2.2. Взаимодействие открытых систем
Основу построения вторичных сетей связи представляет эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ЭМ ВОС).
Основным стандартом, который определяет принципы построения архитектуры ЭМ ВОС, является ГОСТ 28906-91 «Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель». Этот стандарт подготовлен методом идентификации стандартов ИСО 7498-84, ИСО 7498-84 (дополнение И-1) и полностью им соответствует. Аналогичные рекомендации содержатся в восьмом томе Синей книги МККТТ, ныне секции стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ, International Telecommunication Union, ITU), в рекомендации Х.200.
Данный стандарт является обобщением опыта, полученного при создании различных алгоритмов взаимосвязи для многих национальных и международных телекоммуникационных сетей. Эталонная модель ВОС унифицированным образом описывает общие принципы взаимодействия различных «открытых» друг другу систем. Понятие «открытости» систем не связано с их конкретной реализацией, используемыми техническими и программными средствами и означает взаимное признание и поддержку соответствующих единых стандартов. Понятие «взаимосвязи открытых систем» характеризует все аспекты процесса обмена данными между прикладными процессами, расположенными в различных удаленных друг от друга абонентских системах (АС) информационной сети, при этом рассматривается не только процесс обмена информацией между системами, но и принципы их взаимосвязи при решении общей (распределенной) задачи.
Основу ЭМ ВОС составляют следующие четыре элемента:
1) открытые системы;
2) прикладные процессы и соответствующие им прикладные логические объекты, существующие в рамках ВОС;
3) физические и логические соединения (ФЛС), которые связывают прикладные логические объекты и позволяют им обмениваться информацией;
4) физическая среда для ВОС. Прежде, чем приступить к определению основных принципов построения модели, важно определить такие понятия, используемые в стандартах ВОС, как реальная система, реальная открытая система, открытая система, прикладной процесс, прикладной логический объект и ФЛС.
Реальная система (РС) — это совокупность одной или нескольких ЭВМ, программного обеспечения, терминалов и других средств, а также операторов, которая образует полностью автономную систему, способную обрабатывать и (или) передавать информацию. Реальная открытая система (РОС) — это реальная система, которая подчиняется требованиям стандартов ВОС при взаимодействии с другими системами. Открытость можно понимать и в более широком смысле, чем это определено в рекомендации Х.200, как открытость (доступность) рекомендаций и стандартов, а также систем, построенных на их основе, для широкого применения и модернизации (совершенствования).
Открытая система (ОС) — представление в рамках эталонной модели тех аспектов реальной открытой системы, которые относятся к ВОС.
Прикладной процесс (ПП) — элемент реальной открытой системы, который выполняет обработку информации для некоторого конкретного применения. Это может быть ручной процесс, процесс, выполняемый на ЭВМ, или физический процесс.
Компоненты прикладных процессов, называемые прикладными логическими объектами (далее для краткости — логическими объектами), реализуют процессы взаимосвязи открытых систем через среду ВОС, под которой понимается совокупность взаимодействующих реальных открытых систем вместе с физической средой для ВОС, предназначенной для передачи информации между ними (рис. 2.13). В качестве физической
среды для BОC обычно выступают каналы связи различной физической природы, образованные телекоммуникационными сетями.
При описании взаимосвязи между реальной системой, реальной открытой системой, открытой системой и при определении их соотношения с функциональными средами, выделяемыми в соответствии с принятой в ЭМ ВОС иерархией функций взаимосвязи, определяются следующие понятия:
• сетевая среда, реализующая функции распределения информационных потоков через транспортную сеть, согласования параметров взаимосвязи и параметров физической среды для ВОС или сети физических каналов связи, формирования и передачи сигналов, несущих информацию через физическую среду для ВОС (каналы связи);
• среда ВОС, включающая сетевую среду и реализующая основные функции взаимосвязи, ориентированные на приложения, предоставляющая возможность прикладным процессам взаимодействовать друг с другом открытым образом;
• среда реальных систем, надстраиваемая над сетевой средой и определяющая принципы построения и функционирования ориентированных на взаимосвязь прикладных процессов, создаваемых в интересах решения конкретной прикладной задачи.
На рис. 2.14 показана взаимосвязь между реальной системой и реальной открытой системой и определено их соотношение в соответствии с принятой в ЭМ ВОС иерархией функций взаимосвязи.
Эталонной моделью в рамках среды ВОС предусмотрены два варианта взаимосвязи: с установлением ФЛС для передачи информационных сообщений пользователей (ИСП) и без установления ФЛС для обмена ИСП.
Взаимосвязь с установлением ФЛС предполагает, что перед обменом данными логические объекты двух взаимодействующих друг с другом реальных открытых систем выполняют процедуры, связанные с установлением ФЛС между ними. При обеспечении взаимосвязи с установлением ФЛС в общем случае выполняются следующие этапы: собственно установления соединения, поддержания соединения в процессе взаимосвязи и обмена ИСП и разрушения установленного соединения по окончании взаимодействия. Таким образом, соединение объектов существует только во время их взаимодействия, после чего аннулируется. Во время установления соединения о его создании должны «договориться» два логических объекта различных систем (инициатора и адресата). Разрыв соединения может выполняться как по взаимному согласованию (синхронно), так и в одностороннем порядке логическим объектом одной из взаимодействующих систем (асинхронно) без предварительного согласования. По установленному соединению выполняется последовательный обмен ИСП до момента инициации одним из логических объектов этапа разрушения (закрытия) соединения.
Взаимосвязь без установления ФЛС для обмена ИСП основана на том, что логические объекты взаимодействующих систем знают все необходимое друг о друге заранее и осуществляют обмен коммутируемыми информационными единицами (КИЕ), не предупреждая партнера по обмену. Передача информации в режиме без установления ФЛС осуществляется двумя способами:
• логический объект — инициатор начинает обмен КИЕ без согласия партнера, имея при этом предварительную, обеспеченную посредством системы сигнализации (СС), двухстороннюю договоренность о режимах взаимосвязи, используемых наборах адресов, видах используемого сервиса и параметрах качества услуг;
• логический объект — инициатор начинает обмен КИЕ с запроса у партнера по обмену через СС нужных для работы сведений о поддерживаемых режимах взаимосвязи, используемых наборах адресов, видах используемого сервиса и допустимых параметрах качества услуг.
В соответствии с эталонной моделью ВОС каждая открытая система состоит из иерархически упорядоченных подсистем, реализующих схожие наборы функций взаимосвязи (рис. 2.15). Подсистемы одного и того же N-го ранга в различных открытых системах все вместе образуют слой N-го уровня иерархии (N-уровень) ЭМ ВОС. Для представления функций в рамках подсистемы в модели используют понятие логического объекта применительно к каждому уровню модели. При этом под логическим объектом уровня понимается активный элемент уровня, реализующий группу функций данного уровня.
Таким образом, подсистема N-го уровня (N-подсистема) состоит из одного или нескольких логических объектов (N-объектов). Логические объекты существуют на каждом уровне, и для одного и того же уровня они носят название равноправных логических объектов. Однако не
все равноправные логические объекты могут быть связаны между собой, и не для всех из них такая связь необходима. В некоторых случаях, когда, например, логические объекты находятся в несвязанных открытых системах или они не поддерживают одинаковые функции взаимосвязи, наличие взаимодействия равноправных логических объектов не представляется возможным.
За исключением самого верхнего уровня каждый N-уровень предоставляет N-услуги логическим объектам (N+1)-уровня посредством примитивов. Услуги N-уровня предоставляются (N+1)-уровню посредством N-функций, выполняемых внутри N-уровня N-логическим элементом, на базе услуг (N-1)-го уровня через точки доступа. N-услуга характеризуется следующими параметрами качества услуги:
• ожидаемая задержка передачи;
• вероятность искажения информации;
• вероятность потери данных или их дублирования;
• вероятность передачи по неправильному адресу;
• защищенность от несанкционированного доступа.
Взаимодействие между логическими N-объектами осуществляется посредством одного или нескольких N-протоколов. Объекты внутри уровня и протоколы показаны на рис. 2.16.
Объекты (N+1)-уровня могут связываться между собой только с помощью услуг, предоставляемых логическим объектом N-уровня через межуровневый интерфейс. Для обмена информацией между двумя или более логическими (N+1)-объектами должна быть установлена ассоциация (соединение) в N-уровне путем использования N-протокола. В целом под протоколом понимается совокупность правил и процедур взаимодействия равноправных логических объектов. Протокол любого уровня обеспечивает сервис (набор услуг уровня) для расположенного над ним уровня и определяет:
• процедуры обмена ИСП или КИЕ и управляющей информацией через СС между взаимодействующими равноправными логическими объектами;
• механизм выбора указанных процедур из списка возможных;
• структуру и способ кодирования протокольных блоков данных (ПБД), посредством передачи которых осуществляется обмен данными между равноправными логическими объектами.
Это позволяет ему обеспечивать взаимодействие равноправных логических объектов, использование сервиса, предоставляемого нижележащим уровнем, и предоставление сервиса верхнему уровню.
В соответствии с ЭМ ВОС каждый N-уровень может быть описан совокупностью выполняемых им функций. Эти функции в общем случае для всех уровней включают в себя:
• выбор протокола;
• установление и разрыв ФЛС;
• мультиплексирование и расщепление ФЛС;
• передачу нормальных (обычных) данных (ИСП или КИЕ);
• передачу срочных (внеочередных) данных (ИСП или КИЕ);
• управление потоком данных (ИСП или КИЕ);
• сегментирование, блокирование и сцепление данных;
• организацию последовательности КИЕ;
• защиту от ошибок;
• маршрутизацию.
Мультиплексирование и расщепление ФЛС. На N-уровне N-ФЛС отображаются в (N-1)-ФЛС. Такое отображение может быть трех типов (рис. 2.17):
1) взаимно однозначное отображение одно к одному;
2) отображение нескольких N-ФЛС в одно (N-1)-ФЛС (мультиплексирование);
3) отображение одного N-ФЛС в несколько (N-1)-ФЛС (расщепление), например, в режиме мультикастинга.
Взаимосвязь N-протокольных блоков данных, (N-1)-сервисных блоков данных и N-интерфейсных блоков данных показана на рис. 2.18.
Обмен данными согласно правилам N-протокола может иметь место только при наличии (N-1)-ФЛС, а если оно отсутствует, то должно быть установлено до начала обмена данными. В фазе передачи данных реализуются также функции управления потоком, сегментирования, блокирования и сцепления данных, организации последовательности и защиты от ошибок.
При описании протоколов вместо понятия «интерфейсные блоки данных» обычно пользуются понятием «сервисные примитивы» (или просто «примитивы»). В общем случае под примитивом понимается абстрактное, не зависимое от реализации, взаимодействие поставщика и потребителя, предоставление сервиса [17, 46]. Различают четыре типа примитивов:
1) ЗАПРОС — примитив, инициируемый потребителем сервиса для вызова какой-либо процедуры;
2) ИНДИКАЦИЯ — примитив, инициируемый поставщиком сервиса для вызова какой-либо процедуры или для указания того, что процедура была вызвана одним из взаимодействующих потребителей сервиса в пункте доступа к сервису рассматриваемого уровня;
3) ОТВЕТ — примитив, инициируемый потребителем сервиса для завершения в определенной точке доступа к сервису некоторой процедуры, ранее вызванной посредством примитива ИНДИКАЦИЯ в этой сервисной точке доступа;
4) ПОДТВЕРЖДЕНИЕ — примитив, инициируемый поставщиком сервиса для завершения в определенной точке доступа к сервису некоторой процедуры, ранее вызванной посредством примитива ЗАПРОС в этой точке доступа к сервису.
Обычно обмен данными начинается с того, что логический объект вышестоящего (N+1)-уровня передает через интерфейс с нижерасположенным N-уровнем примитив ЗАПРОС (рис. 2.19). Это в свою очередь вызывает генерацию соответствующего ПБД логическим элементом N- уровня. Посредством услуг нижележащего (N — 1)-уровня этот ПБД пересылается равноправному N-логическому объекту протокола удаленной открытой системы. Получив ПБД, соответствующий одноуровневый логический N-элемент удаленной системы формирует примитив ИНДИКАЦИЯ и передает его логическому элементу вышестоящего (N+I)-уровня. Если используется режим с подтверждением, то логический объект вышестоящего
(N+I)-уровня удаленной системы передает через интерфейс данного уровня примитив ОТВЕТ. Это вновь вызывает генерацию логическим элементом N-уровня соответствующего ПБД и передачу его посредством услуг нижележащего уровня обратно в адрес одноуровневого логического N-элемента, выдавшего примитив ЗАПРОС. Получив этот ПБД, логический элемент N-уровня, инициировавший обмен данными, формирует примитив ПОДТВЕРЖДЕНИЕ и передает его логическому элементу вышестоящего (N+1)-уровня как положительный ответ на переданный примитив ЗАПРОС.
Передача срочных данных. Срочный блок данных — это блок данных, который передается или обрабатывается с более высоким приоритетом по отношению к обычным данным. Срочные данные, как правило, используются для целей сигнализации, экстренного уведомления о сбоях и т.д. (т.е. это сигнально-управляемый поток). Поток срочных данных не зависит от состояния потока обычных данных. Можно представить, что ФЛС состоит как бы из двух подканалов: один — для обычных данных, другой — для срочных. Такая модель справедлива при условии, что на приемном конце срочные данные появляются не позже обычных данных, перед которыми они были переданы.
Управление потоком данных. Функции управления потоком, если они предусмотрены, выполняются только над протокольными и интерфейсными блоками данных. Различают два типа управления потоком:
• протокольное, при котором регулируется скорость передачи N-ПБД между равноправными логическими N-объектами различных открытых систем и регламентируется размер N-ПБД;
• интерфейсное, при котором регулируется скорость передачи данных между (N+1)- и N-объектом одной и той же открытой системы и регламентируется размер И-интерфейсного блока данных.
При протокольном управлении потоком подразумевается, что протокольная управляющая информация в N-ПБД содержит в том или ином виде сведения о способности партнера принять определенное количество данных. Интерфейсное управление потоком прямо не относится к функциям взаимосвязи. Часто в интересах интерфейсного управления потоком в состав интерфейсного блока данных добавляется управляющая информация интерфейса (УИИ) (см. рис. 2.17).
Сегментирование, блокирование и сцепление данных. Протокольные блоки данных различных уровней обычно отличаются по размерам. Может оказаться, что размер (N+1)-ПБД больше максимального размера поля данных в N-ПБД. Тогда для передачи (N+1)-ПБД по N-ФЛС необходимо на N-уровне выполнить сегментирование, т.е. разбиение (N+1)-ПБД на последовательные сегменты с длиной, равной размеру поля данных N-ПБД.
Сегментирование может выполняться также тогда, когда N-ПБД отображаются в (N — 1)-интерфейсные блоки данных. Для сохранения идентичности (N+1)-ПБД необходимо вставлять в N-ПБД, содержащие сегменты (N+1)-ПБД, специальные управляющие данные, позволяющие определить необходимость обработки протокольных блоков и произвести сборку (N+1)-ПБД при приеме. При отсутствии сегментирования N-протокольная управляющая информация присоединяется к соответствующему N-сервисному блоку данных (СБД), образуя N-ПБД (рис. 2.20). Функция сборки является обратной по отношению к функции сегментирования и обеспечивает формирование из нескольких N-ПБД одного N-СБД и управляющей информации N-протокола.
Блокирование (укрупнение) — это функция N-уровня, позволяющая отобразить несколько (N+1)-ПБД в один N-ПБД. Это может потребоваться в том случае, когда максимальная длина (N+1)-ПБД много меньше длины поля данных N-ПБД. При этом происходит образование N-ПБД из нескольких N-СБД с добавлением N-протокольной управляющей информации. Функция деблокирования (расшивки) является обратной функции блокирования (укрупнения) и обеспечивает селекцию из одного N-ПБД нескольких N-СБД и управляющей информации протокола.
Сцепление — это функция N-уровня, позволяющая объединить несколько ПБД в один (N — 1)-СБД. Функция разделения является обратной по отношению к функции сцепления и обеспечивает селекцию из одного (N — 1)-СБД нескольких N-ПБД.
Организация последовательности (упорядочение). Эта функция связана с тем, что (N — 1)-услуги, предоставляемые (N — 1)-уровнем, могут не гарантировать доставку данных в том же порядке, в каком они
были представлены N-уровнем. Если N-уровень нуждается в том, что бы сохранить порядок следования блоков данных, передаваемых через (N — 1)-уровень, то он должен содержать механизмы организации (упорядочения) последовательности.
Защита от ошибок. Функция защиты от ошибок состоит из трех компонент:
1) подтверждения;
2) обнаружения ошибок и уведомления о них;
3) возврата в исходное состояние (сброса).
Функция подтверждения может использоваться равноправными логическими N-объектами в N-протоколе для достижения более высокой вероятности обнаружения потери И-ПБД, чем это обеспечивает (N — 1)-уровень. Каждый N-ПБД, передаваемый между логическими N- объектами-корреспондентами, должен идентифицироваться единственным образом так, чтобы получатель мог информировать отправителя о приеме этого блока. Функция подтверждения также способна установить факт неприема N-ПБД и принять соответствующие меры по восстановлению информации. Реализация функции подтверждения может потребовать включения в N-ПБД дополнительной управляющей информации протокола (УИП).
Функция обнаружения ошибок и уведомления о них может использоваться N-протоколом для обеспечения более высокой вероятности обнаружения ошибок и искажений N-ПБД, чем это обеспечивается (N — 1)- услугой. Обнаружение ошибок и уведомление о них могут потребовать, чтобы в N-протокольную управляющую информацию были включены дополнительные идентификаторы.
Функция сброса. Некоторые услуги требуют возврата в исходное состояние для восстановления после потери синхронизации между N-объектами-корреспондентами.
Функция возврата в исходное состояние (сброса) устанавливает N-объекты-корреспонденты в заранее определенное состояние с возможной потерей или дублированием данных, хотя функцией предусматривается возможность передачи некоторого количества данных в процессе ее выполнения.
Маршрутизация. Функция маршрутизации на N-уровне обеспечивает прохождение данных через упорядоченную последовательность N- объектов ФЛС в соответствии с устанавливаемым маршрутом. Тот факт, что передача маршрутизируется промежуточными объектами, не известен ни нижним, ни верхним уровням. Объект, участвующий в выполнении функций маршрутизации, может иметь таблицу маршрутизации.
Таким образом, рассмотренные функции, реализуемые каждым из уровней, показывают, что для организации информационного обмена между логическими объектами формируется специальный сигнально-управляющий поток, передача которого может осуществляться посредством различных видов построения системы сигнализации.
Рассмотрим полную архитектуру ЭМ ВОС. Ее уровни показаны на рис. 2.21. Самым верхним является прикладной уровень, который состоит из прикладных логических объектов, взаимодействующих в прикладной среде ВОС (прикладными процессами пользователей). Ниже лежащие уровни предоставляют услуги, посредством которых взаимодействуют прикладные логические объекты. Эти услуги определяются соответствующими стандартами, а функционирование уровней определяется стандартами на протоколы ВОС. Шесть уровней (с 1 по 6) вместе с физической средой для ВОС обеспечивают поэтапное расширение предоставляемых услуг. Граница между уровнями (межуровневый интерфейс) обозначает ступень в расширении этих услуг.
Пользовательские открытые системы, реализующие прикладные процессы, содержат, как правило, подсистемы всех семи уровней. Некоторые открытые системы (ретрансляционные) могут содержать только объекты нижних уровней и обеспечивать ретрансляцию данных между другими открытыми системами, не соединенными физической средой. Каждый из семи уровней характеризуется назначением, перечнем услуг, предоставляемых верхнему уровню, и функциями уровня, а также правилами использования услуг нижнего уровня.
Эталонная модель ВОС, построенная в соответствии с изложенными принципами, включает описание конкретных уровней, количество которых выбрано равным семи:
• прикладной уровень (уровень 7);
• уровень представления (уровень 6);
• сеансовый уровень (уровень 5);
• транспортный уровень (уровень 4);
• сетевой уровень (уровень 3);
• уровень звена данных (уровень 2);
• физический уровень (уровень 1).
Рассмотрим каждый из семи уровней ЭМ ВОС подробнее с учетом проявления на каждом из них в соответствующих услугах тех или иных функций (табл. 2.2).
Прикладной уровень является единственным уровнем эталонной модели, который обеспечивает прикладным процессам средства доступа к функциональной среде ВОС, т.е. обеспечивает возможность взаимодействия прикладных процессов. Прикладные процессы обмениваются информацией с помощью прикладных логических объектов, прикладных протоколов и услуг уровня представления. Для своих партнеров по взаимодействию прикладной процесс представляется прикладным логическим объектом, являющимся его частью, реализующей функции взаимосвязи.
Прикладной логический объект состоит из одного элемента пользователя и нескольких элементов прикладных услуг (рис. 2.22). Элемент пользователя представляет часть прикладного процесса, которая использует элементы прикладных услуг, осуществляющие связь с прикладным процессом. Элементы прикладных услуг представляют собой ту часть прикладного логического объекта, которая для выполнения своих функций использует услуги уровня представления. Обмен прикладными протокольными блоками данных является единственным средством связи элементов пользователя в различных системах. Эти блоки данных формируются элементами прикладных услуг. Основной услугой прикладного уровня является обмен информацией. Кроме передачи информации прикладным уровнем может предоставляться следующий набор услуг:
• идентификация предполагаемых партнеров по обмену (по имени, адресу, определенному описанию, обобщенному описанию);
• определение доступности в данный момент предполагаемых партнеров по обмену;
• установление прав на участие в обмене;
• соглашение о выборе механизмов защиты информации;
• аутентификация предполагаемых партнеров по обмену;
• определение методики распределения затрат;
• определение объема необходимых ресурсов;
• определение приемлемого качества услуг (например, время ответа, допустимая частота ошибок, стоимость по отношению к упомянутым факторам и т.п.);
• синхронизация взаимодействующих прикладных процессов;
• выбор режима диалога, включая процедуры инициирования и завершения;
• соглашение об ответственности за восстановление от ошибок;
• соглашение о процедурах управления целостностью данных;
• перечень ограничений, налагаемых на синтаксис данных (наборы знаков, структура данных и т.п.).
Возможно расширение указанного перечня услуг, а также предоставления некоторых из них средствами административного управления ВОС.
На прикладном уровне выполняются все функции связи между открытыми системами, которые не выполняются нижележащими уровнями. В их число включаются функции, выполняемые программными средствами, а в отдельных случаях и функции, выполняемые людьми.
Прикладные процессы устанавливают связь при использовании своих прикладных логических объектов, между которыми устанавливается ассоциация. Только после установления ассоциации между двумя прикладными логическими объектами может быть установлена связь и обеспечено взаимодействие между двумя прикладными процессами.
На прикладном уровне реализуются также функции административного управления системой, прикладного административного управления и административного управления прикладным уровнем.
Административное управление системой относится к административному управлению ресурсами ВОС и реализует функции управления активизацией/дезактивизацией, контроля и защиты от ошибок.
Уровень представления данных устанавливает способы представления информации, которой обмениваются прикладные логические объекты или на которую они ссылаются в процессе обмена и обеспечивает:
• представление данных, подлежащих передаче между прикладными логическими объектами;
• представление структуры данных, на которую прикладные объекты ссылаются в процессе своего обмена, наряду с представлениями совокупности действий, которые могут быть выполнены над этой структурой данных.
Уровень представления имеет дело с синтаксисом, т.е. с правилами, используемыми для формального описания представления данных, а не с их семантикой (содержанием), известным только прикладным объектам. Представление данных в едином виде освобождает прикладные объекты от необходимости заботиться о проблеме «общего» представления информации, т.е. обеспечивает для них независимость от синтаксиса.
Уровень представления обеспечивает для прикладного уровня сеансовые услуги (в виде услуг представления), которые реализуются с помощью следующих функций:
• запрос на установление сеанса;
• передача данных;
• соглашение по выбору и повторному выбору синтаксиса;
• преобразование синтаксиса, включая преобразование данных, формирование и специальные функции преобразования (например, сжатие);
• запрос на завершение сеанса.
Могут быть три варианта синтаксиса данных при реализации функций взаимосвязи: синтаксис, используемый прикладным объектом-отправителем; синтаксис, используемый прикладным объектом-получателем и собственно синтаксис передачи (синтаксис, используемый логическими объектами нижерасположенных уровней).
Для всей области ВОС нет единого заранее установленного синтаксиса передачи. Синтаксис передачи, который будет использоваться по соединению уровня представления данных, оговаривается между представительными объектами-корреспондентами.
Сеансовый уровень обеспечивает средства, необходимые взаимодействующим логическим объектам уровня представления для организации и синхронизации диалога и административного управления обменом данными между ними. С этой целью сеансовый уровень предоставляет услуги по установлению сеансового соединения между двумя логическими объектами уровня представления, а также услуги по поддержанию упорядоченного обмена данными при взаимодействии.
Для осуществления передачи данных между объектами уровня представления сеанс отображается на транспортное соединение и использует последнее. Сеанс существует до тех пор, пока он не будет расторгнут объектами уровня представления или сеансового уровня.
Логический объект уровня представления, инициирующий сеансовое соединение, задает логический объект-получатель уровня представления с помощью сеансового адреса. Во многих случаях в качестве сеансового адреса может быть использован транспортный адрес.
Сеансовое соединение использует услуги транспортного уровня и предоставляет прикладному уровню следующие услуги:
• установление сеансового соединения;
• разрыв сеансового соединения;
• обмен обычными данными (управления потоком с целью предотвращения перегрузки);
• карантинная услуга (задание ряда сеансовых сервисных блоков данных, недоступных до получения разрешения с уровня представления);
• обмен срочными данными;
• административное управление взаимодействием (управление очередностью выполнения функций управления сеансового уровня);
• синхронизация сеансового соединения;
• оповещение об особых ситуациях (не обрабатываемых другими услугами, например, таких ситуаций, как возникновение неисправляемых ошибок во время сеанса).
Сеансовый уровень может обеспечивать обмен данными в режимах как с установлением, так и без установления соединения. В режиме с установлением соединения выделяют три фазы функционирования уровня: установление сеансового соединения, обмен данными и разрыв сеансового соединения.
Услуги сеансового уровня обеспечиваются функциями, выполняемыми его логическими объектами в процессе предоставления услуг. Основными функциями сеансового уровня являются:
• отображение сеансового соединения на транспортное соединение;
• управление потоком данных в сеансовом соединении;
• передача срочных данных;
• восстановление сеансового соединения;
• разрыв сеансового соединения;
• административное управление сеансовым уровнем (активизация и защита от ошибок).
Транспортный уровень обеспечивает передачу данных без каких- либо изменений между сеансовыми логическими объектами и оптимизирует использование доступных сетевых услуг с целью обеспечения требуемой для всех одновременно работающих логических объектов сеансового уровня пропускной способности при минимальных затратах.
Все протоколы транспортного уровня имеют межконцевой характер и связывают транспортные логические объекты в оконечных открытых системах ВОС. Транспортный уровень реализует набор функций на основании услуг, предоставляемых сетевым уровнем, и в свою очередь предоставляет сеансовому уровню следующие виды услуг:
Установление транспортного соединения. Транспортные соединения устанавливаются между сеансовыми логическими объектами, идентифицируемыми транспортными адресами. Во время установления транспортного соединения может выбираться класс требуемых транспортных услуг из набора имеющихся классов, которые характеризуются предварительно определенными наборами таких параметров, как пропускная способность, транзитная задержка, задержка на установление соединения, а также гарантированными значениями таких параметров, как степень неисправляемых ошибок и доступность услуг.
Передача данных. Эта услуга обеспечивает передачу данных в соответствии с выбранным качеством услуг по установленному транспортному соединению. В случае, когда требуемое качество не может быть обеспечено, а все попытки его восстановления являются безуспешными, транспортное соединение разрывается, и об этом оповещаются логические объекты сеансового уровня.
Разрыв транспортного соединения. Эта услуга обеспечивает средства упорядоченного разрыва транспортного соединения сеансовым логическим объектом с обязательным уведомлением другого корреспондирующего сеансового логического объекта.
Перечень функций, реализуемых на транспортном уровне, включает:
• преобразование транспортного адреса в сетевой;
• мультиплексирование (межконцевое) транспортных соединений в сетевые;
• установление и разрыв транспортных соединений;
• межконцевое упорядочение блоков данных по отдельным соединениям;
• межконцевое обнаружение ошибок и необходимый контроль за качеством услуг;
• межконцевое восстановление блоков данных после обнаружения ошибок;
• межконцевое управление потоком данных по отдельным соединениям;
• межконцевое сегментирование, объединение и сцепление.
Для оптимизации использования сетевых соединений отображение транспортных соединений в сетевые не должно быть взаимно однозначным. Поэтому с целью оптимизации сетевых услуг могут выполняться функции как мультиплексирования, так и расщепления соединений.
Все операции, связанные с обменом данными на транспортном уровне, выполняются в три этапа, которым соответствуют фазы:
1) установления соединения;
2) передачи данных;
3) разрыва соединения.
В фазе установления сеансового соединения транспортный уровень устанавливает соответствие между заброшенным сеансовым уровнем качеством (классом) услуг и качеством услуг, предоставляемых сетевым уровнем, реализуя при этом следующий набор функций:
• выбор сетевого соединения, удовлетворяющего требованиям сеансового логического объекта с учетом качества услуг и стоимости (затрат на обеспечение данного качества услуг);
• принятие решения о необходимости реализации функции мультиплексирования или расщепления для оптимизации использования сетевых соединений;
• выбор оптимального размера транспортного протокольного блока данных;
• определение функций, реализуемых в фазе передачи данных;
• идентификация различных транспортных соединений;
• передача данных.
Целью фазы передачи данных является обеспечение обмена транспортными сервисными блоками данных между сеансовыми логическими объектами, взаимодействующими через транспортное соединение. Это достигается посредством передачи по транспортному соединению соответствующих транспортных протокольных блоков данных и реализацией следующих функций, использование которых зависит от класса услуг, выбранного в фазе установления соединения:
• упорядочение блоков данных;
• объединение, сцепление и сегментирование;
• мультиплексирование и расщепление;
• управление потоком данных;
• обнаружение ошибок и восстановление при ошибках;
• передача срочных данных;
• разграничение транспортных сервисных блоков данных;
• идентификация транспортного соединения.
В фазе разрыва соединения выполняются функции:
• разрыв соединения;
• оповещение о причине разрыва;
• идентификация разрываемого соединения;
• передача данных.
Сетевой уровень предоставляет средства установления, поддержания и разрыва сетевого соединения между открытыми системами, содержащими связанные прикладные логические объекты, а также функциональные и процедурные средства для обмена по сетевому соединению сетевыми сервисными блоками данных между транспортными логическими объектами.
Сетевой уровень обеспечивает транспортным логическим объектам независимость от функций маршрутизации и ретрансляции, связанных с процессами установления и поддержания (функционирования) соответствующего сетевого соединения. Сетевой уровень скрывает (маскирует) от транспортных логических объектов механизмы использования ресурсов нижележащих уровней.
Основной услугой сетевого уровня является обеспечение передачи данных без какого-либо их изменения между транспортными логическими объектами. Сетевое соединение может устанавливаться через подсети, т.е. через совокупность одной или более промежуточных открытых систем, обеспечивающих ретрансляцию данных.
Сетевой уровень в рамках сетевого соединения предоставляет транспортному уровню следующие услуги и элементы услуг:
Сетевые адреса. Транспортные логические объекты распознаются сетевым уровнем посредством сетевых адресов, которые предоставляются сетевым уровнем и могут использоваться транспортными логическими объектами для однозначной идентификации других транспортных логических объектов.
Сетевые соединения. Сетевой уровень предоставляет средства установления, поддержания и разрыва сетевого соединения. Сетевое соединение является двухпунктовым. Два сетевых адреса могут быть связаны несколькими сетевыми соединениями.
Сетевые идентификаторы оконечных пунктов соединения. Сетевой уровень предоставляет транспортному логическому объекту сетевой идентификатор оконечного пункта соединения, который совместно с сетевым адресом однозначно идентифицирует оконечный пункт сетевого соединения.
Передача сетевых сервисных блоков данных. После установления сетевого соединения сетевой уровень обеспечивает обмен сетевыми сервисными блоками данных, имеющими определенный формат и четкие признаки начала и конца, без какого-либо изменения их содержания.
Параметры качества услуг. В перечень параметров качества услуг входят уровень невосстанавливаемых ошибок, доступность услуг, надежность, пропускная способность, транзитная задержка и задержка на установление соединения.
Оповещение об ошибках. Сетевой уровень оповещает транспортный уровень об обнаруженных неисправляемых ошибках, при этом одновременно с оповещением может выполняться экстренный разрыв соединения сетевого уровня.
Упорядочение блоков данных. Сетевой уровень по запросу от транспортного уровня может обеспечивать упорядочивание доставки сетевых сервисных блоков данных, проходящих через соответствующее сетевое соединение.
Управление потоком данных. Принимающий транспортный логический объект может через пункт доступа выдать команду логическому объекту сетевого уровня (сетевой услуге) о приостановке передачи сетевых сервисных блоков данных по установленному сетевому соединению.
Передача срочных сетевых сервисных блоков данных. Эта услуга сетевого уровня является необязательной (факультативной).
Сброс. Данная услуга также является необязательной и предполагает при ее вызове уничтожение всех сетевых сервисных блоков данных, находящихся в сетевом соединении с одновременным оповещением транспортного логического объекта на другом конце сетевого соединения о сбросе.
Разрыв сетевого соединения (по требованию транспортного логического объекта).
Получение подтверждения.
Функции сетевого уровня обеспечивают использование различных конфигураций для поддержки сетевых соединений — от двухпунктовых соединений до соединений подсетей с различными характеристиками. При этом под подсетью понимается совокупность одной или более промежуточных открытых систем (транзитных или ретрансляционных систем), которые обеспечивают ретрансляцию данных и через которые оконечные открытые системы могут устанавливать сетевые соединения.
Сетевой уровень выполняет следующие функции:
• маршрутизация и ретрансляция;
• сетевые соединения;
• мультиплексирование сетевого соединения;
• сегментирование и объединение;
• обнаружение ошибок;
• исправление ошибок;
• упорядочение блоков данных;
• управление потоком данных;
• передача срочных данных;
• сброс;
• выбор услуги;
• административное управление сетевым уровнем.
Уровень звена данных обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и разрыва соединений уровня звена данных между сетевыми логическими объектами, а также средства для передачи сервисных блоков данных этого уровня. Соединение уровня звена данных строится на основе одного или нескольких физических соединений. Уровень звена данных обнаруживает и по возможности исправляет ошибки, возникающие на физическом уровне и при передаче блоков данных через физическую среду для ВОС. Уровень звена данных предоставляет сетевому уровню следующие услуги:
Соединение уровня звена данных. На уровне звена данных обеспечивается одно или несколько соединений звена данных между двумя логическими объектами сетевого уровня, которые динамически могут устанавливаться и разрываться.
Сервисные блоки данных уровня звена данных. По соединению звена данных осуществляется обмен сервисными блоками звена данных, размер которых определяется в зависимости от соотношения между уровнем ошибок физического соединения и корректирующими свойствами протокола звена данных, обеспечивающего реализацию функций обнаружения и, возможно, частичного исправления ошибок.
Идентификаторы оконечного пункта соединения уровня звена данных (при необходимости — для идентификации сетевых логических объектов).
Упорядочение блоков данных (при необходимости).
Оповещение об ошибках.
Управление потоком данных. Каждый логический объект сетевого уровня может управлять скоростью приема сервисных блоков данных уровня звена по соединению этого уровня.
Параметры качества услуг.
Устанавливаемые на уровне звена данных параметры качества услуг включают:
• среднее время между возникновением обнаруживаемых, но неисправимых ошибок;
• уровень неисправляемых ошибок, когда ошибки возникают из-за искажений, дублирования, нарушения порядка следования блоков данных и других причин;
• доступность услуги;
• транзитную задержку и пропускную способность. Вышеперечисленные услуги обеспечиваются выполнением следуют функций в рамках используемого протокола уровня звена данных: установление и разрыв соединения уровня звена данных; отображение сервисных блоков данных уровня звена данных; расщепление соединения уровня звена данных; разграничение и синхронизация; упорядочение блоков данных;
• обнаружение ошибок;
• исправление ошибок;
• управление потоком данных;
• идентификация и обмен параметрами;
• управление переключением каналов данных;
• административное управление уровнем звена данных.
Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства для активизации, поддержки и деактивизации физических соединений, предназначенных для побитовой передачи данных между логическими объектами уровня звена данных. Физическое соединение может проходить через промежуточные открытые системы, каждая из которых осуществляет ретрансляцию битового потока средствами физического уровня. Логические объекты физического уровня связаны через физическую среду. Физический уровень предоставляет уровню звена данных следующие услуги:
Физические соединения. Физический уровень обеспечивает передачу упорядоченных потоков бит по установленным физическим соединениям между логическими объектами уровня звена данных без каких-либо изменений. Физическое соединение может быть образовано на базе нескольких взаимосвязанных каналов данных с реализацией функции ретрансляции на физическом уровне. При этом под каналом данных понимается тракт связи в физической среде ВОС между двумя логическими объектами физического уровня вместе со средствами физического уровня, необходимыми для передачи информации по этому тракту.
Физические сервисные блоки данных. Физический сервисный блок данных состоит из одного бита при последовательной передаче и из N бит — при параллельной передаче как в дуплексном, так и в полудуплексном режимах обмена.
Физические оконечные пункты соединения. На физическом уровне каждому оконечному пункту соединения присваивается идентификатор. Физическое соединение может иметь два (при двухпунктовом соединении) и несколько (при многопунктовом соединении) идентификаторов оконечных пунктов соединения.
Идентификация канала данных. Идентификаторы оконечных пунктов соединения физического уровня позволяют однозначно определять каналы данных между смежными открытыми системами.
Упорядочение. Физический уровень обеспечивает доставку последовательности бит получателю в том же порядке, в каком она была принята от отправителя.
Оповещение об ошибках. Логические объекты звена данных оповещаются об ошибках, которые обнаружены на физическом уровне.
Параметры качества услуги. Качество услуг физического уровня определяется качеством каналов данных, образующих соединение уровня, и характеризуется:
• уровнем ошибок, обусловленных искажениями, потерей или дублированием информации;
• доступностью услуг;
• скоростью передачи бит в канале данных;
• транзитной задержкой;
Реализация этих услуг физического уровня обеспечивается выполнением следующих функций в рамках используемого протокола:
• активизация и деактивизация физического соединения;
• передача физических сервисных блоков данных;
• административное управление физическим уровнем.
2.3. Архитектура телекоммуникационных сетей
Перспективная телекоммуникационная сеть (ТКС) является основным технологическим элементом информационной инфраструктуры России, поддерживающим единство информационного пространства. В этой связи архитектура ТКС определяется в соответствии с концепцией, идеологией, принципами построения и развития ГИИ, а также с использованием базовых терминов и определений рекомендаций МСЗ серии У-100 — У-120, описывающих эту архитектуру.
Телекоммуникационная сеть создается на основе сложных комплексных технологий. Для спецификации ее свойств, услуг, принципов построения и функционирования, определения организационной структуры и других аспектов используется упорядоченное на основе методологии ГИИ множество моделей и архитектур, отражающее наиболее существенные вопросы ее построения и функционирования.
Архитектура ТКС — формализованное описание концептуальных границ построения ТКС и состава ее основных функциональных элементов, реализованных различными способами (программными, техническими, логическими) и связей между ними. В зависимости от целей и задач, решаемых с использованием средств и возможностей архитектуры ТКС, может быть определено множество архитектур (архитектурная основа), каждый элемент которого учитывает отдельные аспекты построения ТКС в контексте общего определения архитектуры ТКС.
2.3.1. Принципы формирования и классификация элементов архитектуры ТКС
Общие принципы формирования архитектуры ТКС должны определяться из описания используемых в ней информационных и сетевых технологий (технологической среды), реализующих совокупность следующих основных функций:
• аккумулирование и интеграцию необходимых пользователю информационных, коммуникационных и проблемно-ориентированных услуг;
• обеспечение гарантированного персонального доступа к услугам и ресурсам ТКС независимо от времени и места нахождения пользователя;
• открытость к изменению организационно-технических и системно- технических принципов применения, построения и функционирования.
При этом основными компонентами сетевой инфраструктуры ТКС могут быть различные типы сетевых технологий как находящихся в эксплуатации, так и разрабатываемых.
Для описания архитектуры ТКС применяется метод последовательной функциональной декомпозиции, посредством которого определяются уровни функциональной архитектуры, группы функций (модели функционального группирования), типы функционально-ориентированных элементов (систем), стеки функционально-ориентированных элементов, реализующих эти системы.
В качестве основных функциональных уровней введены:
• уровень сетевой инфраструктуры — нижний уровень;
• уровень программного обеспечения — средний уровень;
• уровень прикладной — верхний уровень.
Сетевая инфраструктура предоставляет услуги заданного качества для транспортировки различных видов информации, включая данные, текст, факсимильные сообщения, аудио и видеоинформацию, документы мультимедиа, графические образы, различные информационные контейнеры. Она строится посредством разнообразных типов сетей, с использованием которых реализуется доступ пользователей к ресурсам ТКС, и охватывает всю иерархию сетей до оконечных потребителей их ресурсов, объединенных в пользовательские сети. Сети, интегрированные в инфраструктуру ТКС, могут иметь свою собственную, более детальную структуризацию.
Уровень программного обеспечения (средний уровень) включает функции, реализующие универсальные сервисы (услуги), используемые одним или несколькими приложениями. К данному уровню относятся средства (услуги) обеспечения защиты информации; служба справочника; служба имен; сервисы управления данными; служба взаимодействия и навигации — определения местонахождения абонента (пользователя) и др.
Прикладной уровень охватывает сетевые и информационные, проблемно-ориентированные услуги, сервисы, отвечающие требованиям по безопасности, предоставление которых конечному пользователю составляет основное назначение ТКС. В общем случае к прикладному уровню относятся: электронная и речевая почта; телефонные (в том числе компьютерная телефония) сервисы; видеоконференции; передача видео данных; оперативный поиск распределенных документов мультимедиа; предоставление актуальных данных навигации и цифровой картографии.
В качестве основных групп однородных функций выделяются функции, упорядоченные по следующим уровням иерархии:
• сетевой уровень;
• уровень организации работы сетевой инфраструктуры;
• уровень услуг;
• прикладной уровень.
На сетевом уровне определяются (выделяются) группы однородных функций для абонентских сетей, сетей доступа, транспортной сети в обеспечение транспортировки информации между абонентскими сетями (терминалами) и поддержки сетевого управления.
На уровне организации работы сетевой инфраструктуры выделяются (определяются) группы однородных функций для комплексирования и организации совместной работы разнотипных сетевых технологий и для обеспечения управления сетевым уровнем, а также для моделирования логических сетей, включая организационное (административное) управление сетями, соединениями и услугами.
На уровне услуг выделяются (определяются) группы однородных функций для обработки, хранения и распределения информации, предоставления функций вызова приложений и управления ими, поддержки мультимедиа технологий и их частных реализаций.
Прикладной уровень содержит весь спектр предоставляемых ТКС прикладных услуг.
Типы и группы функционально ориентированных элементов, входящих в сетевую инфраструктуру ТКС, определяются уровнями детализации описания свойств и способов решения задач, возлагаемых на ТКС. Состав функционально ориентированных элементов при поэтапном развитии ТКС может видоизменяться.
Типовыми функционально ориентированными элементами ТКС являются:
• оконечное оборудование пользователей;
• оборудование доступа и стыков;
• коммутационное оборудование;
• оборудование передачи;
• прикладные серверы;
• серверы услуг поддержки принятия решений планирования и управления связью, организации межсетевого (межведомственного) взаимодействия.
Группы функционально ориентированных элементов предназначены для описания возможных вариантов построения и реализации архитектуры ТКС. Состав групп функционально ориентированных элементов зависит от выбранного варианта реализации архитектуры: концептуальной основы построения ТКС; состава информационных и сетевых технологий, планируемых к применению. Для оконечной системы связи такая группа состоит из следующих элементов:
• транспортного, обеспечивающего базовую услугу переноса информации;
• управления переносом информации;
• поиска информации о местонахождении пользователей;
• форматирования информации;
• безопасности;
• прикладных.
Дальнейшее развитие подходов ЭМ ВОС. Было сформулировано в реализации сетей связи нового поколения (NGN). Рассмотрим их более подробно.
Модель архитектуры ТКС — формализованное описание концепции построения архитектуры ТКС в виде совокупности ее основных элементов и связей между ними. Она предназначена для определения наиболее общих, но существенных элементов архитектуры и связей между ними.
Структура общей модели архитектуры ТКС включает следующие модели (рис. 2.23):
• оборудования пользователя;
• сети доступа;
• транспортной (транзитной) сети.
Модель, описывающая процесс работы оборудования пользователя ТКС, состоит из следующих уровней:
• прикладного (пользователя) (1);
• преобразования информации (2);
• поиска сообщений (3);
• управления переносом сообщений (4);
• переноса сообщений (5).
Уровню 1 аналогичен уровень 10; уровню 2 аналогичны уровни 11 и 21.
Модель сети доступа включает уровни:
• управления сетью доступа (6);
• переноса сообщений на участке доступа (7).
Уровню 7 аналогичны уровни 16, 18, 20 и 24; уровню 6 аналогичны уровни 15, 17, 19 и 23.
Модель транспортной (транзитной) сети включает уровни:
• переноса сообщений через транзитную сеть (8),
• управления ресурсом транзитной сети (9).
Уровню 8 аналогичен уровень 17; уровню 9 аналогичен уровень 18. Модель прикладного сервера включает пять уровней. Названия и основные функции этих уровней совпадают с теми, что перечислены для модели оборудования пользователя.
Модель серверов информационных и специальных (навигации, опознавания, безопасности) услуг включает четыре уровня. Два нижних уровня (23, 24) идентичны тем, что представлены для моделей оборудования доступа (6, 7) и прикладного сервера (4, 5).
Третий уровень (22) помимо функций поиска выполняет также задачи посредника. Четвертый уровень (21) выполняет функции преобразования информации и соответствует одноименному уровню в модели прикладного сервера (2).
2.3.3. Архитектурная основа ТКС
Архитектурная основа ТКС — это множество архитектур, каждый элемент которого описывает отдельные аспекты построения ТКС. Наиболее значимыми для решения задач построения и развития ТКС являются следующие виды архитектур: многовариантная, функциональная, физическая (системная), логическая, информационная.
Многовариантная архитектура, исходя из конкретных условий применения ТКС, должна включать следующие классификационные группы:
• наземного, воздушного и космического базирования;
• сети, комплексы и средства общего и специального назначения;
• стационарная и подвижная части ТКС;
• подсистемы основного назначения;
• подсистемы общесистемного назначения;
• подсистемы вспомогательного назначения;
• подсистемы обеспечения.
Классификационные группы определяют специфику исполнения основных функциональных элементов многовариантной архитектуры с учетом требований к:
• услугам;
• интенсивности информационных потоков;
• абонентской сети;
• сети доступа;
• транспортной (транзитной) сети. На каждый функциональный элемент многовариантной архитектуры разрабатываются варианты (сценарии) их реализации с учетом поэтапного развития ТКС и внедрения телекоммуникационных технологий.
Функциональная архитектура ТКС является элементом ее архитектурной основы и представляет собой формализованное описание концептуальных границ построения ТКС и состава ее основных функциональных элементов, реализованных различными способами (программными, техническими, логическими) и связей между ними. Она задает требования по числу уровней, типажу и составу однородных функциональных группирований, необходимых для реализации требований, предъявляемых к ТКС пользователем, сформулированных при формировании многовариантной архитектуры ТКС.
Функциональная архитектура ТКС, обеспечивающая решение задач разработки и анализа эффективности вариантов построения ТКС в широком концептуальном базисе (от цифровых сетей с интеграцией служб до сетей нового поколения включительно), приведена на рис. 2.24. Она включает следующие уровни и виды функциональных группирований:
• уровень доступа и адаптации (функциональные группирования и их стеки, реализующие сети доступа, объектовые сети, терминальные средства пользователей, соответствующие службы и услуги);
• транспортный уровень (функциональные группирования и их стеки, реализующие функции транспортной сети, управления соединением, доставкой, а также соответствующие службы и услуги);
• уровень управления вызовом/сеансом (функциональные группирования, реализующие функции этого уровня, а также соответствующие службы и услуги, включая управление качеством обслуживания);
• прикладной уровень и уровень услуг. Его функциональные группирования и стеки должны обеспечивать реализацию и расширение необходимого спектра услуг, безопасные интерфейсы от третьих сторон, поддерживать автоматический сбор и размещение в каталогах информационных и общих компонентов соответствующих данных, поддерживать различные типы мобильности, включая терминальную, персональную и сеансовую. Они должны обеспечивать совместную работу существующих операционных систем, интеграцию различных ресурсов и платформ через соответствующие шлюзы;
• плоскость управления качеством услуг (QoS) — совокупность функциональных группирований, необходимых для адаптации ресурсов и режимов работы ТКС к действию деструктивных факторов с целью обеспечения заданного качества услуг, предоставляемых ее пользователям. Эта плоскость содержит требования к реализации в ТКС (независимо от ее концептуальной основы) функций адаптации ее ресурсов к изменяющимся требованиям пользователя (их приложений), видов информационного обмена и услуг к помеховой обстановке, к информационному противодействию и др. деструктивным факторам.
Функциональная архитектура содержит также требования, определения и описания межуровневых интерфейсов и протоколов, методы оценки эффективности принимаемых решений и проведения испытаний.
Физическая (системная) архитектура — элемент архитектурной основы ТКС, представляющий собой совокупность функциональных элементов, для которых определены границы физической или системной реализации и связей между ними с указанием соответствующих интерфейсов взаимодействия.
На рис. 2.25 приведена физическая (системная) архитектура ТКС, включающая три типа зон связи. Каждая зона может содержать или сеть доступа, или транзитную (транспортную) сеть, или их совокупность.
В свою очередь, каждая зона связи содержит три функциональных блока (платформы):
• платформу технической эксплуатации и мониторинга (ПЭМ), включающую совокупность функциональных элементов, обеспечивающих выполнение соответствующих функций на всех уровнях и элементах сети;
• платформу управления и переноса информации (ПУ и ПИ), определяющую состав и принципы построения элементов, реализующих
функции транспортировки информации, управления основными этапами установления соединений и сеансов;
• платформу обеспечения основных и дополнительных услуг (ПОУ), в рамках которой осуществляется поддержка дополнительных функциональных возможностей (например, тех, которые предусмотрены концепцией интеллектуальной сети).
Объединение отдельных функциональных элементов в соответствующие платформы обеспечивает структуризацию решения задач проектирования ТКС в соответствии с ее функциональной архитектурой. При разработке ТКС концептуальная основа реализации каждой из введенных платформ является объектом обязательной технико-экономической оптимизации.
Для обозначения интерфейсов в рассматриваемой модели (рис. 2.25) используется классификация, применяемая в стандартах по Глобальной и Европейской информационной инфраструктурам, являющимся нормативной основой для разработки информационной инфраструктуры РФ. На рис. 2.25 применены следующие обозначения интерфейсов:
• Al — транспортного уровня между пользователем и сетью доступа;
• А8 — для целей технической эксплуатации и мониторинга;
• A9 — транспортного уровня между поставщиком услуг (ОИУ— обеспечение информационных услуг, ВУ — внешние услуги) и сетью доступа.
Интерфейсы между зонами общей телекоммуникационной сети ТКС определены следующим образом:
• А4 — стык между сетью доступа и транзитной сетью (как в пределах одной зоны, так и между смежными зонами);
• А10 — стык между двумя транзитными сетями;
• А5/А6 — стык между платформами, предназначенными для предоставления услуг.
В зависимости от конкретного варианта (сценария) построения ТКС или отдельных платформ в качестве интерфейсов типа «А» могут использоваться различные стандарты, которые в одноименных интерфейсных точках имеют свои обозначения. В этом случае при проведении сопоставительного анализа характеристик интерфейсов одного назначения, но различной реализации составляется таблица соответствия этих интерфейсов А-интерфейсам.
Логическая архитектура ТКС — элемент ее архитектурной основы. Она представляет собой совокупность логических объектов и связей между ними, задаваемых в виде иерархической системы протоколов и логических интерфейсов. Методологической основой построения логической архитектуры ТКС являются принципы ЭМ ВОС (ГОСТ 28906- 91) и. концепция ГИИ.
Логическая архитектура предназначена для задания концептуальной основы построения и функционирования ТКС в части правил обеспечения информационного обмена и предоставления услуг пользователям. Она применяется при решении задач по оценке эффективности выбора (разработки) соответствующих протоколов, планируемых к реализации в ходе проектирования ТКС с учетом конвергенции и интеграции сетей в инфокоммуникационную сеть (систему). Совокупность решений по логической архитектуре ТКС представляет профиль протоколов ВОС. Типовой формой представления логической архитектуры ТКС является уровневое описание протоколов по правилам ЭМ ВОС.
Информационная архитектура ТКС — элемент архитектурной основы ТКС, представляющий собой совокупность функциональных элементов, логических объектов и связей между ними, предназначенных для сбора, преобразования (в том числе в целях обеспечения сопряжения), обработки и обмена информацией между пользователями (их приложениями) в соответствии с принятыми руководящими документами и стандартами в ТКС, перечнем услуг и видов информационного обмена. В терминах функциональной и логической архитектур ТКС ее информационная архитектура может быть определена как совокупность взаимодействующих функциональных группирований прикладного уровня и уровня услуг, а также связей между ними (логических и физических) в виде набора протоколов и интерфейсов.
Набор функциональных группирований прикладного уровня и уровня услуг, а также связей между ними существенно зависит от требований, предъявляемых пользователями к составу и качеству видов информационного обмена и услуг.
В целом информационная архитектура предназначена для задания и исследования эффективности возможных решений, планируемых к реализации в ходе проектирования с учетом конвергенции и интеграции инфокоммуникационных сетей (систем)
2.3.4. Функциональные плоскости архитектуры ТКС
Функциональная плоскость архитектуры является самостоятельной
характеристикой архитектуры ТКС и представляет собой совокупность элементов архитектурной основы и связей между ними, относящихся к одной функции ТКС. Она предназначена для описания концептуальных особенностей реализации наиболее существенных функций ТКС и оценки эффективности возможных вариантов их реализации на ранних стадиях ее проектирования.
Перечень функциональных плоскостей архитектуры ТКС является открытым. При их формировании (описании) могут использоваться все или отдельные уровни соответствующих архитектур. В число основных плоскостей, подлежащих обязательному рассмотрению и анализу, должны быть включены:
• плоскость пользователя;
• плоскость управления;
• плоскость качества обслуживания;
• плоскость информационной безопасности;
• плоскость синхронизации;
• плоскость сигнализации;
• плоскость маршрутизации.
Для решения задач стандартизации необходимо рассмотреть возможные варианты технологической реализации приведенных плоскостей.