5.3. Операционная система и архитектура открытых сетей

При разработке сетей ЭВМ возникают задачи согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств. Она решается путем установления определенных процедур, называемых протоколами. Реализацию протоколов совместно с реализацией управления серверами называют сетевой ОС. Часть протоколов реализуется программно, часть – аппаратно. Для стандартизации протоколов была создана международная организация протоколов ISО (МОС). Она ввела понятие архитектуры открытых систем, что означает возможность взаимодействия систем по определенным правилам, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах. Основой архитектуры открытых систем является понятие уровня. Система разбивается на ряд уровней или подсистем, каждый из которых выполняет свои функции.

Уровень сети – совокупность станций одинакового ранга, входящих в иерархическую сеть. Под станцией понимается входной, промежуточный или выходной пункт передачи сообщений по каналу. ISO установила следующие уровни сетей.

Первый уровень, физический, определяет некоторые физические характеристики канала. Это требование к характеристикам кабелей, разъемов (RS, EIA, X.21) и электрическим характеристикам сигнала. В 1994 году в Европе утвержден стандарт V.32 для работы на других каналах. В нем определены десять процедур, по которым модем после тестирования линий выбирает соответствующие качеству линии несущие частоты и полосу пропускания (11 комбинаций) и пр. По типу характеристик сети делятся на аналоговые (V.21 и др.), например обычная телефонная сеть, и цифровые, для которых разработан стандарт ISDN. Единицей обмена является бит.

Второй уровень, канальный, управляет передачей данных между двумя узлами сети. Он обеспечивает контроль корректности передачи сблокированной информации посредством проверки контрольной суммы блока. Для повышения скорости обмена осуществляется сжатие данных. При получении сообщение разворачивается. Длина передаваемого блока может меняться в зависимости от качества канала. В настоящее время используются протоколы V.42 бис (CCITT), MNP5, MNP7. Единицей обмена является кадр или пакет, по которым пока отсутствует стандарт. На рынке в последнее время конкурируются технологии передачи данных SMDS, Frame Realy и ATM – коммутаторов.

Протокол Frame Realy (FR) разрабатывается с целью преодоления скоростных ограничений протокола пакетной передачи данных X.25. Он использует скоростные оптические линии для передачи цифровых данных, объединенных в пакет. Реализуется национальными телекоммуникационными компаниями и пока является наилучшей технологией передачи данных на большие расстояния. Однако он не походит для объединения большого числа ЛВС. Начиная с 1994 года, ряд фирм, среди которых AST Networks, Fast Comm, Motorola ISG и др., предлагают FR-устройства, имеющие встроенные механизмы установления приоритетов пакетов. Благодаря этому стало возможным передавать данные, чувствительные к задержке времени передачи: речь, факсимильные изображения и др.

Технология FR используется в Башкирской республиканской интегрированной сети передачи данных Bashnet ,объединяющей уже 54 населенных пункта Башкирии и подключенной к сети Internet.

Протокол SMDS более подходит для объединения большого числа ЛВС, претерпевших частые изменения конфигурации.

Frame Realy и SMDS передают пакеты со скоростью от 2 до 45 Мбит/с.

Протокол ATM (Asynchronous Transfer Mode) также передает пакеты, имеющие фиксированную длину, со скоростью более 155 Мбит/с. Важным аспектом ATM-технологии является возможность соединять различные типы трафика: высокоскоростные данные, видеоизображения, высококачественный звук и речь. Внедрение ATM-технологии происходит без замены оборудования Frame Realy и SMDS-систем.

Третий уровень, сетевой, управляет маршрутизацией пакетов. Он распространяется на соглашения о блокировании данных и их адресации. По одному каналу может передаваться информация с нескольких модемов для увеличения его загрузки. К этому уровню относятся протоколы Х.25 и Х.75 (космический). Единицей обмена является пакет, оформленный по стандарту.

Для объединения неоднородных сетей различных технологий используются протоколы IP, TCP/IP и другие. Протоколы IPX, NetBIOS, AppleTalk умирают. IP- технология (протокол TCP/IP) обеспечивает работу с почтовыми серверами, с сетевыми интерактивными приложениями.

Четвертый уровень, транспортный, отвечает за стандартизацию обмена данными между портами разных ЭВМ сети. Используются протоколы TP0, TP1. Единицей обмена является сеансовое сообщение.

Пятый уровень, сеансовый, определяет правила диалога прикладных программ, рестарта, проверки прав доступа к сетевым ресурсам. Единицей обмена этого и следующих уровней является пользовательское сообщение.

Шестой уровень, представления, определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов ( ASCII, EBCDIC,ASN.1,X.500, X.409). Здесь же определяется стандарт на форму передаваемых документов. В банковской системе распространен стандарт Swift. Он определяет расположение и назначение полей документа. Принципиальным моментом при использовании этого и других компьютерных стандартов на документацию является официальное признание (де-юре) передаваемого по каналам связи документа юридически полноценным.

В апреле 1989 года 44-я сессия Европейской экономической комиссии ООН объявила 90-е годы периодом широкомасштабного внедрения в международную торговлю универсальной системы электронного обмена данными в управлении, в торговле и на транспорте (UN/Edifact). С 1 января 1995 года Европейский союз (ЕС) перешел на обязательное использование Edifact при обмене документацией и информацией между госведомствами ЕС, работающими на английском, французском, немецком, испанском языках. Edifact представляет собой структурированный язык описания различных видов коммерческой деятельности. С помощью элементов и сегментов, стандартных информационных сообщений можно составлять описание любого делового документа, форматировать его электронное отображение и передавать абоненту. Полученное сообщение разворачивается в обычную форму и может быть распечатано в виде твердой копии документа. Использование этой схемы сокращает издержки обращения в торговле на 30%. В России в августе 1994 года постановлением правительства № 540 принято решение о создании Центра эффективной торговли с использованием международных стандартов и средств связи. Ведущими организациями по распространению Edifact в России является Центральный банк РФ, Государственный таможенный комитет, РАН, Ассоциация пользователей электронной передачи информации и многие другие.

Стандарт Х.400 позволяет передавать сообщения по телефону, телексу и другими средствами оргтехники. Заметим, что наблюдается тенденция замены аналоговых устройств цифровыми. Телефоны, телевизоры переводятся на цифровые стандарты.

Седьмой уровень, прикладной, управляет выполнением прикладной программы.

Каждый уровень решает свои задачи, и обеспечивает сервисом расположенный над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействий соседних уровней в одной системе – интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней. Прозрачность – свойство передачи информации, закодированной любым способом, понятным взаимодействующим уровням.

В виду многоплатформенности сетевых ОС наблюдается тенденция стандартизации серверных платформ, обеспечивающих функции сетевых ОС. Наиболее популярными являются Server Windows NT фирмы Microsoft, Net Ware 3.x и 4.x фирмы Novell. Из других распространенных сетевых ОС можно назвать VINES, LANServer.

Наиболее популярные платформы для управления сетями – NetView на базе мэйнфреймов, HPOpenView, Sun Net Manager.

Сети делятся на общественные, частные и коммерческие. По рекомендациям ISO для физического уровня определены следующие классы общественных сетей: до 1000 км – средней длины; до 10000 км – длинные; до 25000 км – самые длинные наземные; до 80000 км – магистральные через спутник; до 160000 км – магистральные международные через два спутника.