Понятие архитектуры сети

Модель организационной структуры сети

Инфо-коммуникационные сети относятся к классу объектов, называемых большими или сложными системами. Сложные системы по своему составу являются гетерогенными, т.е. характеризуются огромным количеством и неоднородностью элементов и связей между ними. Изучением и исследованием сложных систем, как известно, занимается наука системология.

Сети связи наделены всеми признаками сложных систем и подчиняются свойственным им закономерностям. Перечислим наиболее характерные из них.

Иерархичность – расположение частей и элементов целого в порядке от высшего к низшему. Следуя этой закономерности, мы можем расчленять сеть на отдельные подсети (сегменты) низшего порядка. Например, глобальная информационная сеть может быть представлена совокупностью территориальных сетей разного масштаба: континентальных, региональных, городских, локальных и т.д.

Коммуникативность – закономерность, указывающая на множество связей (коммуникаций) системы: внешних – с окружающей средой и внутренних – с собственными подсистемами и элементами. Это означает, что информационную сеть любого уровня иерархии нельзя рассматривать изолированно, без учета влияющих факторов из вне (вышестоящих систем) и, в тоже время, нельзя расчленять ее без учета характера взаимосвязи подсетей и элементов низшего порядка.

Эмержентность – закономерность, заключающаяся в проявлении системой интегрированного качества – целостности, не свойственной отдельным ее элементам. Так, например, в информационной сети мы можем выделить такие функционально важные и относительно независимые подсистемы, как система сетевых приложений, транспортная система, система управления сетью и т.п. Ни одну из перечисленных систем нельзя отождествить с информационной сетью в целом, и только их взаимосвязь отражает это понятие. С другой стороны, рассматривая и изучая структуры отдельных подсистем, мы углубляем свое представление о системе.

Системный подход, системный анализ, как научные методы познания, основанные на методологических принципах системологии, предполагают множество аспектов рассмотрения сложной системы. Для каждого из них выделяется группа наиболее характерных элементов и определяется тип связей между ними. Полученные таким способом частные структуры системы обычно располагают в иерархическом порядке.

Процесс построения иерархического ряда взаимосвязанных частных структур системы носит название «структуризация».

Процесс структуризации сложной системы не поддается формализации и носит сугубо творческий характер. Его часто сравнивают с древнейшим искусством проектирования и строительства – архитектурой.

В технической литературе понятие «архитектура», как правило, связывается с представлением о способе структуризации системы либо ее части. Так, например, следуя указанным выше закономерностям, которым подчиняются сложные системы, в информационной сети можно выделить некоторую подсистему, которая, в свою очередь, может рассматриваться как самостоятельная система некоторого фиксированного уровня иерархии и характеризоваться собственной архитектурой. В зависимости от уровня рассмотрения в иерархическом представлении систем, мы можем говорить об архитектуре сети в целом, архитектуре организации связи в сети (см. протокольные модели), архитектуре сетевого программного обеспечения (например, архитектура клиент-сервер), архитектуре отдельного терминального комплекса, архитектуре коммутационной системы, сетевого сервера и даже архитектуре отдельной интегральной схемы.

В общем случае архитектура является емким понятием, отражающим в виде моделей многообразие и взаимосвязи различных структур, как самой системы, так и ее компонентов. Следует отметить, что само понятие «система» всегда является некоторой абстракцией по отношению к реальному сложному техническому объекту, который с ней ассоциируется, и таким образом может трактоваться как модель. Так, например, информационная сеть в зависимости от аспекта ее рассмотрения может быть представлена моделью технико-экономической системы, если целью исследования является повышение эффективности предоставляемых услуг пользователям. Если исследуются только технико-эксплуатационные параметры, сеть ассоциируется с моделью чисто технической системы и т.д. Модель позволяет отобразить наиболее важные компоненты и связи объекта и опустить несущественные, с точки зрения цели исследования, детали.

Изучение архитектуры любой системы предполагает ее структуризацию, т.е. расчленение на ряд частных структур, каждая из которых, в свою очередь, может быть представлена адекватной моделью. Совокупность этих моделей представляет собой многоуровневое системное описание сложной системы, ассоциируемой с реальным объектом. Уровни модельного описания обычно располагают в иерархическом порядке.

Таким образом, представление об устройстве и функционировании информационной сети может быть сформировано на многоуровневой основе. На каждом из уровней целесообразно рассматривать частную структуру сети как некоторый фиксированный набор элементов, и связей между ними, отражающий степень детализации и абстрагирования, допускаемого для данного уровня рассмотрения сети.

При изучении общих принципов построения информационных сетей целесообразно рассмотрение следующих структур:

· топологической, определяющей расположение пунктов сети и линий связи;

· организационной, определяющей тип, назначение, статус элементов сети в зависимости от выполняемых ими функций, а также композиционные принципы объединения их в структурные компоненты сети;

· логической, описывающей работу сети на уровне взаимодействия сетевых функций и правил установлениясвязи между оконечными системами, взаимодействующими через телекоммуникационную сеть;

· физической, отражающей физические устройства и программные средства, в которых реализованы функциональные элементы сети, физические среды передачи и компоненты кабельной системы.

Основываясь на вышеизложенном, дадим определение архитектуры сети.

Архитектурой сети называется системообразующая совокупность ее топологической, организационной, логической и физической структур.

Многоуровневое представление архитектуры сети в виде моделей перечисленных частных структур называется ее системным описанием (рис.4.1).

Ниже рассматриваются некоторые обобщенные модели системного описания сетевой архитектуры, позволяющие уяснить общие принципы построения информационных сетей.