Компоненты физической структуры ис.

Любая сеть, а кроме ИС известны транспортный, коммуникационные сети, имеет основные структурные компоненты: внутренние и внешние узлы(оконечные пункты), каналы и линии связи. На рисунке 1 приведена физическая структура ИС.

Б олее подробное представление физической структуры предсавлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Физическая структура ИС.

Логическая структура ИС.

В общем виде она представляет собой соединение и взаимодействие двух принципиально различных по назначению и функциям составных частей архитектуры ИС: множество узлов{N i}, множество средств их связи и взаимодействия {L ij}.(рисунок 3).

Рисунок 3. Логическая структура ИС.

Для более детального рассмотрения этой структуры воспользуемся эталонной моделью открытых систем (МОС).

Функции взаимодействия и реализации услуг разделяются на ряд слоев или уровней:

1. Физический;

2. Канальный;

3. С етевой;

4. Транспортный;

5. Сеансовый;

6. Представительный;

7. Прикладной.

{Cn} – устанавливаемые соединения;

{Pk} - объект управления;

{АCi} – абонентская система.

Рисунок 4 – модель открытых систем.

На каждом уровне в абонентских системах {АCi}, размещенных в узлах АВС могут располагаться один или несколько процессов {Pk} – объектов управления, взаимодействующих между собой при установлении соединений {Cn}.

Связь объектов смежных уровней в одной и той же абонентской системе (АС) осуществляется в соответствии с набором некоторых правил называемых межуровневым интерфейсом. Взаимодействие объектов одного уровня, но расположенных в разных абонентских системах осуществляется в соответствии с набором правил называемых сетевыми протоколами.

Логическая структура ИС при этом определяет порядок действий, правил и условий в которых эти действия должны выполняться. Они представляют собой обобщенный алгоритм информационного процесса протекающего в ИС.

Логические процедуры в сети.

• формирование сообщений и ввод их по каналам;

• предварительная обработка сообщений;

• организация и выполнение коммутационных процедур;

• передача и прием данных.

Эталонная модель открытых систем не является общей для всех ИС, но характеризуется определенной универсальностью, позволяющей применять ее для различных ИС.

Соединительные среды.

Соединение информационных узлов в ИС осуществляется при помощи различных физических сред(каналов связи). С целью улучшения качества связи применяются усилители, фильтры, ретрансляторы.

Каналы связи подразделяют на:

1. Проводные каналы связи (телефонный и коаксиальный кабели, оптоволоконные линии);

2. Беспроводные каналы связи (электромагнитные волны);

3. Комбинированные (каналы радиотелефонной связи, спутниковая связь).

Пользователи сети и их категории.

Группы людей, пользующиеся услугами информационных сетей. Называют пользователями. Они различаются по уровню квалификации и специализации. В ИС должны учитываться психологические аспекты взаимодействия, такие как утомляемость. То есть ИС должна быть организована в соответствии с требованиями эргономики и инженерной психологии. Одним из основных требований предъявляемых к ИС является реализация интерактивного взаимодействия.

2. Устройства приема –передачи данных в локальных сетях.

Мост(Bridge) – устройство, позволяющее объединить несколько сегментов. Передача данных внутри сегмента не влияет на передачу данных в других сегментах. Это обеспечивается фильтрацией данных, мост использует использует адреса приемника и источника из заголовка канального уровня, принятого пакета. во время работы для каждого сегмента мост составляет список адресов станций, расположенных в сегменте(по полю адреса источника). получив пакет, мост проверяет (по полю адреса приемника) список адресов станций для сегмента, откуда принят пакет. Если адресат находиться в том же сегменте, то пакет не передается в другие сегменты. Если в списке такого адреса нет, то пакет передается в другие сегменты.

В одном сегменте (А) станции 12, 24, 17 в другом (В) – 11, 15, 18. Например станция 12 передает данные станции 24. Мост приняв пакет проверяет поле адреса приемника(24), по списку эта станция находится в сегменте «А». поэтому мост не передает пакет сегменту «»В». Если мост определит , что адреса 12 в списке адресов сегмента «А» нет, то он добавляет этот адрес в список. при передаче пакета станции 18 мост определит, что станции в сегменте «»А» нет и передает пакет в сегмент «В».

Рисунок 4. Объединение сегментов Ethernet при помощи моста.

При обработке каждого пакета обычный мост сначала принимает пакет, записывает в буферную память, определяет сегмент, в который он должен его ретранслировать и после этого передать пакет в выбранный сегмент. такая технология обработки называется «Запомнить и передать» (Store and Forward). при передаче каждый мост вносит задержку, равную времени получения пакета и времени его обработки(рис.5a). Другой подход используют мосты которые называют коммутаторами или переключателями. Эти устройства, приняв поле пакета сразу же приступают к его обработке, а определив нужный сегмент ретранслируют пакет. время задержки равно времени принятия адресного поля и его обработке. эта технология называется «Схватить и предать» (Cut and Through). Мост выполняет свои функции на канальном уровне, поэтому как и повторитель зависит от типа ЛС и прозрачен для протоколов, использующихся в сегментах.

Мультиплексор(MUX) – устройство позволяющее мультиплексировать данные, приходящие одновременно от различных станций или сегментов и передавать их через передающую среду другим станциям, сегментам или мультиплексорам, например через телефонную линию. Позволяют увеличивать пропускную способность линий связи. В случае соединения нескольких сетей используют устройства межсетевого взаимодействия(маршрутизаторы и шлюзы).

Маршрутизатор или роутер(Router) – устройство соединяющее сети разного типа, но использующие одну сетевую ОС или протокол обмена данными. Выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому зависит от типа протоколов обмена данными и не зависит от типа ЛС. Для межсетевого обмена протоколы сетевого уровня используют логические адреса для определения каждой сети. С помощью адреса сети и физического адреса узла можно однозначно определить любую станцию в интерсети. Его можно сравнить с междугородной телефонной станцией.(рис.6)

Три сети «А», «В», «С» объединены при помощи двух маршрутизаторов. Каждый маршрутизатор во время работы создает и хранит таблицу маршрутов.( MUX1 чтобы передать пакет в сеть «С» передает пакет MUX2). Допустим, что станция «10» сети «А» должна передать пакет станции «15» сети «С». станция «10» определяет, что адресат расположен в другой сети, поэтому в заголовке сетевого уровня устанавливается адрес сети приемника (АСП) и адрес приемника(АП), а в качестве физического адреса – адрес ближайшего или известного маршрутизатора(MUX1) заголовок(ФА-12, АСП-С,АП-15). Получив пакет Маршрутизатор 1 проверяет поле адреса сети приемника и по таблице маршрутов определяет, что к сети «С» подключен Маршрутизатор 2, поэтому он направляет пакет к этому узлу, установив в поле адреса приемника физический адрес MUX2 (ФА-15, АСП-С,АП-15), наконец MUX2 перадресует пакет станции «15» (ФА-15, АСП-С,АП-15).

Среди маршрутизаторов выделяют следующие типы устройств: Brouter и Routing bridg.

Brouter – устройства, на которых аппаратным или программным путем реализована поддержка нескольких протоколов(IP, IPX и т.п.). Если же Brouter получает пакет с неизвестным протоколом, то он обрабатывает его как мост(Brouter-Router).

Routing bridg работает как мост, но поддерживает некоторые функции оптимизирующие маршрутизацию.

Шлюз(Gateway) – устройство, позволяющее организовывать обмен данными между сетевыми объектами, которые используют различные протоколы обмена. Шлюз выполняет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена. Как правило шлюз выполняет преобразования между какими-нибудь двумя сетевыми протоколами(Net Ware(TCP/IP) DECnet/SNA и т.п.). Некоторые устройства, выполняющие функции шлюза называют Устройствами Обслуживания Канала (Channel Service Unit/Digital Service Unit CSU/DSU).

П ример 1. Обмен данными между станциями использующие различные протоколы.

Рисунок 7. – Использование шлюза.

На шлюзе выполняются преобразования протоколов, форматов данных WS посылает шлюзу данные по протоколу IPX/SPX. Шлюз устанавливает связь по протоколу TCP/IP(рис.7).

В настоящее время повторители, мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы часто выпускаются в виде отдельных плат, модулей или блоков. Модули можно установить на шасси имеющие блок питания(БП) и собственную шину данных. Установив модуль повторителя на такое шасси получаем устройство повторитель. Если потребуется маршрутизатор, то шасси монтируется модуль маршрутизатора. Такие шасси еще называют модульными концентраторами.

Другой подход заключается в выпуске сетевых устройств в виде отдельных блоков. Каждый блок выполняет определенные функции и имеет свой источник питания. На каждом блоке имеется специальный разъем, через который он может быть подключен к шине данных другого блока. Блочные устройства такого типа называют стековыми или Наращиваемыми Хабами(Stackable Hub). Модульная структура позволяет легко изменять и расширять ЛС. Однако единого стандарта на такое оборудование не существует. У каждого производителя свои модули, шины данных и каркасы. Модули разных компаний как правило не совместимы.