ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИНФОКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

Лекция 1

СТАНДАРТЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ

Сеть связи есть совокупность узлов и каналов связи между ними, которые предназначены для передачи информации от источника к потребителю без искажений с устойчивым функционированием. На рис. 1 показана примерная схема управления сетью связи, обеспечивая при этом надежное ее функционирование и необходимый уровень показателей для удовлетворения потребителей. Система управления функционирует в замкнутом контуре с обратными связями через сформированные интерфейсы.

Модель системы управления. Система управления включает техническую эксплуатацию как составную часть более общей системы управления. Этому в системе управления выделяются два основных блока: система принятия решений и система исполнения решений. В первом блоке работает в основном интеллект пункта управления, а во втором блоке – программно-технические средства технической эксплуатации. Оба блока постоянно совершенствуются и оптимизируются.

Структура системы управления. Сложные сети управляются централизованно и децентрализовано.

Централизованная система обеспечивает:

- концентрацию всей информации о состоянии сети в центральном пункте управления;

- целостную картину построения сети;

- простоту управления правами администраторов сети;

- минимальную длину цикла управления;

- непротиворечивость принимаемых решений.

К недостаткам централизованной системы управления следует отнести:

- уязвимость системы управления;

- огромный объем передаваемой информации требует высокопроизводительных серверов;

- значительная часть пропускной способности каналов сети задействованы для передачи служебной информации.

Децентрализованное управление не обладает единым центром управления. Функции управления перераспределяются между множеством систем управления сетью. Достоинства такого управления следующие:

- живучесть системы управления;

- отсутствует необходимость в высокопроизводительных серверах высокой стоимости;

- реализуется меньший объем обрабатываемой информации и график служебной информации.

Недостатки децентрализованного управления следующие:

- сложность разграничения «зон ответственности»;

- сложность управления правами администраторов сети;

- отсутствие целостности в построении сети;

- противоречивость принимаемых решений.

Уровни управления сетью. В многоуровневой архитектуре выделяются следующие области применения: ошибками, конфигурацией, доступом, производительностью, безопасностью.

Протоколы управления. Инфокоммуникационные сети опираются на следующие стандартные протоколы управления:

SNMP – первый наиболее простой протокол управления и последняя третья версия протокола поддерживается во многих устройствах;

CMIP – протокол управления, рекомендованный ISO в качестве базового, но пока не получил широкого распространения;

TMN – концепция сетевого управления, включающая множество протоколов управления с разными уровнями управления.

Стандарты: DMTF, CIM, WBEM, DEN, IETF, SNMP, ITU-T и др.

Функциональные направления управления сети. В настоящее время четко определены следующие функциональные направления в управлении сетью:

- управление конфигурацией сети;

- управление устранением отказов;

- управление качеством;

- управление расчетами;

- управление защитой информации.

Основная цель функционального управления сетью связи является создание автоматической системы управления для существующей и перспективной цифровой сети, в которой должны быть обеспечены:

1) условия для интеграции национальных систем связи во всемирную структуру связи;

2) увеличение доходов при увеличении пропускной способности и качества предлагаемых услуг;

3) снижение эксплуатационных расходов вследствие снижения убытков от простоев ресурсов сети, своевременном диагностировании отказов, повышения уровня автоматизации операций управления и централизации квалифицированного персонала.

Управление сложной инфокоммуникационной системой обладает многоуровневым представлением. Взаимосвязанное многоуровневое представление задач управление сетью представлено на рис. 2.

Инфокоммуникационная сеть, изображенная на рис. 2, является замкнутой. Общая схема оптимального управления замкнутой сетью для каждого канала управления приведена на рис. 3

На вход объекта управления подается управляющий сигнал Х, а результат оценивается по выходу Y. На языке математики реализуется функциональная зависимость вида

По виду функций воздействия определяется закон управления:

1. Пропорциональный закон

где k – коэффициент, который определяет насколько эффективно сигнал Х воздействует на управляемый объект.

2. Интегральный закон

Здесь - время воздействия управляющего сигнала в канале управления заданного уровня.

3. Дифференциальный закон

Классификацию систем управления представим следующей таблицей

№№	Классификационный признак	Выделяемые классы
1	2	3
1	По времени воздействия	1) непрерывные 2) дискретные
2	По воздействию окружающей среды	1) свободные или однородные, т.е. на вход в канал связи среда не воздействует; 2) несвободные или неоднородные, т.е. на вход воздействует окружающая среда
3	По числу входов и выходов	1) односвязные (один вход и один выход); 2) многосвязные (более одного входа)
4	По типу математической модели	1) с сосредоточенными параметрами, т.е. один параметр – время (применяются обыкновенные дифференциальные уравнения); 2) с распределенными параметрами – время и пространство (применяются дифференциальные уравнения в частных производных; 3) динамические (система дифференциальных уравнений); 4) статические – система алгебраических уравненй
5	По типу коэффициентов управления	1) стационарные (коэффициенты k не зависят от времени); 2) нестационарные (коэффициенты k зависят от времени)
6	По типу связи между входом и выходом	1) разомкнутые – связь только через объект управления; 2) замкнутые – связь через объект управления с учетом достигаемой цели

Подводя итог применения стандартов в рамках ISO для управления сложной инфокоммуникационной сетью связи, сформулируем основные принципы, которые следует учитывать в процессе управления:

- процесс управления с применением стандартов ISO сложный и постоянно изменяющийся;

- оптимальное управление инфокоммуникационной сетью в реальном масштабе времени обеспечивает преимущественно искусственный интеллект;

- разработка новых функциональных задач управления при выходе в эфир должна быть жестко увязана со стандартными управляющими функциями международных протоколов;

- в программном обеспечении при создании управляющих функций реальный масштаб времени не должен нарушаться.

Лекция 2

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИНФОКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

В качестве количественной оценки эффективности работы инфокоммуникационной сети при передаче информации без искажений в реальном масштабе времени предлагается использовать отношение вероятностей правильной передачи информации с предварительным анализом технического состояния каждого элемента сети для решения поставленной задачи. Такое определение эффективности достаточно неопределенное, т.к. в случае принятия неправильного решения на передачу информации без искажения и в реальном масштабе времени ее эффективность является неопределенной. Поэтому в каждом конкретном случае следует использовать не само определение эффективности, а ее критерий, который определяется вероятностью выполнения поставленной задачи. В качестве критерия эффективности работы выбранного канала связи предлагается использовать :

- вероятность выполнения поставленной задачи передачи информации по сформированному каналу радиосвязи в заданной инфокоммуникационной сети;

-минимальное время включения канала радиосвязи;

- стоимость выполнения поставленной задачи.

При сформированном канале радиосвязи стоимость передачи информации является весьма важным параметром и, как правило, тщательно анализируется. Реально рассматриваются также технические возможности, которые и определяют вероятность выполнения поставленной задачи используемой инфокоммуникационной сетью, т.е., способна используемая техника данной сети выполнить поставленную задачу или не способна. Если способна, то с какой вероятностью будет выполнена передача информации без искажения в реальном масштабе времени. В этом случае полученную вероятность следует рассматривать как критерий эффективности. Изменение ландшафта местности и погодных условий на прохождение радиоволн тщательно анализируются и поэтому параметру функция принадлежности стремится к единице и не должна использоваться в определении критерия эффективности работы радиоканала связи.

Критерий эффективности работы радиоканала связи в заданной инфокоммуникационной сети зависит от способа анализа полученных данных о состоянии сети в автоматическом или в автоматизированном варианте. Если анализ технического состояния инфокоммуникационной сети проводится независимо для каждого элемента сети, то в автоматическом режиме следует применить совместную обработку. В этом случае автомат обрабатывает последовательно каждый блок и каждый элемент в блоке отдельно, но совместно. Тогда критерий эффективности выполняемой передачи данных в сформированном канале связи представляется в виде:

Здесь Р₁ – вероятность отказов по всем элементам в сети; Р₂ – вероятность отсутствия канала связи передачи заданной информации в сети; Р₃ – вероятность того, что сеть по своей производительности не в состоянии обеспечить передачу заданного объема информации по каналу радиосвязи в сети; Р₄ – вероятность применения исправной аппаратуры при передаче и приеме информации; Р₅ – вероятность преодоления хакерских атак и внешних атмосферных воздействий и Р₆ – вероятность передачи информации в полной мере без существенных искажений. Соответственно (1 - Р₁), (1 - Р₂) и (1 - Р₃) – вероятность правильного прохождения информации по всему каналу радиосвязи.

В автоматизированном режиме полученные данные обрабатывает оператор независимо и принимает решение по каждому из элементов сети самостоятельно. При такой обработке критерий эффективности определяется вероятностью выявления анализируемого объекта каким-то одним измерительным прибором, а вероятность выявление объекта другими приборами равна нулю. Так как решение о наличии интересующего объекта принимается независимо по каждому из приборов, то в общем виде вероятность выявления неисправного объекта в анализируемом канале связи можно записать так:

(1)

При этом общими вероятностями являются Р₄, Р₅ и Р₆. Если принимается решение по первому прибору, то совместная вероятность при таком способе обработки изображения Р₁Р₂ = 0 и Р₁Р₃ = 0, а Р₁ заведомо отлична от нуля. Тогда Р₂ = Р₃ = 0 и т.д.

Вероятность применения исправных блоков во всем канале связи проверяется перед его открытием с доведением функции принадлежности до единицы. Вероятность преодоления хакерских атак и внешних атмосферных воздействий определяется экспоненциальной зависимостью вида:

. (2)

Здесь - интенсивность воздействия i-го хакера или погодного условия, t _i – время нахождения объектов А и В в открытом канале связи; а_k – атмосферный фактор воздействия.

Атмосферный фактор воздействия системой автоматического управления может быть скомпенсирован и поэтому вероятность такого воздействия стремится к единице. Воздействие хакерских атак также следует максимально свести к минимуму путем введения эффективных мер защиты и обеспечить условие . Вероятность достоверности передачи информации без ее искажения также следует обеспечить близкой к единице. В противном случае применять выбранный канал радиосвязи не целесообразно.

При обеспечении условия критерий эффективности выбранного канала связи определяется только ТТХ используемых блоков в инфокоммуникационной сети и воздействия на нее внешних факторов. Если ТТХ выбранных блоков в сети позволяют предварительно выявить пригодность их использования для передачи информации заданного объема с соответствующей производительностью и в реальном масштабе времени, то такой канал передачи информации применяется по назначению. Как правило, и особенно при мощных хакерских атаках, канал связи маскируется. В этом случае необходимо выявить каналы связи, которые по разным причинам не способны выполнить задачу передачи информации без ее существенного искажения и тогда возникает задача отнесения всех возможных каналов связи к определенному типу, классу и подклассу.

Распознавание и отнесение выявленных каналов связи к определенному типу, классу и подклассу осуществляется по наиболее характерным признакам данного вида канала связи. Это могут быть:

- наличие или отсутствие объектов сети, где происходит заметное затухание радиосигнала;

- наличие или отсутствие блокировочных устройств;

- происходит или не происходит изменение конфигурации сети под влиянием прохождения радиосигнала;

- изменяется или не изменяется производительность выбранных объектов сети;

- какая надежность защиты выбранного канала радиосвязи от внешних воздействий разных по их значимости;

- какая надежность правильности выполняемых финансовых расчетов;

- какая вероятность вмешательства вышестоящих контролирующих органов пользования радиосвязью;

- какие коэффициенты корреляции по отношению ко внешним и внутренним воздействиям на канал радиосвязи;

- какие коэффициенты взаимной корреляции внутри каждого объекта сети по отношению к предварительно полученным данным и др.

Используемый набор признаков по данному каналу связи получают путем предварительного исследования этого канала. Полученный набор признаков х₁, х₂, х₃,…, х_N формирует универсальное множество:

. (3)

Следует различать простые и сложные признаки установления надежности передачи информации по разным каналам радиосвязи в сети. Простые признаки выявляются только с помощью какой-то одной измерительной операции или путем определенного набора измерительных операций, выполняемых известным простым способом. Сложные признаки создаются целой совокупностью выполнения технологических, аппаратурных, методических и измерительных операций. Для описания простых признаков используется четкая логика, и поэтому совокупность таких признаков описываются четким множеством вида:

, (4)

где - функция принадлежности.

В процессе использования четкого множества тот или иной признак может существенно видоизменяться, а, следовательно, функция принадлежности может отличаться от единицы. В таких случаях деформированный признак, формируемый в определенном объекте сети, просто исключается из канала радиосвязи или заменяется другим по значимости.

Для сложных признаков разные технологические операции и их приборная реализация могут влиять друг на друга, и, когда это влияние не детерминированное, то функция принадлежности может отличаться от единицы. В этом случае выявленные признаки нечеткие и должны описываться нечетким множеством:

. (5)

Если каждому признаку не присвоена своя функция принадлежности, то распознавание цифрового отображения сети теряет смысл. Необходимо предварительно проводить соответствующий анализ всех выявленных признаков и присвоить каждому свою функцию принадлежности. Часто для этих целей используется метод экспертных оценок. После проведения классификации нечеткого множества, производится распознавание канала связи по следующему алгоритму (рис. 2):

Выявление надежного радиоканала связи в сложной инфокоммуникационной сети может осуществляться как непосредственно операторами объектов связи в автоматизированном режиме, или централизованно оператором рабочей станции в автоматизированном варианте или специально разработанным автоматом.

Алгоритм, изображенный на рис. 2, производит следующие операции. Фиксирует выбранный канал связи в сети и анализирует признаки распознавания. Выявленные признаки сравниваются с эталонами на каждом уровне. Первоначально опрос осуществляется по признакам, которые составляют четкое множество с ³ 0,95 и в блоке принятия решения по порогу или другому критерию выдается выходной сигнал на передачу информации, а в случае отклонения от заданного порога выдается сигнал на включение уровней нечеткого множества. При выполнении совместного ранее определенного критерия осуществляется передача информации. В случае незначительного отклонения от заданного критерия информация об объекте передается оператору на рабочую станцию, где в автоматизированном режиме производится анализ по расширенному множеству признаков оператором более высокого уровня и принимается окончательное решение насколько возможно использовать выбранный канал связи для передачи информации.

Алгоритм распознавания возможного применения радиоканала связи в инфокоммуникационной сети предварительно осуществляют путем разбиение признаков на ряд классов, а в каждом классе используются подклассы признаков. На выходе выдается информация по всем опрошенным признакам. Реализуется многоуровневая система анализа каждого возможного радиоканала связи для передачи информации, и устанавливаются критерии по ранжированию признаков нечеткого множества.

Для повышения достоверности в ряде случаях необходимо расширять число признаков на каждом уровне при параллельном или последовательном их анализе. Такой подход с использованием многоуровневого анализа позволяет, во-первых, принимать оптимальное решение на передачу информации близкое к реальному времени, и, во-вторых, вероятность принятия правильного решения возрастает, т.к. результирующая вероятность принятия правильного решения равна сумме вероятностей, полученных по всем четким и нечетким множествам. При таком многоуровневом подходе реализуется следующая ситуация: на первом основном уровне производят анализ четкого множества, и принимается необходимое решение, а более скрытые изменения выявляются на следующих уровнях со все меньшим значением α-среза ( ). Анализ изображений с использованием четких и нечетких множеств основан на применении вероятностно-возможностных методов.

Вероятностно-возможностный метод принятия решения по четкому и нечеткому множеству

Принятие решения осуществляется путем сравнения полученного значения измеряемого признака с эталоном. Применения разных методов скрытности на канал радиосвязи преобразует каждый измеряемый параметр по заданному объекту в случайную величину.

Для случайной величины критерий согласованности определяется χ²-распределением Фишера. Чтобы χ²-распределение переходило к нормальному закону распределения необходимо произвести более 30-ти независимых измерений. При таком числе измерений вероятность правильного принятия решения составит более 0,95. Важно только выявить такие признаки в канале связи, которые бы в процессе проведения скрытного воздействия однозначно реагировало на разные изменения. При проведении тщательной скрытности воздействия на канал связи метод распознавания может дать положительный результат в процессе анализа сложных признаков. Однако в этом случае исследуются каналы связи с использованием нечеткого множества, где вероятностный метод заменяется на возможностный.

Использование искусственных нейронных сетей с применением вероятностных методов обработки результатов измерений является более качественным способом анализа исследуемых каналов связи. Создание таких методов при распознавании каналов связи позволяет осуществить параллельную обработку нескольких признаков, обеспечивает сверхвысокое быстродействие и возможность обучения, может работать в условиях больших помех и неполных исходных данных. В этом случае наличие больших помех и неполных исходных данных исследуемый канал радиосвязи осуществляется с применением нечеткой логики.

В условиях, когда имеет место тщательная скрытность воздействия на канал радиосвязи, используется общая технология обработки исследуемых каналов связи в сети путем применения корреляционного и спектрального методов. В этих методах для полученной функциональной зависимости определяются: Фурье-портрет (спектральный состав), автокорреляционная функция и коэффициент корреляции. На основании полученного портрета определяется критерий принятия решения относительно эталона по каждой Фурье-гармонике и, соответственно, по коэффициенту корреляции.

Если выбираются два независимых канала связи в сложной сети, то производится анализ взаимной корреляционной функции. Сравнение ведется по отношению среднего значения размаха взаимных корреляционных функций исследуемого изображения по отношению к эталону. Количество получаемой информации удваивается, а при использовании сложных признаков распознавания вероятность правильного принятия решения стремится к единице.

При наличии взаимного влияния отдельных элементов в канале связи друг на друга и изменения этого влияния вследствие воздействия не контролируемых внешних воздействий, возникает неопределенность в правильном принятии решения по тому или иному признаку. Совокупность таких неопределенных параметров составляет нечеткое множество (3). Возникает сложная ситуация.

В этом случае функция принадлежности помимо интервала [0,1] может принимать свои значения в интервале [-1,1]. При μ(х) > 0 реализуется возможность принятия правильного решения. Если -1 μ(х) < 0, то принимается неверное решение. При μ(х) < -1 не возможно принять какое-либо решение. Правильное принятие решения по нечетким множествам определяется α-срезом, т.е. . (4)

Чтобы иметь полную картину о возможностях правильного принятия решения по нечетким отношениям необходимо определить доверительный интервал по каждому признаку. Доверительный интервал находится по известной функции распределения, которая заранее известна. В случае нечетких множеств такой функцией распределения является функция распределения возможностей.

Для построения функции распределения возможностей используется теория интервальных средних. В теории интервальных средних различают верхнее значение вероятности события , называемую возможностью правильного принятия решения (R = ) и нижнее значение вероятности события Р, называемую необходимостью правильного принятия решения (N = Р). Возможность выявления дефекта характеризуется значением Q_i = α_i*. Обеспеченность принятия правильного решения по каждому из признаков определяется интервалом [R_i,N_i] при R = 1 и N = 1 - α*.

Критерий принятия правильного решения по каждому из признаков определяется относительно нормального значения в виде:

, (5)

где - критерий, устанавливаемый опытным путем.

Рассмотрим конкретный пример. Пусть анализируется радиоканал связи по следующим признакам: вероятность возникновения отказов х₁, вероятность не изменения конфигурации сети х₂, вероятность правильного выполнения финансовых расчетов х₃, вероятность прохождения информации заданного объема в соответствии с известной производительностью сети х₄ и вероятность не допуска хакерских атак на канал радиосвязи х₅. Экспертные оценки указанных признаков по функции правдоподобия приведены в табл. 1. По предъявленным трем каналам радиосвязи статистическим

Таблица.1 Функции правдоподобия относительно нормального значения для трех предъявленных каналов связи по 5-ти признакам идентификации.

Пара-метры	Признаки					Пара-метр k _рез.	Решение о канале связи
Пара-метры	х₁	х₂	х₃	х₄	х₅	Пара-метр k _рез.	Решение о канале связи
	0,72	0,80	0,65	0,90	0,95	0,050	-
Канал1	0,70	0,82	0,60	0,82	0,90	0,065	отсутствует
Канал2	0,75	0,80	0,60	0,92	0,90	0,056	отсутствует
Канал3	0,70	0,82	0,67	0,90	0,89	0,049	присутствует

методом получены функции правдоподобия, которые также приведены в табл. 1. По измеренным данным множества нечетких отношений состоящих из 5-ти признаков, принято решение, что первый и второй канал связи являются отличными от эталона, а третий канал является идентичным эталонному. Выполненный расчет коэффициента корреляции дает, что все используемые каналы связи являются идентичными эталонному, тогда как первые два канала связи являются отличными от эталонного и обладают незначительным отклонением, а третий канал связи совпадает с эталонным в пределах выбранного критерия ( 0,05).

Таким образом, используя нечеткие отношения относительно нормированных значений функций правдоподобия, и получая экспериментальные значения функций правдоподобия для предъявляемых каналов связи, по критерию относительно нормированных значений функций правдоподобия, реализуется возможность выявить канал радиосвязи, который с вероятностью более 0,95 с использованием значительно меньшего количества признаков распознавания практически обеспечил бы передачу всей информации в реальном масштабе времени без существенного искажения. Такой подход позволяет реализовать многоуровневый метод распознавания выбранного канала связи с использованием сравнительно малого набора признаков с нечетким отношением относительно нормированных значений функций правдоподобия.

При наличии хорошо отработанной скрытности воздействия на каналы связи даже с использованием нечеткой логики не возможно выявить наличие или отсутствие канала связи в заданной сети для передачи информации известного объема данных. В этом случае для эталона и исследуемого канала связи следует для распознавания применить автокорреляционную и взаимно корреляционную функции, которые существенно отличаются при даже очень тщательной скрытности. Это свойство используется в теории распознавания образов. В качестве критерия принятия решения берется отношение среднего размаха этих функций для эталона по отношению к исследуемому изображению, т.е. . (6)

Это отношение для взаимно корреляционных функций может составлять порядок и более, а для автокорреляционных функций – не более трех. Следовательно, отношение размаха в качестве критерия принятия правильного решения можно использовать только для взаимно корреляционных функций, получаемых внутри эталонного канала связи и применяемого канала радиосвязи.

Таким образом, применение стандарта TMN для управления инфокоммуникационной сетью возможно при выполнении следующих условий:

- все информационные блоки и каждый элемент блока, задействованные в канале связи, стандартизованы и для них определены технические условия правильного функционирования, а также определены соответствующие вероятности передачи информации без искажения;

- разработаны детерминированные и вероятностные признаки идентификации правильной работы используемых всех элементов в сети связи;

- определены критерии правильной работы каждого элемента сети в качестве эталона;

- разработаны методы идентификации правильной работы выбранного канала связи по всем функциональным каналам работы стандарта TMN.

Лекция 3

АДРЕСАЦИЯ В СЕТЯХ TCP/IP

В технологии интернет используется набор сетевых протоколов стека TCP/IP.В этом стеке, также как и в OSI, используется несколько уровней, и протоколы высокого уровня базируются на протоколах более низкого уровня. Нижними являются протоколы физического и канального уровней. Выше канального находится сетевой уровень, в котором находится протокол IP, описывающий структуру сети и доставку пакетов. Выше находится транспортный уровень, в котором находится протокол TCP, осуществляющий передачу данных. На самом верхнем уровне находятся протоколы прикладного уровня, выполняющие конкретные прикладные задачи, которые программируются в отдельных приложениях, как-то: HTTP, FTR, Telnet и др.

Протокол TCP разделяет передаваемые по сети данные на части-пакеты и выясняет как эти пакеты распространяются в Internet. TCP нумерует каждую часть, чтобы позже восстановить порядок. Для пересылки этой нумерации вместе с данными, ТСР обкладывает каждую часть информации своей обложкой – конвертом (ТСР-конверт). Полученный ТСР пакет помещается в отдельный IP конверт и получается IP пакет. Каждый пакет нумеруется и передается независимо. Потому пройденные пакетами пути могут не совпадать и их нумерация может не совпадать с исходной нумерацией. Получатель распаковывает IP-конверты, содержащие ТСР-конверты, и помещает данные в нужном порядке. Информация собирается и восстанавливается в необходимом порядке. Этот массив пересылается пользователю. Следовательно, передача информации по протоколу TCP/IP состоит из четырех этапов:

1. Протокол ТСР сортирует информацию по нумерованным пакетам.

2. Протокол IP передает пакеты получателю.

3. Протокол ТСР у получателя проверяет комплектность полученных пакетов.

4. Протокол ТСР у получателя восстанавливает искомую информацию.

Весь этот процесс показан на рис. 1.

Стек ТСР/IP передает информацию конкретному потребителю, компьютер которого находится в какой-то стране, корпорации, организации, отделе. Это целая древовидная (доменная) система. Этими данными располагает система DNS (Domain Name System – система доменных имен).

Система DNS

Система DNS является составной частью прикладного и транспортного уровней системы OSI и входит в семейство стека ТСР/IP. Система DNS обладает следующими характеристиками:

- распределенность администрирования;

- распределенность хранения информации;

- каширование инфомации;

- иерархическая структура;

- резервирование

Сеть протоколов Internet

Для пользования услугами Internet стека ТСР/IP недостаточно. Для каждой услуги существует свой протокол. Это дополнительные протоколы NTTР, FTR, Telnet, WAIS, Copher, WAP, SMTP, POP3, IMAP, IRC, IrDA

Протокол NTTP выполняет передачу гипертекстов и обеспечивает эффективную навигацию в сети. В интернете этот протокол называется World Wide Web (всемирная паутина) или сокращенно WWW.

Протокол FTP передает файлы клиентам сети.

Telnet протокол позволяет подключаться к удаленному компьютеру, как пользователь, и производить действия над его файлами.

Протокол WAIS осуществляет поиск информации в базе данных..

Протокол Copher служит для извлечения текстовой информации иерархической файловой структуры.

Протокол WAP предоставляет доступ к интернету мобильных телефонов, пейджеров.

Протокол SMTP обеспечивает отправление электронного сообщения с применением протокола РОР3.

Протокол РОР3 обеспечивает получение электронного сообщения адресатом.

Протокол IMAP позволяет работать с почтовыми ящиками, находящимися на центральном сервере.

Протокол IRC позволяет связываться с другими пользователями интернета.

Протокол IrDA обеспечивает взаимодействие компьютеров со множеством ус-тройств: цифровыми камерами, принтерами, карманными компьютерами и др.

Чтобы передать информацию от одного объекта к другому в IP-сетях, необходимо использовать стандартизованную систему адресов.

Типы адресов в IP-сетях

В IP-сетях используются три типа адресов: физический (МАС-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя). Поэтому каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней: локальный, сетевой и символьный.

● Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети – это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора. Например, 11-АО-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизованно. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет форму 6 байтов: старшие три байта – идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются самим производителем. Для узлов, входящих в локальные сети, такие как Х.25 или более современный frame relay, которые ответственны за сегментацию данных в пакете, сборку пакетов, управление передачей данных и коррекцию ошибок локальный адрес назначается администратором глобальной сети.

● IP-адрес состоит из 4 байт. Например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP- адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, или назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Informeation Center. NIC), если сеть должна работать, как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла – гибкое, и граница между этими полями устанавливается произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. Следовательно, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а целое сетевое соединение.

● Символьный идентификатор-имя, например SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне в протоколах FTP или Telnet.

Основные классы IP -адресов

IP-адрес подразделяется на три основных класса А, В, С и два вспомогательных D и Е. IP-адрес имеет длину 4 байта и записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и распределенных точками, например, 128.10.2.30 – традиционная

десятичная форма представления адреса, 10000000 00001010 00000010 00011110 – двоичная форма представления этого адреса. На рис. 2 показана структура IP-адреса. Адрес состоит из двух частей – номера сети и номера узла. Какая часть адреса относится к сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса.

Если адрес начинается с 0, то сеть относится к классу А и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта обозначают номер узла в сети. Сети класса А имеют номера от 1 до 126 (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей). В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216, но не превышать 224.

Если первые два бита адреса равны 1 0 , то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28-216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, т.е. по 2 байта.

Если адрес начинается последовательностью 1 1 0, то такая сеть является классом С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла – 5 битов.

Если адрес начинается с последовательности 1 1 1 0, то такой адрес относится к классу D, и обозначает групповой адрес multicast. Если в информационном пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получать все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается последовательностью 1 1 1 1 0, то это адрес класса Е. Этот класс IP-сети зарезервирован для будущих применений.

Каждый класс IP-сети выполняет свои функции в определенном наборе номеров сети. Этот диапазон сведен в табл. 1.

Соглашение о специальных адресах

В протоколе IP имеются соглашения о некоторых специальных адресах: broadcast, multicast, loopback.

Если IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сформировал этот информационный пакет в виде

0 0 0 0 ……………………… 0 0 0 0

Если в номере сети стоят 0, то считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, где пакет был сформирован

0 0 0 0 ……………… 0 N узла

Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, которые имеются в сети отправления пакета

1 1 1 1 ……………………… 1 1

Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited, broadcast).

Если в поле адреса стоят сплошные 1, то пакет с таким адресом рассылается всем узлам сети с таким номером

Номер сети 1 1 1 1……….……..1 1

Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

Адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Форма группового IP-адреса multicast означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, т.е. определяют, к какой из группони относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

В протоколе IP отсутствует понятие широковещательности, как это используется на канальном уровне, когда информация поступает на все узлы связи. Ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети – они ограничены сетью, к которой принадлежит узел отправки пакета, или сетью, которая указана в адресе назначения. Поэтому деление сети маршрутизатором на части локализует широковещательный способ передачи информации пределами одной из составляющих общую сеть. Это обусловлено отсутствием способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной общей сети.

Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!