Model de referință de interacțiune a sistemelor informaționale deschise. Model de referință pentru interacțiunea sistemelor deschise. Ierarhie de straturi, protocoale și stive

Standardul ISO 7498

Acest standard are un triplu titlu „Sisteme informatice și de calcul – Interacțiune sisteme deschise- Model de referință.” De obicei este denumit pe scurt Modelul de referință pentru interconectarea sistemelor deschise. Publicarea acestui standard în 1983 a rezumat mulți ani de muncă a multor companii de telecomunicații binecunoscute și organizații de standardizare.

Ideea principală care stă la baza acestui document este împărțirea procesului de interacțiune informațională între sisteme în niveluri cu funcții clar delimitate.

Avantajele unei organizări stratificate a interacțiunii sunt că o astfel de organizare asigură dezvoltarea independentă a standardelor de nivel, modularitatea dezvoltării hardware și software a sistemelor informatice și de calcul și, prin urmare, contribuie la progresul tehnic în acest domeniu.

În conformitate cu ISO 7498, există șapte niveluri (straturi) de interacțiune a informațiilor:

Nivel de aplicare

Stratul de prezentare

Nivel de sesiune

Stratul de transport

Stratul de rețea

Stratul de legătură de date

Stratul fizic

Interacțiunea informațională a două sau mai multe sisteme este astfel un set de interacțiuni informaționale ale subsistemelor de nivel, fiecare strat al sistemului informațional local interacționând numai cu stratul corespunzător al sistemului la distanță.

Protocol este un set de algoritmi (reguli) pentru interacțiunea obiectelor de aceleași niveluri.

Interfață este un set de reguli în conformitate cu care se realizează interacțiunea cu un obiect de un anumit nivel.

Procesul de plasare a blocurilor de date fragmentate de un nivel în blocuri de date de un alt nivel este numit încapsulare.

Ierarhie de straturi, protocoale și stive

Un set de protocoale organizat ierarhic care este suficient pentru a organiza interacțiunea nodurilor dintr-o rețea se numește stive de protocoale de comunicare.

Protocoalele de comunicație pot fi implementate fie în software, fie în hardware. Protocoalele de nivel inferior sunt implementate cel mai adesea folosind o combinație de software și hardware, în timp ce protocoalele de nivel superior sunt de obicei implementate exclusiv în software.

Un modul software care implementează un protocol este adesea numit și protocol pe scurt. În acest caz, relația dintre protocol - o procedură definită formal și protocol - modulul software care realizează această procedură, este similară cu relația dintre un algoritm pentru rezolvarea unei anumite probleme și un program care rezolvă această problemă.

Același algoritm poate fi programat cu diferite grade de eficiență. În mod similar, un protocol poate avea mai multe instrumente de implementare software. Pe baza acestui fapt, la compararea protocoalelor, este necesar să se țină cont nu numai de logica funcționării acestora, ci și de calitatea soluțiilor software. În plus, eficiența interacțiunii dintre dispozitivele din rețea este influențată de calitatea întregului set de protocoale care alcătuiesc stiva, în special de cât de eficient sunt distribuite funcțiile între protocoalele de diferite niveluri și de cât de bine sunt interfețele dintre ele. definit.

Protocoalele sunt organizate nu numai de computere, ci și de altele dispozitive de rețea, de exemplu, hub-uri, poduri, comutatoare, routere etc. În general, computerele dintr-o rețea comunică nu direct, ci prin diverse dispozitive de comunicare. În funcție de tipul de dispozitiv, necesită anumite instrumente încorporate care implementează un anumit set de protocoale.

Straturi ale modelului TCP/IP

Stratul de internet

Toate aceste cerințe au condus la alegerea unui model de rețea cu comutare de pachete, care se baza pe un strat de interconectare fără conexiune. Acest strat, numit stratul de internet sau stratul de internetwork, este fundamentul întregii arhitecturi. Scopul său este de a permite fiecărei gazde să trimită pachete către orice rețea care va călători în mod independent către o destinație (de exemplu, într-o rețea diferită). Este posibil să nu ajungă în ordinea în care au fost trimise. Dacă este necesară comanda de expediere, nivelurile superioare îndeplinesc această sarcină. Vă rugăm să rețineți că cuvântul „Internet” este folosit aici în sensul său original, în ciuda faptului că acest strat este prezent pe Internet.

Aici puteți vedea o analogie cu sistemul poștal. O persoană poate arunca mai multe scrisori internaționale către cutie poştalăîntr-o țară și, cu noroc, majoritatea vor fi livrate la adresele corecte din alte țări. Este probabil ca scrisorile să treacă prin mai multe gateway-uri internaționale de corespondență pe parcurs, dar acest lucru va rămâne secret pentru corespondenți. Fiecare țară (adică fiecare rețea) poate avea propriile ștampile, propriile dimensiuni de plicuri preferate și reguli de livrare care sunt invizibile pentru utilizatorii serviciului poștal.

Stratul de internet definește un format oficial de pachet și un protocol numit IP (Internet Protocol). Scopul protocolului Internet este de a livra pachete IP către destinațiile lor. Principalele aspecte aici sunt alegerea traseului pachetului și evitarea blocării arterelor de transport. Prin urmare, se poate argumenta că stratul de interconectare al modelului TCP/IP este aproape funcțional de stratul de rețea al modelului OSI. Această corespondență este prezentată în fig.

Stratul de transport

Stratul situat deasupra stratului de internetworking al modelului TCP/IP este de obicei numit strat de transport. Este conceput pentru a permite entităților egale de pe gazdele de recepție și transmisie să comunice, similar stratului de transport al modelului OSI. La acest nivel, trebuie descrise două protocoale end-to-end. Primul, TCP (Transmission Control Protocol), este un protocol de încredere, orientat spre conexiune, care permite ca un flux de octeți să fie livrat de la o mașină la orice altă mașină de pe o rețea fără erori. Acesta descompune fluxul de octeți de intrare în mesaje individuale și le transmite stratului de internetwork. La destinație, procesul TCP de primire asamblează mesajele primite într-un flux de ieșire. TCP implementează, de asemenea, controlul fluxului pentru a preveni un expeditor rapid să copleșească un receptor lent cu informații.

Cel de-al doilea protocol de la acest nivel, UDP (Protocol de date utilizator), este un protocol nesigur fără conexiune care nu folosește controlul fluxului serial al TCP, ci oferă propriul său protocol. Este, de asemenea, utilizat pe scară largă în cereri unice client-server și în aplicații care prețuiesc viteza în detrimentul preciziei, cum ar fi vocea și video. Relația dintre protocoalele IP, TCP și UDP este prezentată în Fig. 1.18. De la crearea protocolului IP, protocolul a fost implementat în multe alte rețele.

Stratul de aplicare

Modelul TCP/IP nu are un strat de sesiune sau un strat de prezentare. Aceste niveluri pur și simplu nu erau necesare, așa că nu au fost incluse în model. Experiența cu modelul OSI a dovedit că acest punct este adevărat: majoritatea aplicațiilor nu au nevoie de ele.

Situat deasupra nivelului de transport strat de aplicare. Conține toate protocoalele de nivel înalt. Protocoalele mai vechi includ protocolul terminal virtual (TELNET), protocolul de transfer de fișiere (FTP) și protocolul de poștă electronică (SMTP), așa cum se arată în diagramă. Virtual Terminal Protocol permite unui utilizator să se conecteze și să lucreze pe un server la distanță. Protocolul de transfer de fișiere oferă mod eficient mutarea informațiilor de la mașină la mașină. E-mailul a fost inițial un tip de transfer de fișiere, dar mai târziu a fost dezvoltat un protocol special pentru acesta. De-a lungul anilor, au fost adăugate multe alte protocoale, precum DNS (Domain Name Service), care permite traducerea numelor de gazdă în adrese de rețea, NNTP (Network News Transfer Protocol), HTTP, un protocol folosit pentru a crea pagini pe World Wide. Web și multe altele.

Stratul gazdă-rețea

Modelul de referință TCP/IP nu descrie în detaliu ceea ce se află sub stratul de internetwork. Tot ceea ce este raportat este că gazda se conectează la rețea folosind un fel de protocol care îi permite să trimită pachete IP prin rețea. Acest protocol nu este definit în niciun fel și se poate schimba de la gazdă la gazdă și de la rețea la rețea. Cărțile și articolele despre modelul TCP/IP discută rar această problemă.

Practica mondială de a crea sisteme a condus la necesitatea dezvoltării standardelor pe întreaga gamă de probleme legate de organizarea sistemelor de rețea. În 1977, Comitetul ISO pentru calcul și procesare a informațiilor a propus o descriere a modelului de referință OSI pentru interconectarea sistemelor deschise, care a fost numit modelul cu 7 straturi. Momentan modelul a primit răspândităși recunoaștere, deoarece oferă o bază atât pentru analiza sistemelor și standardelor existente, cât și pentru definirea noilor.

Nivelurile descrise, integral sau parțial, sunt prezente în orice sistem de calcul și interacționează pe o bază ierarhică strictă, de exemplu. orice nivel deservește nivelul de deasupra și folosește serviciile nivelului inferior.

Datorită standardizării modelului cu 7 straturi, oricare 2 dispozitive de rețea, sub rezerva respectării standardului, pot interacționa, în ciuda diferențelor de design, scop functionalși interfețe interne. O astfel de interacțiune devine posibilă pentru diverse modeleși cursuri de informatică. Comitetul pentru standarde IEEE LAN a propus ca mediul fizic să fie considerat nivelul 0.

Nivelul 1 – fizic

Oferă o interfață între dispozitiv și mediul de transmisie. La nivel fizic, o secvență de biți este transmisă prin canalele de abonat. Controlul canalului se reduce la identificarea începutului și a sfârșitului cadrului, generarea și primirea unui semnal și analiza secvenței codului. Standardele stratului fizic includ recomandările X.21, care definesc caracteristicile electrice, mecanice, funcționale și procedurale necesare pentru interconectarea fizică a canalelor de comunicație.

Nivelul 2 – Canal

Formulare din datele transmise de nivelul 1, așa-numitele. cadrele și secvențele acestora, controlează accesul la mediul de transmisie, detectează și corectează erorile. Straturile fizice și de legătură determină caracteristicile canalelor și metodologia de transmitere a cadrelor. Protocoalele de nivel 2 respectă recomandările X.25 ICST și, în general, determină procedura de gestionare a canalelor: full-duplex, half-duplex, simplex.

Nivelul 3 – Rețea

Implementează funcții de rutare astfel încât cadrele de nivel, numite pachete, să poată fi transmise pe mai multe canale pe una sau mai multe rețele. Acest lucru necesită de obicei includerea unei adrese de rețea în pachet. Sarcina principală a protocolului de rețea este de a așeza un set de canale logice (până la 4096) în fiecare canal fizic, crescând eficiența utilizării canalului fizic. Stratul de rețea poate gestiona, de asemenea, erori. Standardul protocolului de transmisie conține recomandările X.25/3 ICST.

Nivelul 4 – Transport

Este realizat pentru utilizatorii și executanții serviciilor de transport în sisteme de comunicații deschise. Protocolul eliberează utilizatorul de a învăța toate funcțiile de comutare, rutare și selectare a informațiilor deoarece asigură controlul de la capăt la capăt al mișcării pachetelor între aceste procese. Un rol important la nivel de transport îl joacă mecanismul ferestrei, care oferă expeditorului dreptul de a transfera mai multe (până la 8) blocuri de date către destinatar fără confirmare. La finalul transferului, destinatarul confirmă primirea blocurilor de date sau raportează erori în acestea. Procedura pentru efectuarea acestei funcții se numește mecanismul ferestrei. Standardul protocolului de transport ECMA-72. Conține proceduri de 5 clase.

Nivelul 5 – Sesiune

Oferă schimb de blocuri de date între obiectele la nivel de aplicație. În acest scop, protocolul îndeplinește un număr mare de funcții: 10 pentru organizarea transmisiei și 3 pentru sincronizarea procedurilor de interacțiune. Standardul ECMA-75 definește 4 clase de servicii: A–D.

Nivelul 6 – Executiv

Efectuează interpretarea datelor. Sunt analizate reprezentarea caracterelor, formatul paginii și codificarea grafică.

La controlul ecranului terminalului, sunt implementate și alte funcții:

curățarea ecranului desemnând cele mai importante câmpuri de pe ecran folosind pâlpâirea etc.

Asociația Europeană a Producătorilor de Calculatoare a dezvoltat 4 standarde interconectate ECMA-86 (principii de bază pentru nivelul 6 de protocoale de schimb). Un standard ECMA-84 (protocol generalizat de terminal virtual). Și un standard ECAM-88 (protocol de clasă de bază de terminal virtual).

Nivelul 7 – Aplicat

Implementează toate funcțiile care nu pot fi atribuite unui nivel inferior. La acest nivel, ISO ia în considerare următoarele protocoale:

FTAM – transfer și management de fișiere

JTM – transfer și procesare a locurilor de muncă

VTSP – serviciu de terminal virtual

FTAM se bazează pe principiul stocării virtuale a fișierelor, care oferă un mod standard, independent de computer, de a descrie structura fișierelor și caracteristicile acestora.

JTM se bazează pe intrarea și ieșirea de la distanță a informațiilor folosind dispozitive externe diverse calculatoare.

VTSP este conceput pentru a asigura interacțiunea între utilizatorii aflați la terminale și procesele de aplicație situate în diferite computere.

Lecția nr. 14 „Digitalizarea și integrarea rețelelor de comunicații”

1. Etapele dezvoltării tehnologiilor de construire a TCS

În comunicațiile computerizate moderne, aproape tot conținutul „funcțional” este determinat de un program stocat în memorie care controlează funcționarea microprocesorului. În același timp, este aproape imposibil să se coreleze funcțiile individuale cu elementele electronice individuale.

O secvență de comenzi executate de un computer conform unui program dat este prezentată de obicei sub forma unui algoritm, a cărui imagine are forma unor module funcționale ordonate vertical. O astfel de imagine seamănă cu adevărat cu o clădire și ne permite să folosim o analogie pentru cei care au pierdut claritatea proceselor de transformare a informațiilor în comunicațiile moderne. conceptul de construcție"arhitectură".

Un alt exemplu de utilizare a noilor analogii din domeniul construcțiilor este expresia „ Tehnologii de construcție TCS„, ceea ce presupune nu construirea de instalații staționare sau desfășurarea de echipamente de comunicații de teren, ci alegerea unui anumit interconectat. continut functional elemente de rețea sub forma uneia sau alteia „arhitecturi”.

Tehnologiile specifice de rețea (tehnologii de construcție a rețelei) determină de fapt regulile după care rețeaua funcționează pentru un timp dat (prin un sistem de control extern), consumând resurse corespunzătoare acestor tehnologii și îndeplinind cerințele actuale ale utilizatorilor (abonaților) de comunicare în anumite ( de obicei interferentă) condiţii influenţe ale mediului extern.

Trebuie remarcat faptul că utilizatorii, în principiu, nu sunt interesați de ce tehnologii specifice sunt implementate în rețea. Utilizatorii au nevoie de rezultatul activităților rețelei sub forma unor servicii de comunicații furnizate de rețea în anumite condiții (interferente) și pentru o anumită plată pentru resurse (sau în schimbul resurselor alocate). Dar relația dintre calitatea serviciilor, condițiile externe acceptabile și resursele consumate (descrise prin caracteristici funcționale externe) depinde tocmai de tehnologiile utilizate în rețea (descrise prin caracteristici funcționale interne).

Rezultatul fuziunii industriilor de prelucrare și schimb de informații a fost apariția rețelelor informaționale care implementează întregul set de procese informaționale de prelucrare și transmitere a informațiilor.

Rețeaua de informații(IS) este un complex distribuit spațial sistem tehnic, care este un set de instrumente software și hardware conectate funcțional pentru procesarea și schimbul de informații și constând din noduri de informații distribuite geografic (subsisteme de procesare a informațiilor) și canale de transmitere a informațiilor care conectează aceste noduri.

În general, arhitectura funcțională a unui IS poate fi reprezentată ca un model conceptual pe trei niveluri.

Primul nivel (intern) descrie funcțiile și regulile de interacțiune la transmiterea diferitelor tipuri de informații între sistemele de abonați la distanță geografică prin canale de comunicație fizică (transmisie) și este implementat reteaua de transport(funcții similare au fost îndeplinite anterior de rețeaua primară de comunicații).

Al doilea nivel (intermediar) descrie funcțiile și regulile schimbului de informații în interesul interconectarii proceselor de aplicare ale diferitelor sisteme de abonat și este implementat reteaua de telecomunicatii, care reprezintă un singur

infrastructura pentru schimb diverse tipuri informații în interesul utilizatorilor rețelei informaționale (anterior, funcții similare erau îndeplinite de diverse rețele secundare de comunicații).

Al treilea nivel (extern) este format dintr-un set de procese aplicative situate în sistemele de abonați la distanță geografică, care sunt consumatori de informații și realizează procesarea semnificativă a acesteia. Al treilea nivel, completând primul și al doilea indicat funcțiile de procesare a informațiilor, formulare aspect reteaua de informatii.

2. Model de referință de interconectare a sistemelor deschise

Procesul informațional de interacțiune cu utilizatorul într-un sistem informațional începe și se termină în afara rețelei în sine și include o serie de etape imbricate, dintre care una este implementarea de către rețeaua de telecomunicații a procesului de interconectare în interesul interacțiunii proceselor informaționale care implementează semnificativ. prelucrarea mesajelor formalizate la rezolvarea unei anumite probleme de aplicare.

Acest proces de interconectare poate fi reprezentat și ca o succesiune de diverse și, de regulă, multiple transformări funcționale ale mesajelor informaționale în diverse elemente de rețea de la o formă digitală la alta și de la un tip de semnale fizice (electrice) la altele.

Pentru diferite rețele de telecomunicații create în momente diferite de diferiți producători, gruparea acestor transformări funcționale este diferită. Numărul de etape și funcții identificate ale procesului de interconectare diferă, de asemenea, adesea combinate în cadrul unei anumite arhitecturi funcționale IS (TCA) în niveluri sau straturi separate. În prezent, există o serie de arhitecturi diferite care au devenit standarde internaționale deschise de facto sau de jure (în general acceptate).

Un exemplu de arhitectură cea mai faimoasă și detaliată este cea pe șapte niveluri model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise(EMVOS),

propus de Organizația Internațională de Standardizare. Această arhitectură este axată pe descrierea implementării numai a funcțiilor de interconectare în interacțiunea IP-urilor care îndeplinesc funcțiile de procesare semnificativă a informațiilor în nodurile IS distribuite geografic (prin urmare, vom numi această arhitectură arhitectura TCS, și nu arhitectura IS).

În denumirea engleză EMVOS, afilierea acestui model este uneori accentuată interconexiuni de sisteme deschise(OSI) (OSI - Open System Interconnection) la evoluțiile IOS (ISO - Organizația Internațională de Standardizare) în formă

Trebuie remarcat faptul că în literatura în limba rusă abrevierea EMVOS este adesea descifrată ca model de referință pentru „interacțiune”, nu „interconectare” a sistemelor deschise, ceea ce este o consecință a unei traduceri inexacte a cuvântului.

„Interconectare”.

Principalul standard rus care definește principiile arhitecturii pentru interconectarea sistemelor deschise este GOST 28906–91 „Sisteme de procesare a informațiilor. Interconectarea sistemelor deschise. Model de referință de bază.” Acest standard a fost elaborat folosind metoda aplicare directă standarde MOS 7498–84, MOS 7498–84 Adaugă. 1 și le corespunde pe deplin. Recomandări similare

Conceptul de „deschidere” a sistemelor înseamnă recunoașterea reciprocă și sprijinirea standardelor de interconectare relevante și nu are legătură cu implementarea lor specifică și cu instrumentele tehnice (software) utilizate.

3. Conexiuni	Transport

4. Mediul fizic

Orez. 1. Elementele principale ale EMVOS și relația lor cu arhitectura IS

Baza EMVOS este alcătuită din patru elemente prezentate în Fig. 1, conform căreia componente ale proceselor aplicației, denumite obiecte logice de aplicație (denumite în continuare obiecte logice pentru concizie), implementează procesele de interconectare a sistemelor deschise prin conexiuni stabilite prin mediul OSI, care este înțeles ca un ansamblu de interacțiuni reale. sisteme deschise împreună cu mediul fizic pentru OSI, destinate transferului de informații între ele. Mediul fizic pentru OSI este de obicei canale de transmisie digitală de diferite naturi fizice.

Modelul de referință din mediul OSI, împreună cu o opțiune de interconectare bazată pe conexiune (folosind circuite virtuale permanente sau comutate), oferă și o opțiune de interconectare fără conexiune, care corespunde modului de funcționare datagramă a unei rețele cu comutare de pachete (fără utilizarea a circuitelor virtuale). În general, marea varietate și complexitatea funcțiilor de interconectare au condus la necesitatea împărțirii lor ierarhice în grupuri (straturi, niveluri) în cadrul unui sistem deschis și la crearea unei arhitecturi multinivel a rețelelor de telecomunicații.

Organizarea la nivel a EMVOS

Orice organizare pe mai multe niveluri a sistemelor specializate este evident redundantă și ineficientă pentru condiții specifice de aplicare, dar simplifică semnificativ construcția sistemelor deschise ( uz public), concepute pentru a funcționa într-o varietate de condiții și constând din multe elemente care îndeplinesc coordonat funcțiile nivelurilor individuale, fiind dezvoltate de diverși producători independenți.

Când decideți unde trebuie trasate granițele dintre niveluri

și pe câte niveluri ar trebui să existe, dezvoltatorii EMVOS s-au bazat pe anumite principiile împărțirii pe niveluri, principalele fiind următoarele:

numărul de niveluri nu trebuie să fie prea mare; Limita dintre niveluri ar trebui trasată în locul în care este descrierea serviciilor

este cel mai simplu, numărul de operațiuni peste graniță este minim și există deja o interfață standard adecvată;

ar trebui create niveluri separate pentru a îndeplini funcții specifice care diferă în procesele sau soluțiile tehnice care le implementează;

nivelurile să fie formate din funcții ușor de localizat, asigurând posibilitatea reactualizării lor indiferent de funcțiile nivelurilor învecinate;

pentru fiecare nivel ar trebui să creați interfețe doar cu nivelurile superioare și inferioare;

Este posibil să se formeze subniveluri într-un singur nivel în cazul în care acest lucru este cerut de anumite tipuri de servicii (trebuie furnizată capacitatea de a ocoli subnivelurile).

Ghidat de aceste principii, EMVOS a identificat șapte niveluri, de obicei enumerate de sus în jos:

Nivelul 7 – strat de aplicare;

Nivelul 6 – prezentarea sau reprezentativitatea datelor (stratul de prezentare); Nivelul 5 – stratul de sesiune;

Nivelul 4 – transport (stratul de transport);

Nivelul 3 – rețea (stratul de rețea);

Nivelul 2 – legătura de date sau canal (stratul de legătură de date); Nivelul 1 – fizic (stratul fizic).

Descrierea nivelurilor EMVOS se bazează pe o serie de concepte formalizate enumerate mai jos, cu explicații scurte:

Un protocol este un set de reguli pentru interacțiunea obiectelor logice egale (diverse sisteme deschise).

Interfață încrucișată– un set de reguli pentru interacțiunea obiectelor logice ale nivelurilor învecinate atunci când furnizează N-servicii obiectelor de nivel (N +1).

Principalele funcții ale tuturor nivelurilor sunt:

selectarea protocolului; stabilirea și încetarea conexiunii;

multiplexarea și divizarea conexiunilor; transmiterea de date normale (obișnuite); transmiterea de date urgente (extraordinare) (cu prioritate);

controlul fluxului de date (latențe, viteză și dimensiunea PDU); segmentarea (asamblarea) sau blocarea (deblocarea) datelor; organizarea secvenței de date (numerotare); protecția erorilor (corectarea, detectarea și resetarea și/sau recurența);

rutare (adresarea și distribuirea fluxurilor de date).

Diferențele în compoziția acestor funcții și a acestora parametrii cantitativi pentru nivelurile individuale sunt caracteristici distinctive ale tehnologiilor de rețea reale care nu coincid pe deplin cu EMVOS.

Adesea, un set de protocoale organizat ierarhic la diferite niveluri ale tehnologiilor de rețea specifice se numește stivă de protocoale.

Important pentru evaluarea cantitativă a rezultatelor furnizării de servicii N este sarcina parametrii de calitate a serviciului, principalele fiind:

parametrii de întârziere a transmiterii informațiilor; parametrii de distorsiune a informațiilor; parametrii de pierdere a informațiilor; parametrii de adresare incorecți;

parametrii de securitate de la accesul neautorizat.

Practic, acești parametri sunt probabilistici (medii sau marginali). Determinarea relației acestor parametri cu parametrii protocolului, resursele disponibile și condițiile de interferență este sarcina principală în evaluarea calității tehnologiilor de rețea.

Valorile parametrilor de calitate a serviciilor de la nivelurile inferioare influențează valorile parametrilor de calitate ai serviciilor de la nivelurile superioare. În cele din urmă, valorile parametrilor de calitate a serviciului de nivel superior determină calitatea serviciului (QoS - Quality of Service) furnizat de rețeaua de comunicații în persoana anumitor servicii de rețea.

Model de referință OSI (Open System Interconnection).

Protocoale

Aplicat

Reprezentant

Sesiune

Transport



Nivel de legătură
date (canal)
Fizic

Mediu de transmisie (cablu de cupru, cablu optic, radio)

Stratul fizic

Stratul fizic se ocupă cu transmiterea de biți prin canale de comunicații fizice, cum ar fi cablul coaxial, pereche răsucită,

cablu de fibră optică sau circuit teritorial digital. Acest nivel este legat de caracteristicile mediilor fizice de transmisie a datelor, cum ar fi lățimea de bandă, imunitatea la zgomot, impedanța caracteristică și altele. La același nivel, sunt determinate caracteristicile semnalelor electrice care transmit informații discrete, de exemplu, abruptul marginilor impulsurilor, nivelurile de tensiune sau curent ale semnalului transmis, tipul de codificare și viteza de transmisie a semnalului. În plus, aici sunt standardizate tipurile de conectori și scopul fiecărui contact.

Funcțiile stratului fizic sunt implementate în toate dispozitivele conectate la rețea. Pe partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de adaptorul de rețea sau portul serial.

Un exemplu de protocol de nivel fizic este specificația l0-Base-T a tehnologiei Ethernet, care definește cablul utilizat ca o pereche răsucită neecranată de categoria 3 cu o impedanță caracteristică de 100 ohmi, un conector RJ-45, lungime maxima segment fizic de 100 de metri, cod Manchester pentru reprezentarea datelor în cablu, precum și alte caracteristici ale mediului și semnale electrice.

Stratul de legătură de date

Stratul fizic transferă pur și simplu biți. Aceasta nu ține cont de faptul că în unele rețele în care liniile de comunicație sunt utilizate (partajate) alternativ de mai multe perechi de calculatoare care interacționează, mediul fizic de transmisie poate fi ocupat. Prin urmare, una dintre sarcinile stratului Data Link este de a verifica disponibilitatea mediului de transmisie. O altă sarcină a stratului de legătură este implementarea mecanismelor de detectare și corectare a erorilor. Pentru a face acest lucru, la nivelul de legătură de date, biții sunt grupați în seturi numite cadre. Stratul de legătură asigură că fiecare cadru este transmis corect prin plasarea unei secvențe speciale de biți la începutul și la sfârșitul fiecărui cadru pentru a-l distinge și, de asemenea, calculează o sumă de control prin procesarea tuturor octeților cadrului într-un anumit mod și adăugând suma de control. la cadru. Când un cadru ajunge prin rețea, receptorul calculează din nou suma de control a datelor primite și compară rezultatul cu suma de control din cadru. Dacă se potrivesc, cadrul este considerat corect și acceptat. Dacă sumele de control nu se potrivesc, se înregistrează o eroare. Stratul de legături nu numai că poate detecta erorile, ci și le poate corecta prin retransmiterea cadrelor deteriorate. Trebuie remarcat faptul că funcția de corectare a erorilor nu este obligatorie pentru stratul de legătură de date, așa că unele protocoale de la acest nivel nu o au, de exemplu, Ethernet și frame relay.

ÎN Protocoalele de nivel de legătură utilizate în rețelele locale conțin o anumită structură de conexiuni între computere și metode de adresare a acestora. Deși stratul de legătură de date asigură livrarea de cadre între oricare două noduri dintr-o rețea locală, face acest lucru numai într-o rețea cu o topologie de conexiune foarte specifică, exact topologia pentru care a fost proiectat. Topologiile tipice acceptate de protocoalele stratului de legătură LAN includ magistrala, inelul și stea, precum și structurile derivate din acestea folosind poduri și comutatoare. Exemple de protocoale de nivel de legătură sunt Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN.

ÎN În rețelele locale, protocoalele stratului de legătură sunt utilizate de computere

poduri, comutatoare și routere. În computere, funcțiile stratului de legătură sunt implementate prin eforturile comune ale adaptoarelor de rețea și driverelor acestora.

ÎN rețele globale, care rareori au o topologie obișnuită, stratul de legătură de date asigură adesea schimbul de mesaje doar între două computere învecinate conectate printr-o linie de comunicație individuală. Exemple de protocoale„punct la punct” (cum sunt adesea numite astfel de protocoale) poate servi drept protocoale PPP și LAP-B utilizate pe scară largă. În astfel de cazuri, facilitățile de nivel de rețea sunt utilizate pentru a livra mesaje între nodurile finale din întreaga rețea. Așa sunt organizate rețelele X.25. Uneori, în rețelele globale, este dificil să izolați funcțiile stratului de legătură în forma lor pură, deoarece acestea sunt combinate cu funcțiile stratului de rețea în același protocol. Exemple ale acestei abordări includ protocoalele ATM și tehnologia frame relay.

ÎN În general, stratul de legătură de date este un set foarte puternic și complet de funcții pentru trimiterea de mesaje între nodurile rețelei. În unele cazuri, protocoalele de nivel de legătură se dovedesc a fi vehicule de transport autonome și pot permite protocoalelor de nivel de aplicație sau aplicațiilor să funcționeze direct deasupra acestora, fără a implica mijloacele rețelei și straturile de transport. De exemplu, există o implementare a protocolului de gestionare a rețelei SNMP direct prin Ethernet, deși în mod implicit acest protocol rulează peste protocolul de rețea IP și protocolul de transport UDP. Desigur, utilizarea unei astfel de implementări va fi limitată - nu este potrivită pentru rețelele compozite tehnologii diferite, de exemplu Ethernet și X.25, și chiar și pentru o astfel de rețea,

V în care Ethernet este folosit în toate segmentele, dar între segmente există conexiuni în formă de buclă. Dar într-o rețea Ethernet cu două segmente conectată printr-o punte, implementarea SNMP peste nivelul de legătură de date va fi destul de funcțională.

Cu toate acestea, pentru a asigura transportul de înaltă calitate a mesajelor în rețele de orice topologie și tehnologie, funcțiile stratului de legătură nu sunt suficiente, prin urmare, în modelul OSI, soluția la această problemă este atribuită următoarelor două straturi - rețea și transport.

Stratul de rețea

Stratul de rețea servește la formarea unui sistem de transport unificat care unește mai multe rețele, iar aceste rețele pot folosi principii complet diferite pentru transmiterea mesajelor între nodurile terminale și au o structură de conexiune arbitrară. Funcțiile stratului de rețea sunt destul de diverse. Să începem să le luăm în considerare folosind exemplul combinării rețelelor locale.

Protocoalele nivelului de legătură în rețea locală asigură livrarea datelor între orice nod numai într-o rețea cu topologia standard adecvată, de exemplu, o topologie ierarhică în stea. Aceasta este o limitare foarte strictă care nu permite construirea de rețele cu o structură dezvoltată, de exemplu, rețele care combină mai multe rețele de întreprindere într-o singură rețea sau rețele foarte fiabile în care există conexiuni redundante între noduri. Ar fi posibil să se facă protocoalele de nivel de legătură mai complexe pentru a suporta conexiuni redundante în buclă, dar principiul separării responsabilităților între straturi duce la o soluție diferită. Pentru a menține, pe de o parte, simplitatea procedurilor de transfer de date pentru topologiile standard, iar pe de altă parte, pentru a permite utilizarea topologiilor arbitrare, este introdus un strat suplimentar de rețea.

La nivel de rețea, termenului de rețea în sine îi este dat un sens specific. In aceasta

În acest caz, o rețea este înțeleasă ca o colecție de calculatoare conectate între ele în conformitate cu una dintre topologiile tipice standard și care utilizează unul dintre protocoalele stratului de legătură definite pentru această topologie pentru a transmite date.

În cadrul rețelei, livrarea datelor este asigurată de nivelul de legătură de date corespunzător, dar livrarea de date între rețele este gestionată de nivelul de rețea, care acceptă capacitatea alegerea corectă traseul de transmitere a mesajelor chiar și în cazul în care structura conexiunilor dintre rețelele componente are un caracter diferit de cel adoptat în protocoalele stratului de legătură. Rețelele sunt conectate între ele prin dispozitive speciale numite routere. Un router este un dispozitiv care colectează informații despre topologia conexiunilor de rețea și, pe baza acestuia, transmite pachete de nivel de rețea către rețeaua de destinație. Pentru a transmite un mesaj de la un expeditor situat într-o rețea către un destinatar situat pe o altă rețea, trebuie să efectuați un număr de transferuri de tranzit între rețele, sau hop-uri (de la hop - jump), alegând de fiecare dată ruta corespunzătoare. Astfel, o rută este o secvență de routere prin care trece un pachet.

Problema alegerii celei mai bune căi se numește rutare, iar rezolvarea acesteia este una dintre principalele probleme ale stratului de rețea. Această problemă este complicată de faptul că calea cea mai scurtă nu este întotdeauna cea mai bună. Adesea, criteriul de alegere a unei rute este timpul de transmitere a datelor de-a lungul acestei rute; depinde de capacitatea canalelor de comunicație și de intensitatea traficului, care se poate modifica în timp. Unii algoritmi de rutare încearcă să se adapteze la schimbările de încărcare, în timp ce alții iau decizii bazate pe medii pe termen lung. Ruta poate fi selectată pe baza altor criterii, cum ar fi fiabilitatea transmisiei.

În general, funcțiile la nivel de rețea sunt mai largi decât funcțiile de transmitere a mesajelor prin conexiuni cu o structură non-standard, pe care le-am examinat acum folosind exemplul combinării mai multor rețele locale. Stratul de rețea abordează, de asemenea, provocările armonizării diferitelor tehnologii, simplificând adresarea în rețelele mari și creând bariere fiabile și flexibile în calea traficului nedorit între rețele.

Mesajele de nivel de rețea sunt de obicei numite pachete. Atunci când se organizează livrarea pachetelor la nivel de rețea, se folosește conceptul de „număr de rețea”. În acest caz, adresa destinatarului constă dintr-o parte majoră - numărul rețelei și o parte minoră - numărul nodului din această rețea. Toate nodurile din aceeași rețea trebuie să aibă aceeași parte înaltă a adresei, astfel încât termenului „rețea” la nivel de rețea i se poate da o altă definiție, mai formală: o rețea este o colecție de noduri a căror adresă de rețea conține același număr de rețea. .

La nivelul rețelei sunt definite două tipuri de protocoale. Primul tip - protocoale de rețea (protocoale rutate) - implementează mișcarea pachetelor prin rețea. Acestea sunt protocoalele care se referă de obicei atunci când oamenii vorbesc despre protocoale de nivel de rețea. Cu toate acestea, un alt tip de protocol este adesea inclus în stratul de rețea, numit protocoale de schimb de informații de rutare sau pur și simplu protocoale de rutare. Folosind aceste protocoale, routerele colectează informații despre topologia conexiunilor la internet. Protocoalele de nivel de rețea sunt implementate de modulele software ale sistemului de operare, precum și de software-ul și hardware-ul routerului.

Un alt tip de protocol operează la nivelul rețelei, care este responsabil pentru maparea adresei gazdei utilizate la nivelul rețelei la adresa rețelei locale. Astfel de protocoale sunt adesea numite protocoale de rezoluție a adresei (ARP). Uneori, ele sunt clasificate nu ca un strat de rețea, ci ca un strat de canal, deși subtilitățile clasificării nu le schimbă esența.

Exemple de protocoale de nivel de rețea sunt protocolul de internetworking stivă TCP/IP și protocolul de internetworking stivă IPX

Stratul de transport

Pe drumul de la expeditor la destinatar, pachetele pot fi corupte sau pierdute. În timp ce unele aplicații au propria lor gestionare a erorilor, există altele care preferă să se ocupe imediat de o conexiune fiabilă. Stratul Transport oferă aplicațiilor sau straturilor superioare ale stivei - aplicație și sesiune - cu transferul de date cu gradul de fiabilitate pe care acestea îl necesită. Modelul OSI definește cinci clase de servicii furnizate de stratul de transport. Aceste tipuri de servicii se disting prin calitatea serviciilor furnizate: urgență, capacitatea de a restabili comunicațiile întrerupte, disponibilitatea mijloacelor de multiplexare a conexiunilor multiple între diferite protocoale de aplicație printr-un protocol de transport comun și, cel mai important, capacitatea de a detecta și corectarea erorilor de transmisie, cum ar fi distorsiunea, pierderea și duplicarea pachetelor.

Alegerea clasei de serviciu la nivel de transport este determinată, pe de o parte, de măsura în care problema asigurării fiabilității este rezolvată de aplicațiile și protocoalele de nivel superior celui de transport, iar pe de altă parte, această alegere depinde de cat de fiabil este sistemul de transport de date in retea asigurata de straturile situate sub transport - retea, canal si fizic. Deci, de exemplu, dacă calitatea canalelor de comunicație este foarte mare și probabilitatea erorilor nedetectate de protocoalele de nivel inferior este mică, atunci este rezonabil să folosiți unul dintre serviciile de nivel de transport ușor, care nu sunt împovărate cu numeroase verificări, strângere de mână și alte tehnici pentru creșterea fiabilității. Dacă vehicule nivelurile inferioare sunt inițial foarte nesigure, este recomandabil să apelați la cel mai dezvoltat serviciu de nivel de transport, care funcționează folosind mijloacele maxime pentru detectarea și eliminarea erorilor - folosind stabilirea preliminară a unei conexiuni logice, monitorizarea livrării mesajelor folosind sume de control și ciclic. numerotarea pachetelor, stabilirea termenelor de livrare etc.

De regulă, toate protocoalele, începând de la nivelul de transport și mai sus, sunt implementate de software-ul nodurilor terminale ale rețelei - componente ale sistemelor lor de operare în rețea. Exemple de protocoale de transport includ protocoalele TCP și UDP ale stivei TCP/IP și protocolul SPX al stivei Novell.

Protocoalele celor patru niveluri inferioare sunt denumite în general transport de rețea sau subsistem de transport, deoarece rezolvă complet problema transportului mesajelor cu un anumit nivel de calitate în rețelele compuse cu o topologie arbitrară și diverse tehnologii. Celelalte trei niveluri superioare rezolvă problema furnizării de servicii de aplicații bazate pe subsistemul de transport existent.

Stratul de sesiune

Stratul Sesiune oferă controlul dialogului: înregistrează ce parte este activă în prezent și oferă instrumente de sincronizare. Acestea din urmă vă permit să introduceți puncte de control în transferuri lungi, astfel încât, în caz de eșec, să vă puteți întoarce la ultimul punct de control, mai degrabă decât să începeți totul de la capăt. În practică, puține aplicații folosesc stratul de sesiune și este rar implementat ca protocoale separate, deși funcțiile acestui strat sunt adesea combinate cu funcțiile stratului de aplicație și implementate într-un singur protocol.

Nivel reprezentativ

Stratul Prezentare se ocupă de forma de prezentare a informațiilor transmise prin rețea, fără a modifica conținutul acesteia. Datorită stratului de prezentare, informațiile transmise de stratul de aplicație al unui sistem sunt întotdeauna înțelese de stratul de aplicare al altui sistem. Cu ajutorul acestui strat, protocoalele stratului de aplicație pot depăși diferențele sintactice în reprezentarea datelor sau diferențele în codurile de caractere, cum ar fi codurile ASCII și EBCDIC. La acest nivel se poate realiza criptarea și decriptarea datelor, datorită cărora se asigură secretul schimbului de date pentru toate serviciile aplicației simultan. Un exemplu de astfel de protocol este protocolul Secure Socket Layer (SSL), care oferă mesaje securizate pentru protocoalele stratului de aplicație din stiva TCP/IP.

Stratul de aplicare

Stratul de aplicație este de fapt doar un set de diferite protocoale care permit utilizatorilor rețelei să acceseze resurse partajate, cum ar fi fișiere, imprimante sau pagini Web hipertext, și să colaboreze, cum ar fi prin protocolul de e-mail. Unitatea de date pe care stratul de aplicație operează este de obicei numită mesaj.

Există o varietate foarte mare de servicii de nivel de aplicație. Să luăm ca exemplu cel puțin câteva dintre cele mai comune implementări ale serviciilor de fișiere: NCP în sistemul de operare Novell NetWare, SMB în Microsoft

Windows NT, NFS, FTP și TFTP sunt incluse în stiva TCP/IP.

Pentru ușurința modernizării, sistemele informatice complexe sunt realizate cât mai deschis posibil, adică adaptate pentru a face modificări în anumite părți a sistemului, păstrând în același timp părțile rămase neschimbate. În ceea ce privește rețelele de calculatoare, implementarea conceptului de deschidere a dus la apariția Modelului de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSIRM), propus de Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO – International Standard Organization). Acest model descrie principii generale, reguli, acorduri care asigură interacțiunea sisteme informaticeși numite protocoale.

O rețea de informații în EMVOS este considerată ca un set de funcții (protocoale), care sunt împărțite în grupuri numite niveluri. Este împărțirea în niveluri care permite modificarea mijloacelor de implementare a unui nivel fără a restructura mijloacele altor niveluri, ceea ce simplifică și reduce semnificativ costul de modernizare a mijloacelor pe măsură ce tehnologia se dezvoltă.

Există șapte niveluri de EMVOS

La nivel fizic, informațiile sunt prezentate sub formă de semnale electrice sau optice, formele semnalului sunt convertite, parametrii mediilor fizice de transmisie a datelor sunt selectați, iar informațiile sunt transmise prin medii fizice.

La nivel de legătură, datele sunt schimbate între nodurile rețelei vecine, adică noduri conectate direct prin conexiuni fizice fără alte noduri intermediare. Rețineți că pachetele stratului de legătură sunt de obicei numite cadre.

La nivel de rețea, pachetele sunt formate conform regulilor acelor rețele intermediare prin care trece pachetul original, iar pachetele sunt direcționate, adică. determinarea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele. Cu alte cuvinte, rutarea se reduce la formarea de canale logice. Un canal logic este o conexiune virtuală între două sau mai multe obiecte din stratul de rețea care permite schimbul de date între aceste obiecte. Conceptul de canal logic nu corespunde neapărat conexiunii fizice a liniilor de date între punctele conectate. Acest concept a fost introdus pentru a abstractiza din implementare fizică conexiuni. O altă funcție importantă a stratului de rețea după rutare este de a controla sarcina în rețea pentru a preveni aglomerația care afectează negativ funcționarea rețelei.

Stratul de transport asigură comunicarea între punctele finale (spre deosebire de stratul de rețea anterior, care asigură transferul de date prin componentele rețelei intermediare). Funcțiile stratului de transport includ multiplexarea și demultiplexarea (asamblarea/dezasamblarea mesajelor în pachete la punctele finale), detectarea și eliminarea erorilor în datele transmise și setarea nivelului necesar de servicii (de exemplu, viteza de transmisie ordonată și fiabilitatea).

La nivel de sesiune se determină tipul de comunicare (duplex sau semi-duplex), începutul și sfârșitul sarcinilor, secvența și modul de schimb de cereri și răspunsuri ale partenerilor care interacționează.

La nivel de prezentare sunt implementate functii de prezentare a datelor (codare, formatare, structurare). De exemplu, la acest nivel, datele alocate pentru transmitere sunt convertite de la un cod la altul, în special, în scopul criptării.

La nivel de aplicație, datele care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în mesaje.

În cazuri specifice, poate fi necesar să se implementeze doar o parte din funcțiile denumite, apoi, în consecință, rețeaua va conține doar o parte din niveluri. Astfel, în rețelele LAN simple (neramificate) nu este nevoie de facilități de rețea și nivel de transport. În același timp, complexitatea funcțiilor stratului de legătură face recomandabilă împărțirea acestuia în două subniveluri în LAN:

· control acces canal (MAC - Medium Access Control);
· Controlul legăturii logice (LLC - Logical Link Control). Substratul LJLC, spre deosebire de substratul MAC, include unele dintre funcțiile stratului de legătură care sunt independente de caracteristicile mediului de transmisie.

Transmiterea datelor prin rețele ramificate are loc folosind încapsularea/decapsularea porțiunilor de date. Astfel, un mesaj care ajunge la nivelul de transport este împărțit în segmente, care primesc anteturi și sunt transmise la nivelul de rețea.

Un segment este de obicei numit pachet de nivel de transport. Stratul de rețea organizează transferul de date prin rețele intermediare. Pentru a face acest lucru, segmentul poate fi împărțit în părți (pachete) dacă rețeaua nu acceptă transmiterea de segmente întregi. Pachetul este furnizat cu propriul antet de rețea (adică segmentul este încapsulat într-un pachet de nivel de rețea). La transmiterea între nodurile LAN intermediare, pachetele trebuie încapsulate în cadre cu posibilă divizare a pachetelor. Receptorul decapsulează segmentele și reconstruiește mesajul original.

Există șapte niveluri de EMVOS.

Echipamente pentru posturi de lucru în sisteme automate de proiectare și control.

Ca instrumente de procesare a datelor în sistemele CAD moderne, este pe scară largă

Ei folosesc stații de lucru, servere și computere personale. Utilizarea computerelor mari, inclusiv a supercomputerelor, este necaracteristică, deoarece acestea sunt scumpe și raportul lor performanță-preț este semnificativ mai mic decât cel al serverelor și al multor stații de lucru. O stație de lucru este creată pe baza stațiilor de lucru sau a computerelor personale.

Compoziția tipică a dispozitivelor stației de lucru: un computer cu unul sau mai multe microprocesoare, disc, memorie RAM și memorie cache și magistrale care servesc

Pentru interconectarea dispozitivelor; dispozitive de intrare/ieșire, inclusiv cel puțin o tastatură, mouse, afișaj; În plus, stația de lucru poate include o imprimantă, un scanner, un plotter (plotter) și alte dispozitive periferice.

În funcție de scop, există posturi de lucru pentru proiectant, posturi de lucru pentru tehnolog, posturi de lucru pentru manager de proiect etc. Acestea pot diferi în ceea ce privește compoziția dispozitivelor periferice și caracteristicile computerului. Stațiile de lucru ale designerului (stații de lucru grafice) folosesc monitoare raster cu tuburi color. Digitizerele, scanerele, imprimantele, plotterele pot face parte dintr-o stație de lucru automatizată sau partajate de utilizatorii mai multor stații de lucru ca parte a unei rețele locale.

Periferice.

Digitizerele și scanerele sunt folosite pentru a introduce informații grafice din documentele existente în CAD. Digitizatorul este utilizat pentru introducerea manuală. Arată ca o tablă de desen; un cursor se mișcă de-a lungul plăcii sale electronice, pe care se află vizorul și panoul de butoane. Cursorul are o conexiune electromagnetică cu o rețea de conductori în placa electronică. Când apăsați un buton la o anumită poziție a cursorului, informațiile despre coordonatele acestei poziții sunt stocate în memorie. În acest fel, se poate efectua tăierea manuală a desenelor. Pentru a introduce automat informații din documente text sau grafice existente, se folosesc scanere cu plată sau tip broșă. Metoda de citire optică. Capul de scanare conține lentile cu autofocalizare din fibră optică și fotocelule. Rezoluția în diferite modele variază de la 300 la 800 de puncte pe inch (acest parametru este adesea denumit dpi). Informațiile citite sunt în formă raster, software Scannerul îl prezintă într-unul dintre formatele standard, de exemplu TIFF, GIF, PCX, JPEG, iar pentru procesarea ulterioară poate efectua vectorizare - conversia informațiilor grafice în formă vectorială, de exemplu în format DXF. Imprimantele și plotterele sunt folosite pentru a scoate informații. Primul dintre ele se concentrează pe primirea documentelor de format mic (A3, A4), al doilea - pe transmiterea de informații grafice pe suporturi de format larg. Rezoluția tipică a imprimantelor și plotterelor este de 300 dpi, dar acum a fost mărită la 720 dpi. În dispozitivele moderne, controlați

Este realizat de microprocesoare încorporate. Timpul tipic de ieșire pentru o imagine monocromă în format A1 este de 2...7 minute, pentru o imagine color - de 2 ori mai lung.

Componentele software-ului matematic. Cerințe pentru modele matematice și metode numerice în CAD

Analiza MO include modele matematice, metode numerice și algoritmi pentru efectuarea procedurilor de proiectare. Componentele MO sunt determinate de un aparat matematic de bază specific fiecărui nivel de proiectare ierarhic. La nivel micro, modelele matematice tipice sunt reprezentate de ecuații cu diferențe parțiale împreună cu condiții la limită. Aceste modele, numite distribuite, includ multe ecuații ale fizicii matematice. Obiectele de studiu aici sunt domeniile mărimi fizice, care este necesar la analizarea rezistenței structurilor de construcție sau a pieselor de inginerie, studierea proceselor în medii lichide, modelarea concentrațiilor și fluxurilor de particule în dispozitive electronice etc.. Numărul de medii diferite studiate împreună (număr de piese, straturi de material, fazele de agregare) în modelele practic la nivel micro utilizate nu pot fi mari din cauza dificultăților de calcul. Este posibil să se reducă dramatic costurile de calcul în medii cu mai multe componente doar prin aplicarea unei abordări diferite a modelării, bazată pe adoptarea anumitor ipoteze. Ipoteza exprimată prin discretizarea spațiului ne permite să trecem la modele la nivel macro.

Modelele la nivel macro, numite și cele concentrate, sunt sisteme de ecuații diferențiale algebrice și obișnuite, deoarece singura variabilă independentă aici este timpul. Simplificarea descrierii componentelor (pieselor) individuale face posibilă studierea modelelor de proces în dispozitive, instrumente și unități mecanice, numărul de componente în care poate ajunge la câteva mii. În cazurile în care numărul de componente din sistemul studiat depășește un anumit prag, complexitatea modelului de sistem la nivel macro devine din nou excesivă. Prin urmare, acceptând ipotezele adecvate, acestea trec la nivel funcțional-logic. La acest nivel, aparatul funcțiilor de transfer este utilizat pentru studiul proceselor analogice (continue) sau aparatul logicii matematice și mașinilor cu stări finite, dacă obiectul de studiu este un proces discret, adică un proces cu o mulțime discretă.

afirmă, în sfârșit, pentru a studia obiecte și mai complexe, dintre care exemple pot fi întreprinderile de producție și asocierile lor, sistemele și rețelele informatice, sistemele sociale și alte obiecte similare, este posibil să se utilizeze și alte abordări , de exemplu plasele Petri. Aceste modele aparțin nivelului sistemului de modelare.

Principalele cerințe pentru MO sunt cerințele de adecvare, acuratețe și eficiență. Un model reflectă întotdeauna doar aproximativ unele proprietăți ale unui obiect. Adecvarea apare dacă modelul reflectă proprietățile specificate ale obiectului

cu o precizie acceptabilă. Acuratețea este înțeleasă ca gradul de corespondență dintre Estimările acelorași proprietăți ale obiectului și ale modelului. Eficiența costurilor (eficiența de calcul) este determinată de costul resurselor necesare implementării modelului. Deoarece CAD folosește modele matematice, ceea ce urmează va fi despre caracteristicile modelelor matematice, iar eficiența va fi caracterizată de costul timpului și memoriei calculatorului. Adecvarea este evaluată printr-o listă de proprietăți reflectate și zone de adecvare. Regiunea de adecvare este regiunea din spațiul parametrilor în care erorile de model rămân în limite acceptabile.

Structura suportului tehnic. Cerințe pentru suport tehnic.

Suport tehnic CAD include diverse mijloace tehnice (hardware) utilizate pentru efectuarea automată

Design, și anume calculatoare, dispozitive periferice, echipamente de rețea, precum și echiparea unor sisteme auxiliare (de exemplu, de măsurare) care susțin proiectarea.

Mijloacele tehnice utilizate în CAD trebuie să asigure:

1) implementarea tuturor procedurilor de proiectare necesare pentru care este disponibil un software adecvat;

2) interacțiunea dintre designeri și calculatoare, suport pentru modul interactiv de operare;

3) interacțiunea dintre membrii echipei care lucrează la un proiect comun. Prima dintre aceste cerințe este îndeplinită dacă există un CAD calculatoareși sisteme cu performanță suficientă și capacitate de memorie. A doua cerință se referă la interfața cu utilizatorul și este îndeplinită prin includerea instrumentelor convenabile de intrare-ieșire a datelor și, mai ales, a dispozitivelor de schimb de informații grafice în sistemul CAD. A treia cerință determină integrarea hardware-ului CAD într-o rețea de calculatoare.

Ca urmare, structura generală a sistemului CAD este o rețea de noduri interconectate printr-un mediu de transmisie a datelor. Noduri (stații

Date) sunt stații de lucru de proiectant, adesea numite stații de lucru automatizate (AWS) sau stații de lucru

(WS - Workstation), pot fi și computere mari (mainframe), periferice individuale și dispozitive de măsurare. În stația de lucru trebuie să existe mijloace pentru interfața designerului cu computerul. În ceea ce privește puterea de calcul, aceasta poate fi distribuită între diferite noduri ale unei rețele de calculatoare.

Mediul de transmisie a datelor este reprezentat de canale de transmisie a datelor constând din linii de comunicație și echipamente de comutare.

În fiecare nod, puteți selecta echipament terminal de date (DTE), care efectuează anumite lucrări de proiectare, și echipament de terminare a canalului de date (DTE), destinat conectării DTE cu mediul.

Transfer de date. De exemplu, un computer personal poate fi considerat un DTE, iar o cartelă de rețea introdusă în computer poate fi considerată un ADC. Canalul de transmisie a datelor este un mijloc de schimb de date bidirecțional, care include un ADC și o linie de comunicație. O linie de comunicație este o parte a mediului fizic utilizat pentru a propaga semnale într-o direcție specifică; Exemple de linii de comunicație includ cablul coaxial, fire de pereche răsucite și linia de comunicație cu fibră optică (FOCL). Strâns legat este conceptul de canal (canal de comunicare), care este înțeles ca un mijloc de transmisie unidirecțională a datelor. Un exemplu de canal de comunicație ar putea fi o bandă de frecvență alocată unui transmițător în comunicațiile radio. Într-o anumită linie se pot forma mai multe canale de comunicare, fiecare dintre ele transmite propriile sale informații. În acest caz, ei spun că linia este împărțită între mai multe canale.

Model de referință pentru interconectarea sistemelor deschise.

În ceea ce privește rețelele de calculatoare, implementarea conceptului de deschidere a dus la apariția Modelului de referință pentru interconectarea sistemelor deschise (OSIRE), propus de Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO - International

Organizație standard). Acest model oferă o descriere a principiilor generale, regulilor și acordurilor care asigură interacțiunea sistemelor informaționale și sunt numite protocoale. O rețea de informații în EMVOS este considerată ca un set de funcții (protocoale), care sunt împărțite în grupuri numite niveluri. Este împărțirea în niveluri care permite modificarea mijloacelor de implementare a unui nivel fără a restructura mijloacele altor niveluri, ceea ce simplifică și reduce semnificativ costul de modernizare a mijloacelor pe măsură ce tehnologia se dezvoltă.

Există șapte niveluri de EMVOS.

La nivelul de legătură de date, datele sunt schimbate între nodurile de rețea învecinate, adică noduri conectate direct prin conexiuni fizice fără alte noduri intermediare. Rețineți că pachetele stratului de legătură sunt de obicei numite cadre.

La nivel de rețea, pachetele sunt formate conform regulilor acelor rețele intermediare prin care trece pachetul original, iar pachetele sunt rutate, adică definirea și implementarea rutelor de-a lungul cărora sunt transmise pachetele.

La nivel reprezentativ sunt implementate functii de prezentare a datelor (codare, formatare, structurare).

La nivel de aplicație, datele care urmează să fie transmise prin rețea sunt determinate și formatate în mesaje.