Принципы построения телекоммуникационных вычислительных сетей (ТВС)

1. Общие сведения
Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) - это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов - аппаратных, информационных, программных.

1. Общие сведения
Аппаратное обеспечение составляют ЭВМ различных типов, средства связи, оборудование абонентских систем, оборудование узлов связи, аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней.
Основные требования к сетя - это универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач пользователей, и модульность, обеспечивающая возможность изменения конфигурации cети

1. Общие сведения
Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения, доступные для всех пользователей (абонентов) сети, и массивы индивидуального, пользования, предназначенные для отдельных абонентов.
В состав информационного обеспечения входят базы знаний, автоматизированные базы данных — локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

1. Общие сведения
Программное обеспечение (ПО) автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.

1. Общие сведения
Выделяются следующие группы ПО сетей:
общесетевое ПО, образуемое распределенной операционной системой (РОС) сети и программными средствами, входящими в состав комплекта программ технического обслуживания (КПТО) сети);
специальное ПО, представленное прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами прикладных программ и прикладными программами сети, библиотеками стандартных программ;
базовое ПО абонентских систем, включающее операционные системы ЭВМ, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест-программы.

1. Общие сведения
Набор управляющих и обслуживающих программ РОС обеспечивает:
удовлетворение запросов пользователей по использованию общесетевых ресурсов;
организацию связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ;
синхронизацию работы пользовательских программ при их одновременном обращении к одному и тому же общесетевому ресурсу;
удаленный ввод заданий одной подсети и их выполнение в любой другой подсети;

1. Общие сведения
обмен файлами между подсетями, доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и их обработку;
передачу текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, электронных досок объявлений, дистанционного обучения;
защиту информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа,;
выдачу справок, характеризующих состояние и использование аппаратных, информационных и программных ресурсов сети.

2. Классификация сетей
В основу классификации ТВС положены наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.
По степени территориальной рассредоточенности элементов сети различают глобальные (государственные), региональные и локальные вычислительные сети.
По характеру реализуемых функций сети делятся на вычислительные, информационные и информационно-вычислительные.

2. Классификация сетей
По способу управления делятся на сети с централизованным, децентрализованным и смешанным управлением.
По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации.
По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов.

2. Классификация сетей
По способу управления делятся на сети с централизованным, децентрализованным и смешанным управлением.
По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации.
По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов.

2. Классификация сетей
По топологии сети делятся на два класса: широковещательные и последовательные.
Широковещательные конфигурации и значительная часть последовательных конфигураций (кольцо, звезда с интеллектуальным центром, иерархическая) характерны для ЛВС.
Для глобальных и региональных сетей наиболее распространенной является произвольная (ячеистая) топология.

2. Классификация сетей
Широковещательные сети: а - общая шина; б- дерево; в - звезда с пассивным центром

2. Классификация сетей
Последовательные конфигурации сетей: а - произвольная (ячеистая); б- иерархическая; в - кольцо

2. Классификация сетей
Последовательные конфигурации сетей: г - цепочка; д - звезда с интеллектуальным центром; е - снежинка

3. Управление взаимодействием прикладных процессов
Практика создания и развития ТВС привела к необходимости разработки стандартов по всему комплексу вопросов организации сетевых систем.
В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МОС) предложила семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем (ВОС), которая получила широкое распространение и признание.
Она создает основу для анализа существующих ТВС и определения новых сетей и стандартов.

3. Управление взаимодействием прикладных процессов
В соответствии с эталонной моделью ВОС абонентская система представляется прикладными процессами и процессами взаимодействия сетей.
Последние разбиваются на семь функциональных уровней.
Функции и процедуры, выполняемые в рамках одного функционального уровня, составляют соответствующий уровневый протокол. Нумерация уровневых протоколов идет снизу вверх.
Функциональные уровни взаимодействуют на строго иерархической основе: каждый уровень пользуется услугами нижнего уровня и, в свою очередь, обслуживает уровень, расположенный выше.

3. Управление взаимодействием прикладных процессов

3. Управление взаимодействием прикладных процессов
Физический уровень - непосредственно связан с каналом передачи данных, обеспечивает физический путь для электрических сигналов, несущих информацию.
Канальный уровень - определяет правила совместного использования физического уровня узлами связи. Главные его функции: управление передачей данных по информационному каналу.
Сетевой уровень - реализует функции буферизации и маршрутизации, т.е. прокладывает путь между отправителем информации и адресатом через всю сеть. Основная задача сетевого протокола - прокладка в каждом физическом канале совокупности логических каналов.

3. Управление взаимодействием прикладных процессов
Транспортный уровень - занимает центральное место в иерархии уровней сети. Он обеспечивает связь между коммуникационной подсетью и верхними тремя уровнями, отделяет пользователя от физических и функциональных аспектов сети. Главная его задача - управление трафиком (данными пользователя) в сети.
Сеансовый уровень - предназначен для организации и управления сеансами взаимодействия прикладных процессов пользователей. Основные функции: управление очередностью передачи данных и их приоритетом, синхронизация отдельных событий, выбор формы диалога пользователей.

3. Управление взаимодействием прикладных процессов
Представительный уровень - преобразует информацию к виду, который требуют прикладные процессы пользователей. Представительный уровень занимается синтаксисом данных.
Прикладной уровень - занимается поддержкой прикладного процесса пользователя и имеет дело с семантикой данных. На этом уровне выполняются вычислительные, информационно-поисковые и справочные работы, осуществляется логическое преобразование, данных пользователя.

4. Безопасность информации в сетях
Угрозы безопасности принято делить на
случайные, или непреднамеренные
умышленные.

4. Безопасность информации в сетях
К основным умышленным угрозам безопасности относятся;
раскрытие конфиденциальной информации;
компрометация информации;
несанкционированное использование ресурсов сети;
несанкционированный обмен информацией между пользователями;
отказ от информации;
отказ в обслуживании.

4. Безопасность информации в сетях
Нейтрализация перечисленных и других угроз безопасности осуществляется службами безопасности сети и механизмами реализации функций этих служб. Документами международной организации стандартизации (МОС) определены следующие службы безопасности:
аутентификация (подтверждение подлинности);
обеспечение целостности передаваемых данных;
засекречивание данных;
контроль доступа;
защита от отказов.

4. Безопасность информации в сетях
Первые три службы характеризуются различиями для виртуальных и дейтаграммных сетей, а последние две службы инвариантны по отношению к этим сетям.
В виртуальных сетях используются протоколы информационного обмена типа виртуального соединения. Передача информации между абонентами организуется по виртуальному каналу и происходит в три этапа: создание (установление) канала, собственно передача и уничтожение (разъединение) канала. При этом сообщения разбиваются на одинаковые части (пакеты). Пакеты передаются по виртуальному каналу в порядке их следования в сообщении.

4. Безопасность информации в сетях
В дейтаграммных сетях реализуются дейтаграммные протоколы информационного обмена. Пакеты, принадлежащие одному и тому же сообщению, передаются от отправителя к получателю в составе дейтаграмм независимо друг от друга и в общем случае по различным маршрутам, т.е. в сети они являются самостоятельными единицами информации. На приемном пункте из пакетов, поступивших по разным маршрутам и в разное время, составляется первоначальное сообщение.

4. Безопасность информации в сетях
Служба аутентификации, в виртуальных сетях называемая службой аутентификации одноуровневого объекта, обеспечивает подтверждение (опровержение) того, что объект, предлагающий себя в качестве отправителя сообщения по виртуальному каналу, является именно таким как на этапе установления связи между абонентами, так и на этапе передачи сообщения.
Службы целостности обеспечивают выявление искажений в передаваемых данных, вставок, повторов и уничтожение данных.