Архитектура и классификация современных телекоммуникационных сетей. Многоуровневая организация телекоммуникационных сетей и модель взаимодействия открытых систем. Лекция 1 1

Учебные вопросы: 1. Архитектура современных телекоммуникационных сетей. 2. Принципы многоуровневой организации телекоммуникационных сетей. 3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Основные функции уровней. Литература: 1. Новые сетевые технологии в системах управления военного назначения / Под ред. С.М. Одоевского.– СПб: ВАС, Жигадло В. Э. Архитектура телекоммуникационных сетей.– СПб: ВУС, Паращук И.Б. Краткий словарь международных телекоммуникационных аббревиатур.– СПб.: ВУС,

Архитектурасовременныхтелекоммуникационныхсетей. 1 В О П Р О С 3

Система связи Управляющие объекты Объекты Управления Место системы связи в системе управления 4

Обобщенное функциональное представление систем (сетей) связи 5

– Экономия ресурсов при заданных требованиях к связи и характеристиках мешающих воздействий – Улучшение качества связи (расширение услуг) при заданных ресурсах и мешающих воздействиях – Увеличение устойчивости к мешающим воздействиям при заданных ресурсах и требованиях к связи Увеличениеинформационного содержания системы связи (степеней свободы и правил их переключения: алгоритмов, протоколов, технологий,…) Движущие факторы развития систем связи (сетевых технологий) 6

Пассивные сети в основе - линии (функции передачи) Активные сети в основе - узлы (функции коммутации) Информационные технологии Линии Узлы Абонентские системы Системы управления Технологии передачи Технологии коммутации Технологии абонентского доступа Технологии управления связью 7

Информационная сеть (ИС) – это сложная распределенная в пространстве техническая система, представляющая собой функционально связанную совокупность программно-технических средств обработки и обмена информацией и состоящая из территориально распределенных информационных узлов (подсистем обработки информации) и физических каналов передачи информации, соединяющих данные узлы. Информационная сеть 8

Информационные процессы (ИП) – совокупность взаимосвязанных процессов выявления, отбора, формирования информации, ее ввода в техническую систему, обработки, хранения и передачи. Информационные процессы (ИП) – совокупность взаимосвязанных процессов выявления, отбора, формирования информации, ее ввода в техническую систему, обработки, хранения и передачи. Прикладные процессы (ПП) – тип информационных процессов, ориентированных на выполнение функций содержательной обработки информации в узлах сети с целью решения конкретной задачи. Прикладные процессы (ПП) – тип информационных процессов, ориентированных на выполнение функций содержательной обработки информации в узлах сети с целью решения конкретной задачи. Информационные и прикладные процессы 9

СЕТЬ СВЯЗИ (ИЛИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ) это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций, и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям СЕТЬ СВЯЗИ (ИЛИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ) это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций, и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям СЕТЬ СВЯЗИ 10

Телекоммуникационная сеть (ТКС) - это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям. Концептуальная модель инфокоммуникационной сети 11

первый уровень (центральный) описывает функции и правила взаимосвязи при передаче различных видов информации между территориально удаленными абонентскими системами через физические каналы связи (передачи) и реализуется транспортной сетью (ранее подобные функции выполняла первичная сеть связи); первый уровень (центральный) описывает функции и правила взаимосвязи при передаче различных видов информации между территориально удаленными абонентскими системами через физические каналы связи (передачи) и реализуется транспортной сетью (ранее подобные функции выполняла первичная сеть связи); второй уровень описывает функции и правила обмена информацией в интересах взаимосвязи прикладных процессов (пользователей) различных абонентских систем и реализуется телекоммуникационной сетью (ТКС), представляющей собой единую инфраструктуру для обмена различными видами информации в интересах пользователей информационной сети (ранее подобные функции выполняли различные вторичные сети связи); второй уровень описывает функции и правила обмена информацией в интересах взаимосвязи прикладных процессов (пользователей) различных абонентских систем и реализуется телекоммуникационной сетью (ТКС), представляющей собой единую инфраструктуру для обмена различными видами информации в интересах пользователей информационной сети (ранее подобные функции выполняли различные вторичные сети связи); третий уровень образуется совокупностью прикладных процессов, размещенных в территориально удаленных абонентских системах, являющихся потребителями информации и выполняющих ее содержательную обработку. Третий уровень, дополняя первый и второй указанными функциями обработки информации, образует внешний облик информационной сети. третий уровень образуется совокупностью прикладных процессов, размещенных в территориально удаленных абонентских системах, являющихся потребителями информации и выполняющих ее содержательную обработку. Третий уровень, дополняя первый и второй указанными функциями обработки информации, образует внешний облик информационной сети. Концептуальная модель инфокоммуникационной сети (продолжение) 12

Начало развития сетей электросвязи Создание отдельных сетей для каждого вида информации сетей Мультисервисные сети для передачи различных видов информации Сеть NGN объединение разных сетей на базе пакетных технологий. Эволюция ТКС 13

- глобализация - глобализация - пакетизация - пакетизация - интеграция - интеграция - конвергенция - конвергенция - персонализация - персонализация - мультисервисность - мультисервисность - широкополосность - широкополосность Направления развития технологий построения современных ТКС 14

Принципы многоуровневой организации телекоммуникационных сетей. 2 В О П Р О С 15

Понятие открытости систем означает взаимное признание и поддержку соответствующих стандартов взаимосвязи и не связано с их конкретной реализацией и используемыми техническими (программными) средствами. Открытые системы 16

1. Число уровней должно быть ограничено. 2. Проводить границу между уровнями следует в том месте, где: – описание услуг является наименьшим; – число операций через границу минимально; – целесообразно использовать стандартный интерфейс. 3. Создавать отдельные уровни следует для выполнения специфических функций, отличающихся по реализующим их процессам или техническим решениям. 4. Следует формировать уровни из легко локализуемых функций с обеспечением возможности их обновления независимо от функций соседних уровней. 5. Для каждого уровня следует создавать интерфейсы только с вышележащим и нижележащим уровнями. 6. Возможно образование подуровней в рамках одного уровня в том случае, когда этого требуют специфические виды услуг. Должна быть предусмотрена возможность обхода подуровней. ПРИНЦИПЫ РАЗБИЕНИЯ НА УРОВНИ 17

ЭМВОС 18

N-уровень – слой N-го уровня иерархии, который образуют (все вместе) подсистемы одного и того же N-го ранга в различных открытых системах. N-логический объект (N-объект) – активный элемент уровня, реализующий группу функций данного уровня. Равноправные логические объекты – логические объекты, которые существуют на одном и том же уровне. N-услуги – услуги, которые каждый N-уровень предоставляет логическим объектам (N+1)- уровня. Функции уровня – функции, посредством которых услуги N-уровня предоставляются (N+1)- уровню, на базе услуг (N-1)-го уровня (N-Услуга = N-Функция ((N-1)-Услуга) ). Протокол – совокупность правил и процедур взаимодействия равноправных логических объектов N-протокол – протокол, посредством которого осуществляется взаимодействие между N- логическими объектами. Протокольные блоки данных (ПБД) – блоки данных, определенные в N протоколе, с помощью обмена которыми осуществляется взаимодействие N-объектов. Ассоциация – соединение, которое устанавливается для обмена информацией между двумя или более (N+1)-логическими объектами в N-уровне путем использования N-протокола. Межуровневый интерфейс – интерфейс, через который объекты (N+1)-го уровня могут связываться между собой с помощью услуг, предоставляемых логическими объектами N-го уровня Сервис – набор услуг уровня, который обеспечивает протокол N-уровня для расположенного над ним (N+1)- уровня. Основные понятия, характеризующие уровневую организацию 19

Совокупность функций, описывающих N-уровень в общем случае при многоуровневой организации сети: 1 – выбор протокола; 2 – установление и разрыв соединения; 3 – мультиплексирование и расщепление соединений; 4 – передачу нормальных (обычных) данных (ПБД=>СБД ИБД…); 5 – передачу срочных (внеочередных) данных (с приоритетом); 6 – управление потоком данных (скорость и размер ПБД или ИБД); 7 – сегментирование (сборка), блокирование (деблокирование), сцепление (разделение) данных; 8 – организацию последовательности (нумерация); 9 – защиту от ошибок (подтверждение okey, обнаружение error => уведомил., => сброс/возврат); 10 – маршрутизацию (адресование). Совокупность функций, описывающих N-уровень 20

Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Основные функции уровней. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Основные функции уровней. 3 В О П Р О С 21

Прикладной 7 уровень Представительный 6 уровень Сеансовый 5 уровень Транспортный 4 уровень Сетевой 3 уровень Уровень звена 2 данных (канальный) Физический 1 уровень Среда передачи (кабель медный, оптический, радио) 7 Прикладной уровень 6 Представительный уровень 5 Сеансовый уровень 4 Транспортный уровень 3 Сетевой уровень 2 Уровень звена данных (канальный) 1 Физический уровень Протоколы Уровни модели OSI 22

Семиуровневая модель ЭМВОС (OSI) 23

Основные функции физического уровня: Интерфейсы ООД-АКД (DTE-DCE); Интерфейсы с физической средой; Электрические характеристики сигнала; Типы разъемов, назначение контактов; Передача битов по физическим каналам, модуляция. Примеры спецификаций физического уровня: Интерфейсы RS-232C, RS-485, V.36, V.35, X.21, Ethernet-10/100 Base-T; Разъемы DB-25, DB-9, DB-37, M 34, RJ45; Линейные интерфейсы С1-ФЛ, С1-ТЧ; Сонаправленный и противонаправленный стык ОЦК, первичный сетевой стык Е1 (Рек. G.703); Оптический интерфейс; Линейные коды HDB3, 2B1Q, PAM, TC-PAM; Протоколы модуляции V.22bis, V.34bis, V.90, V.92 и др. Физический уровень (Physical Layer) 24

На этом уровне организуется канал передачи данных между смежными узлами сети (звено данных) Сообщение канального уровня – кадр (Frame) Основные функции канального уровня: проверка доступности канала передачи данных; обеспечение достоверности передачи каждого кадра путем эффективного обнаружения и исправления ошибок в принятом кадре; обеспечение управления каналом передачи данных (регулирование темпа передачи кадров, устранение последствий потерь и дублирования кадров). Примеры протоколов канального уровня: Протоколы семейства HDLC: LAPB (X.25), LAPD (ISDN), LAPF (Frame Relay), LAPM (модемы V.34, V.90, V.92); IEEE LLC – протокол управления доступом к разделяемой физической среде (МАС) в LAN Ethernet. Канальный уровень – уровень звена данных (Data Link Layer) 25

Этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей коммутации пакетов с различными технологиями построения. Сообщение сетевого уровня – пакет. Основные сетевые элементы, обеспечивающие межсетевое взаимодействие – маршрутизаторы (Router). Основные функции сетевого уровня: Деление пользователей на группы и адресация; Формирование пакета определенного формата; Управление маршрутизацией. Выбор оптимального (по некоторому критерию) маршрута передачи пакета по сети; Защита сети от перегрузок. Примеры протоколов сетевого уровня: IP - протокол Internet, Intranet; ARP, RARP – протоколы преобразования адресов (MAC-IP, IP-MAC); ICMP –протокол обмена управляющими сообщениями; RIP,RSVP,OSPF,BGP-4,EGP,IGPR,EIGPR и др. - протоколы маршрутизации и сигнализации Сетевой уровень (Network Layer) 26

На транспортном уровне обеспечивается управление передачей всего сообщения через сеть от точки к точке с требуемой степенью достоверности. В OSI определены пять классов сервиса транспортного уровня. Основные способы обнаружения и исправления ошибок в принятом сообщении – установление виртуального соединения, контроль доставки сообщения с помощью блочного циклического кода (CRC), квитирование и запрос повторной передачи всего сообщения. Примеры протоколов транспортного уровня: TCP – протокол надежной доставки данных; UDP – протокол доставки пользовательских дейтаграмм; SPX – протокол упорядоченного обмена пакетами; NCP – Netware Core Protocol; TP4 – протокол передачи класса 4. Транспортный уровень (Transport Layer) 27

Уровень позволяет пользователям различных компьютеров (устройств) устанавливать сеансы связи друг с другом. При этом обеспечивается открытие сеанса, управление диалогом устройств (например, выделение места для файла на диске принимающего устройства) и завершение взаимодействия. Это делается с помощью специальных программных библиотек (например, RPC-remote procedure calls от Sun Microsystems). На практике немногие приложения используют сеансовый уровень. Сеансовый уровень 28

Уровень выполняет преобразование данных между компьютерами с различными форматами кодов символов, например ASCII и EBCDIC, то есть преодолевает синтаксические различия в представлении данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрирование и сжатие данных, благодаря чему секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Представителный уровень 29

Прикладной уровень – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, электронная почта, гипертекстовые WEB-страницы, принтеры. На этом уровне происходит взаимодействие не между компьютерами, а между приложениями: определяется модель, по которой будет происходить обмен файлами, устанавливаются правила, по которым мы будем пересылать почту, организовывать виртуальный терминал, сетевое управление, директории. Примеры протоколов сетевого уровня: Telnet, X.400, FTP, HTTP. Прикладной уровень 30