Выполнение требований, которые информационные потоки предъявляют к процессу переноса, привели к необходимости «оптимизировать» эталонную модель.
Оптимизация направлена, во-первых, на объединение транспортного и канального уровней для сокращения способов переноса, а во-вторых, на сокращение числа уровней, где осуществляется адресация объектов.
Поскольку, второй эталонной модели быть всё-таки не может, то в дальнейшем под «оптимальным» эталоном будем понимать Сетевую Модель Инфокоммуникаций (Network Model Info-communications — NetMIC), представленную на рисунке 3.
Рисунок 3. Сетевая модель инфокоммуникаций.
Сетевая модель инфокоммуникаций состоит из двух слоев — информационного и коммуникационного, каждый из которых содержит по три уровня и одному интерфейсу. Информационный слой состоит из: прикладного (6), представительного (5) и сеансового (4) уровней, и информационного интерфейса 1.х. Коммуникационный слой включает: транспортный (3), сетевой (2) и физический (1) уровни и коммуникационный интерфейс 2.
Рассмотрим, какие задачи выполняют уровни сетевой модели при взаимодействии сетевых приложений (рисунок 4).
Прикладной уровень: идентифицирует, инициализирует и деактивирует сетевые приложения, синхронизирует совместную их работу и определяет тип переносимого потока информации и параметры переноса.
Представительный уровень, согласовывает кодовую идентичность переносимых данных, определяя тем самым, как передаётся информационный поток.
Рисунок 4. Взаимодействие уровней сетевой модели.
Сеансовый уровень выполняет четыре задачи, а именно:
- Инициализацию персонального адреса объекта;
- Установление соединения;
- Тарификацию переноса информации;
- Контроль цифровых прав при переносе информации.
Транспортный уровень решает задачу переноса информации через среду передачи с заданными параметрами, которые были определены на прикладном уровне. Для чего формирует линейную дисциплину доступа, обеспечивая упорядоченную доставку блоков информации. Функция упорядоченной доставки выделяет скорость передачи, гарантирует задержку в заданном диапазоне и нормирует флуктуацию задержки по требованию информационного потока. Линейная дисциплина реализуется, как по проводным, так и беспроводным каналам связи. Транспортный уровень вычисляет пропускную способность физического уровня, используя «независимый генератор времени», который необходим для формирования временной оси, относительно которой в дальнейшем выделяется скорость передачи. Дополнительно уровень выполняет задачу принудительной вставки в каждый переносимый блок информации персонального номера (адреса) отправителя, который был зарегистрирован в узле коммутации, обеспечивая тем самым, защиту номера от изменений.
Сетевой уровень, устанавливает маршрут переноса между конечными системами с учетом требуемого типа соединения по персональным адресам сетевых объектов. Протокол маршрутизации строит, удерживает и ликвидирует маршруты передачи для мобильных и фиксированных соединений через последовательно соединенные подсети.
Задачи физического уровня заключаются в активации, поддержания и дезактивации канала передачи между конечными системами. Здесь реализуется линейная дисциплина доступа к среде передачи, определяются уровни напряжений, синхронизируются изменения напряжений, устанавливается скорость передачи сообщений, выполняются методы защиты от ошибок и методы криптозащиты (при необходимости), а так же физические соединители и другие аналогичные характеристики. Методы защиты от ошибок, поддерживают достоверность передачи на уровне не менее 10–9 1/бит, а при снижении достоверности уменьшают пропускную способность в канале передачи.
Таким образом, разделение сетевой модели инфокоммуникаций на два слоя уменьшает число управляющих заголовков и увеличивает пропускную способность сети. Наличие одного механизма переноса позволит на совокупности сетевых инфраструктур обеспечить индивидуальное обслуживание каждого потока информации без использования протоколов сигнализации. Применение «независимого генератора времени» на транспортном уровне исключает необходимость в системе синхронизации физического уровня. Введение персонального адреса объекта и его инициализация в узлах коммутации обеспечивает соответствие между номером (адресом) и сетевым объектом. Поддержание соответствие между номером (адресом) и сетевым объектом позволяет осуществить достоверную тарификацию трафика и выполнить контроль цифровых прав при переносе информации.
Особенности сеансового уровня
Сеансовый уровень является связующим звеном между информационным слоем сетевых приложений и интеллектуальной частью сетевой инфраструктуры, поэтому рассмотрим его более подробно.
Для установления соединения необходимо инициализировать адрес объекта. В задачу инициализации входит: регистрация, хранение, поиск и удаление персонального адреса объекта в коммутационном оборудовании, так как на сети допускается хранение только одной копии адреса. Регистрация адреса направлена на однозначную идентификацию участников процесса общения, что является необходимым условием для корректной работы сети и системы взаиморасчетов.
Установление соединения начинается с поиска объектов на сети в заданной области. Область поиска пользователь устанавливает самостоятельно. В задачу поиска входит: поиск символьной части персонального адреса объекта и выборка из него персонального номера объекта, который в дальнейшем используется для переноса информации. Изменение местоположения пользователя приводит к удалению персонального адреса из текущего узла сети и регистрацию его в новом узле сети, обеспечивая тем самым, в том числе и мобильную связь (во всяком случае, с точки зрения пользователя).
После определения номера объекта, сетевое приложение устанавливает параметры переноса потока информации, куда включает: тип соединения, скорость переноса, величину задержки и допустимую флуктуацию задержки, формируя требования к каналу связи. Сетевая инфраструктура или совокупность инфраструктур должны обеспечить исполнение данных требований.
Оплата за передачу информационного потока раздельно учитывает стоимость переноса информации и стоимость содержания информации. Обработка счетов осуществляется в режимах пред- или пост- оплаты с подтверждением возможности начислений на счет абонента до установления канала связи. Биллинговая система, получает от узла сети сведения о времени открытия и закрытия канала связи, типе и параметрах переносимого потока информации. В свою очередь коммутационное оборудование получает от биллинговой системы стоимость переноса информации в конкретном направлении и разрешение на установление канала связи от конкретного пользователя.
Если в параметрах переносимого потока информации есть указание о наличии цифровых прав, то при открытии канала связи биллинговая система суммирует стоимости переноса и содержания переносимой информации, осуществляя тем самым, контроль цифровых прав.
При организации канала связи проходящего через инфраструктуры нескольких операторов, стоимость переноса определяется как сумма тарифов переноса каждого оператора. При этом оператор, участвующий в процессе переноса потока информации выставляет счет, узлу связи который зарегистрировал персональный адрес пользователя. Биллинговая система данного узла связи осуществляет списание со счета абонента суммы переноса и распределяет их между операторами, участвовавшими в процессе переноса потока информации, и владельцем цифровых прав на содержание информации, если таковой имеется.
Модель построения инфокоммуникационной сети
Построение инфокоммуникационной сети в соответствие с сетевой моделью показано на рисунке 5.
Сетевое приложение начинает передачу информационного потока с установления соединения, определяя при этом тип информационного потока и параметры его переноса. Тип (протокол) информационного потока определяет, какое сетевое приложение на стороне получателя должно быть инициировано и в какой кодировке осуществляется передача. Установление соединения начинается с выполнения функции инициализации персонального адреса отправителя в узле коммутации, для чего сетевого приложение, выполняет функцию регистрации номера. После регистрации номера узел коммутации выполняет поиск данного номера на сети в заданной области. Если указанный номер присутствует, на каком либо узле, то выполняется функция удаления данного номера из найденного узла, с тем чтобы персональный адрес был единственным. Далее сетевое приложение задаёт область поиска и выполняет функцию поиска номера получателя.
Процесс поиска номера получателя формирует запрос прокладки маршрута передачи на сетевой уровень и запрос транспортному уровню указывающий требуемые параметры переноса и тип соединения. Сетевой уровень строит путь передачи, удовлетворяющий запросу транспортного уровня. Тем самым, поиск будущего маршрута осуществляется с учетом параметров переноса.
Когда искомый адрес на сети будет найден, то в информационный слой оконечного оборудования получателя поступит запрос на идентификацию сетевого приложения в соответствии с типом информационного потока. Если данное приложение присутствует в оборудования получателя, то выполнится функция инициализации приложения. После того, как приложение будет готово к исполнению, будет выполнена проверка возможности установления соединения с требуемыми параметрами переноса. Если в оборудовании получателя вычислительные ресурсы позволяют принять информационный поток, то формируется запрос на установление соединения с параметрами транспортного уровня. Данный запрос передаётся в обратном направлении по найденному маршруту с указанием того, что данный путь передачи необходимо фиксировать. Таким образом, устанавливается маршрут в направлении от отправителя к получателю. Затем, оконечное оборудование получателя аналогичным образом строит маршрут переноса в обратном направлении. При этом возможно построение как ассиметричных, так и симметричных маршрутов переноса.
Следует особо отметить, что перенос всех информационных потоков в рамках сетевой инфраструктуры требует от протокола маршрутизации высокой устойчивости, безопасности и сходимости. Задача устойчивости решается исключением служебных потоков, которые связанны с периодическим обновлением маршрутных таблиц, в результате чего организовать внешнее дестабилизирующее воздействие на протокол маршрутизации и таблицы маршрутов становится принципиально невозможно. Безопасность достигается присвоением адреса непосредственно объекту. Поскольку адрес объекта инициализируется в системе коммутации, то во все поступающие от объекта блоки информации сетевой узел автоматически устанавливается номер объекта. Попытка со стороны объекта изменить свой адрес на этапе инициализации будет воздействовать только на установленное соединение с точной локализацией объекта на сети. Сходимость работы протокола маршрутизации необходима для быстрого поиска требуемого пути с учетом обходных путей, достигается применением алгоритма ассоциативной маршрутизации.
После установления маршрута переноса каждый узел на сети автономно выделяет информационному потоку требуемую скорость передачи, с гарантируемой задержкой и нормируемой флуктуацией задержки. Тем самым каждый информационный поток получает индивидуальное обслуживание от одной или совокупности сетевых инфраструктур. Так как все узлы работают автономно, то отпадает необходимость и в протоколах сигнализации для обслуживания трафика. А, отсутствие сигнализации при обслуживании трафика и установлении маршрута передачи существенно упрощает стек протоколов сетевой модели и создаёт возможность реализовать до 96% функций коммуникационного слоя на аппаратных средствах.
Рисунок 5. Модель построения инфокоммуникационной сети.
Установив соединение, сетевые приложения выполняют перенос информационного потока. После окончания переноса информационного потока сетевые приложения, инициируют процесс завершения соединения.
Процесс завершения соединения выполняет функцию деактивации сетевого приложения получателя, и формирует запрос к сетевому уровню на закрытие канала связи. Запрос на закрытие канала связи ликвидирует маршрут передачи.
Итоги
Следует отметить, что разрешение проблем эталонной модели взаимодействия не только возможно в рамках предложенной сетевой модели инфокоммуникаций, но и позволяет получить ряд преимуществ.
Разбиение сетевой модели на два слоя позволило существенно упростить стек протоколов. Концентрация задачи переноса только на транспортном уровне позволит индивидуально обслужить каждый поток информации в рамках одной или совокупности сетевых инфраструктур. Присвоение персонального адреса непосредственно объекту решает проблему обеспечения соответствия между номером и объектом. Регистрация номера в узлах коммутации позволяет точно локализовать объект на сети. Отсутствие протоколов сигнализации, как при построении маршрута передачи, так и при обслуживании трафика существенно меняет условия присоединения сетей различных операторов. Создание на сеансовом уровне достоверной информации об устанавливаемых соединениях позволяет биллинговой системе осуществлять тарификацию информационных потоков не только тех, что существуют сегодня, но что не менее важно и тех, что возникнут в будущем. Возложение на биллинговую систему функции контроля цифровых прав за содержание информации, формирует новые условия для широкого развития всех форм электронной коммерции и информационного обмена, чего так не хватает бизнес-сообществу (особенно в части взаимодействия в рамках ВТО).
Остается заметить, что предложенная сетевая модель инфокоммуникаций обеспечивает выполнение всех требований, которые предъявляются к перспективной технологии переноса в соответствии с концептуальными положениями по построению мультисервисных сетей на ВСС России.
Валов Сергей Геннадьевич
Голышко Александр Викторович