Проблемы стандартизации в компьютерных сетях

Обновлено: 07.07.2024

Проект всемирной мобильной связи, сегодня известный под названием IMT-2000, - это долгосрочная программа разработки, стандартизации и содействия внедрению национальных, региональных и международных систем, реализующих полный набор услуг в интересах наземной (сотовой и беспроводной) и спутниковой связи.

В конце 80-х, когда основы IMT-2000 только закладывались, в мире уже существовало множество разрозненных сетей мобильной связи, однако все они были аналоговыми. Разнообразие используемых в них стандартов и технологий на фоне общей тенденции многих стран к экономической интеграции требовало создания единого стандарта, способного обеспечить абонентам свободу перемещения и возможность обслуживания их в любой сети вне зависимости от места ее развертывания. Поэтому ключевыми требованиями, предъявляемыми Международным союзом электросвязи (ITU) к всемирному стандарту IMT-2000, стали: высокая степень преемственности оборудования наземных и спутниковых систем в пределах всего земного шара; возможность конвергенции услуг типа "мобильный - мобильный" (для разных мобильных сетей) и "мобильный - стационарный" (при связи с абонентами ТфОП), а также обеспечение услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры. Этот стандарт, который по своим характеристикам должен относиться к стандартам третьего поколения - 3 Generation (3G), позволил бы предоставлять услуги с помощью одного портативного терминала с хорошими эксплуатационными характеристиками (минимальное потребление, приемлемое качество связи) и высоким уровнем безопасности. Предполагается, что стоимость такого терминала при массовом производстве должна быть достаточно низкой.

Всемирный стандарт: миф или реальность

С точки зрения системы единый международный стандарт означает многофункциональный радиоинтерфейс и широкий спектр услуг, варьируемых в зависимости от требований пользователя и сценариев организации связи.

По мере разработки требований к системам нового поколения идеологам концепции IMT-2000 стало ясно, что, несмотря на бурное и повсеместное развитие сотовой связи и беспроводного доступа, а также первые успехи международного роуминга, огромная часть территории, включая мировые океаны, оказывается не охваченной связью. Даже в перспективе наземные сети мобильной связи смогут покрыть не более 20% мировой суши. Следовательно, полное покрытие мирового пространства и обеспечение глобального мобильного доступа к услугам XXI века станет возможным только с привлечением спутниковых систем.

Однако ситуация с выработкой глобального стандарта для спутниковой связи еще более сложна, чем в наземных сетях. К двум несовместимым концепциям систем на базе технологий TDMA и CDMA добавляется еще пять-шесть вариантов построения орбитальных группировок. Использование разных орбит и соответственно разных ретрансляторов (прозрачных или с обработкой на борту), бортовых антенн с разным числом лучей неизбежно приводит к тому, что радиоинтерфейс, разработанный для одной технологии, оказывается неоптимальным для другой.

Тем не менее в течение нескольких лет ITU совместно с рядом региональных организаций по стандартизации предпринимал безуспешные попытки разработать требования к глобальной системе связи. Однако устранить противоречия между представителями разных регионов так и не удалось. Стало очевидным, что их интересы невозможно объединить в рамках единого стандарта, поскольку это неизбежно приведет к коренной переработке существующей инфраструктуры, в которую уже вложены значительные средства. Несмотря на то, что в существующих системах предоставляются одинаковые виды услуг, применяемые в них технологии доступа - CDMA и TDMA -- принципиально различны, и ясных путей для их гармонизации или конвергенции также не просматривается.

Ситуация усугубилась еще и тем, что три наиболее массовые технологии 2G-поколения: GSM, TDMA (D-AMPS) и cdmaOne пошли по эволюционному пути развития, предполагающему увеличение пропускной способности без дополнительного расширения спектра. Это направление развития мобильной связи сейчас известно как поколение 2,5G (рис. 1).

Рис. 1. Стратегия перехода сетей мобильной связи к 3-му поколению.

Стратегия модернизации оборудования GSM основана на последовательном внедрении технологий HSCSD, GPRS, EDGE и т. д. Развитие сетей на базе TDMA предполагается за счет использования нескольких модификаций стандарта IS-136+ (без расширения полосы канала 30 кГц), IS-136 HS (Outdoor/Vehicular) с шириной полосы канала 200 кГц и IS-136 HS (Indoor Office) с шириной полосы канала 1,6 МГц. В системах на основе cdmaOne 95A планируется внедрение нескольких радиоинтерфейсов: cdmaOne 95B, cdma2000 1xMC и cdma2000 1xEV.

Эволюционное внедрение требует меньших капитальных затрат и снижает инвестиционные риски операторов, позволяя максимально использовать существующую инфраструктуру сети и внедрять новые сетевые элементы в процессе последовательной модернизации, в зависимости от уровня спроса на конкретные виды услуг. Основной лозунг эволюционных технологий - "все модификации имеют право на жизнь". На практике это означает внедрение многостандартной среды радиодоступа.

"Машина" модернизации уже запущена, и, учитывая вложенные в мобильные технологии огромные средства, этот процесс не остановить. А по мере роста числа конкурирующих между собой 2,5G- и 3G-технологий надежды на создание единого стандарта с каждым днем тают. Тем не менее хочется верить, что идеологи мобильной связи сумеют когда-нибудь вернуться к этой проблеме и миф о всемирном стандарте станет реальностью.

Семейство стандартов

Поняв бесплодность своих попыток, направленных на создание всемирного стандарта, эксперты ITU выдвинули концепцию разработки семейства 3G-стандартов. И тогда на рассмотрение ITU поступило 16 проектов, в том числе 10 предложений, касающихся наземной связи, причем от трех крупных регионов мира - Северной Америки, Европы и Азии.

Анализ представленных предложений показал, что в них доминируют принципиально различные между собой региональные и фирменные технологические решения, причем внутри одного региона существуют страны, исповедующие различные подходы к созданию и внедрению систем мобильной связи. В результате дальнейших исследований и обобщений материалов проектов-кандидатов произошла перегруппировка сил и основные разработки сконцентрировались вокруг трех базовых технологий - WCDMA, cdma2000 и UWC-136.

Пожалуй, только Европа сумела выработать единый подход к проблеме стандартизации 3G-технологий. Предложения от Европы в ITU были оформлены в виде двух проектов: UTRA и DECT EP.

Совершенно иной подход был предложен в США, где отказались от единого национального предложения, и в ITU поступили четыре проекта, два из которых фактически подготовлены не институтами по стандартизации, такими, как ANSI или TIA, а промышленными фирмами - Qualcomm и Ericsson (североамериканское отделение). Фактически США предложили три пути развития. Первый из них основан на дальнейшем совершенствовании технологии TDMA/AMPS, получившей широкое развитие не только в США, но и в мире. Второе основано на постепенном наращивании пропускной способности системы cdmaOne и эволюционном переходе от существующей инфраструктуры к технологии cdma2000. Что же касается двух других предложений США: WCDMA NA (T1P1, США) и WIMS (TR-46.1), то они практически полностью совпадают с предложениями от Европы (UTRA) и Японии (WCDMA) и в процессе дальнейшего рассмотрения были объединены в единый проект (рис. 2).

Рис. 2. Структура радиоинтерфейсов для IMT-2000.

Решающими при определении стратегии развития мобильной связи 3-го поколения в Азиатско-Тихоокеанском регионе стали два фактора: огромный рыночный потенциал и большая численность населения. На этой территории, отнесенной Регламентом радиосвязи к Району 3, активную позицию занимают Япония, Корея, Китай и Малайзия. Их вклад в программу IMT-2000 убедительно характеризует амбиции этих стран стать мировыми лидерами в массовом применении новейших технологий связи. Несмотря на то, что каждая из них имеет свои национальные особенности перехода к 3-му поколению, их общая черта - смещение акцентов в сторону национальных производителей оборудования (ярче всего это проявляется в Японии).

Стандартизация семейства систем 3-го поколения, названного IMT-2000, проводится под эгидой ITU (рис. 3). Работы ведутся в рамках двух секторов ITU-T и ITU-R. Сектор ITU-T отвечает за разработку концептуальных аспектов создания IMT-2000, а сектор ITU-R - за радиоинтерфейс для этих систем.

Рис. 3. Пирамида стандартизации в рамках программы IMT-2000.

Организации, участвующие в стандартизации в рамках программы IMT-2000

Объединение 3GPP

В борьбе за мировые стандарты 3-го поколения образовались два лагеря, оформившихся в виде двух партнерских объединений: 3GPP и 3GPP2. В объединение 3GPP входят такие институты стандартизации, как ETSI (Европа) и ARIB (Япония), которые действуют согласованно, координируя свою техническую политику по отношению к cdma2000. Кроме них, в это объединение входит комитет T1 (США) и три региональных органа стандартизации - CWTS (Китай), TTA (Корея) и TTC (Япония).

Основной вклад партнерства 3GPP в программу IMT-2000 - это разработка спецификации на широкополосную систему IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread), в которой за основу взято предложение UTRA FDD (Европа) и WCDMA (Япония). Кроме названных выше, было заявлено еще три проекта WCDMA NA, WIMS (США) и CDMA II (TTA, Южная Корея), в основном не отличающихся от первых двух (UTRA и WCDMA).

Партнерство 3GPP представило в ITU и второй тип радиоинтерфейса - IMT-TC (IMT-2000 Time-Code), основанный на кодово-временном разделении каналов TDMA/CDMA с временным дуплексным разносом (TDD) для применения в непарных полосах частот. Интерфейс представляет собой чисто формальное объединение двух различных технических решений - европейского предложения UTRA TDD и китайского TD-SCDMA.

Объединение 3GPP2

Во второе партнерское объединение 3GPP2 входит Ассоциация промышленников средств связи TIA (представленная подкомитетами TIA TR-45.3 и TIA TR-45.3), а также ряд азиатских региональных организаций: ARIB, CWTS, TTA и TTC. Основная цель 3GPP2 - эволюционное развитие двух технологий сотовой связи 2-го поколения, которые в настоящее время получили широкое распространение в США - TDMA (IS-136) и cdmaOne (IS-95).

Предложения от этого партнерского объединения представлены в виде двух радиоинтерфейсов: IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier) - стандарт на многочастотную систему cdma2000 с одновременной передачей нескольких несущих и частотным дуплексным разносом для применения в непарных полосах частот и IMT-SC (IMT-2000 Single Carrier) - стандарт на одночастотную систему TDMA (предложение UWC-136) для применения в парных полосах частот (таблица).

Характеристики радиоинтерфейсов для IMT-2000

Межсетевое взаимодействие

Архитектура 3G-систем включает транспортную (базовую) сеть и средства радиодоступа, модернизация которых осуществляется различными путями. Эффективность сетей радиодоступа в значительной степени зависит от используемых в них технологий. Смена поколений, как правило, означает и смену идеологии построения этих систем.

Подход же к выбору базовой сети совершенно иной и в основном определяется стратегией развертывания систем нового поколения. Можно сказать, что такие сети более инерционны, поскольку в них делались значительные инвестиции, которые операторы желают сохранить при переходе к 3G-поколению. Однако, в отличие от радиосетей, существующие базовые сети не выступают как сдерживающий фактор для внедрения новых 3G-услуг.

Новые технологии радиодоступа, разрабатываемые в рамках IMT-2000, должны обеспечивать равные возможности адаптации для любой из трех доминирующих в настоящее время базовых сетей: усовершенствованной опорной сети GSM MAP североамериканской сети ANSI-41 и IP-сети. Чтобы реализовать это требование на практике, необходимо разработать единый межсетевой интерфейс NNI (Network-to-Network Interface), который в совокупности со стандартным модулем идентификации пользователя UIM (User Identity Module) будет обеспечивать роуминг независимо от того, какой метод радиодоступа используется в географическом регионе.

Важная задача базовых сетей на сегодняшнем этапе - достижение требуемой степени межсетевого взаимодействия и "прозрачности", необходимых для поддержки глобального роуминга. Принципы межсетевого взаимодействия между системами GSM и TDMA через каналы магистральных сетей GSM MAP и ANSI-41 поясняет рис. 4. Независимо от того, какая из сетей - GSM или TDMA является домашней для абонента, для перехода из одной сети в другую обязательно потребуется конвертер или шлюз IWG (Interwoking Gateway), с помощью которого будет реализован роуминг.

Рис. 4. Межсетевое взаимодействие между сетями GSM и TDMA.

AUC (Authentication Center) - центр аутентификации; BSS (Base Station System) - оборудование базовой станции; HLR (Home Location Register) - домашний (основной) регистр положения; IWU (Internetworking Unit) - устройство межсетевого обмена; MSC (Mobile Switching Center) - центр коммутации мобильной связи; VLR (Visitors Location Register) - визитный регистр положения.

Ключевой момент в организации взаимодействия между системами GSM и TDMA - использование единого протокола сигнализации SS7. Что же касается базовых сетей GSM MAP и ANSI-41, то в них по-прежнему будут действовать свои протоколы сигнализации. Например, если TDMA - это домашняя сеть, а GSM - визитная, то потребуется преобразование протоколов для обмена между регистром перемещений GSM VLR и регистром начального размещения домашней сети HLR. Если же абонент TDMA будет взаимодействовать через сеть GSM, шлюз IWG будет сохранять информацию в HLR, что и обеспечит роуминг.

Несколько иным будет алгоритм роуминга, если GSM - домашняя сеть, а TDMA - визитная. Дело в том, что в архитектуре GSM-сети предусмотрено выделение центра аутентификации AUC как физически отдельного устройства, независимо от его конкретного размещения в сети (в том числе и при совмещении его с коммутатором). Для сетей TDMA такое решение не применяется. Чтобы преодолеть эти различия в архитектуре, в состав IWG должен быть введен так называемый псевдо-AUC, включаемый на стороне ANSI-41.

Существует еще одна проблема, связанная с переадресацией вызова. Если вызываемый абонент занят, недоступен или не отвечает, то входящий вызов перенаправляется на другой номер. Этот процесс в сетях GSM проходит под управлением коммутатора MSC и "домашней" регистрационной базы HLR, т. е. центра коммутации, который для абонента является "своим". В отличие от GSM, в сети ANSI-41 предусмотрено применение шлюзового коммутатора MSC, который маршрутизирует все вызовы из GSM в TDMA.

Основные трудности сопряжения системы на базе GSM с сетью UMTS или стандарта IMT-2000 связаны с различием их архитектур. Современная сеть GSM вертикально интегрирована и полнофункциональна на каждом уровне системы - от обслуживания пользователя до транспортного соединения.

Будущие сети UMTS создаются как интегрированные горизонтально с четкой границей между IP-приложениями, коммуникационными элементами и транспортными уровнями. При реализации UMTS-сети исчезнет характерная для GSM зависимость инфраструктуры от специализированных коммутаторов MSC, что даст возможность намного быстрее внедрять мощные приложения, способные одинаково хорошо функционировать в любой сети в любой стране и, что особенно важно, при организации глобального роуминга.

Проблемы же переходного периода можно решить, введя общую транспортную среду для всех видов трафика. Для этой цели можно использовать универсальный коммутатор UMSC (UMTS MSC), который будет обеспечивать как передачу трафика сетей GSM, так и пакетную передачу информации (режим, свойственный сетям, основанным на IP-протоколе - GPRS, EDGE, WCDMA).

Другие статьи из раздела

Chloride
Демонстрация Chloride Trinergy
Впервые в России компания Chloride Rus провела демонстрацию системы бесперебойного электропитания Chloride Trinergy®, а также ИБП Chloride 80-NET™, NXC и NX для своих партнеров и заказчиков.

NEC Нева Коммуникационные Системы
Завершена реорганизация двух дочерних предприятий NEC Corporation в России
С 1 декабря 2010 года Генеральным директором ЗАО «NEC Нева Коммуникационные Системы» назначен Раймонд Армес, занимавший ранее пост Президента Shyam …

компания «Гротек»
С 17 по 19 ноября 2010 в Москве, в КВЦ «Сокольники», состоялась VII Международная выставка InfoSecurity Russia. StorageExpo. Documation’2010.
Новейшие решения защиты информации, хранения данных и документооборота и защиты персональных данных представили 104 организации. 4 019 руководителей …

Adaptec by PMC
RAID-контроллеры Adaptec Series 5Z с безбатарейной защитой кэша
Опытные сетевые администраторы знают, что задействование в работе кэш-памяти RAID-контроллера дает серьезные преимущества в производительности …

Chloride
Трехфазный ИБП Chloride от 200 до 1200 кВт: Trinergy
Trinergy — новое решение на рынке ИБП, впервые с динамическим режимом работы, масштабируемостью до 9.6 МВт и КПД до 99%. Уникальное сочетание …

30 ноября 2021 г. | Он-лайн формат
Dell Technologies Forum 2021

Для конечного пользователя сеть – это прежде всего набор сетевых служб, с помощью которых он решает свои функциональные задачи. Реализация сетевых служб осуществляется программными средствами. Основные службы обычно предоставляются сетевой операционной системой, а вспомогательные – сетевыми приложениями, работающими в тесном контакте с сетевой операционной системой. При разработке сетевых служб решается ряд проблем – это определение протокола взаимодействия между клиентской и сервер – частями, распределение функций между ними, выбор схемы, адресации приложений.

Суть сетей – это соединение различного оборудования, а значит проблема совместимости, поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах.

Любая новая технология приобретает законный статус, когда её содержание закрепляется в стандарте.

В компьютерных сетях основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых сетей, ставшей основой их развития. Процедура взаимодействия двух компов может быть описана виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней.

7 уровней (начиная с 7 уровня):

6.уровень представления (представительный)

Модули, находящиеся на одном узле, взаимодействуют друг с другом в соответствии с правилами – эти правила называют интерфейсом.

Интерфейс – определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню.

Средства каждого уровня должны отрабатывать:

1)свой собственный протокол

2)интерфейс со всеми уровнями

Коммуникационный протокол – иерархический организационный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети.

Открытая система – определяет различные уровни систем, даёт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

21.Модель открытых систем. Уровни модели.

В начале 1980 г. международной организацией по стандартизации ИСО была разработана модель ОСИ (взаимодействия открытых систем). Открытая система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями (общедоступная). Эта модель определяет различные уровни систем, даёт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных.

7 уровней (начиная с 7 уровня):

6.уровень представления (представительный)

В стандартах ИСО для обозначения единиц данных, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используется общее название – протокольный блок данных. Для обозначения блока данных используются специальные названия: кадр, пакет, сегмент, дейтаграмма.

Обмен двоичными сигналами по линиям связи в локальных сетях, сетевые адаптеры. Кодирование и декодирование информации, синхронизирование передачи электромагнитных сигналов по линиям связи. Типовые топологии физических связей. Адресация узлов сети.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	01.02.2009
Размер файла	592,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Понятие открытая система и проблемы стандартизации

Универсальный тезис о пользе стандартизации, справедливый для всех отраслей, в компьютерных сетях приобретает особое значение. Суть сети - это соединение разного оборудования, а значит, проблема совместимости является одной из наиболее острых. Без принятия всеми производителями общепринятых правил построения оборудования прогресс в деле строительства сетей был бы невозможен. Поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах - любая новая технология только тогда приобретает законный статус, когда ее содержание закрепляется в соответствующем стандарте.

В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем, ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов.

Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов

Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием - декомпозиция, то есть разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей (рис. 1.20). Процедура декомпозиции включает в себя четкое определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В результате достигается логическое упрощение задачи, а кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы.

Рис. 1.20. Пример декомпозиции задачи

При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в следующем. Все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, то есть имеются вышележащие и нижележащие уровни (рис. 1.21). Множество модулей, составляющих каждый уровень, сформировано таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы всех модулей, принадлежащих некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. 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, и возможность их легкой замены.

Рис. 1.21. Многоуровневый подход - создание иерархии задач

Многоуровневый подход к описанию и реализации функций системы применяется не только в отношении сетевых средств. Такая модель функционирования используется, например, в локальных файловых системах, когда поступивший запрос на доступ к файлу последовательно обрабатывается несколькими программными уровнями (рис. 1.22). Запрос вначале анализируется верхним уровнем, на котором осуществляется последовательный разбор составного символьного имени файла и определение уникального идентификатора файла. Следующий уровень находит по уникальному имени все основные характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. Затем на более низком уровне осуществляется проверка прав доступа к этому файлу, а далее, после расчета координат области файла, содержащей требуемые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.

Рис. 1.22. Многоуровневая модель файловой системы

Рис. 1.23. Взаимодействие двух узлов

Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - как правило, чисто программными средствами.

Программный модуль, реализующий некоторый протокол, часто для краткости также называют протоколом . При этом соотношение между протоколом - формально определенной процедурой и протоколом - программным модулем, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.

Понятно, что один и тот же алгоритм может быть запрограммирован с разной степенью эффективности. Точно так же и протокол может иметь несколько программных реализации. Именно поэтому при сравнении протоколов следует учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Более того, на эффективность взаимодействия устройств в сети влияет качество всей совокупности протоколов, составляющих стек, в частности, насколько рационально распределены функции между протоколами разных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними.

Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами - концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. Действительно, в общем случае связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от типа устройства в нем должны быть встроенные средства, реализующие тот или иной набор протоколов.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

Рис. 1.24. Пример многоуровневого взаимодействия предприятий

Модель OSI

Из того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно является стандартным. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T и некоторые другие - разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, 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. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.

Выводы

· Задачи надежного обмена двоичными сигналами по линиям связи в локальных сетях решают сетевые адаптеры, а в глобальных сетях - аппаратура передачи данных. Это оборудование кодирует и декодирует информацию, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи и проверяет правильность передачи.

· Важной характеристикой сети является топология - тип графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам - физические связи между ними. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети.

· Типовыми топологиями физических связей являются: полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология и топология типа звезда.

· Для вычислительных сетей характерны как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами. В последнем случае возникают как чисто электрические проблемы обеспечения нужного качества сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков, так и логические проблемы разделения времени доступа к этим линиям.

· Для адресации узлов сети используются три типа адресов: аппаратные адреса, символьные имена, числовые составные адреса. В современных сетях, как правило, одновременно применяются все эти три схемы адресации. Важной сетевой проблемой является задача установления соответствия между адресами различных типов. Эта проблема может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами.

· Для снятия ограничений на длину сети и количество ее узлов используется физическая структуризация сети с помощью повторителей и концентраторов.

· Для повышения производительности и безопасности сети используется логическая структуризация сети, состоящая в разбиении сети на сегменты таким образом, что основная часть трафика компьютеров каждого сегмента не выходит за пределы этого сегмента. Средствами логической структуризации служат мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Подобные документы

Основные компоненты технической системы передачи информации, аппаратура для коммутации и передачи данных. Интерфейсы доступа к линиям связи. Передача дискретной информации в телекоммуникационных системах, адаптеры для сопряжения компьютера с сетью.

презентация [1,6 M], добавлен 20.07.2015

дипломная работа [2,4 M], добавлен 17.05.2012

Тенденция развития оптических сетей связи. Анализ состояния внутризоновой связи Республики Башкортостан. Принципы передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи. Выбор оборудования, оптического кабеля, организация работ по строительству.

дипломная работа [3,1 M], добавлен 20.10.2011

Разработка функциональной схемы блока приемника цифровой системы передачи информации высокочастотным каналом связи по высоковольтным линиям электропередачи. Сохранение преемственности параметров перехода от аналоговой к цифровой форме обработки сигнала.

дипломная работа [830,0 K], добавлен 14.10.2010

Анализ сути технологии BPL - широкополосной связи по линиям электропередач, которая заключается в использовании электрических сетей в качестве среды передачи данных. Технологии, реализующие BPL: Passport от компании Intelogis и PowerPacket от Intellon.

презентация [237,2 K], добавлен 03.12.2011

Предназначение канала связи для передачи сигналов между удаленными устройствами. Способы защиты передаваемой информации. Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала. Технические устройства усилителей электрических сигналов и кодирования.

контрольная работа [337,1 K], добавлен 05.04.2017

Структурная схема системы связи и приемника. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника. Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов. Расчет пропускной способности разработанной системы связи.

Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций.

В зависимости от статуса организаций различают следующие виды стандартов :

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, создаваемых несколькими фирмами, например стандарты технологии ATM , разрабатываемые специально созданным объединением ATM Forum , насчитывающим около 100 коллективных участников, или стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet;
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, например модель и стек коммуникационных протоколов Международной организации по стандартизации (ISO), многочисленные стандарты Международного союза электросвязи ( ITU ), в том числе стандарты на сети с коммутацией пакетов X.25, сети frame relay , ISDN , модемы и многие другие.

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.

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 8802.3.

Далее приводятся краткие сведения об организациях, наиболее активно и успешно занимающихся разработкой стандартов в области вычислительных сетей.

Международная организация по стандартизации ( International Organization for Standardization, ISO, часто называемая также International Standards Organization ) представляет собой ассоциацию ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран. Главным достижением ISO стала модель взаимодействия открытых систем OSI , которая в настоящее время является концептуальной основой стандартизации в области вычислительных сетей. В соответствии с моделью OSI этой организацией был разработан стандартный стек коммуникационных протоколов OSI .

Международный союз электросвязи ( International Telecommunications Union, ITU ) — организация, которая в настоящее время является специализированным органом Организации Объединенных Наций. 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). 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. 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.

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ( Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE ) — национальная организация США, определяющая сетевые стандарты . В 1981 году рабочая группа 802 этого института сформулировала основные требования, которым должны удовлетворять локальные вычислительные сети . Группа 802 определила множество стандартов , из них самыми известными являются стандарты 802.1, 802.2, 802.3 и 802.5, которые описывают общие понятия, используемые в области локальных сетей, а также стандарты на два нижних уровня сетей Ethernet и Token Ring .

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.

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

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.

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.

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 .

Стандарты Internet

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. 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 .

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 . (Рис. 12.2, на котором показана схема прохождения стандарта через все этапы, сам является документом RFC ; заметим, что он выполнен средствами псевдографики, для того, чтобы его можно было прочесть практически в любой операционной среде .)

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).
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.
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 .
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).

Рис. 12.2. Стадии стандартизации протокола Internet.

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 .

Читайте также: