может быть использовано, когда абонентские системы связаны одной подсетью и ни одна из функций полного протокола не нужна для обеспечения сервиса между любой парой абонентских систем;

Сетевой сервис с соединением. Сетевой сервис с соединением предоставляет пользователю следующие возможности: средства для установления сетевого соединения с другими пользователями для обмена сетевыми сервисными блоками данных (ССБД).

Сетевой сервис без соединения Передача ССБД в режиме “без соединения означает, что каждый блок данных передается во время единичной операции взаимодействия с поставщиком сервиса.

Параметры фазы установления соединения. Параметр “задержка установления” связи с оценкой наибольшей приемлемой задержки между выдачей примитива “запрос” и появлением соответствующего примитива “подтверждение”.

Специфическими параметрами здесь являются параметры: стоимость и приоритет. Параметры стоимости связаны с выбором средств передачи.

Средства и способы взаимодействия сетей и ЭВМ с сетями.  Средства межсетевого взаимодействия.

Шлюзы и мультиплексоры протоколов Существует два принципиально отличных способа построения продуктов межсетевого взаимодействия, которые во многом определяют их потребительские характеристики.

Уровни согласования сетей Средства межсетевого взаимодействия нужны для того, чтобы обеспечить согласованную работу двух приложений, выполняющихся в разнородных сетях.

Клиентская и серверная части протокола В то время, как на трех нижних уровнях модели OSI протоколы почти всегда симметричны по отношению к взаимодействующим компьютерам) протоколы прикладного уровня, как правило, несимметричны и состоят из клиентской части, запрашивающей и потребляющей удавленный ресурс, и серверной части, предоставляющей этот ресурс в общее пользование.

Способы взаимодействие сетей ЭВМ В настоящее время существуют десятки вычислительных сетей, работающих в соответствии с различными иерархиями протоколов.

Межсетевая коммуникационная машина является достаточно сложной, т.к. должна отображать протоколы двух коммуникационных сетей и осуществлять их взаимное преобразование.

Поэтому нередко применяется еще один метод (способ) соединения вычислительных сетей, который заключается в соединении двух сетей через интерфейсную машину, являющуюся последовательным преобразователем информации (ППИ).

Взаимодействие хостмашин с сетями ЭВМ. На рис. 8.21 показана структура терминально-интерфейсной машины, предназначенной для соединения хостмашины с вычислительной сетью.

Физическая структура транспортной станции для вычислительной сети В общем случае транспортная станция (ТС) включает в себя аппаратные и программные средства, реализующие транспортную и коммуникационную машины (службы), и выступает в качестве основного коммутационного узла вычислительной сети, выполняющего функции коммутации пакетов (сообщений) и имеющая ряд специализированных процессоров и адаптеров для передачи данных по различным типам линий (каналов) связи.

Логическая обработка пакетов и сообщений ( сетевой и транспортный протоколы) производится на процессорах, точнее, на микро ЭВМ, которые взаимодействуют с МОП через порты доступа обработки (ПДО).

Архитектура и скульптура Европы Декоративно-прикладное искусство Искусство России XVIII века