ТОПОЛОГИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Расширение локальных сетей как базовых, так и комбинированных топологий из-за удлинения линий связи приводит к необходимости их расчленения и создания распределенных сетей, в которых компонентами служат не отдельные компьютеры, а отдельные локальные сети, иногда называемые сегментами [31].

При соединении компьютеров или сетей (локальных или распределенных), удаленных на большие расстояния, используются каналы связи и устройства коммутации, называемые маршрутизаторами (М) и шлюзами (Ш). Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом и соединяются между собой каналами связи, образуя распределенный магистральный канал связи. Для согласования параметров данных (форматов, уровней сигналов, протоколов и т.п.), передаваемых по магистральному каналу связи, между маршрутизаторами и терминальными абонентами включаются устройства сопряжения (УС). Терминальными абонентами называют отдельные компьютеры, локальные или распределенные сети, подключенные через маршрутизаторы к магистральному каналу. При подключении к магистральному каналу вычислительных сетей (например, мейнфреймов), которые невозможно согласовать с помощью стандартных устройств сопряжения, используются стандартные средства, называемые шлюзами. Таким образом возникает глобальная вычислительная сеть, типовая топология которой приведена на рис. 6.6.

Рис.

Глобальные сети могут, в свою очередь, объединяться между собой через маршрутизаторы магистральных каналов, что в конечном итоге приводит к созданию мировой (действительно глобальной) информационно-вычислительной сети.

4. БАЗОВАЯ ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ

Координация разработок сетей осуществляется на основе базовой эталонной модели OSI (Open System Interconnection), являющейся стандартом 7498 Международной организации стандартов (ISO — International Organization for Standardization). Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем — ВОС (рис. 6.7) является гибкой в том смысле, что допускает эволюцию сетей в зависимости от развития теории и новых технических достижений, а также обеспечивает постепенность перехода от существующих реализаций к новым стандартам.

Основным понятием модели является система — автономная совокупность вычислительных средств, осуществляющих обра-

Компьютер А              Компьютер              В

Уровни                 Уровни

Рис.

ботку данных прикладных процессов пользователей. Прикладной процесс — важнейший компонент системы, обеспечивающий обработку информации. Роль прикладного процесса в системе выполняет человек-оператор, программа или группа программ. Основная задача сети состоит в обеспечении взаимодействия прикладных процессов, расположенных в различных системах. При этом система считается открытой, если она выполняет стандартное множество функций взаимодействия, принятое в сети.

Область взаимодействия открытых систем определяется последовательно-параллельными группами функций, или модулями взаимодействия, реализуемыми программными или аппаратными средствами. Модули, образующие область взаимодействия прикладных процессов и физических средств соединения, делятся на семь иерархических уровней. Каждый из них выполняет определенную функциональную задачу (табл. 6.1).

Три верхних уровня (прикладной, представительный и сеансовый) вместе с прикладными процессами образуют область обработки данных, реализующих информационные процессы, выполняемые в системах. Процессы этой области используют сервис по транспортировке данных четвертого уровня, который осуществляет процедуры передачи информации от системы-отправителя к системе-адресату.

Три нижних уровня (сетевой, канальный и физический) образуют область передачи данных между множеством взаимодействующих систем, реализуют коммуникационные процессы по транспортировке данных.

Протоколы операционной системы сети реализуют интерфейс между операционными системами разнотипных ЭВМ. Основополагающим в этом случае является принцип виртуальности, определяющий общность процессов через виртуальный терминал, виртуальный файл, виртуальное задание и т.д. Существенным для прикладных процессов здесь является включение в систему обмена каналов связи, увеличивающих время реакции, а также реализация взаимодействия процессов удаленных ЭВМ с управляющими системами сети.

Функции, выполняемые протоколами уровней в различных системах, принято объединять в группы, именуемые службами. Транспортная служба обеспечивает выполнение задач, связанных с передачей информации через (сквозь) коммуникационную подсеть. Она охватывает транспортный, сетевой, канальный и физический уровни. Над ней находится абонентская служба. Эта служба располагается на прикладном, представительном и сеансовом

уровнях и предназначена для обеспечения соединения прикладных процессов с транспортной службой.

Соответственно семи уровням области взаимодействия открытых систем вводится иерархия семи групп протоколов. Протоколы именуются так же, как и уровни (см. рис. 6.7). В соответствии с точками приложения иерархия протоколов делится на три специфические группы.

Первую группу определяет нижняя пара протоколов — физический (стандартный физический интерфейс Х.21) и канальный (стандарт HDLC — High level Data Link Control — высший уровень управления каналом данных).

Вторая группа протоколов определяется парой сетевого и транспортного уровней, которые реализуют сквозное взаимодействие абонентских сетей. Здесь сетевые уровни и сетевой процесс коммуникационных систем инициируют компоненты, связывающие последовательность канальных соединений в единую сквозную систему коммуникационной подсети. При этом для соединения оконечного оборудования с сетью передачи данных очень часто используют протоколы Х.25 (стандарт МККТТ — Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии, CCITT — Consultative Committee for International Telegraphy and Telephony). Рекомендация Х.25 включает в себя протоколы трех нижних уровней эталонной модели: на физическом уровне — стандартный физический интерфейс Х.21, на канальном уровне — процедуру управления каналом LAPB — Link Access Procedure Balanced (которая является подмножеством HDLC) и на сетевом уровне — протокол X. 25/3 обмена пакетами между оконечным оборудованием и сетью передачи данных.

Последовательность канальных соединений предоставляется трем верхним уровням — прикладному, представительному и сеансовому, протоколы которых образуют третью группу (связанную с прикладными процессами).

Интеграция однородных глобальных сетей, использующих протокол Х.25, осуществляется на базе известного протокола Х.75, обеспечивающего логические соединения абонентов через различные сети. В неоднородных сетях используется межсетевой протокол IP (Internetwork Protocol) в его стандартизированной версии. Общий принцип функционирования транслятора IP состоит в том, что шлюзы, узлы и станции локальных сетей используют датаграммный протокол, расположенный на транспортном уровне сети. Пакеты, транспортируемые из одной сети в другую, ориентируются в шлюзе и упаковываются в IP-датаграммы, в заголовке которых содержится глобальный адрес места назначения.