Компоненти i моделi фiзичноi структури мережi

Апаратура, разом з поєднуючою її кабельної системою, утворює фізичне мережеве середовище. Воно відображається моделлю, яка називається фізичною структурою мережі. Під фізичною структурою мережі будемо розуміти склад її активного та пасивного обладнання та топологію його розміщення в просторі.

Активне мережеве обладнання охоплює весь парк кінцевого й комунікаційного устатковання мережі, функціонування якого забезпечується за рахунок споживання електроенергії від зовнішніх джерел живлення.

Пасивне обладнання мережі, на відміну від активного, не має потреби в джерелах електроживлення й містить у собі кабельну систему, телекомунікаційні роз'єми, комутаційні панелі, комутаційні шнури, монтажне обладнання тощо.

Узагальнена модель апаратурної реалізації демонструє, як реалізуються ті чи інші функції та об'єкти в активному обладнанні мережі, а також інтерфейси між різними апаратними засобами

Елементами моделі апаратурної реалізації є такі:

• апаратне забезпечення (Hard ware)– обладнання, в якому одна або декілька функцій реалізовано фізично;

• програмне забезпечення (Soft ware) – один або декілька програмних модулів, які представляють собою реалізацію одного або декількох об'єктів;

• фізичний інтерфейс (Phisical interface) – фізичне середовище (проводи) для передачі сигналів між різної апаратурою.

Активне обладнання мереж зв'язку складається з пристроїв, які використовуються для організації кінцевих і вузлових пунктів, а також інтерфейсних пристроїв, які забезпечують спряження апаратури з лініями зв'язку

Пасивне обладнання використовується для побудови телекомунікаційних кабельних систем мережі. Кабельна система – це складний технічний об'єкт, який будується відповідно жорстким вимогам загальноприйнятих стандартів.

Розділ 4.

4.1) Стандарти мереж описують мережі як відкриті системи. Відкритою системою називається будь-яка система (мережа, програмний продукт, апаратний засіб), яка побудована відповідно до відкритих специфікацій. Під терміном «специфікація» розуміють формалізований опис апаратного або програмного компонента мережі, способу його функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації й особливих характеристик. Зауважимо, що не кожна специфікація є стандартом. Стандартом стає відкрита специфікація, яка приймається в результаті досягнення згоди після всебічного обговорення всіма зацікавленими сторонами та оприлюднення її у відкритій пресі. Використання відкритих специфікацій (стандартів) дозволяє різним виробникам обладнання випускати сумісні між собою мережеві компоненти, а мережевим операторам 105 створювати мережі з продуктів різних виробників і забезпечувати сумісність своїх мереж з мережами інших операторів та суб'єктів ринку телекомунікацій. Відкритий характер стандартів є важливим не тільки для пристроїв і програм, які випускаються для побудови мереж, але й для комунікаційних протоколів.

Отже, дотримання відкритих стандартів надає такі переваги:

• можливість побудови мереж з апаратних і програмних засобів різних виробників;

• безпроблемну заміну одних компонентів мережі іншими, більш досконалими, що дозволяє забезпечити розвиток мережі з мінімальними витратами;

• вільне сполучення однієї мережі з іншою.

 

4.2) Розробники стандартів Робота у сфері стандартизації ведеться великою кількістю організацій. Відповідно до статусу розрізняють наступні:

• окремі великі фірми-виробники (наприклад, IBM, Sun і т.п.);

• спеціальні комітети та об'єднання, засновані декількома компаніями (Fast Ethernet Alliance розробки стандартів 100 Мбіт Ethernet та ін.); 106

• національні інститути та центри, які є організаціями країн і великих регіонів.

• міжнародні організації, такі як: Міжнародна організація стандартизації (International Organization for Standardization, ISO), Міжнародний союз електрозв'язку (International Telecommunication Union,

• всесвітні організації, очолені міжнародними групами. Це організації, які займаються інтернет- стандартизацією

У зв’язку з розширенням сфери застосування та технічною доцільністю деякі фірмові стандарти стають основою національних і міжнародних стандартів.

4.3) Еталонна модель OSI є визначальним документом для розробки відкритих стандартів з організації з'єднань систем і мереж зв'язку.

Розробники еталонної моделі за основу взяли такі принципи:

• кількість протокольних рівнів не повинна бути занадто великою, щоб розробка мережі та її реалізація не ускладнювалися, водночас ця кількість не має бути 108 занадто малою, щоб не перевантажувати логічні модулі кожного рівня;

• рівні повинні чітко відрізнятися логічними модулями й функціями (об'єктами), які на них виконуються;

• функції та протоколи одного рівня можуть змінюватися, якщо це не порушує інші рівні;

• кількість інформації, яка передається через інтерфейси між рівнями, повинна бути мінімальною;

4.4) Принцип інкапсуляції даних в моделі OSI/ISO

Підготовка даних, отриманих на прикладному рівні, для транспортування по мережі зв'язку відповідно до протоколів стека OSI ґрунтується на концепції інкапсуляції. Механізм інкапсуляції – це спосіб пакування даних у форматі одного протоколу в формат іншого протоколу, що в даному випадку відповідає послідовному додаванню до даних відповідної службової інформації на кожному рівні стека. У результаті кожний рівень отримує дані від вищого рівня, поміщені в оболонку. Оболонка не відкривається й не зчитується нижчим рівнем, який, у свою чергу, доповнює зовні оболонку своєю службовою інформацією, яка призначена аналогічному рівню в системі приймання. Блок інформації, який надходить з вищого рівня на нижчий, завжди має стандартний формат: заголовок, службова інформація, дані, кінцевик.

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) – це промисловий стандарт стека протоколів, розроблений для глобальних мереж. Стандарти TCP/IP опубліковано в серії документів, названих Request For Comment (RFC). Документи RFC описують внутрішню роботу Інтернету. Деякі RFC описують мережеві сервіси або протоколи та їх реалізацію, водночас інші узагальнюють умови застосування.

Протоколи стека TCP/IP поділяються на п'ять рівнів. Найнижчий – фізичний рівень – відповідає фізичному рівню моделі OSI. Цей рівень у стеку TCP/IP спеціально не стандартизовано, а тому допускає використання всіх основних стандартів фізичного рівня, які визначають характеристики передавального середовища, швидкості передачі сигналів та схеми кодування сигналів. Рівень доступу до мережі, пов’язаний з логічним інтерфейсом між кінцевої системою і мережею, є також нерегламентованим. Наприклад, для з'єднання комп'ютера з мережею може використовуватися будь-який стандарт канального рівня: PPP, Ethernet, АТМ і та ін. Міжмережевий рівень забезпечує функцію маршрутизації при передачі даних від одного хосту до іншого через вузли однієї або декількох логічних мереж. Основний 127 протокол цього рівня – це протокол IP (Internet Protocol). Він повинен підтримуватися усіма кінцевими системами (хостами) й мережевими комунікаційними пристроями, які здійснюють функцію маршрутизації.

ICMP (Internet Control Message Protocol) – протокол керування повідомленнями Інтернет, забезпечує можливість шлюзів та маршрутизаторів обмінюватися службовими повідомленнями з хостом- відправником у разі виникнення проблемної ситуації при передачі в мережі;

• OSPF (Open Shortest Path First) – протокол визначення першого найкоротшого маршруту при встановленні віртуального (логічного) з'єднання в інтермережі;

• BGP (Border Gateway Protocol) – протокол регламентує процедуру маршрутизації між граничними шлюзами в Інтернет;

• RIP (Routing Internet Protocol) – протокол збору маршрутної інформації при топологічних змінах у інтермережі;

• ARP (Address Resolution Protocol) – протокол розв’язування адресів (встановлює співвідношення між ІР-адресом і фізичним адресом вузла). Транспортний рівень відповідає за виконання функції наскрізної передачі даних і тому реалізується лише в кінцевих системах. Протоколи цього рівня приховують від рівня застосовань подробиці про мережу або мережі, якими транспортуються дані. На цьому рівні виконуються два основні протоколи

Транспортний рівень відповідає за виконання функції наскрізної передачі даних і тому реалізується лише в кінцевих системах. Протоколи цього рівня приховують від рівня застосовань подробиці про мережу або мережі, якими транспортуються дані.

• ТСР (Transmission Control Protocol) – протокол керування передачею, орієнтований на логічне з'єднання та послідовну передачу блоків даних, котрий містить механізми забезпечення надійності, які дозволяють відстежувати блоки даних і тим самим гарантувати їх коректну доставку застосовання- адресантові;

• UDP (Ustr Datagram Protocol) – протокол датаграм користувачів, який забезпечує швидку, але ненадійну передачу блоків даних, які самостійно переміщуються мережею без встановлення логічного з'єднання. Рівень застосовань забезпечує зв'язок між прикладними процесами та застосованнями взаємодіючих хостіv/

Рівень застосовань забезпечує зв'язок між прикладними процесами та застосованнями взаємодіючих хостів. Основні протоколи цього рівня:

• DNS (Domain Name System) – служба імен доменів або прикладний сервіс в Інтернет-мережі, який дозволяє хостам перетворювати Інтернет-імена в IP– адреси

SMTP-передача почты.

4.5) Переваги моделі OSI

• Модель OSI на сьогодні розглядається як еталонна багаторівнева модель архітектури зв'язку інформаційних мереж і основа для розробки стандартів нових протоколів.

• Модель ISO/OSI дозволяє визначити межі телекомунікаційної та інформаційної мереж у загальній архітектурі зв'язку, а саме: фізичний, канальний, мережевий і транспортний рівні відображають принцип роботи телекомунікаційної мережі, а сеансовий, представницький і прикладний – інформаційної мережі.

• Чітке визначення інтерфейсів за рівнями дозволяє заміняти один протокол рівня на інший без зміни стандартів протоколів суміжних рівнів. У цьому полягає основна цінність моделі OSI.

• Модель ISO/OSI є корисною для теоретичних досліджень і розробок нових мереж, хоча протоколи OSI не отримали широкого розповсюдження.

Недоліки моделі OSI

• Протягом багатьох років поширеною була думка, що архітектура OSI стане домінуючою серед усіх комерційних конкуруючих між собою стеків протоколів, таких, як Системна мережева архітектура (Systems Network Architecture, SNA) компанії IBM і 131 стек TCP/IP. Однак, оскільки в стек TCP/IP увійшли протоколи, які мають статус стандартів Інтернета, більшість розробників нових мережевих продуктів почали спиратися саме на нього.

• За архітектурою OSI закріпився статус приписчої моделі. Це відбулося, по-перше через несвоєчасність появи стандартних протоколів OSI (до моменту їхньої появи розповсюдилися конкуруючі з ними протоколи стеку TCP/IP), а по-друге – через складність і недосконалість моделі (представницький і сеансовий рівні порожні, а мережевий і канальний – перевантажені).

Переваги моделі TCP/IP

• Це найбільш апробований, і у той же час популярний стек протоколів, який став стандартом де-факто

. • Майже всі існуючі великомасштабні мережі функціонують на основі стека TCP/IP.

• Це основний спосіб отримання доступу в Інтернет.

• Усі сучасні операційні системи підтримують стек TCP/IP.

• Стек TCP/IP знайшов широке застосування при створенні корпоративних мереж, які використовують транспортні послуги Інтернета і гіпертекстову технологію WWW. 132 • Стек TCP/IP є основою гнучкої технології для поєднання різнорідних систем і мереж, як на рівні реалізації транспортної функції, так і на рівні взаємодії прикладних процесів.

• Стек TCP/IP забезпечує добремасштабоване середовище для застосовань клієнт-сервер.

Недоліки моделі TCP/

• Відсутність розмежувань концептуальних понять інтерфейсу, протоколу та рівневого сервісу, що досить чітко зроблено в моделі ISO/OSI. Внаслідок цього модель TCP/IP не може застосовуватися для розробки нових мереж.

• За допомогою моделі TCP/IP неможливо описати жоден інший стек протоколів, окрім TCP/IP.

• У моделі не диференційовано фізичний та канальний рівні, хоча вони абсолютно різні, що в коректній моделі обов’язково враховується.

• Найбільш ретельно продумано й опрацьовано протоколи IP і TCP. Більшість інших протоколів стека розроблено студентами (студентам для роздумів!) та вільно впроваджено, внаслідок чого вони настільки міцно вкоренилися в практиці, що зараз їх важко замінити на нові, пропоновані за комерційною схемою. 133

• Стек TCP/IP не може розглядатися як повноцінна модель, однак самі протоколи добре апробовані та надзвичайно популярні.