Arhitectura rețelei
Această intrare sau secțiune privind telecomunicațiile nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
O arhitectură de rețea , în contextul rețelelor de telecomunicații , este un tip de arhitectură software care descrie complexul funcțiilor logice ale rețelei în sine, adică modul în care acestea sunt structurate și interconectate între ele. În special, arhitecturile de rețea sunt organizate la niveluri sau straturi , fiecare dintre acestea furnizând serviciile sau funcționalitățile necesare la nivelul superior sau inferior, incluzând de fapt conceptul de arhitectură la nivelul infrastructurii fizice , adică la nivelul interconectărilor dintre terminale ( gazdă ), sau așa-numita topologie de rețea.
Acest set de funcții nu sunt în mare parte vizibile sau perceptibile de către utilizatorul final, adică în terminal, care vede doar interfața utilizatorului cu aplicația și o parte a întregii infrastructuri fizice, dar sunt ascunse în cadrul software - ului. un terminal de rețea ( client gazdă sau server ) sau noduri de comutare interne sau în interfețele de transmisie respective de-a lungul legăturilor fizice de rețea.
Descriere
De obicei, fiecare strat reprezintă o abstractizare a unuia sau mai multor aspecte sau funcționalități ale rețelei, stratul superior reprezentând stratul care implică procesele aplicației de rețea, în timp ce cel inferior este cel referitor la transmiterea informațiilor pe canalul de comunicare fizic. Motivul pentru care există diverse funcționalități ale rețelei este că transmiterea simplă pe canalul fizic nu este tot ceea ce este necesar pentru o comunicare eficientă și fiabilă între doi sau mai mulți utilizatori (datorită mijloacelor de transmisie partajate între utilizatori, necesității de rutare în comutarea nodurilor interne etc ...) având astfel nevoie de alte funcții pentru a depăși chiar și fiabilitatea canalului.
Regulile și convențiile utilizate în dialogul dintre straturile omoloage sunt cunoscute ca protocoale de rețea care reprezintă implementarea logică a funcțiilor diferitelor straturi de rețea. Din punct de vedere istoric, în implementarea rețelelor fizice, mai degrabă decât „subdivizarea” diferitelor funcționalități ale rețelei în straturi într-un mod de sus în jos , a fost vorba de adăugarea funcționalității (de jos în sus ) sub formă de protocoale în diferite straturi suplimentare pentru a face pentru defecte, neajunsuri și probleme și astfel obțineți o comunicare eficientă și fiabilă pornind de la rețelele locale, mărind dimensiunea întregii rețele până la rețeaua actuală de internet .
Un set de straturi și protocoale este, prin urmare, pur și simplu numit arhitectură de rețea .
Structura și funcția
Toate arhitecturile de rețea sunt stratificate. Stratul n de pe o gazdă efectuează o comunicare logică cu stratul n de pe o altă gazdă care vizează schimbul de informații . Regulile și convențiile care guvernează conversația sunt denumite în mod colectiv protocolul de nivel n . Entitățile ( procesele ) care desfășoară această conversație între două niveluri n se numesc entități peer (entități la nivel de frate). În cazul rețelelor comutate de pachete , dialogul între două entități pe nivel n se realizează prin schimbul de PDU ( Protocol Data Unit ) sau pachet compus din datele utile sau sarcina utilă ( SDU Service Data Unit ) și nivelul de antet specific ( PCI Protocol Control Information sau header ) sau informațiile suplimentare despre servicii ( overhead ) asociate cu protocolul în sine (dacă headerul este adăugat la sfârșitul SDU se numește trailer ).
Schimbul de informații între două entități peer este în realitate doar rezultatul unei comunicări logice între cele două niveluri. În realitate, la nivel fizic nu există un transfer direct de date de la nivelul n al gazdei 1 la nivelul n al gazdei 2 : în transmisie, fiecare nivel al gazdei 1 transmite datele și informațiile de control la nivelul subiacent. La nivelul 1 există mediul fizic sau canalul prin care datele sunt transferate de la gazda 1 la gazda 2 . În recepție, adică, când ajunge la gazda 2 , datele sunt transmise de la fiecare nivel (începând de la nivelul 1) la cel mai înalt până când atinge nivelul aplicației.
Fiecare nivel n comunică cu n + 1 direct sau cu n-1 inferior printr-o interfață numită interfață SAP ( punct de acces la serviciu ) și identificată printr-o adresă unică (adresă SAP) care este utilă pentru a înțelege la ce nivel sau nivel de destinație este adresată pachetului, în timp ce SDU ( Service Data Unit ) este termenul folosit pentru a indica datele schimbate prin aceste interfețe.
Fiecare nivel se va ocupa apoi de formarea pachetului respectiv ( încadrare ) delimitându-l de celelalte. Fiecare nivel oferă, în general, un câmp de date sau un SDU de lungime variabilă cu o limită maximă de date ( MTU Maximum Transmission Unit ), operând astfel orice fragmentare sau segmentare pe pachete prea lungi și, adesea, și o limită minimă, operând orice agregări sau umpluturi suplimentare ( umplutură ) pe pachete prea scurte. Antetul este evident întotdeauna fix, conținând informații esențiale de serviciu ale protocolului respectiv. În unele cazuri, totuși, lungimea sarcinii utile poate fi fixată, dar întotdeauna supusă unei posibile fragmentări și căptușeli. Arhitectura de rețea include , de asemenea , multiplexarea / demultiplexarea caracteristici ale multiple conexiuni.
În transmisie, fiecare strat încapsulează pachetele de informații provenind din straturile superioare într-un nou pachet de dimensiuni din ce în ce mai mari prin adăugarea informațiilor de protocol ale stratului respectiv, astfel încât transmiterea datelor utile să fie adăugată treptat din ce în ce mai multe informații suplimentare sau informații despre overhead : pentru fiecare funcționalitate introdusă de un protocol al unui anumit strat, se adaugă un câmp de date overhead respectiv în antetul noului pachet. Cu cât numărul de niveluri și protocoale este mai mare, cu atât este mai mare cheltuielile totale finale și cu atât este mai mare intervalul sau debitul pe canalul fizic, dar cu atât este mai mică puterea relativă bună, aceasta este informația utilă comparativ cu debitul total.
La recepție, are loc procesul invers: pornind de la cele mai scăzute niveluri, fiecare protocol recunoaște și analizează antetul respectiv al pachetului primit, efectuează funcțiile de control sau procesare în sarcină (realizând astfel comunicarea logică-egală între protocoalele omoloage ale diferitelor dispozitive) și, în cele din urmă, trece pachetul rămas la protocolul de nivel superior, care pentru ei este propriul PDU și așa mai departe până la nivelul sau nivelul țintă. În esență, prin urmare, în transmisie, adăugarea informațiilor de protocol pentru fiecare strat pregătește respectivul strat de recepție de protocol într-o manieră duală pentru performanța serviciului atribuit acestuia pe fiecare pachet de date trimis folosind informațiile generale.
Într-un anumit sens, prin urmare, se poate spune că informațiile generale suplimentare datorate antetului sau PCI ale pachetelor sunt însăși esența rețelelor telematice în ceea ce privește arhitectura: de fapt, toate funcțiile / operațiile de procesare și procesare sunt asociate cu ei.controlul în recepție pentru a obține o comunicare eficientă și fiabilă între două procese de rețea.
Arhitectura logică a rețelei include toate nivelurile și protocoalele conexe într-o singură schemă generală, dar nu neapărat toate acestea fac întotdeauna parte din funcționalitatea fiecărui sistem de telecomunicații dintr-o rețea de telecomunicații: unele niveluri cu protocoalele lor pot fi de fapt implementate numai pe plan intern comutarea nodurilor rețelei, în timp ce altele pot fi implementate numai pe noduri externe sau pe terminale gazdă .
Adesea, în implementarea reală a unei rețele de telecomunicații, mecanismul de încapsulare permite cuplarea mai multor protocoale din același strat în soluții ad hoc care oferă anumite avantaje în situația particulară de interes ( tunelare ).
Beneficii
Comparativ cu o implementare cu un singur bloc , un design bun al arhitecturii de rețea stratificate și a interfețelor conexe are următoarele avantaje:
- ușurința organizării și implementării setului de funcții de rețea grație segmentării și subdivizării acestora în subprobleme (niveluri) mai simple apoi implementate sub formă de protocoale în cadrul fiecărui nivel;
- minimizați numărul de informații care trebuie transferate;
- ușurința gestionării în cazul analizei unor defecțiuni;
- simplitatea dezvoltării sau posibilitatea modificării implementării nivelului cu unul mai actual și mai eficient care oferă aceleași servicii.
Modele standardizate
În general, tipurile de arhitecturi de rețea la nivel de aplicație pot fi client-server și peer-to-peer . Această distincție se referă de obicei la acțiunile sau rolurile particulare îndeplinite de doi agenți ai unei comunicații sau de două terminale de rețea.
Un model standardizat de arhitectură de rețea pentru rețele de calculatoare este modelul ISO / OSI, în timp ce din punct de vedere al protocolului, adică implementare, un exemplu este dat de suita de protocol Internet .
Elemente conexe
- Pachet (rețele)
- Împachetat
- Comutare de pachete
- Model OSI
- Sistem client / server
- De la persoană la persoană
- Teoria cozilor
linkuri externe
- Note de curs Universitatea din Sannio - Introducere în rețelele de telecomunicații ( PDF ), pe ing.unisannio.it .
