Екатерина Лысенко Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ» ФКТИ МОЭВМ ПМ Санкт-Петербург, Россия 2007 г. 1. - презентация

1 Екатерина Лысенко Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ» ФКТИ МОЭВМ ПМ Санкт-Петербург, Россия 2007 г. 1

2 1) Введение; 2) Профили: a.Понятие базового стандарта и профиля; b.Классификация профилей; c.Классы профилей; 3) Функциональные стандарты: a.Функциональные стандарты – история зарождения; b.Функциональные стандарты – построение; c.Функциональные стандарты – преимущества; 4) Модель OSI: a.Многоуровневый подход – декомпозиция задачи сетевого взаимодействия; b.Открытые системы – OSI; c.Критерии открытости систем – история; d.Критерии оценки открытости систем – APP; e.Критерии APP; f.Преимущества отрытых систем и их стандартизация; 2

3 5) Источники стандартизации; 6) Организации: a.ISO; b.ITU; c.ECMA; d.CBEMA; e.EIA; f.DOD; g.ANSI; 7) IEEE: a.IEEE – компьютерное общество; b.ЛВС; c.Стандарты в области ЛВС института IEEE; d.MAC и LLC уровни; e.Сетевые топологии; f.Стандарты технологий Ethernet; g.Метод доступа CSMA/CD; h.Метод доступа CSMA/CD – принцип работы метода; i.Стандарт IEEE 802.2; 3

4 8) Стандарты Internet; 9) Заключение; 10) Список литературы. 4

5 Представим себе на минуту работу каменщика, которому необходимо из 1000 сваленных в груду кирпичей разного размера выбрать несколько десятков подходящих для постройки заданного сооружения. 5

6 С такой бы проблемой столкнулся бы любой проектировщик вычислительной сети, если бы задался целью построить свою сеть на основе международных стандартов ИСО (Международная организация по стандартизации) или рекомендаций МСЭ-Т (МККТТ – Сектор телекоммуникаций Международного союза электросвязи) по взаимосвязям открытых систем (далее ВОС), которых к настоящему времени с учетом всех изменений (Amendments) и дополнений (Addendums) наработано около При этом ему придется не только выбирать из указанного множества базовых стандартов несколько десятков нужных ему, но и в каждом выбранном стандарте определять необходимые параметры, значения и т.п. 6

7 Реальные проблемы с которыми сталкиваются разработчик сетей сегодня на много сложнее описанной нами в предыдущем примере ситуации. В ВОС указанные трудности все же несколько облегчены, по меньшей мере, двумя факторами: все ее базовые стандарты систематизированы по семи уровням эталонной модели и, кроме того, в ВОС часто можно воспользоваться профилями и функциональными стандартами, созданными Специальной группой по функциональной стандартизации (СГФС) Совместного технического комитета номер 1 (СТК 1) ИСО/МЭК (МЭК – международная электротехническая комиссия), т.е. применить метод крупномодульного проектирования. 7

8 Сегодня разработчики большинства сетей и систем обычно не ограничиваются стандартной архитектурой ВОС, а придумывают что-нибудь свое… 8

9 В извечной дилемме стандартизации – прогресс или совместимость – профили нацелены на решение второй ее стороны – обеспечение максимальной совместимости и взаимодействия оборудования различных поставщиков между собой. Примером такой разработки по совместимости двух стандартов может служить проект 2002 года фирмы Philips. Всем известен стандарт IEEE 1394 и стандарт IEEE a (подробнее речь о них пойдет в дальнейших частях доклада), фирма Phillips вложила большие деньги на создание совместимого стандарта к IEEE 1394 и IEEE a. Несмотря на то, что стандарт IEEE 1394 к одноименному порту так и не прижился на рынке (ему на замену пришел USB 2.0) и можно смело говорить о больших финансовых потерях Philips, этот пример показывает серьезное отношение производителей к стандартам. 9

10 Что же такое «профиль» о котором мы так часто уже упоминали? Давайте рассмотрим следующий пример: двумерная карта не отражает всех реалий трехмерного пространства, но помогает определить нужное направление или местонахождение. Так и профили служат необходимой основой для решения вопросов прогнозирования и обеспечения взаимодействия сетей различных архитектур. Разработка современных сетевых архитектур одновременно и проще и сложнее разработки профилей ВОС. Проще потому, что ни в одной из этих архитектур и технологий (Internet, Frame Relay, ATM, ISDN и др.) нет такого обилия и многообразия базовых стандартов, как в ВОС (около 1000, как указывалось ранее). 10

11 В нынешних рыночных и технологических условиях, сложившихся в области сетевого проектирования, а как следствия сетевой стандартизации, на передний план выходит задача организации взаимосвязи и взаимодействия между сетями и системами, имеющими различные архитектуры и основанными на различных технологиях. И эта задача более сложна, чем создание профиля отдельной сетевой архитектуры. 11

12 Введем три основополагающих понятия в моем докладе – «профиль» и взаимосвязанные с ним понятия «базовый стандарт» и «функциональный стандарт». Эти термины часто трактуются в несколько ограниченном смысле, что во многом связано с узкой трактовкой этих терминов в стандарте ISO/IEC TR (ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО ). Разработчик этого стандарта – СГФС дала этим терминам определения, распространяющиеся строго на те стандарты, которые она сама разрабатывает или использует при построении своих профилей, обойдя вниманием многие широкоиспользуемые правительственные профили, профили функционального назначения, которые не полностью подпадают под определения СГФС. 12

13 Поясним смысл терминов понятий и уточним и определения. Базовый стандарт. Согласно ISO/IEC TR «базовый стандарт – это одобренный международный стандарт ИСО/МЭК или рекомендация МСЭ-Т». Очевидно, что слово «базовый» применительно к стандарту имеет смысл лишь в контексте его взаимоотношения с профилем или функциональным стандартом ( до появления профилей не было «базовых» стандартов, были просто «стандарты»). Кроме того, многие профили различный сетевых архитектур ссылаются не только на международные, но и на национальные стандарты, стандарты межнациональных или отраслевых объединений (ANSI, IEEE, ECMA) 13

14 Помимо значений слова «профиль», которые можно найти в любом словаре (1. вид сбоку, 2. сечение, разрез чего-либо, 3. совокупность специфических черт, характеризующих что-либо или какую-либо деятельность), согласно ISO/IEC TR «профиль - это один или сочетание нескольких базовых стандартов с идентификацией выбранных классов, подмножеств, факультативных возможностей и параметров этих базовых стандартов, необходимых для выполнения конкретной функции». К этому определению возникает по меньшей мере два вопроса: Сколько базовых стандартов может или должен иметь профиль? Каково смысловое значение профиля? 14

15 Чтобы разобраться во всех вопросах и несоответствиях, введенных определений, зададим классификацию профилей, обозначенную в книге В.К. Щербо «Стандарты вычислительных сетей». 15

16 Профили Профили функционального назначения (ПНФ) Профили коммуникационных функций Профили ВОС Профили интерфейсов прикладных программ Профиль ИПОС Профиль ИПВС Профиль ИЧМ Профили концептуальных систем (ПКС) Профили конкретного применения (ПКП) Правительственные (государственные) профили (версии) Отраслевые профили Профили предприятий Профили подразделений 16

17 ИПОС – интерфейс прикладной программы с операционной системой ИПВС – интерфейс прикладной программы с внешней средой ИЧМ – интерфейс «человек – машина» 17

18 ПФН (Профили функционального значения) охватывают лишь отдельные прикладные или коммуникационные функции и не распространяются на всю систему. Это некие кирпичи: подогнанные, подобранные и зацементированные в расчете на заданный размер объекта. К этому классу как раз относятся те профили, которые разрабатывает СГФС, сформулировавшая в упомянутом ранее ISO/IEC TR приведенное ранее определение профилей этого класса. 18

19 ПКС (Профили концептуальных систем) охватывают всю концептуальную систему (например: ВОС, X.25, Internet) и всю относящуюся к этой системе совокупность базовых стандартов (международных, фирменных и т.п.) безотносительно к конкретному практическому использованию этой системы. Примерами таких профилей может служить систематизированная по уровням и по функциям, вся совокупность международных стандартов ИСО/МЭК по ВОС, или общий профиль Internet. В общем случае эти профили могут строиться либо на основе базовых стандартов, либо ПФН, либо на основе и того и другого. 19

20 ПКП (Профили конкретного применения) охватывают всю решаемую в рамках государства, правительства, отрасли, предприятия или подразделения информационную проблему или всю систему и подразделяются соответственно на правительственные, отраслевые, уровня предприятий и подразделений. Они так же могут строиться на основе базовых стандартов и/или ПНФ. В их взаимоотношениях с профилями ПКС они могут оставлять часть последних, либо, наоборот (что в последнее время происходит гораздо чаще), профили конкретных систем и сетей строятся путем использования сразу нескольких ПКС (BOC, Internet, X.25, Frame Relay и др.) Исходя из изложенного введем новое определение профиля. 20

21 21

22 Дальнейшая классификация профилей развита (и довольно глубоко) только для коммуникационных функций, и в частности для функций ВОС. Но здесь вместо слова «классификация» используется термин «таксономия» - термин. Предложенный в 1823 году швейцарским ученым - ботаником О. Декандолем в качестве синонима к слову «систематика». Однако современные словари трактуют таксономию уже как «теорию классификации и систематизации сложноорганизованных областей деятельности, имеющих обычно иерархическое строение», а ISO/IEC TR – как «систематизацию профилей и определение структуры в которых они должны размещаться». Согласно таксономии профилей профили ВОС делятся на классы, наборы функций которых не зависят от функций другого класса. 22

23 В ISO/IEC TR определены следующие классы профилей: F – профили формата обмениваемых данных и представления данных; T – транспортные профили для режима с установлением соединения; U – транспортные профили для режима без установления соединения; R – ретрансляционные профили; А – прикладные профили, использующие профили Т; В – прикладные профили, использующие профили U. 23

24 Профили F определяют характеристики и представление различных видов информации, которой обмениваются профили А и В. Транспортные профили T и U определяют, каким образом обеспечиваются два режима услуг транспортного уровня ВОС: с установлением соединения – COTS (connection-oriented transport service) и без установленного - CLTS (connectionless transport service) – с использованием двух аналогичных режимов услуг сетевого уровня (COTS & CLTS) и конкретных сетевых технологий. Прикладные профили классов А и В определяют обеспечение протоколов обмена данными типов применения с использованием указанных режимов услуг транспортного уровня. 24

25 Профили R определяют ретрансляционные функции, необходимые для обеспечения взаимодействия между системами, использующими различные профили T или профиль U. Ретрансляция между профилями T и U не предусматривается. Дальнейшая подробная таксономия профилей, определяемая конкретной прикладной функцией или используемой сетевой технологией, концепция группирования профилей, возможные сочетания профилей, налагаемые на эти сочетания ограничения можно увидеть в книге В.К.Щербо, В.А.Козлова «Функциональные стандарты в отрытых системах: справочное пособие». 25

26 После выдачи в 1990 г. первых профилей число последних начало стремительно расти. Так к 1999 г. СГФС сформировало 159 профилей. К ним добавились многочисленные профили переносимых прикладных программ – APP (Application Portability Profile), профили промышленно-правительственной спецификации открытых систем – IGOSS (Industry/Government open System Specification) и др. Сложность ориентации в этом множестве стала новой проблемой. В то же время оказалось, что многие профили, особенно относящиеся к одному классу или группе, одинаковым образом используют одни и те же базовые стандарты и в своей совокупности создают большую информационную избыточность. В результате возникла потребность в новой, более крупной по сравнению с профилями структуре. 26

27 Еще в самом начале деятельности СГФС, предвидя возможность подобной ситуации вводит термин ISP – International Standardized Profile, (который иногда на русский переводится дословно, как «международный стандартный профиль»), а во всех российских ГОСТах, значащийся, как «международный функциональный стандарт». Согласно ISO/IEC TR «международный функциональный стандарт – это одобренный в международном масштабе документ, описывающий один или несколько профилей». Опять же это определение не отражает сути понятия и характера взаимоотношений между профилем и функциональным стандартом. Поэтому введем свое определение, которое будет отвечать все поставленным задачам. 27

28 28

29 Перейдем от терминологических дискуcсов к основному вопросу. В ISO/IEC TR приведены требования, предъявляемые к построению и оформлению функционального стандарта (ISP). Они сводятся к следующему: 1)Многочастевой ISP должен содержать определение полного профиля или соответствующего набора профилей. 2)Отдельная часть многочастевой ISP может содержать раздел, определяющий один или несколько профилей. 3)В тех случаях, когда многочастевой ISP охватывает несколько профилей, его структура должна стать такой, чтобы каждый профиль мог стать предметом отдельного голосования по ISP. 4)По возможности ссылки одной части на другую должны касаться полных частей. Однако разрешается контролируемое использование односторонних ссылок на разделы других частей с целью обеспечения разумной многочастевой структуры. 29

30 1) Исключается избыточное дублирование текста; 2) Наличие в связанных профилях общего содержимого, повышает согласованность профилей, а значит, и взаимодействие изделий, построенных на основе этих профилей; 3) Наличие общих частей профилей значительно упрощает задачу аттестационного тестирования (сертификации) изделий на соответствие базовым стандартам и профилям, снижая объем работ. Элементы общего текста охватывают наряду с другими разделами профилями, ту часть списка требований к «заявка о соответствии реализации протоколу» (PICS), которая относится к использованию одного или нескольких базовых стандартов в данном разделе профиля. Поэтому, тесты, применимые к использованию исходных базовых стандартов, будут применимы для тестирования нескольких профилей. 30

31 4) Выделение у профилей нескольких частей позволяет ставить задачу увеличения их доли, что достигается предъявлением профилем более жестоких требований к протоколу по сравнению с требованиями базовых стандартов путем наложения ограничений на требования самих базовых стандартов. В СФГС эти ограничения налагаются, однако, щадящем способом, например изменением статуса с «факультативного» (optional) на «обязательно» (mandatory), с тем, чтобы не нарушалась общность и универсальность применения базовых стандартов (которая особенно характерна для стандартов ИСО/МЭК) и сохранилась возможность их использования в других профилях и ISP. 31

32 5) И наконец, функциональные стандарты, как и профили, помогают выявить «узкие места» в базовой стандартизации – наличие пробелов (т.е. отсутствие необходимых стандартов), дублирование информации (т.е. перекрытие функциональных возможностей различных спецификаций), внутренних несогласованностей в базовых стандартах и т.п. и выработать рекомендации по их устранению. Из перечисленного следует, что если вы когда-нибудь заинтересуетесь разработкой сетей, обратитесь прежде всего к стандартам, так как формирование (создание) сети по стандартам позволит вам избежать лишней работы и лишних затрат ресурсов, как ваших физических, так и ресурсов техники. 32

33 Введем понятие открытой системы, о которой мы так часто упоминали с вами ранее. В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была создана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем, ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов. Теперь поочередно попытаемся понять, что же такое многоуровневый подход и какие системы называют открытыми? 33

34 декомпозиция Организация взаимодействия между устройствами сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием декомпозиция, то есть разбиение одной задачи на несколько задач-модулей. Декомпозиция состоит в четком определении функций каждого модуля, а также порядка их взаимодействия (интерфейсов). В результате достигается логическое упрощение задачи, а, кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы. 34

35 При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в следующем: все множество модулей, решающих частные задачи, разбивают на группы и упорядочивают по уровням, образующим иерархию; в соответствии с принципом иерархии для каждого промежуточного уровня можно указать непосредственно примыкающие к нему соседние вышележащий и нижележащий уровни; группа модулей, составляющих каждый уровень, должна быть сформирована таким образом, чтобы все модули этой группы для выполнения своих задач обращались с запросами только к модулям соседнего нижележащего уровня; с другой стороны, результаты работы всех модулей, отнесенных к некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. 35

36 36

37 Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, возможность их автономной разработки и модификации. Связывание узлов А и Б может быть сведено к последовательному связыванию пар промежуточных смежных узлов. Таким образом, модули вышележащего уровня при решении своих задач рассматривают средства нижележащего уровня как инструмент. 37

38 38

39 Средства решения задачи организации сетевого взаимодействия, конечно, тоже могут быть представлены в виде иерархически организованного множества модулей. Например, модулям нижнего уровня можно поручить вопросы, связанные с надежной передачей информации между двумя соседними узлами, а модулям следующего, более высокого уровня транспортировку сообщений в пределах всей сети. Очевидно, что последняя задача организация связи двух любых, не обязательно соседних, узлов является более общей и поэтому ее можно решить посредством многократных обращений к нижележащему уровню. 39

40 Опираясь на многоуровневый подход была создана модель OSI. Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень Модель OSI была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных, в 70-е годы. Полное описание этой модели занимает более 1000 страниц текста. В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Сама модель была приведена на прошлой лекции. 40

41 41

42 Вопрос об определении открытых систем имеет давнишнюю историю и пока что не получил окончательно, однозначного решения. Уже в самом начале развития концепции открытых систем, казалось бы, приблизился к своему решению. В справочнике, изданном еще в 1991 г. одной из крупнейших компаний (Digital Equipment Corporation), определению открытой системы был посвящен целый раздел. Проведенный в книге анализ понятия «открытая система» и различных его определений, предложенных к тому времени разными организациями, позволил ее авторам отдать предпочтение определению, которое было дано комитетом IEEE POSIX (Portable Operating System Interface)

43 43

44 ИСО, породившая само понятие «открытая система», дала ему в 1984 г. (ISO 7498) очень ограниченную по сегодняшним меркам трактовку, охватывающую только свойство «взаимодействие» (interoperability), т.е. только ту область, которой в те годы занимался ее технический комитет ТК 97. Но после согласования комитетом IEEE POSIX приведенного выше определения ИСО тоже стала использовать его во многих своих документах. Это видно уже из следующего сформулированного ею другого основополагающего понятия открытых систем, которое приведено в ISO/IEC TR (1998 г.) и ISO/IEC TR (1996 г.): 44

45 45

46 Для оценки открытости систем воспользуемся методом анализа базовых стандартов, принятом в документе «Application Portability Profile (APP)» – «Профиль переносимости приложений» (в дальнейшем APP), изданном национальным институтом стандартов и технологий (NIST) США. К сожалению этот документ в России мало известен, поэтому, помимо оценки OSI, рассмотрим подход к оцениванию в APP. Основная цель APP – создать единый профиль стандартов для правительства США и его агентств с тем, чтобы приобретаемое ими оборудование было совместимо и способно к взаимодействию. 46

47 Общее состояние стандартизации охарактеризовано в документе двумя следующими фразами: «В идеальном случае хотелось бы иметь все спецификации в виде международных стандартов. Но, к сожалению, в наборе функциональных возможностей OSE есть такие сферы. Где не существует официальных стандартов даже гораздо меньшего ранга, чем международные». 47

48 Учитывая эту ситуацию, в APP представлены спецификации самого разного ранга: от международных стандартов до фирменных спецификаций – стандартов де-факто. При появлении спецификации более высокого ранга она заменяет в APP предыдущую, в связи с чем сам документ APP время от времени пересматривается. Документ APP можно разделить на 3 части: 1)Определение и общее описание функциональной среды открытых систем; 2)Определение критериев оценки стандартов открытых систем; 3)Оценка самих стандартов по выбранным критериям. 48

49 Нас в основном будут интересовать вторая и частично третья части APP. Приведем основные положения второй части. Для оценки спецификаций выбрано 7 критериев и 3 степени соответствия спецификаций каждому критерию: высокая, средняя и низкая. Приведем эти критерии и оценки соответствия в несколько сокращенном виде. 49

50 1) Степень согласованности. 1) Степень согласованности. Низкая оценка дается спецификациям частной принадлежности либо используемым очень ограниченной и/или специфической группой специалистов; высокая – тем, которые уже стали национальными или международными стандартами; средняя – спецификациям общего пользования, которые не являются стандартами или находятся в процессе стандартизации. 2) Доступность изделия. 2) Доступность изделия. Низкая оценка дается спецификациям, относящимся к небольшому числу изделий частной принадлежности; высокая – относящимся к широкому диапазону доступных изделий; средняя – имеющим частную принадлежность, но относящимся к изделиям широкого круга поставщиков либо ориентированные на легкодоступность. 50

51 3) Полнота. 3) Полнота. Оценивается степень определения и охвата спецификации ключевых свойств, необходимых для обеспечения конкретного набора функций или услуг. 4) Зрелость. 4) Зрелость. Высокая оценка указывает на хорошее знание предмета. Низкая – означает, что спецификация может быть основана на технологии, которая еще не достаточно хорошо определена. 5) Стабильность. 5) Стабильность. Высокая оценка означает, что спецификация очень стабильна и что в течении ближайших одного-двух лет в ней не ожидается изменений; низкая означает, что в ближайший период времени ожидается большое число изменений; средняя оценка дается спецификациям, которые могут подвергаться известным предстоящим изменениям. 51

52 6) Фактическое использование. 6) Фактическое использование.(в 3-ей редакции APP этот критерий исключен) – оценивает вероятность того, что поставщик может предложить изделие в не зависимости от того указана данная спецификация в документации или нет. 7) Проблемы/Ограничения. 7) Проблемы/Ограничения. Низкие оценки даются тогда, когда спецификации налагают строгие ограничения на использование или возможности, либо в тех случаях когда известные проблемы усложняются или умножаются. Средняя оценка дается тем спецификациям, которые требуют некоторых незначительных дополнительных функций для обеспечения полной эффективности в предназначенной среде. Эти дополнительные функции могут быть обеспечены соответствующим стандартом или другой спецификацией. 52

53 Переработав критерии APP, обратимся к таблице оценки открытости систем, приведем ее уже без комментариев. СистемаКритерии Уровен ь станда ртов Доступ ность Фактиче ское использ ование ЗрелостьПроблем ы/Огран ичения Перенос имость програм м Взаимод ействие Мобильн ость пользов ателей ВОС ИСО Internet X.25 IEEE 800.X … 53

54 Использование при сетей открытых систем позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей. Для реальных систем полная открытость является недостижимым идеалом. Как правило, даже в системах, называемых открытыми, этому определению соответствуют лишь некоторые части, поддерживающие внешние интерфейсы. Например, открытость семейства операционных систем Unix заключается, кроме всего прочего, в наличии стандартизованного программного интерфейса между ядром и приложениями, что позволяет легко переносить приложения из среды одной версии Unix в среду другой версии. 54

55 Если две сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества: 1)Возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта; 2)Возможность безболезненной замены одних компонентов сети другими, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами; 3)Возможность легкого сопряжения одной сети с другой; 4)Простота освоения и обслуживания сети. 55

56 Ярким примером открытой системы является сеть Internet. Эта сеть развивалась в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к открытым системам. В разработке ее стандартов принимали участие тысячи специалистов-пользователей из различных университетов, научных организаций и фирм- производителей вычислительной аппаратуры и программного обеспечения, работающих в разных странах. Само название стандартов, определяющих работу Internet Request For Comments (RFC, что можно перевести как "запрос на комментарии"), говорит об открытом характере принимаемых стандартов. В результате сеть Internet объединила в себе разнообразное оборудование и программное обеспечение огромного количества сетей, разбросанных по всему миру. 56

57 Сегодня в секторе сетевого оборудования и программ с совместимостью продуктов разных производителей сложилась следующая ситуация. Практически все продукты, как программные, так и аппаратные, совместимы по функциям и свойствам, которые были реализованы уже достаточно давно 3–4 года назад. В то же время очень часто принципиально новые устройства, протоколы и свойства оказываются несовместимыми даже у ведущих производителей. Такая картина характерна не только для тех устройств или функций, стандарты на которые еще не успели принять (это естественно), но и для устройств, стандарты на которые существуют уже несколько лет. Совместимость достигается только после того, как все производители реализуют соответствующий стандарт в своих изделиях, причем одинаковым образом. 57

58 Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций. В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов: стандарты отдельных фирм стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов DECnet компании Digital Equipment или графический интерфейс OPEN LOOK для Unix-систем компании Sun); стандарты специальных комитетов и объединений стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами, например стандарты технологии ATM, или стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet; национальные стандарты национальные стандарты, например стандарт FDDI, один из многочисленных стандартов, разработанных Американским национальным институтом стандартов (ANSI), или стандарты безопасности для операционных систем, разработанные Национальным центром компьютерной безопасности (NCSC) Министерства обороны США; международные стандарты международные стандарты, например модель и стек коммуникационных протоколов ISO. 58

59 Некоторые стандарты, непрерывно развиваясь, могут переходить из одной категории в другую. В частности, фирменные стандарты на продукцию, получившую широкое распространение, обычно становятся международными стандартами де-факто, так как вынуждают производителей из разных стран следовать фирменным стандартам, чтобы обеспечить совместимость своих изделий с этими популярными продуктами. Например, из-за феноменального успеха персонального компьютера компании IBM фирменный стандарт на архитектуру IBM PC стал международным стандартом де-факто. 59

60 Более того, ввиду широкого распространения некоторые фирменные стандарты становятся основой для национальных и международных стандартов де- юре. Например, стандарт Ethernet, первоначально разработанный компаниями Digital Equipment, Intel и Xerox, через некоторое время и в несколько измененном виде был принят как национальный стандарт IEEE 802.3, а затем организация ISO утвердила его в качестве международного стандарта ISO Рассмотрим подробнее организации, которые наиболее активно и успешно занимающихся разработкой стандартов в области вычислительных сетей. 60

61 Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO, часто называемая также International Standards Organization) Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) Европейская ассоциация производителей компьютеров (European Computer Manufacturers Association, ECMA) Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) 61

62 Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) Министерство обороны США (Department of Defense, DoD) Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) Рассмотрим подробнее эти организации. 62

63 Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization ISO,ИСО) была основана в 1947 году. Она является неправительственной, а ее штаб-квартира находится в Женеве (Швейцария). В рамках этой организации работают специалисты по разработке национальных стандартов из почти 130 стран. Миссия организации заключается в содействии развитию всемирной стандартизации с целью облегчения международного обмена товарами и услугами. Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) является членом этой организации и представляет в ней Соединенные Штаты. 63

64 Организация ISO содействует сотрудничеству разных стран в интеллектуальной, научной, технологической и экономической сферах деятельности. Результатом работы ISO являются международные соглашения, публикуемые в качестве международных стандартов. Организация ISO имеет высокую степень децентрализации с более чем 2800 действующими техническими комитетами, подкомитетами и рабочими группами, в состав которых входят почти квалифицированных представителей промышленности, научно- исследовательских институтов, правительственных учреждений, организаций потребителей и т.п. Слово ISO происходит от греческого слова isos, означающего равный, одинаковый, имеющего непосредственное отношение к образованию префикса iso. 64

65 Международный союз электросвязи (International Telecommunications Union, ITU) организация, которая в настоящее время является специализированным органом Организации Объединенных Наций (ООН). Наиболее значительную роль в стандартизации вычислительных сетей играет постоянно действующий в рамках этой организации Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony, CCITT). В результате проведенной в 1993 году реорганизации ITU CCITT несколько изменил направление своей деятельности и сменил название теперь он называется сектором телекоммуникационной стандартизации ITU (ITU Telecommunication Standardization Sector, ITU-T). 65

66 Основу деятельности ITU-T составляет разработка международных стандартов в области телефонии, телематических служб (электронной почты, факсимильной связи, телетекста, телекса и т. д.), передачи данных, аудио- и видеосигналов. За годы своей деятельности ITU-T выпустил огромное количество рекомендаций-стандартов. Свою работу ITU-T строит на изучении опыта различных организаций, а также на результатах собственных исследований. Раз в четыре года издаются труды ITU-T в виде так называемой "Книги", которая на самом деле представляет собой целый набор обычных книг, сгруппированных в выпуски, которые, в свою очередь, объединяются в тома. Каждый том и выпуск содержат логически взаимосвязанные рекомендации. 66

67 Например, том III Синей Книги содержит рекомендации для цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN), а весь том VIII (за исключением выпуска VIII.1, который содержит рекомендации серии V для передачи данных по телефонной сети) посвящен рекомендациям серии Х: Х.25 для сетей с коммутацией пакетов, X.400 для систем электронной почты, X.500 для глобальной справочной службы и многим другим. 67

68 Европейская ассоциация производителей компьютеров (European Computer Manufacturers Association, ECMA) некоммерческая организация, активно сотрудничающая с ITU-T и ISO, занимается разработкой стандартов и технических обзоров, относящихся к компьютерной и коммуникационной технологиям. Известна своим стандартом ЕСМА-101, используемым при передаче отформатированного текста и графических изображений с сохранением оригинального формата. 68

69 Ассоциация производителей компьютеров и оргтехники (Computer and Business Equipment Manufacturers Association, CBEMA) организация американских производителей аппаратного обеспечения; аналогична европейской ассоциации ЕКМА; участвует в разработке стандартов на обработку информации и соответствующее оборудование. 69

70 Ассоциация электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) промышленно-торговая группа производителей электронного и сетевого оборудования; является национальной коммерческой ассоциацией США; проявляет значительную активность в разработке стандартов для проводов, коннекторов и других сетевых компонентов. Ее наиболее известный стандарт RS-232С. 70

71 Министерство обороны США (Department of Defense, DOD) имеет многочисленные подразделения, занимающиеся созданием стандартов для компьютерных систем. Одной из самых известных разработок DOD является стек транспортных протоколов TCP/IP. 71

72 Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI). Эта организация представляет США в Международной организации по стандартизации ISO. Комитеты ANSI занимаются разработкой стандартов в различных областях вычислительной техники. Так, комитет ANSI Х3Т9.5 совместно с компанией IBM осуществляет стандартизацию локальных сетей крупных ЭВМ (архитектура сетей SNA). Известный стандарт FDDI также является результатом деятельности этого комитета ANSI. В области микрокомпьютеров ANSI разрабатывает стандарты на языки программирования, интерфейс SCSI. ANSI разработал рекомендации по переносимости для языков С, FORTRAN, COBOL. 72

73 Американский национальный институт стандартов (ANSI) с 1918 года выполняет функции администратора и координатора системы добровольной стандартизации. Он был основан пятью инженерными обществами и тремя государственными учреждениями. В настоящее время институт остается частной некоммерческой организацией, которая поддерживается различными частными и государственными организациями на спонсорской основе. 73

74 Миссия ANSI: глобальное содействие политике стандартизации Соединенных Штатов Цели ANSI: создание глобальных стандартов, которые отражают интересы Соединенных Штатов; разработка американских стандартов, используемых за рубежом; укрепление позиций США (политических и технических), которые приняты международными и региональными организациями по обеспечению стандартов; обеспечение соблюдения международных стандартов, принятых в качестве национальных, когда это необходимо для удовлетворения нужд общества потребителей. Институт ANSI самостоятельно не разрабатывает национальные стандарты. Он способствует достижению консенсуса при их разработке. Напомню, этот институт является одним из 5 постоянных членов административного Совета ISO. 74

75 Основанный в 1884 году, Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) является одной из самых старых и самых крупных инженерных организаций. Он содействует технологическому процессу создания, разработки, интегрирования, совместному использованию и применению знаний об электротехнической и информационной технологиях и науках. Институт IEEE участвует в создании и распространении стандартов, которые имеют отношение ко всем электротехническим вопросам во многих отраслях промышленности. Насчитывая более членов в 147 странах, он финансирует 35 обществ и советов, организованных в подразделениях, которые занимаются следующими вопросами: 75

76 Подразделение I схемы и приборы: Общество по разработке схем и систем. Общество по разработке компонентов, упаковке и промышленной технологии. Общество по проектированию электронных приборов. Общество по разработке лазеров и электрооптике. Совет по проектированию датчиков. Общество по разработке полупроводниковых схем. Подразделение II промышленные приложения: Общество по разработке диэлектриков и электроизоляционных материалов. Общество по разработке промышленных приложений. Общество по проектированию контрольноизмерительных приборов и проведению измерений. Общество по разработке элементов силовой электроники. 76

77 Подразделение III техника связи: Общество по обеспечению коммуникаций. Подразделение IV электромагнетизм и радиация: Общество по проектированию антенн и распространению сигналов. Общество по разработке технологии ретрансляции. Общество по разработке приборов бытовой электроники. Общество по обеспечению электромагнитной совместимости. Общество по исследованию магнетизма. Общество по разработке микроволновой теории и методов. Общество, обеспечивающее выполнение исследований в области теории ядра и плазмы. Совет по исследованию сверхпроводимости. Подразделение V компьютеры: Компьютерное общество. 77

78 Подразделение VI инжиниринг и человеческое общество: Общество по вопросам образования. Общество по вопросам менеджмента процесса инжиниринга. Общество профессиональных коммуникаций. Общество по обеспечению надежности. Общество по изучению вопросов социальной значимости технологий. Подразделение VII энергия и энергетика: Общество по изучению проблем в области энергетики. Подразделение VIII компьютеры: Компьютерное общество. Подразделение IX сигналы и приложения: Общество по вопросам разработки аэрокосмических и электронных систем. Общество по геофизике и дистанционному сбору данных. И д.р. общества. 78

79 Подразделение X системы и контроль: Общество по системам контроля и управления. Общество по технике в медицине и биологии. Общество промышленной электроники. Общество по информационной теории. Совет по интеллектуальным системам передачи данных. Совет по нейронным сетям. Общество по робототехнике и автоматизации. Общество системы, человек и кибернетика. Рассмотрим чуть подробнее общество, которое ближе всего ко всем присутствующим – компьютерное общество. 79

80 Компьютерное общество IEEE (Computers society). Компьютерное общество IEEE, образованное в 1946 году, изучает процессы программного инжиниринга и является самым большим и быстрорастущим обществом. Насчитывая почти членов, Компьютерное общество IEEE является одной из ведущих организаций компьютерных профессионалов в мире. Общество создано для развития теории, практики и применения компьютеров (компьютерных технологий) и технологии обработки информации. Благодаря проведению конференций и консультаций, выпуску прикладных и исследовательских журналов, созданию местных и студенческих филиалов, технических комитетов и рабочих групп по разработке стандартов, общество содействует обмену информацией, идеями и технологическими инновациями среди своих членов. 80

81 За последние 30 лет в промышленности средств связи уделялось большое внимание системам передачи данных на большое расстояние. Индустрия глобальных сетей в настоящее время развита и имеет крепкие позиции. Локальные же сети являются относительно новой областью средств связи, они еще только развиваются на рынке компьютерных сетей. На технологию локальных вычислительных сетей (ЛВС) обратили внимание только в конце 1970-ых, и до сих пор это ода из наиболее бурно развивающихся отраслей промышленности средств передачи. Промышленность производства ЛВС развивалась с поразительной быстротой последние 10 лет. Не смотря на то, что срок не мал, темп роста поражает своими размера. 81

82 В 1980 году в институте IEEE был организован "Комитет 802 по стандартизации локальных сетей", в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей. Позже результаты его работы легли в основу комплекса международных стандартов ISO …5. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring. (Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей принимали участие и другие организации. Так для сетей, работающих на оптоволокне, американским институтом по стандартизации ANSI был разработан стандарт FDDI, обеспечивающий скорость передачи данных 100 Мб/с.) 82

83 Стандарты семейства IEEE 802.Х охватывают только два нижних уровня семи уровней модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей. Специфика локальных сетей нашла также свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня: подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC) подуровень логической передачи данных (Logical Link Control, LLC). 83

84 MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных - кадров информации. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. 84

85 Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня. Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол MAC-уровня может применяться с любым типом протокола LLC-уровня и наоборот. 85

86 Сегодня в IEEE 802.X входит 12 групп стандартов, которые считаются международными. Всего в 802-ую группу входит 20 стандартов. Представим международнопринятые стандарты: 1) Internetworking -объединение сетей 2) LLC-управление логической передачей данных 3) Ethernet с методом доступа CSMA/CD 4) Token Bus LAN- локальные сети с методом доступа (маркерная шина) 5) Token Ring LAN- локальные сети с методом доступа (маркерное кольцо) 6) Metropolitan Area Network, MAN-сети мегаполисов 86

87 7) Broadband Technical Advisory Group -техническая консультационная группа по широкополосной передаче 8) Fiber Optic Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям 9) Integrated Voice and data Networks-интегрированные сети передачи голоса и данных 10) Network Security -сетевая безопасность 11) Wireless Networks-беспроводные сети 12) Demand Priority Access LAN, 100VG-AnyLAN-локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами 87

88 Как только компьютеров становится больше 2, появляется проблема выбора конфигурации физических связей, или топологии. Среди топологических схем наиболее популярными являются: 1)Шина; 2)Звезда; 3)Кольцо; 4)Многокаскадные и многосвязные сети (рассматривать не будем). 88

89 К первым трем типам топологии относятся 99% всех локальных сетей. Наиболее популярный тип сети – Ethernet, может строиться по схемам 1 и 2. Вариант 1 наиболее дешев, так как требует по одному интерфейсу на машину и не нуждается в каком-либо дополнительном оборудовании. Сети Token Ring и FDDI используют кольцевую топологию, где каждый узел должен иметь два сетевых интерфейса. Эта топология удобна для оптоволоконных каналов, где сигнал может передаваться только в одном направлении (но при наличии двух колец, как в FDDI, возможна и двунаправленная передача). 89

90 Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в несколько миллионов. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. 90

91 В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм. На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, который во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые различия все же имеются. В то время, как в стандарте IEEE различаются уровни MAC и LLC, в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в единый канальный уровень. В Ethernet определяется протокол тестирования конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), который отсутствует в IEEE Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают. 91

92 В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE имеет различные модификации - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F (о них вы узнаете подробнее из следующих лекций курса). Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется манчестерский код. Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD (существуют и другие методы, но о них вы так же узнаете из следующих лекций курса). Хорошей аналогией взаимодействиям в среде Ethernet может служить разговор группы вежливых людей в небольшой темной комнате. 92

93 В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Аналогией электрическим сигналам в коаксиальном кабеле служат звуковые волны в комнате. 93

94 Каждый человек слышит речь других людей (контроль несущей). Все люди в комнате имеют одинаковые возможности вести разговор (множественный доступ), но никто не говорит слишком долго, так как все вежливы. Если человек будет невежлив, то его попросят выйти (т.е. удалят из сети). Все молчат, пока кто-то говорит. Если два человека начинают говорить одновременно, то они сразу обнаруживают это, поскольку слышат друг друга (обнаружение столкновений). В этом случае они замолкают и ждут некоторое время, после чего один из них вновь начинает разговор. Другие люди слышат, что ведется разговор, и ждут, пока он кончится, а затем могут начать говорить сами. Каждый человек имеет собственное имя (аналог уникального Ethernet-адреса). 94

95 Каждый раз, когда кто-нибудь начинает говорить, он называет по имени того, к кому обращается, и свое имя, например, "Слушай Петя, это Андрей,... ля-ля-ля..." Если кто-то хочет обратиться ко всем, то он говорит: "Слушайте все, это Андрей,... ля-ля-ля..." (широковещательная передача). 95

96 межкадровым интервалом (interframe gap), Станция, которая хочет передать кадр, должна сначала с помощью MAC-узла упаковать данные в кадр соответствующего формата. Затем для предотвращения смешения сигналов с сигналами другой передающей станции, MAC-узел должен прослушивать электрические сигналы на кабеле и в случае обнаружения несущей частоты 10 МГц отложить передачу своего кадра. После окончания передачи по кабелю станция должна выждать небольшую дополнительную паузу, называемую межкадровым интервалом (interframe gap), что позволяет узлу назначения принять и обработать передаваемый кадр, и после этого начать передачу своего кадра. 96

97 Если же фиксируется коллизия, то MAC-узел прекращает передачу кадра и посылает jam-последовательность, усиливающую состояние коллизии. После посылки в сеть jam- последовательности MAC-узел делает случайную паузу и повторно пытается передать свой кадр. В случае повторных коллизий существует максимально возможное число попыток повторной передачи кадра (attempt limit), которое равно 16. При достижении этого предела фиксируется ошибка передачи кадра, сообщение о которой передается протоколу верхнего уровня. Для того, чтобы уменьшить интенсивность коллизий, каждый MAC- узел с каждой новой попыткой случайным образом увеличивает длительность паузы между попытками. Временное расписание длительности паузы определяется на основе усеченного двоичного экспоненциального алгоритма отсрочки (truncated binary exponential backoff). Пауза всегда составляет целое число так называемых интервалов отсрочки. 97

98 Интервал отсрочки (slot time) - это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети - окном коллизий (collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети - наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки для гарантии: интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка 98

99 В стандартах большинство временных интервалов измеряется в количестве межбитовых интервалов, величина которых для битовой скорости 10 Мб/с составляет 0.1 мкс и равна времени передачи одного бита. Величина интервала отсрочки в стандарте определена равной 512 битовым интервалам, и эта величина рассчитана для максимальной длины коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 определяет и минимальную длину кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что искаженные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян. 99

100 Блок-схема реализации протокола CSMA/CD: 100

101 Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети: Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией. При обнаружении коллизии (условия ее обнаружения зависят от применяемой физической среды) станция выдает в среду специальную 32-х битную последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии для более надежного распознавания ее всеми узлами сети. После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал кадр и столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала, длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой. Такой алгоритм выбора величины задержки снижает вероятность коллизий и уменьшает интенсивность выдачи кадров в сеть при ее высокой загрузке. 101

102 Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. Именно для этого минимальная длина поля данных кадра должна быть не менее 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра в 72 байта или 576 бит). Длина кабельной системы выбирается таким образом, чтобы за время передачи кадра минимальной длины сигнал коллизии успел бы распространиться до самого дальнего узла сети. Поэтому для скорости передачи данных 10 Мб/с, используемой в стандартах Ethernet, максимальное расстояние между двумя любыми узлами сети не должно превышать 2500 метров. 102

103 Независимо от реализации физической среды, все сети Ethernet должны удовлетворять двум ограничениям, связанным с методом доступа: 1)максимальное расстояние между двумя любыми узлами не должно превышать 2500 м, 2)в сети не должно быть более 1024 узлов. Значения основных параметров процедуры передачи кадра стандарта 802.3: Битовая скорость10 Мб/c Интервал отсрочки512 битовых интервалов Межкадровый интервал9.6 мкс Максимальное число попыток передачи16 Максимальное число возрастания диапазона паузы10 Длина jam-последовательности32 бита Максимальная длина кадра (без преамбулы)1518 байтов Минимальная длина кадра (без преамбулы)64 байта (512 бит) Длина преамбулы64 бита 103

104 IEEE часто называют Logical Link Control (LLC) (Управление логическим каналом связи). Он чрезвычайно популярен в окружениях LAN, где они используется после протоколов IEEE 802.3, IEEE и IEEE IEEE предлагает три типа услуг: 1)Тип 1 обеспечивает услуги без установления соединения и подтверждения о приеме; 2)Тип 2 обеспечивает услуги с установлением соединения; 3)Тип 3 обеспечивает услуги без установления соединения с подтверждением о приеме. 104

105 Являясь обслуживанием без установления соединения и подтверждения о приеме, Тип 1 LLC не подтверждает передачу данных, т.к. большое число протоколов верхнего уровня, таких как Transmissin Control Protocol/ Internet Protocol (ТCP/IP) (подробнее о TCP/IP будет рассказано в следующих лекциях), обеспечивают надежную передачу информации, которая может компенсировать недостаточную надежность протоколов низших уровней, Тип 1 является широко используемой услугой. Обслуживание Типа 2 LLC (часто называемое LLC2) организует виртуальные цепи между отправителем и получателем и, следовательно, является обслуживанием с установлением соединения. LLC2 подтверждает получение информации; оно используется в системах связи IBM. 105

106 Обеспечивая передачу данных с подтверждением, обслуживание Типа 3 LLC не организует виртуальных цепей. Являясь компромиссом между двумя другими услугами LLC, Тип 3 LLC бывает полезным в окружениях фабричных автоматизированных систем, где обнаружение ошибок очень важно, однако область памяти контекста (для виртуальных цепей) чрезвычайно ограничена. Конечные станции могут обеспечить множество типов услуг LLC. Устройство Класса 1 обеспечивает только услуги Типа 1. Устройство Класса II обеспечивает как услуги Типа 1, так и услуги Типа 2. Устройства Класса III обеспечивает услуги Типа 1 и Типа 3, в то время как устройства Класса IV обеспечивают все три типа услуг. 106

107 Процессы высших уровней используют услуги IEEE через "точки доступа к услугам" (SAP). Заголовок IEEE начинается с поля "точки доступа к услугам пункта назначения" (DSAP), которое идентифицирует принимающий процесс высшего уровня. Другими словами, после того, как реализация IEEE принимающего узла завершит свою обработку, процесс высшего уровня, идентифицированный в поле DSAP, принимает оставшиеся данные. За адресом DSAP следует адрес "точки доступа к услугам источника" (SSAP), который идентифицирует передающий процесс высшего уровня. Структура протокольного блока IEEE802.2-LLC показана на рисунке: 107

108 Разряды DSAP - точка доступа к услуге отправителя SSAP - точка доступа к услуге получателя управление Данные

109 Особую роль в выработке международных открытых стандартов играют стандарты Internet. Ввиду постоянно растущей популярности Internet, эти стандарты становятся международными стандартами "де-факто", и многие из них приобретают впоследствии статус официальных международных стандартов за счет утверждения одной из вышеперечисленных организаций, в том числе ISO и ITU-T. Существует несколько организационных подразделений, отвечающих за развитие Internet и, в частности, за стандартизацию средств Internet. Основным из них является Internet Society (ISOC) профессиональное сообщество, которое занимается общими вопросами эволюции и роста Internet как глобальной коммуникационной инфраструктуры. 109

110 Под управлением ISOC работает Internet Architecture Board (IAB) организация, в ведении которой находится технический контроль и координация работ для Internet. IAB координирует направление исследований и новых разработок для стека TCP/IP и является конечной инстанцией при определении новых стандартов Internet. В IAB входят две основные группы: Internet Engineering Task Force (IETF) и Internet Research Task Force (IRTF). IETF это инженерная группа, которая занимается решением наиболее актуальных технических проблем Internet. Именно IETF определяет спецификации, которые затем становятся стандартами Internet. В свою очередь, IRTF координирует долгосрочные исследовательские проекты по протоколам TCP/IP. 110

111 111

112 В любой организации, занимающейся стандартизацией, процесс выработки и принятия стандарта состоит из ряда обязательных этапов, которые, собственно, и составляют процедуру стандартизации. Рассмотрим эту процедуру на примере разработки стандартов Internet. 112

113 113

114 1) Сначала в IETF представляется так называемый рабочий проект (draft) в виде, доступном для комментариев (на рисунке данный этап обозначен enter). Он публикуется в Internet, после чего широкий круг заинтересованных лиц включается в обсуждение этого документа, в него вносятся исправления, и, наконец, наступает момент, когда можно зафиксировать содержание документа. На данном этапе проекту присваивается номер RFC (возможен и другой вариант развития событий после обсуждения рабочий проект отвергается и удаляется из Internet). 2) После присвоения номера проект приобретает статус предлагаемого стандарта (на рисунке proposed). В течение 6 месяцев этот предлагаемый стандарт проходит проверку практикой, в результате в него вносятся изменения. 114

115 3) Если результаты практических исследований свидетельствуют об эффективности предлагаемого стандарта, то ему, со всеми внесенными изменениями, присваивается статус проекта стандарта (на рисунке draft std). Затем в течение как минимум 4-х месяцев проходят его дальнейшие испытания "на прочность", при этом создается по крайней мере две программных реализации. 4) Если во время пребывания в ранге проекта стандарта в документ не было внесено никаких исправлений, ему может быть присвоен статус официального стандарта Internet (на рисунке standart). 115

116 Следует заметить, что все стандарты Internet носят название RFC с соответствующим порядковым номером, но далеко не все RFC являются стандартами Internet часто эти документы представляют собой комментарии к какому-либо стандарту или просто описания некоторой проблемы Internet. 116

117 Практическая необходимость взаимосвязи различных сетевых архитектур и коммуникационных технологий сегодня, пожалуй, не у кого не вызывает сомнений. Владелец любой глобальной или корпоративной сети не ограничивается одной однородной сетевой структурой или архитектурой, но в условиях стремительного развития информационных технологий пытается в меру своих потребностей и возможностей подстраивать в свою сеть и использовать более совершенные коммуникационные технологии, как впрочем, и «надстраивать» более совершенные приложения. 117

118 Проблема стыковки и взаимодействия различных существующих телеслужб – телефонной, телеграфной, цифровой, спутниковой и т.п. хотя и требует некоторых дополнительных затрат, но решается относительно безболезненно стандартными способами. Почему же столь несовместимы межу собой вычислительные сети, выполняющие одну и ту же функцию? Можно назвать несколько причин. В отличие от традиционных сетей связи промышленность вычислительной техники и передачи данных более молодая, и она подверглась значительно меньшему регулированию и стандартизации. Большая часть изделий этой отрасли была создана до создания международных стандартов ИСО/МЭК или стандартов Internet. 118

119 Несмотря на быстрое развитие, особенно в последние годы, телекоммуникационной инфраструктуры, сети связи по своей природе и назначению все же более консервативны и более стабильны в равнении с короткими жизненными циклами компьютерного оборудования и программного обеспечения. В качестве третьей причины можно назвать большую непредсказуемость и сложность прогнозирования развития вычислительных сетей. Это отчетливо видно на примере развития двух «китов» современных сетей и сетевых архитектур – ВОС и Internet. Архитектура ВОС планировалась как основа сетей всемирного глобального масштаба (почему ее протоколы и оказались столь универсальными и сложными). 119

120 Однако сегодня трудно найти сети гораздо меньшего масштаба. Построенные на изделиях ВОС. С другой стороны сеть Internet, которая изначально создавалась, как объединение небольшого числа сетей, неожиданно даже для ее создателей оказалась самой крупной в мире сетью передачи данных, которая продолжает расти с экспоненциальной скоростью (почему ее изначально простые протоколы оказались слишком тесны для нее и она вынуждена в последние время много заимствовать из наработанного ВОС). Сложившаяся ситуация обладает своими плюсами и минусами. Известный лозунг «больше товаров - хороших и разных» стал реальностью в области информационных технологий. 120

121 Положительная сторона состоит в большом разнообразии изделий в наличии большой конкуренции среди поставщиков и отсутствии доминирующего поставщика на рынке и его монопольного диктата. Отрицательная сторона в том, что многие потребители вынуждены либо быть привязанными к единственному поставщику, поскольку специфичную для поставщика систему невозможно экономично и эффективно связать с другими системами средствами различных поставщиков, либо усложнять и удорожать свою комбинированную систему введением многих переходных средств. 121

122 Таким образом, в области телекоммуникационных технологий, как и в области вычислительных сетей в целом, пользователю целесообразно рассматривать различные современные технологии не как конкурирующие, а как взаимно дополняющие и обогащающие друг друга. Необходимость конкуренции на рынке оборудования вычислительных сетей осознают сегодня как пользователи, так и промышленники, но при условии, что эта конкуренция будет протекать в русле стандартов. 122

123 1. Щербо Стандартизация вычислительных сетей; 2. ?? 3. В.А.Гладцын, К.В.Кринкин, В.В.Яновский Сервис- ориентированная архитектура. Стандарты, алгоритмы, протоколы. – СПб.: СПбГЭТУ, – 108 с. 4. А.В.Кузин, В.М.Демин Компьютерные сети: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ, – 192 с. 5. В.Н.Петров Информационные системы – СПб.: Питер, – 688 с. 6. Компьютер пресс 7 (июль) В.Г. И Н.А.Олифер Компьютерные сети. – СПб.: Питер, – 724 с. 8. Д.А.Мельников Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты. Интерфейсы, модели.. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, – 256 с. 123

124 Спасибо за внимание! Екатерина Лысенко 124