Хорошо

Основы Datacom - концепция иерархической модели

Последний ответ окт 05, 2021 09:22:15 227 2 7 0 0

Иерархическая архитектура относится к разделению компонентов системы на различные уровни. Компоненты на каждом уровне должны оставаться связными и иметь примерно одинаковый уровень абстракции. Каждый слой должен оставаться связанным со слоями под ним.

Наслоение основано на объектно-ориентированном подходе и представляет собой концепцию дизайна более высокого уровня. В развитии технологий разработки программного обеспечения есть много отличных идей и шаблонов. Эти идеи и шаблоны объединяют практический опыт и мудрость бесчисленных программистов и составляют суть разработки программного обеспечения. Многие из этих идей имеют важное руководство для проектирования иерархической архитектуры. Ниже описаны идеи, которыми руководствуются исследования в этой статье, и принципы, которым следует эта архитектура.

Преимущества иерархической архитектуры

(1) Профессиональное разделение обязанностей для разработчиков, чтобы сосредоточиться на понимании определенного уровня. Поскольку уровень вызывает только программный интерфейс, предоставляемый смежным уровнем, интерфейсы уровня и интерфейсы смежного уровня должны быть четко и полностью определены. При разработке уровня разработчики могут сосредоточиться на функциях и технологиях, используемых этим уровнем.

(2) Реализацию исходной иерархии легко заменить новой реализацией. Если услуги (интерфейсы), предоставленные до и после замены, одинаковы, замена может быть выполнена. Во время разработки системы функциональные требования постоянно меняются, и мы можем заменить существующие уровни для удовлетворения новых требований.

(3) Уменьшается зависимость между системами. Например, если услуга на уровне логики услуги изменяется, программы на двух других уровнях, а именно на уровне представления и уровне доступа к данным, изменять не нужно. Это значительно снижает зависимость между уровнями системы.

(4) Облегчает повторное использование. При полном использовании существующих функциональных программных компонентов идентифицированные уровни с относительно независимыми функциями применяются к новой системе.

Разработка: Во время разработки новой системы сосредоточьтесь на выявлении и реализации определенных сервисных функций прикладной системы, сокращении периода разработки системы и повышении качества системы.

Недостатки иерархической архитектуры

(1) Устранены каскадные проблемы. В некоторых сложных сервисах из-за изменения бизнес-процесса необходимо изменить все уровни.

(2) Проблемы с производительностью. Это прямая и простая операция, которую необходимо передавать по всей системе слой за слоем, что снижает производительность и увеличивает сложность разработки.

Согласно предыдущему анализу, многоуровневая архитектура имеет много преимуществ и недостатков. На практике мы должны сбалансировать достоинства и недостатки.

Подбираем оптимальное решение, подходящее под конкретный проект.

 

Функции каждого уровня в эталонной модели OSI следующие:

Модель OSI

Слой

Блок данных протокола  (PDU)

Функция [19]

Слои хоста

7

Прикладной

Данные

API высокого уровня, включая

совместное использование ресурсов,

удаленный доступ к файлам

6

Представления

Трансляция данных между сетевой

службой и приложением; включая

кодировку символовсжатие данных и

шифрование/дешифрование

5

Сеансовый

Управление сеансами связи , т. е.

Непрерывный обмен информацией в

форме множественных передач в

прямом и обратном направлении

между двумя узлами.

4

Транспортный

Сегментдейтаграмма

Надежная передача сегментов данных

между точками в сети, включая

сегментациюподтверждение и

мультиплексирование


Слои медиа

3

Сетевой

Пакет

Структурирование и управление

многоузловой сетью, включая

адресациюмаршрутизацию и

контроль трафика.

2

Канальный

Кадр

Надежная передача кадров данных

между двумя узлами, соединенными

физическим уровнем

1

Физический

Битсимвол

Передача и прием необработанных

битовых потоков по физическому

носителю

 

Уровень 7 - Прикладной уровень

Когда пользователь использует браузер для открытия веб-страницы, ему необходимо использовать службу разрешения доменных имен, предоставляемую DNS, чтобы получить IP-адрес, соответствующий веб-странице, а затем загрузить содержимое веб-страницы через HTTP. Два протокола (DNS и HTTP), которые появляются в этом процессе, являются протоколами, работающими на прикладном уровне

Другие распространенные протоколы на прикладном уровне:

FTP: Протокол передачи файлов, используемый для передачи файлов между клиентом и FTP-сервером.

DHCP: Протокол динамической конфигурации хоста (DHCP). DHCP-сервер динамически выделяет IP-адреса клиентам.

POP3: Протокол приема почты, который используется для получения писем с сервера POP3.

SMTP: Протокол отправки электронной почты. Пользователи отправляют электронные письма через SMTP-сервер.

 

Уровень 6 - Уровень представления

"Представление" здесь относится к представлению данных.

Основные функции этого уровня - преобразование, сжатие и шифрование.

Наиболее распространенным протоколом шифрования, который работает на уровне представления, является Secure Sockets Layer (SSL). Протоколы шифрования не должны работать на уровне представления. Например, IPSec (безопасность интернет-протокола, безопасность интернет-протокола) работает на сетевом уровне 3-го уровня.

 

Уровень 5 - Сессионный уровень

«Сессия» можно понимать как логическое соединение между двумя прикладными процессами, посредством которого два приложения обмениваются данными в течение определенного периода времени. Роль сессионного уровня заключается в предоставлении необходимых средств для создания, управления и завершения сеансов. Эти методы обычно появляются в форме API (интерфейс прикладной программы, интерфейс прикладной программы). Общие API-интерфейсы предоставляются NetBIOS. (Сетевая базовая система ввода/вывода), удаленный вызов процедур (RPC) и Socket API.

Сессионный уровень также управляет и определяет режимы транспорта. Компьютер может передавать данные в трех режимах: Simplex, Half-Duplex и Full-Duplex.

·      Simplex: данные могут передаваться только в одном направлении.

·      Half-Duplex: данные могут передаваться в одном направлении за раз, но не могут передаваться в обоих направлениях одновременно.

·      Full-Duplex: данные могут передаваться в обоих направлениях одновременно.

 

Уровень 4 - Транспортный уровень

Транспортный уровень предоставляет услуги по передаче данных. «Передача» в данном документе относится к сквозной (End-to-End) передаче или передаче от хоста к хосту (Host-to-Host).

Двумя наиболее важными протоколами на транспортном уровне являются TCP и UDP. TCP - это протокол с установлением соединения, а UDP - протокол без установления соединения.

 

Протокол управления передачей (TCP)

TCP должен установить соединение перед передачей данных. TCP выполняет большую работу по обеспечению надежной передачи данных, включая установление, управление и завершение соединений, подтверждения и повторные передачи. Кроме того, TCP также обеспечивает сегментацию, повторную сборку и управление потоком.

 

Протокол дейтаграмм пользователя (UDP)

UDP - это простой протокол транспортного уровня, поэтому он не обеспечивает надежную передачу данных. Проще говоря, UDP инкапсулирует данные, отправленные приложением, в дейтаграмму UDP, а затем отправляет дейтаграмму на IP.

 

TCP разделяет данные, отправленные приложением, на несколько сегментов TCP соответствующего размера по мере необходимости, тогда как UDP просто упаковывает все отправленные данные в дейтаграмму UDP. Поэтому при написании программы, использующей UDP, не записывайте слишком много данных в UDP за один раз, иначе это может привести к фрагментации IP-адресов.

Поскольку может быть много приложений, использующих TCP/UDP одновременно, все они передают данные в TCP/UDP, а TCP/UDP также получает данные от IP, которые указывают на разные приложения, должен быть способ различать (идентифицировать ) приложения. Это метод мультиплексирования или демультиплексирования на основе номеров портов. Номер порта - это 16-битное двоичное целое число от 0 до 65535.

 

Мультиплексирование (Multiplexing)

Мультиплексирование означает, что когда приложение отправляет данные в TCP или UDP, TCP разделяет данные на несколько сегментов TCP, а UDP генерирует дейтаграмму UDP. Эти сегменты TCP и дейтаграммы UDP заполнены номерами портов источника и назначения, указанными приложением. Номер порта источника используется для идентификации приложения (процесса), отправляющего данные, а номер порта назначения используется для указания приложения-получателя, которое должно получать данные на машине-получателе.

 

Демультиплексирование

Демультиплексирование - это обратное мультиплексирование. Когда TCP или UDP на целевом хосте получает сегменты TCP и дейтаграммы UDP, он проверяет их номера портов назначения и распределяет данные по различным приложениям (процессам) на основе номеров портов назначения.

 

Уровень 3 - сетевой уровень

Сетевой уровень в первую очередь связан с тем, как данные передаются от одного устройства к другому. Сетевой уровень должен обеспечивать три основные функции: адрес, маршрутизацию, сегментацию и повторную сборку. Также требуются дополнительные функции, такие как обработка ошибок и диагностика.

Интернет-протокол (IP), самый важный протокол на сетевом уровне, предназначен для этих функций. В настоящее время существует две версии IP: IPv4 и IPv6. Основное отличие состоит в том, что в качестве адресов используются двоичные целые числа с разным количеством битов. IPv4 использует 32-битные двоичные адреса, а IPv6 использует 128-битные двоичные адреса. Обычно IPv4-адрес представлен четырьмя числами, разделенными точками. Значение каждого числа находится в диапазоне от 0 до 255, то есть размер одного байта, например 192.168.1.1. IPv6 представлен восемью словами (словами, 16-битный двоичный код), разделенными двоеточиями. Каждое слово представлено в шестнадцатеричной системе счисления, например, 2012:0000:4528:7D76:3C2B: 05AD:3F57:1C98.

 

Уровень 2 - Канальный уровень

Сетевой уровень связан с тем, как данные отправляются с одного устройства на другое, возможно, в локальной сети или в удаленной сети. Канальный уровень данных связан с тем, как данные отправляются в локальную сеть. На этом уровне определены технологии LAN (локальная сеть), такие как Ethernet,Token Ring, оптоволоконный распределенный интерфейс данных (FDDI) и 802.11 (WiFi).

Уровень канала передачи данных разделен на два подуровня: управление логическим каналом и управление доступом к среде передачи.

Еще одна важная концепция на уровне канала данных - это MAC-адреса, которые также называются физическими адресами, аппаратными адресами и адресами Ethernet. Каждая сетевая карта (NIC) имеет уникальный MAC-адрес. Уровень канала данных использует MAC-адрес, чтобы гарантировать правильную отправку данных на целевое устройство. MAC-адрес - это 48-битное двоичное целое число, которое обычно выражается шестью шестнадцатеричными целыми числами, разделенными дефисами, например 14-FE-B5-B0-2B-96.

 

Уровень 1: физический уровень

Физический уровень находится на нижнем уровне OSI, а все остальные уровни данных должны отправляться через физический уровень. Функции физического уровня включают:

·      Определение технических характеристик оборудования, таких как режим работы кабелей, разъемов и беспроводных приемников. Сетевые устройства, такие как сетевые карты и концентраторы, также работают на физическом уровне.

·      Кодирование и сигнализация - физический уровень преобразует двоичные 0 и 1 в компьютере в сигналы, которые могут передаваться по физическому носителю.

·      После преобразования данных в сигнал (электронный импульсный сигнал для кабеля витой пары) физический уровень отвечает за фактическую передачу и прием сигналов.

 

Концепция многоуровневого TCP/IP:

После обращения к семиуровневой иерархической модели OSI устанавливается четырехуровневая модель.

·      Прикладной уровень: соответствует прикладному уровню, уровню представления и уровню сеанса OSI.

·      Транспортный уровень: такой же, как OSI

·      Сетевой уровень: такой же, как OSI

·      Физический канальный уровень: соответствует канальному уровню и физическому уровню в OSI.

 

Обзор устройств и сетевых уровней (в семиуровневой модели OSI):

·      Ретранслятор (уровень OSI 1, устройство, расширяющее сеть на физическом уровне): внесите изменения на физическом уровне. Определите формы сигналов регулировки последовательности 0 и 1 и соответствующим образом усилите и направьте сигналы. Однако он не несет ответственности за ошибки, возникающие на уровне канала передачи данных, и все равно пересылается в случае возникновения ошибки. Ретрансляторы не могут изменять скорость передачи, могут переключаться между витыми парами и оптоволоконными кабелями, но не могут пересылать между носителями с разными скоростями. (Например, для пересылки между 100 Мбит / с и 10 Мбит / с требуется такое устройство, как мост или маршрутизатор).

·      Коммутатор моста / уровень 2 (уровень 2 OSI, устройство, соединяющее две сети на уровне канала данных): оценка производится на уровне канала данных. Идентифицирует кадры данных на уровне канала данных и восстанавливает пересылку кадров данных. (Фрейм данных временно сохраняется в памяти, а регенерированный сигнал пересылается как новый фрейм данных). Система отбрасывает неправильные кадры данных (Последовательность проверки кадров (FCS): система проверяет биты в кадрах данных в режиме циклического контроля избыточности (CRC), чтобы проверить, не повреждены ли кадры данных. Система может подключаться к сетям с разными скоростями передачи Обрабатывается на основе MAC-адреса.

·      Коммутатор/ маршрутизатор уровня 3 (уровень 3 OSI, устройство, которое соединяет две сети на сетевом уровне и пересылает пакеты): решение принимается на сетевом уровне. Определяет сетевой путь и пересылает его на адрес назначения. Он обрабатывается на основе IP-адреса.

·      Переключатели с уровня 4 на уровень 7: обработка данных с транспортного уровня на уровень приложений. На основе протоколов транспортного уровня, таких как TCP и верхнего уровня приложений, коммутаторы анализируют и обрабатывают полученные и отправленные данные.

·      Шлюз (уровень OSI 4 на уровень 7, который преобразует и пересылает данные с транспортного уровня на уровень приложений): выполняет пересылку и преобразование на уровнях 4-7. Пересылает данные и преобразует протоколы выше транспортного уровня.

Дополнение - Коммутаторы с уровня 4 на уровень 7

Уровень 4 может определить, по какому протоколу транспортного уровня передается пакет данных, используя адрес порта.

При коммутации пакеты данных передаются на основе не только MAC-адреса (коммутация уровня 2) или IP-адреса источника / получателя (маршрутизация уровня 3), но также и адреса порта TCP / UDP (адреса уровня 4). То есть коммутация уровня 4 рассматривает обработку адресов портов в дополнение к логическим адресам уровня 3. Адреса портов представляют собой разные протоколы обслуживания. Следовательно, коммутация уровня 4 включает не только физическую коммутацию, но и коммутацию услуг. Следовательно, область коммутации коммутации уровня 4 определяется IP-адресами исходной и конечной сторон, а также портами TCP и UDP. Следовательно, коммутатор уровня 4 является настоящим «коммутатором сеанса».

Сценарий применения:

Коммутация уровня 4 может особенно применяться там, где один виртуальный IP-адрес (VIP) представляет весь кластер серверов. Коммутатор с функциями уровня 4 действует как внешний интерфейс «виртуального IP» (VIP), подключенный к серверу. Каждый сервер и группа серверов, которые поддерживают одно или универсальное приложение, настроены с одним и тем же VIP-адресом. Этот VIP-адрес служит местом назначения для внешнего предоставления унифицированных услуг. Когда пользователь подает заявку на приложение, запрошенный пользователем пакет данных сначала отправляется на коммутатор с функцией коммутации уровня 4 через маршрутизатор уровня 3. Затем коммутатор уровня 4 может принять решение о пересылке на основе информации сеансового и прикладного уровней и направить пользовательский запрос на «оптимальный» сервер в соответствии с другими правилами. Замените VIP на IP-адрес в "лучшем" адресе сервера и перешлите запрос на подключение на соответствующий сервер. Таким образом, коммутация уровня 4 является идеальным механизмом для передачи данных и балансировки нагрузки между несколькими серверами.

Интеллектуальная коммутация уровня 7 обеспечивает дальнейшее управление, то есть управление всеми транспортными потоками и контентом.

Такой коммутатор может открывать уровень приложения/представления транспортного потока, анализировать его содержимое и, таким образом, принимать более разумные решения о потоке на основе типа приложения, а не только IP и номера порта, типичным примером которого является обмен идентификацией на основе конкретное содержание URL-адреса. Технологию коммутации уровня 7 можно определить как то, что пакеты данных передаются не только на основе MAC-адресов (коммутация уровня 2) или IP-адресов источника / назначения (маршрутизация уровня 3) и портов TCP / UDP (адреса уровня 4), но и на основе содержимого ( Уровень представления / приложения). Эта обработка более интеллектуальная, не только порты, но и контент. Следовательно, коммутатор уровня 7 является настоящим «переключателем приложений».

Убедитесь, что разным типам транспортных потоков назначены разные приоритеты. Он фильтрует и определяет приоритеты транспортных потоков, чтобы вам не приходилось полагаться на бизнес или сетевые устройства для этих целей. Например, провайдеры веб-услуг электронной коммерции используют порт 80 для предоставления пользовательских услуг, но они хотят по-разному обрабатывать разные веб-запросы. Например, уровень веб-запроса для просмотра общего предложения ниже, чем уровень веб-запроса пользователя для подписки на продукт, и обработка отличается. Таким образом, конкретное содержимое URL-адреса в порту 80 должно быть определено для оценки, и разным процессорам назначаются разные приоритеты.


OSI


  • x

sergey2000
Author Опубликовано 2021-10-5 09:22:15
ПОлезно
Развернуть
  • x

FlamInga
FlamInga Опубликовано 2021-10-5 19:30 (0) (0)
 

Комментарий

Выполните вход в систему, чтобы ответить на пост. Вход | Регистрация
Отправить

Внимание! В целях защиты правовых интересов Вас, сообщества и третьих лиц, не публикуйте любой материал, содержащий политические высказывания, порнографию, упоминание азартных игр, употребление наркотиков, а также материал, нарушающий коммерческую тайну или содержащий персональные данные пользователей. Также не предоставляйте данные от вашей учетной записи. Вы будете нести ответственность за все действия, выполняемые под вашим аккаунтом. Подробная информация: “Пользовательское соглашение.”

My Followers

Авторизуйтесь и пользуйтесь всеми преимуществами участника!

Вход

Заблокировать
Вы уверены, что хотите заблокировать этого пользователя?
Пользователи из вашего черного списка не могут комментировать ваши посты, не могут упоминать вас, не могут отправлять личные сообщения.
Напоминание
Пожалуйста, привяжите свой мобильный номер чтобы получить бонус за приглашение.
О защите информации
Благодарим за использование Huawei ICT Club! Мы хотим рассказать вам о том, как мы собираем, используем и храним ваши данные. Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с Политикой конфиденциальности и Пользовательским соглашением.