книги / Современные принципы и технологии управления инфокоммуникационными сетями.-1

Реальная система (real system): это система, состоящая из одного или нескольких компьютеров вместе с соответствующим программным обеспечением, периферийным оборудованием, терминалами, операторами, средствами передачи данных и т.д., которая способна обрабатывать и/или передавать данные.

Реальная открытая система (open real system): это реаль-

ная система, удовлетворяющая требованиям стандартов ISO при ее взаимодействии с другими реальными системами. В окружении ISO стандартизуется только внешний аспект поведения реальных открытых систем. Поэтому любая реальная система, внешнее поведение которой соответствует требованиям модели OSI RM и требованиям разработанных на ее основе стандартов OSI, считается открытой реальной системой. К реальным открытым системам могут относиться оконечные пользовательские системы, коммуникационные устройства сети связи, сетевые терминалы.

Открытая система (open system): представление с помощью понятийных и описательных средств эталонной модели OSI RM тех аспектов реальной открытой системы, которые относятся к окружению (области) OSI. Фактически открытая система представляет собой некоторую абстрактную модель реальной открытой системы, описывающую внешнее поведение данной системы при ее взаимосвязи с другими реальными открытыми системами и удовлетворяющую требованиям стандартов ISO.

Прикладной процесс (application process): некоторый эле-

мент в реальной открытой системе, выполняющий обработку информации для конкретного приложения и представляющий собой потенциальный источник и/или потребитель передаваемой в сети информации. Примерами прикладных процессов служат: прикладная программа, использующая удаленную базу данных; программа управления сетевыми элементами.

Окружение (среда) взаимосвязи открытых систем, или

OSI-окружение (Open System Interconnection Environment – OSIE): абстрактное представление набора понятий, элементов, функций, сервисов, протоколов и пр., определенных средства-

11

ми OSI RM, а также созданные на этой основе стандарты, при реализации которых обеспечивается связь открытых систем. Таким образом, OSIE ограничивается миром взаимосвязи систем, т.е. охватывает исключительно аспекты, связанные с обменом информацией между системами и возможностью их объединения в сети (интерсети) для решения общих или распределенных задач.

Окружение локальной системы, или LSE (Local System Environment – LSE): абстрактное представление части реальной системы, которая не относится к OSI.

Активация (вызов) прикладного процесса (application- process-invocation): конкретное использование (полностью или частично) функциональных возможностей данного прикладного процесса для поддержки конкретного случая процесса обработки информации. Прикладной процесс является основным элементом реальной открытой системы, реализующим конкретную прикладную функцию.

Тип прикладного процесса (application-process-type): описа-

ние класса прикладных процессов в виде набора функциональных возможностей по обработке информации.

Прикладная сущность (application-entity – AE): совокупность функций прикладного процесса, непосредственно связанных с обеспечением его взаимодействия с другими прикладными процессами. Примером такой сущности может служить некоторый автомат протокола, реализующий процедуры обмена данными таким же автоматом в другой системе в соответствии с некоторым протоколом взаимодействия. В подразд. 2.1.2 будет рассмотрена прикладная сущность системного управления.

Ассоциация (association): связь между сущностями, позволяющая им осуществлять обмен информацией.

Физическая среда OSI (physical media for OSI): среда распро-

странения физического сигнала, переносящего информацию. Примерами физических сред переноса информации в виде сигнала являются коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, радиоканал и т.п.

12

Открытая	Открытая	Открытая
система А	система В	система С
Активация	Активация	Активация
прикладного	прикладного	прикладного
процесса	процесса	процесса

AE	Прикладная	AE	AE
	сущность
	ассоциация		ассоциация
	Физическая среда OSI
Рис. 1.1. Основные элементы эталонной модели OSI RM

Перечисленные выше основные элементы эталонной модели OSI RM используются в следующих главах пособия при определении функций и элементов системного управления. Взаимосвязь элементов эталонной модели иллюстрируются на рис. 1.1.

1.2.МНОГОУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА OSI RM

ИПРИНЦИПЫ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Воснову построения функциональной архитектуры OSI RM положен принцип иерархической декомпозиции. Все функции взаимосвязи разбиты на отдельные уровни таким образом, чтобы сгруппировать в рамках одного уровня логически тесно связанные функции и за счет этого минимизировать межуровневые взаимодействия (рис. 1.2). При этом также достигается взаимная независимость реализаций уровней друг от друга при сохранении неизменности межуровневых интерфейсов.

Для описания уровневой архитектуры функциональной среды OSI RM вводятся следующие определения:

(N)-подсистема ((N)-subsystem): элемент иерархической структуры открытой системы, выполняющий функции взаимо-

13

связи, соответствующие уровню (N), и взаимодействующий с элементами данной системы, относящимися к непосредственно более высокому или более низкому уровням (каждая открытая система имеет одну и только одну (N)-подсистему).

Открытая	Открытая	Открытая
система А	система В	система С

(N+1)-уровень (N)-уровень (N-1)-уровень

Физическая среда OSI

Рис. 1.2. Разбиение на уровни функциональной среды открытых систем

(N)-уровень ((N)-layer): подмножество архитектуры OSI RM, образованное всеми (N)-подсистемами, т.е. подсистемами одного и того же (N)-уровня (допускается подразделение уровня на подуровни).

(N)-сущность ((N)-entity): некоторый активный элемент внутри некоторой (N)-подсистемы, обладающий некоторым набором функциональных возможностей, определенных для (N)-уровня и соответствующих конкретному типу (N)-сущностей.

Тип (N)-сущности ((N)-entity-type): описание класса

(N)-сущностей, определяющее их функциональные возможности в рамках (N)-уровня.

Одноранговые (N)-сущности (peer-(N)-entities): сущности,

взаимодействующие в границах одного и того же (N)-уровня.

(N)-сервис ((N)-service): функциональные возможности (N)-уровня и нижележащих уровней, которые могут быть предоставлены (N+1)-сущности на границе между (N)-уровнем и (N+1)-уровнем.

14

(N)-функция ((N)-function): часть активности (N)-сущности (возможные действия (N)-сущности, в том числе по реализации

некоторого (N)-сервиса).
	(N)-точка доступа к		сервису	((N)-service-access-point,
или	(N)-SAP): точка, в которой (N)-сущность предоставляет
(N)-сервис (N+1)-сущности. Фактически (N)-SAP – это порты,
через которые сущности (N)- и (N+1)-уровней обмениваются
управляющей информацией и данными.
	(N)-протокол ((N)-protocol): набор				правил поведения
(N)-сущностей и форматов обмениваемых данных, определяю-
щих	взаимосвязь	(N)-сущностей		при	выполнении	ими
(N)-функций.
	(N)-соединение	((N)-connection):		связь, устанавливаемая
(N)-уровнем между двумя или более (N+1)-сущностями для пере-
дачи данных между ними.
	Поставщик	(N)-услуги,	или	(N)-поставщик		услуги

((N)-service provider): одна или несколько (N)-сущностей, которые обеспечивают реализацию некоторого (N)-сервиса для (N+1)-сущности.

Таким образом, разработанный в рамках эталонной модели механизм уровневой декомпозиции позволяет представить любую функцию взаимосвязи в виде декомпозиции унифицированных горизонтальных и вертикальных взаимодействий (N)-сущностей в функциональной среде OSI (рис. 1.3).

Вертикальные взаимодействия (N+1)- и (N)-сущностей в среде OSI осуществляются на границах (N)-подсистем через точки доступа к услуге (SAP). Взаимодействие происходит с помощью сервисных примитивов (команд), предоставляемых поставщиком услуги. Определены четыре типа примитивов:

–запрос (request) – вызов пользователем определенной услуги (с полным перечнем необходимых параметров для вызываемой функции);

–индикация (indication) – примитив, использующийся поставщиком услуги для оповещения пользователя услуги, что одноранговая сущность вызывает некоторую функцию;

15

		Открытая система		Открытая система		Открытая система
		А		B		C
	уровень	(N+1)-	1 (N+1)-протокол	(N+1)-	1 (N+1)-протокол	(N+1)-
		сущность	2 (N+1)-протокол	сущность		сущность
	+1)-
	(N	(N)-SAP		(N)-SAP		(N)-SAP
	)-уровень	(N)-	(N)-соединение	(N)-		(N)-
			1 (N)-протокол		1 (N)-протокол
		сущность		сущность		сущность
			2 (N)-протокол		2 (N)-протокол
	(N
	-уровень	(N-1)-SAP		(N-1)-SAP		(N-1)-SAP
		(N-1)-	(N-1)-соединение	(N-1)-	(N-1)-соединение	(N-1)-
			(N-1)-протокол		(N-1)-протокол
	-1)	сущность		сущность		сущность
	(N
			Физическая среда OSI

Рис. 1.3. Взаимосвязь основных понятий уровневой архитектуры OSI

–ответ (response) – примитив, используемый пользователем услуги для подтверждения получения или выполнения некоторой процедуры, ранее вызванной с помощью примитива индикации поставщиком услуги;

–подтверждение (confirm) – примитив, использующийся поставщиком услуги для подтверждения получения или выполнения некоторой процедуры, ранее вызванной с помощью примитива запроса пользователем услуги.

Взаимодействие (N+1)-сущностей (пользователей услуги) через (N)-сущности (поставщиков услуги) с помощью сервисных примитивов показано на рис. 1.4. Использование примитивов

службами прикладного уровня подробно будет рассмотрено в подразд. 2.2.5.6.

Правила горизонтальных взаимодействий (N)-сущностей на (N)-уровне называются (N)-протоколом. Для взаимосвязи между (N)-сущностями может быть определено несколько (N)-протоколов.

16

Каждый (N)-протокол определяет синтаксис и семантику взаимодействия (N)-сущностей. Реализуется такое взаимодействие посредством обмена так называемыми протокольными блоками данных (Protocol Data Unit – PDU) между (N)-сущностями, для чего может потребоваться (N-1)-соединение. Описание (N)-протокола определяет форматы блоков данных, передаваемых между (N)-сущностями, включая назначение и свойства отдельных полей блоков данных, а такжеопределяет временнойи логический порядок обмена данных для протокола.

Система А				Система В
(N+1)-				(N+1)-
сущность				сущность	индикация
подтверждение
					(indication)
	(confirm)
					(N+1)-уровень
(N)-SAP				(N)-SAP
					(N)-уровень
запрос			ответ
(request)		(response)
(N)-сущность				(N)-сущность

Рис. 1.4. Использование сервисных примитивов

Для передачи протокольных блоков данных (N)-PDU, передаваемых по (N)-протоколу, (N)-сущность обращается поставщику услуг нижележащего (N-1)-уровня через (N-1)-SAP и передает ему свои (N)-PDU в составе сервисных блоков данных (N-1)- уровня (Service Data Units – SDU), используя сервисные примитивы (N-1)-уровня. После получения (N-1)-SDU (N-1)-сущность формирует протокольные блоки данных (N-1)-PDU из полученных (N-1)-SDU и управляющей информации протокола (Protocol Control Information – PCI) (N-1)-PCI. PCI содержит управляющую информацию о вызываемых функциях равноправного объекта этого же уровня и является заголовком для создаваемого PDU. После чего теперь уже (N-1)-сущность обращается к (N-2)-

17

сущности, передавая ей протокольные блоки данных (N-1)-PDU и т.д. Последовательность описанных операций показана на рис. 1.5. Таким образом, взаимодействие сущностей, принадлежащих любому уровню, за исключением самого нижнего, выполняется с помощью протоколов и является логическим или виртуальным, так как каждый акт взаимосвязи между такими (N)-сущностями реализуется посредством обращения к некоторому сервису, предоставляемому нижележащим (N-1)-уровнем. Это позволяет использовать функциональные возможности (N)-уровня, т.е. (N)-сервис, для реализации функций (N+1)-уровня.

(N)-уровень

(N-1)-уровень

(N)-протокол

(N)-PDU (N-1)-SAP

(N-1)-SDU

(N-1)-PCI

(N-1)-протокол

(N-1)-PDU

(N-2)-уровень

(N-2)-SAP

Рис. 1.5. Формирование протокольных блоков данных

Модель OSI RM строится таким образом, что для самого высокого уровня в архитектуре OSI RM не существует обслуживаемых им сущностей еще более высокого уровня, т.е. предоставление услуг прикладным процессам осуществляется в рамках наивысшего уровня модели OSI RM, а не на его границе, как это определено для всех других нижележащих уровней. Взаимодействие с приложениями пользователей осуществляется с использованием служб прикладного уровня (например, использование программой-клиентом протокола прикладного уровня FTP). Другой особенностью модели OSI RM является то, что для самого

18

нижнего уровня не существует обслуживающих его (N-1)- сущностей, так как подразумевается, что между (N)-сущностями самого нижнего уровня существует непосредственная связь через физическую среду OSI.

Рассмотрим общую схему функционирования описанной выше уровневой архитектуры функциональной среды взаимосвязи открытых систем модели OSI RM (см. рис. 1.3).

В процессе выполнения активации (N+1)-сущности она может через одну или несколько (N)-SAP запросить некоторый (N)-сервис, как, например, установление (N)-соединения с другой (N+1)-сущностью для обмена с ней данными. В этом случае связанная с (N)-SAP (N)-сущность должна предпринять попытку с помощью некоторой (N)-функции реализовать запрашиваемый (N)-сервис. Если данный (N)-сервис может быть реализован только совокупностью (N)-сущностей, то для обеспечения их совместной работы в свою очередь потребуется использование некоторого (N-1)-сервиса (как отмечалось выше, это верно для всех (N)-уровней, за исключением низшего уровня).

В итоге (N)-сущности, принадлежащие высшему уровню архитектурной иерархии модели OSI RM, непосредственно (т.е. в границах высшего уровня, а не на его внешней границе) предоставляют прикладным процессам (точнее, их активациям) полный набор функциональных возможностей, обеспечиваемый всеми уровнями модели OSI RM.

Обмен данными между (N+1)-сущностями может осуществляться двумя способами:

1.С установлением соединения. Посредством передачи (односторонней, попеременной, двусторонней) блоков данных через границу с (N)-уровнем (через некоторую точку (N)-SAP) по (N)-соединению.

2.Без установления соединения. Посредством передачи для сущности, являющейся объектом назначения, через некоторую точку (N)-SAP независимого функционально самодостаточного блока данных или дейтаграммы (datagram), который должен быть доставлен адресату без установления (N)-соединения.

19

Как отмечалось, правила обмена данными (порядок, форматы, синхронизация) между (N)-сущностями регламентируются (N)- протоколом. При этом взаимодействие между (N)-подсистемами можетосуществляться понескольким(N)-протоколам.

В случае отсутствия (N)-протокола для непосредственного взаимодействия между (N)-сущностями возможно использование (N)-сущности (посредника), с которой у исходных сущностей имеется непосредственная связь с помощью соответствующих (N)-протоколов и которая может выполнять функцию ретрансляции одних правил обмена в другие.

Не все открытые системы являются источниками и потребителями передаваемой информации (например, промежуточные узлы подсетей связи). Такие открытые системы называются ретрансляторами (relay-системами). В этом случае они могут не включать некоторые верхние уровни архитектуры модели OSI RM (например, система В на рис. 1.6 может являться мостом, связывающим две сети).

Открытая	Открытая		Открытая
система А	система В		система С
прикладной
представления
сеансовый
транспортный
сетевой
канальный
физический
Физическая среда OSI		Физическая среда OSI
Рис. 1.6. Семиуровневая архитектура взаимосвязи
открытых систем OSI RM

Следует отметить, что в модели OSI RM проводится четкое разделение между такими фундаментальными понятиями, как сер-

вис (service), интерфейс (interface) и протокол (protocol). Сервис оп-

ределяет функциональность соответствующего уровня модели. Интерфейс определяет способ взаимодействия сущностей, принадле-

20