Какой уровень иерархической модели сети обычно содержит сетевой трафик между компьютерами

Обновлено: 21.11.2024

Сеть кампуса нуждается в хорошей структуре. Устройства перемещаются по сети. Пользователи проводят телефонные звонки и видеоконференции в режиме реального времени. И обычно есть гостевой WiFi для защиты. Вот несколько аспектов, которые выигрывают от использования иерархической сетевой модели.

Однако эта модель не нова. Он используется уже много лет и зарекомендовал себя. Эта модель предоставляет нам эталонную топологию, которая разделяет сеть на слои. Каждый слой имеет свои цели и функции. Это помогает сделать сеть масштабируемой, стабильной и детерминированной. Следование этой модели позволяет разработчику максимально упростить сеть. Это позволяет избежать паутины оборудования, связанного друг с другом в специальном стиле.

Детерминированный и недетерминированный

Если сеть разработана как детерминированная, любое изменение в сети имеет хорошо известные и предсказуемые результаты.

Недетерминированная сеть оставляет у сетевых администраторов сомнения относительно результата изменения.

Если кто-то спросит: «Что произойдет, если Switch-A выйдет из строя?», а вы ответите: «Это зависит от…», значит, ваша сеть недетерминирована

Сетевые уровни

Как показано ниже, иерархическая сетевая модель использует три уровня. Это уровни Core, Distribution и Access.

Часто эти уровни сопоставляются с физической структурой сети. Как вы увидите позже, это не всегда так, поэтому постарайтесь думать о них как о логических слоях.

Требования и функции каждого уровня различаются. Чтобы решить эту проблему, подход к проектированию каждого слоя также должен быть разным.

Доступ

Уровень доступа предназначен для удовлетворения потребностей в подключении конечных устройств

Уровень доступа — это граница сети, к которой подключаются хост-устройства. Сюда входят рабочие станции и принтеры. Устройства, расширяющие сеть, такие как телефоны и точки доступа, также подключаются сюда.

Это уровень, на котором администратор проводит большую часть своего времени. Это очень многофункциональный слой, так как он должен поддерживать очень много разных конечных точек. Поскольку это граница сети, это первая линия защиты безопасности и логическая граница доверия QoS.

Этот уровень обычно включает такие службы, как:

  • Обнаружение и настройка — CDP и LLDP
  • Безопасность и сетевая идентификация — 802.1x, безопасность портов, отслеживание DHCP, DAI, Dource Guard, сетевые службы на основе идентификации и веб-аутентификация.
  • Распознавание приложений — маркировка QoS, контроль, организация очередей, NBAR
  • Сетевой контроль — протоколы маршрутизации, связующее дерево, DTP, LACP, UDLD, FlexLink
  • Физическая инфраструктура — PoE

Уровень доступа соединяется в северном направлении с уровнем распределения. Соединения могут быть транковыми портами уровня 2 или маршрутизируемыми портами уровня 3. Выбор между уровнем 2 и уровнем 3 является важным выбором дизайна. Это описано в другой статье.

Устройства подключаются к коммутаторам доступа на уровне 2.

Распространение

Уровень распределения создает блок распределения и объединяет трафик с остальной частью сети

Уровень распространения — это многоцелевой уровень. В частности, ему необходимо агрегировать трафик уровня доступа и перенаправлять его в остальную часть сети. Вероятно, в сети много коммутаторов уровня доступа. Каждый из этих коммутаторов имеет восходящие каналы связи с коммутаторами уровня распределения. Многие конечные устройства на коммутаторах уровня доступа объединяются на уровне распределения.

Использование коммутаторов распределения для объединения трафика логически создает "блоки распределения". Рассмотрим кампус с четырьмя зданиями. В каждом здании есть два распределительных коммутатора и восемь коммутаторов уровня доступа. Каждое из этих зданий является распределительным блоком. Трафик может маршрутизироваться между блоками распределения через базовый уровень.

Уровень распределения обеспечивает точку разграничения между блоком и остальной частью сети. Это делает его хорошим местом для применения сетевых политик. Это также хорошая граница безопасности между уровнем доступа и остальной частью сети.

Функции на уровне распространения зависят от структуры базового уровня и уровня доступа. Например, если EIGRP работает в ядре, то на уровне распределения также должен работать EIGRP. Если для уровня доступа требуется Ethernet 10G, то для уровня распределения также требуется 10G.

Уровень распределения всегда подключается к ядру через маршрутизируемые порты. Это означает, что коммутаторы уровня распределения должны использовать динамическую маршрутизацию. Уровень распределения — это точка агрегации устройств на уровне доступа. Это справедливо и для динамической маршрутизации. Уровень распределения суммирует адреса уровня доступа к ядру.

Коммутаторы распределения используют либо уровень 2, либо уровень 3 для подключения к уровню доступа. Это зависит от структуры уровня доступа, которая более подробно рассматривается в другой статье.

Уровень ядра предназначен для обеспечения непрерывного подключения к сети кампуса

Уровень ядра — это основа сети кампуса. Он соединяет между собой все распределительные блоки. Основной уровень имеет одну цель и не требует множества функций. Нет ни политик безопасности, ни QoS, ни подключенных конечных точек.

Ключевые принципы проектирования базового уровня заключаются в том, что он должен быть быстрым, всегда доступным и надежным. Очень важно, чтобы не было единой точки отказа. В случае сбоя восстановление должно быть максимально быстрым.

На основном уровне обычно не так много настроек. Он также не обновляется без необходимости. Он должен быть худым и злым. Часто в ядре используются коммутаторы на базе больших шасси, такие как Catalyst 6500 или 4500-X. Альтернативой коммутаторам шасси являются стековые коммутаторы.

В ядре работают чистые каналы третьего уровня (маршрутизируемые порты) и тщательно настроенные протоколы маршрутизации.

Топологии

Один из способов проектирования сети — использование трех физических уровней, которые напрямую сопоставляются с моделью. Но, это может не всем подойти. Еще один способ развертывания — модель Collapsed Core.

Двухуровневый дизайн: свернутое ядро

Основной уровень в иерархической модели – это логическое понятие. Но задайте вопрос: «Нужен ли моей сети уровень физического ядра?» Предоставление отдельного физического ядра стоит дороже, что не все предприятия могут оправдать. Некоторые сети настолько малы, что им не требуется физически выделенное ядро.

Помните, как ядро ​​обеспечивает основу для соединения распределительных блоков? Что ж, коммутаторы распределения могут взять на себя эту ответственность.

В приведенной ниже топологии кампусная сеть имеет только два распределительных блока. Если не ожидается роста, нет смысла добавлять здесь отдельный базовый уровень. Когда распределительные коммутаторы полностью интегрированы, они сами выполняют основные функции.

Вот почему эта топология называется Collapsed Core. Ядро и уровни распределения работают на одних и тех же физических коммутаторах.

Принципы базового слоя по-прежнему применяются в этом дизайне. Сетка между блоками по-прежнему должна быть очень надежной. Он должен обеспечить быстрый транспорт. И он должен очень быстро сходиться.

Этот дизайн подходит для сети с не более чем 2 или 3 распределительными блоками.

Рассматривая эту модель в своем дизайне, подумайте о следующем:

  • Масштабируемость. Как далеко может расшириться мой дизайн?
  • Планируемое расширение. Потребуется ли расширение сети в обозримом будущем?
  • Управление. Это слишком сложно для управления или проще, чем альтернатива?

Трехуровневый дизайн

Большие сети столкнутся с проблемами, если попытаются использовать свернутую базовую модель. Помните правило полной сетки? Посмотрите, что происходит, когда в сети четыре распределительных блока.

Полная сеть между распределительными коммутаторами становится слишком сложной. Это не только кабельный кошмар, но и сложность в управлении и устранении неполадок. Представьте, насколько хуже становится при добавлении дополнительных блоков распределения.

Теперь взгляните на ту же сеть с добавленной парой основных коммутаторов.

Видите, как базовый уровень упрощает топологию? Каждая пара распределительных коммутаторов полностью связана с ядром, что намного проще.

Более трех уровней?

При необходимости базовый уровень можно разбить на два физических уровня. Это делает базовый слой более масштабируемым. С точки зрения дизайна, принципы базового уровня по-прежнему будут применяться к обоим этим уровням.

Ссылки

Марван Аль-Шави и Андре Лоран. Учебное пособие по проектированию архитектур сетевых сервисов Cisco (ARCH): CCDP ARCH 300-320 (ISBN 158714462X)

Три уровня иерархической архитектуры LAN следующие: 1-й уровень доступа — предоставляет конечным точкам и пользователям немедленный доступ к сети. 2-й уровень распределения: собирает уровни доступа и подключает их к сервисам. 3 Базовый уровень — в крупных сетях LAN этот уровень обеспечивает связь между уровнями распределения. Эти уровни распределения, в свою очередь, подключаются к серверным системам, таким как файловые серверы, телефоны с передачей голоса по IP (VoIP) и другим устройствам.

Конечные точки — это первый уровень локальной сети. Обычно это персональные компьютеры или рабочие станции, которые имеют порт Ethernet, подключенный к сети. Конечные точки не могут обмениваться данными без какого-либо промежуточного программного устройства, называемого маршрутизатором. Маршрутизатор — это сетевое устройство, которое обнаруживает присутствие других маршрутизаторов в сети и позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, даже если они не находятся в одном физическом сегменте сети. Например, допустим, у вас есть два компьютера в разных частях страны, но обе компании используют маршрутизаторы Cisco. Вы по-прежнему можете взаимодействовать с компьютерными программами на маршрутизаторе другой компании, определив маршрут через свой собственный маршрутизатор, чтобы добраться туда.

Когда-то маршрутизаторы были очень дорогими аппаратными устройствами, которые могли позволить себе только крупные организации. Теперь они доступны во многих ценовых категориях: от пакетов бесплатного программного обеспечения, которые каждый может установить на свой компьютер, до коммерческих продуктов, для которых требуется лицензионный сбор.

Содержание

Каковы три уровня иерархической структуры сети?

Типичная бизнес-иерархическая архитектура кампусной сети LAN содержит три уровня, перечисленных ниже: Уровень доступа: доступ к уровню сетевого распределения для рабочей группы или одного пользователя: он управляет границей между уровнями доступа и ядра и предлагает политику- основанное соединение. Для администрирования этого уровня пользователи должны быть членами группы «admin». Настройки разрешений по умолчанию позволяют любому администратору разрешать подключения.

Например, в офисном здании может быть одна точка входа в сеть здания, контролируемая камерой дверного звонка или другим устройством безопасности. Это будет первый уровень защиты. Любые устройства, проходящие через эту точку, будут находиться в прямом контакте с проводкой внутренней сети. Это могут быть персональные компьютеры, принтеры, проекторы или другое оборудование, используемое в офисных помещениях. Второй уровень безопасности может быть реализован на каждом стационарном телефоне с помощью службы коммутируемого доступа, такой как переадресация вызовов или голосовая почта. Это обеспечит дополнительный контроль над тем, какие сотрудники могут получить доступ к сети со своих рабочих мест. Сотрудники без надлежащей авторизации могут не иметь возможности подключиться к сети через свои телефоны. На третьем уровне безопасности доступ к базовой сети будет предоставлен только авторизованному персоналу. Им потребуется ввести пароль, прежде чем им будет предоставлен доступ к части сети центра обработки данных.

Первые два уровня безопасности обычно обеспечиваются контроллером безопасности, например брандмауэром или маршрутизатором. Для третьего уровня требуется более сложная система, называемая «сервером безопасности».

Какие три уровня сети кампуса?

Типичная структура корпоративной иерархической кампусной сети содержит три уровня, перечисленных ниже. Между уровнями доступа и ядра уровень распределения действует как соединение на основе политик и граница управления. Трехуровневая и двухуровневая модели — это две хорошо зарекомендовавшие себя иерархические схемы проектирования сетей кампуса.

Типичная бизнес-иерархическая архитектура кампусной сети LAN содержит три уровня, перечисленных ниже: Уровень доступа: доступ к уровню сетевого распределения для рабочей группы или одного пользователя: он управляет границей между уровнями доступа и ядра и предлагает политику- соединение на основе.

Как модели иерархического проектирования используются при проектировании локальных сетей?

Поскольку каждая часть сетевой архитектуры должна быть изменена, затраты и сложность обновления ограничены небольшой долей всей сети, тогда как в большой, плоской или ячеистой сети такие изменения, как правило, затрагивают огромное количество системы. Три уровня иерархической модели локальной сети следующие:

- Коммутаторы верхнего уровня соединяют большое количество конечных станций. Часто у них гораздо больше портов, чем требуется для их собственного использования, поэтому они объединяют их в подсети. Каждая подсеть может содержать несколько различных коммутаторов верхнего уровня, образующих коммутатор второго уровня.

- Коммутаторы второго уровня соединяют меньшее количество станций более высокого уровня или другие коммутаторы второго уровня. У них может быть меньше портов, чем у их аналога верхнего уровня, но больше, чем у коммутаторов более низкого уровня.

- Коммутаторы нижнего уровня направляют трафик между парами станций или устройств в пределах одного офиса или здания. Обычно они соединяют несколько коммутаторов или концентраторов второго уровня вместе.

Каждый коммутатор имеет определенное количество портов, которые используются для прямого подключения станций или устройств к сети.Любые оставшиеся порты можно использовать, добавив к соединению еще один коммутатор — этот процесс называется стекированием. Объединение нескольких коммутаторов таким образом позволяет увеличить пропускную способность сети без необходимости покупать дополнительное оборудование.

К конечным станциям относятся рабочие станции, серверы, принтеры и другие устройства, подключенные к сети.

Каковы три уровня иерархической модели проектирования?

Иерархическая концепция межсетевого взаимодействия (HIM) — это трехуровневая модель сетевой архитектуры, первоначально предложенная Cisco. Корпоративные сети делятся на три уровня: ядро, распределение и доступ. Базовый уровень является самым высоким уровнем в иерархии и содержит наиболее важные системы, такие как серверы электронной почты, базы данных и поставщики услуг передачи голоса по IP (VoIP). Эти системы требуют высокой надежности и не могут быть скомпрометированы, поскольку они отвечают за основные бизнес-функции. Уровень распределения находится ниже уровня ядра и включает в себя все остальные критически важные бизнес-системы. Эти системы могут быть не такими чувствительными, как на базовом уровне, но они все равно должны быть надежными и доступными. Наконец, уровень доступа состоит из таких устройств, как персональные компьютеры и смартфоны, которые подключают пользователей к Интернету и внутри организации.

Иерархическая модель Cisco стала стандартом для проектирования корпоративных сетей, поскольку она защищает основные бизнес-сервисы и позволяет компаниям развертывать новые технологии на менее важных компонентах инфраструктуры.

Однако этот подход подходит не для каждой ситуации. Например, если вы строите частную сеть для малого бизнеса, то может быть предпочтительнее плоская сетевая архитектура, поскольку в ней нет такого же разделения обязанностей между различными типами устройств. В этом случае вам решать, какая сетевая архитектура лучше всего подойдет для вашей компании.

Каковы 3 уровня сетевой архитектуры?

Cisco рекомендует трехуровневую (трехуровневую) иерархическую сетевую модель с тремя уровнями: базовым уровнем, уровнем распределения и уровнем доступа. Трехуровневая сетевая модель Cisco является рекомендуемым методом проектирования сети. Он обеспечивает четкое разделение обязанностей и ответственности сетевых инженеров.

На уровне ядра находятся основные высокоскоростные линии, соединяющие все части сети. Эти линии обычно представляют собой оптоволоконные кабели или металлические кабели в крупных городах. Они также могут быть электрическими кабелями в небольших сообществах. Термин «ядро» относится к тому факту, что эти линии жизненно важны для работы сети и должны быть должным образом защищены от повреждений. Базовыми сетями обычно управляет одна компания, которая может позволить себе нанять много специалистов для их обслуживания.

Уровень распространения передает данные от основного уровня конечным пользователям. Этот уровень использует более медленные и более частые соединения между крупными офисными зданиями и местными поставщиками услуг. Уровень распределения состоит из телефонных линий и каналов кабельного телевидения (CATV), по которым передаются голосовой трафик и цифровые данные соответственно. В настоящее время потребители используют технологию цифровых абонентских линий (DSL) для подключения к Интернету через свои телефоны. Этот вариант называется «передача голоса по DSL» (VoDSL). Кабельные модемы — это устройства, которые позволяют использовать полосу пропускания сигналов кабельного телевидения для передачи и приема данных.

Протокол – это набор правил, регулирующих обмен данными между компьютерами в сети. Эти правила включают рекомендации, регулирующие следующие характеристики сети: метод доступа, допустимые физические топологии, типы кабелей и скорость передачи данных.

Многоуровневое программное обеспечение и модель OSI

Компьютеры обмениваются данными, используя многоуровневый набор протоколов, основным примером которых является эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI). Это модель, которая была предложена как набор стандартных уровней и протоколов для связи между различными компьютерами по всему миру и используется с 1983 года. Хотя эта модель не принята повсеместно, большая часть этой модели считается стандартной и интенсивно используется. Этот протокол отличается от TCP/IP, который будет обсуждаться позже.

Уровни обеспечивают разделение работы, выполняемой сетью. Сети устанавливаются с иерархией протоколов, которая делит задачу связи на несколько уровней. Протокол — это набор правил для связи внутри уровня. Сервис — это то, что уровень предоставляет вышестоящему уровню через интерфейс. Протоколы на одном уровне не знают о проблемах на другом уровне.

Уровни OSI

Эталонная модель OSI разделяет сеть на семь уровней (стек протоколов). Эти уровни определяют, как сетевое оборудование и программное обеспечение должны обрабатывать данные и передавать их по сети.Интероперабельность, цель определения стандартной модели протокола, существует, когда существует совместимость между стеком протоколов одной рабочей станции или периферийного устройства и стеком другого. Каждый уровень может взаимодействовать с соответствующим уровнем принимающей станции.

  • Физический уровень — содержит правила работы с аппаратными средствами, такими как напряжения, скорости передачи данных, частоты и т. д. Обратите внимание, что это не фактическая физическая среда (провод, оптоволокно или воздушное пространство). Среда находится ниже этого и не имеет фактического назначения слоя. Несмотря на то, что этот уровень не является коммуникационным оборудованием как таковым, файлы могут неявно содержаться в сетевой карте (NIC) внутри компьютера, которая соединяет его с проводом. Карты сетевого интерфейса (NIC), повторители и концентраторы работают в основном на физическом уровне.
  • Уровень канала передачи данных. Этот уровень обменивается данными с помощью фрагментов данных, называемых кадрами. Канальный уровень может выполнять проверку ошибок и контролировать скорость потока информации. Уровень канала передачи данных предназначен для провода только с двумя концами, одним отправителем и одним получателем. Исключение составляет случай, когда используется подуровень, называемый подуровнем доступа к среде. Этот подуровень необходим, когда кадры сталкиваются, так как множество объектов пытаются использовать среду одновременно. Этот подуровень разрешает конфликты, чтобы обеспечить неповрежденные кадры, которые может использовать остальная часть уровня канала передачи данных. (Примечание. Ethernet в первую очередь связан с подуровнем доступа к среде.) Мосты и коммутаторы манипулируют данными на уровне канала передачи данных.
  • Сетевой уровень. Сетевой уровень работает с адресами и обеспечивает маршрутизацию сообщений или пакетов. (Примечание: пакеты похожи на фреймы, но находятся на сетевом уровне.) Поскольку не все устройства напрямую связаны друг с другом, некоторым пакетам может потребоваться несколько прыжков, чтобы добраться от источника до места назначения. Поиск маршрута для пакетов в потенциально большой и меняющейся сети — это задача сетевого уровня. IP — это протокол сетевого уровня, а IP-адрес — это то, что IP использует для определения того, куда должен идти пакет. Логическая сетевая адресация и маршрутизация происходят на сетевом уровне. Маршрутизаторы и коммутаторы уровня 3 — это устройства, работающие на сетевом уровне.
  • Транспортный уровень. Транспортный уровень обеспечивает надежную и прозрачную передачу данных между компьютерами в сети. Транспортный уровень — это самый нижний уровень, обеспечивающий сквозное представление связи. Транспортному уровню может потребоваться разбить данные на пакеты для сетевого уровня. Затем задача транспортного уровня состоит в том, чтобы убедиться, что они собраны в правильном порядке. Взаимодействие между сквозным представлением этого уровня и межмашинным представлением сетевого уровня, вероятно, является наиболее важным в иерархии. TCP — это транспортный протокол. На самом деле и TCP, и IP являются частью модели TCP/IP, а не модели OSI. Модель TCP/IP обязана своим успехом (и своим именем) этим двум трудолюбивым протоколам, несмотря на то, что определения на других уровнях модели TCP/IP слабее, чем в модели OSI. Протоколы TCP/IP и IPX/SPX активны на транспортном уровне.
  • Сеансовый уровень. Сеансовый уровень обеспечивает удаленный вход в систему и некоторые другие возможности. Разработчики программного обеспечения могут счесть этот уровень довольно бесполезным и просто включить все необходимые функции в свои прикладные программы. Различные сетевые операционные системы (Novell, WindowsNT) используют этот уровень для разных целей.
  • Уровень представления. Уровень представления также часто игнорируется, но он может обеспечивать преобразование данных, передаваемых между приложениями. Если данные из электронной таблицы необходимо преобразовать в данные для базы данных, это происходит на уровне представления.
  • Прикладной уровень. Прикладной уровень содержит службы связи, включая передачу файлов и обработку сообщений, такие как Telnet, FTP и электронная почта. Затем эти службы взаимодействуют с другими приложениями, такими как текстовые редакторы, базы данных и веб-браузеры.

Модель OSI связана с моделями протоколов IPX/SPX (Novell Netware) и TCP/IP (WindowsNT и UNIX)

IPX/SPX (Novell Netware)

Протоколы нижнего уровня Netware

Netware обычно использует стандартные протоколы нижнего уровня, такие как Ethernet (IEEE 802.3). Кратко обсуждаемый здесь протокол нижнего уровня, MLID, является проприетарным стандартом для драйверов сетевых карт.

MLID (драйвер многоканального интерфейса) — работает на подуровне среднего доступа канального уровня модели OSI. MLID является стандартом для сетевых карт и представляет собой драйвер для сетевой карты.

  • IPX (межсетевой обмен пакетами): используется для передачи пакетов.
  • RIP (протокол информации о маршрутизации) и NLSP (протокол сетевых служб): протоколы маршрутизации
  • SPX (Sequence Packet Exchange): работает на транспортном уровне и добавляет службу, ориентированную на соединение.
  • NCP (основные протоколы NetWare): на транспортном уровне предоставляет услуги подключения; на уровне сеанса он управляет сеансом передачи данных; на уровне представления отвечает за перевод; а на уровне приложений он занимается использованием службы, обеспечивая перенаправление операционной системы.
  • SAP (Service Advertising Protocol): обеспечивает администрирование сеансов для передачи файлов.

Интернет-протоколы (TCP/IP)

Набор протоколов Интернета уникален тем, что состоит из непатентованных протоколов. Это означает, что они не принадлежат какой-либо одной компании и что технология доступна для всех, кто может их использовать. Приведенная выше диаграмма лишь приблизительно отображает сравнение двух моделей. Как вы могли заметить, модель Интернета не охватывает два уровня модели OSI. Это означает, что TCP/IP не зависит от оборудования. Поскольку TCP/IP не включает протоколы более низкого уровня, мы начнем с протоколов среднего уровня.

Интернет-протоколы среднего уровня

  • Аппаратные или физические адреса, используемые каналом передачи данных и физическими уровнями
  • IP-адреса предоставляют идентификаторы логических узлов. IP-адреса — это уникальные адреса, назначаемые администратором в соответствии с определенными рекомендациями. Они выражаются в четырехчастном десятичном представлении с точками, т.е. 123.144.131.12
  • Имена логических узлов, которые может назначать администратор, например SELU.EDU

TCP (протокол управления передачей) — основной протокол транспортного уровня интернет-протокола. Он также предоставляет услуги адресации на сетевом уровне.

DNS (система доменных имен) — распределенная система баз данных, работающая на транспортном уровне и обеспечивающая сопоставление имен и адресов для клиентских приложений. DNS-серверы поддерживают базы данных, состоящие из иерархических структур имен различных доменов, чтобы использовать логические имена для идентификации устройств.

Интернет-протоколы верхнего уровня

FTP (протокол передачи файлов) — используется для передачи файлов между узлами межсетевого взаимодействия. Это также позволяет пользователям инициировать процессы на удаленном хосте. Он функционирует на трех верхних уровнях модели OSI: на сеансовом уровне FTP обеспечивает администрирование сеансов; на уровне представления FTP занимается переводом с использованием машинно-независимого перевода файлов; а на прикладном уровне FTP предоставляет сетевые службы, такие как файловые службы. FTP — это одноранговый протокол.

Telnet — используется для эмуляции удаленного терминала. Он позволяет пользователям получать доступ к хост-приложениям, эмулируя один из хост-терминалов. Telnet обеспечивает связь между разными операционными системами. На сеансовом уровне он обеспечивает диалоговое управление; на уровне представления telnet обеспечивает преобразование с использованием порядка байтов и кодов символов; а на прикладном уровне telnet предоставляет услуги для удаленных операций.

SMPT (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол для маршрутизации сообщений электронной почты. Он работает на прикладном уровне для предоставления службы сообщений.

Прочие протоколы

Последовательный Интернет-протокол — SLIP — используется для коммутируемого подключения к Интернету. Работает исключительно на физическом уровне модели OSI. Старый протокол, улучшенный с помощью PPP.

Протокол «точка-точка» — PPP — обеспечивает коммутируемое подключение к Интернету. Работает на физическом уровне и уровне канала передачи данных модели OSI. Он обеспечивает адресацию физических устройств и контроль ошибок.

Цифровая сеть с интеграцией служб — ISDN — набор стандартов для обеспечения передачи голоса, видео и данных по цифровым телефонным линиям. ISDN работает на физическом, канальном, сетевом и транспортном уровнях модели OSI.

Иерархическая сетевая модель семантической памяти была предложена Quillian et al. В этой модели основной единицей LTM является концепция. Понятия связаны друг с другом и образуют иерархическую структуру. Как показано на рис. 8.5, блок представляет собой узел, представляющий концепт, а линия со стрелкой указывает на зависимость между концептами. Например, более высоким иерархическим понятием птицы является животное, а его более низким иерархическим понятием является страус. Линии представляют отношения между концептом и атрибутом для обозначения атрибута каждого иерархического объекта, например, имеет крыло, может летать, а наличие перьев является чертой птицы. Узлы представляют собой соответствующие иерархические концепты, а концепт и признак связываются с линиями, образуя сложную иерархическую сеть, в которой линии фактически представляют собой ассоциации с определенным значением.Эта иерархическая сетевая модель хранит свойства понятия в соответствующей иерархии, которая хранит понятия только в пределах одной иерархии, в то время как общие атрибуты понятий в той же иерархии хранятся на более высоком иерархическом уровне.

Рисунок 8.5. Иерархическая сетевая модель семантической памяти.

Рис. 8.5 — фрагмент структуры понятия из литературы [12]. Такие понятия, как «канарейка» и «акула», расположенные внизу, называются понятиями нулевого уровня. Концепты «птица», «рыба» и т. д. называются концептами первого уровня. Концепт «Животное» называется концептом 2-го уровня. Чем выше уровень, тем абстрактнее понятия и, соответственно, больше время обработки. На каждом уровне этот уровень хранит только уникальные характеристики концепции. Таким образом, значение понятия связано с другими характеристиками, определяемыми понятием.

21-й Европейский симпозиум по автоматизированному проектированию процессов

Сесилия Пауло, . М. Соледад Диас, Компьютерная химическая инженерия, 2011 г.

2 Synechocystis Метаболическая сеть PCC 6803

Модель метаболической сети для Synechocystis PCC 6803 пытается представить недавно опубликованные результаты по производству этанола цианобактериями (Woods et al., 2004; Dexter & Fu, 2009). Он включает 830 метаболитов (вне- и внутриклеточных) и кофакторов, а также 845 потенциальных реакций, а также две дополнительные реакции, связанные с гетерологичными генами облигатно Zymomonas mobilis, которые продуцируют ферменты пируватдекарбоксилазы (pdc< /em>, которая катализирует неокислительное декарбоксилирование пирувата (PYR) с образованием ацетальдегида (ACAL) и CO2), и алкогольдегидрогеназы II (adhII, которая участвует при восстановлении ацетальдегида до этанола) следующим образом:

p d c : пируватдекарбоксилаза PYR -> ACAL + CO 2 a d h : изофермент алкогольдегидрогеназы IV ACAL + NADH -> ETH + NAD

Модели социальных сетей: статистические

2 динамические модели

Эмпирически и теоретически обоснованные параметрические модели сетей представляют собой одну из проблем статистического моделирования, но, возможно, более серьезной задачей является разработка моделей возникновения сетевых явлений, включая эволюцию сетей и развертывание отдельных действий (например, голосование). , изменение отношения, принятие решений) и межличностные транзакции (например, модели общения или межличностного обмена) в контексте более длительных родственных связей. Ранние попытки смоделировать эволюцию сетей либо в дискретном, либо в непрерывном времени предполагали независимость диад и марковские процессы во времени.

Шаг к моделям цепи Маркова с непрерывным временем для эволюции сети, который ослабляет предположение о независимости диад, был сделан Снайдерсом (1996). Эти модели включают в себя как случайные изменения, так и изменения, вызванные попытками отдельных лиц оптимизировать характеристики своей локальной сетевой среды (например, степень преобладания взаимности и баланса) и использовать для подгонки компьютерный пакет SIENA. Для представления функции, которую акторы хотят минимизировать, предлагается функция напряжения, а для оценки свободных параметров используются процедуры Роббинса-Манро. Подход иллюстрирует потенциально ценную роль методов моделирования для моделей, которые делают эмпирически правдоподобные предположения; очевидно, что такие методы обеспечивают многообещающее направление для будущих разработок.

Ценность симуляции была также продемонстрирована Уоттсом и Строгацем (1998) и Уоттсом (1999) в их анализе так называемого феномена маленького мира (тенденции людей связываться короткими путями сети знакомств). Они рассмотрели вероятностную модель изменения сети, в которой вероятность новой связи частично определялась существующими образцами соседних связей (компонент кластеризации), а частично — небольшим случайным компонентом. Они использовали моделирование, чтобы установить, что для того, чтобы смоделированная сеть обладала свойством маленького мира, достаточно небольшого случайного компонента.

Нейронное моделирование барорецепторного рефлекса с приложениями для моделирования и управления процессами

Фрэнсис Дж. Дойл III, . Илья Рыбак, Нейронные системы управления, 1997 г.

Структура модели

Схема предлагаемой сетевой модели барорефлекса с обратной связью показана на рисунке 4. Нейроны первого порядка, расположенные в порядке возрастания порога давления, получают возбуждающий входной сигнал, пропорциональный среднему кровяному давлению. Нейроны второго порядка получают как синаптическое возбуждение, так и торможение от нейронов первого порядка, как показано на рисунке 4. Латеральное торможение нейронов второго порядка достигается за счет прямого синаптического торможения от соседних нецентральных нейронов первого порядка (т. е. периферии рецептивного поля [HW62]).Более биологически точный механизм должен использовать тормозные интернейроны и реципрокное торможение между нейронами второго порядка. Исследование этих более сложных механизмов торможения оставлено для будущей работы; здесь мы рассматриваем только простой механизм, показанный на рис. 4. Выходы нейронов второго порядка суммируются и через промежуточную динамическую подсистему используются в качестве входных данных для модели сердца. Эта модель получает входные данные как от подсистемы нейронной обратной связи, так и от внешнего сигнала возмущения. Выходные данные этой модели возвращаются в нейронную систему управления в виде сигнала артериального давления.

Рисунок 4. Схема упрощенной модели барорефлекса.

21-й Европейский симпозиум по автоматизированному проектированию процессов

Леан Хосе Фернандеш, . Ана Паула Барбоса-Повуа, компьютерная химическая инженерия, 2011 г.

3 Модель MILP

В этом разделе представлена ​​новая модель стратегического планирования MILP для проектирования сети для описанной выше проблемы нисходящего PSC. Кратко представлены основные особенности модели, новые для более ранней литературы, такие как разбивка цен и затрат, а также определение размера установки с использованием модульных блоков.

Модель максимизирует многоуровневую прибыль, которая представляет собой разницу между общими доходами и общими затратами. Общая выручка включает объем продаж организации, возврат инвестиций в складскую и транспортную инфраструктуру, а также вознаграждение за достижение целей по минимальному количеству. Объем продаж является произведением поставленного количества и конечной цены. Возврат инвестиций является продуктом прибыли, полученной от инфраструктуры, и участия предприятия в его капитале. Наконец, наградой является добавочная прибыль за превышение минимального целевого количества. Возврат инвестиций позволяет осуществлять совместную деятельность, при которой организации включают прибыль депо. Вознаграждение позволяет настроить ценовую политику. Обе функции анализируют преимущества контрактов «бери или плати», которые обязывают передавать минимальные суммы, и контрактов о распределении доходов, обычно используемых в этой отрасли. Общие затраты включают в себя поставку продукции, хранение, первичные и вторичные транспортные расходы, а также затраты на излишки запасов, неудовлетворенный спрос и налоги на продукцию. Они получаются путем умножения соответствующих объемов передачи: поставленного количества, избыточных запасов, неудовлетворенного спроса и удовлетворенного спроса на параметры затрат: единую цену без переработки, средневзвешенную стоимость капитала, убыток от продажной стоимости и различные налоговые ставки. . Наконец, общая стоимость хранения, первичной и вторичной транспортировки может быть рассчитана с учетом фиксированных затрат на инфраструктуру, эксплуатационных расходов на инфраструктуру, единичных затрат на инфраструктуру, фиксированных затрат на добавленную мощность и эксплуатационных затрат на добавленную мощность, все для депо и маршрута. На включение каждого из этих компонентов затрат влияют соответствующие решения по установке и мощности.

Предполагается, что общие соображения определяют структуру механизма затрат. Поскольку сеть включает в себя различные инфраструктуры, затраты рассматриваются на уровне инфраструктуры, а именно: депо, вид транспорта и маршрут и, наконец, единицы хранения. Инфраструктура может полностью или частично принадлежать компаниям, сдаваться в аренду или рассматриваться как услуга. Следовательно, затраты классифицируются как фиксированные, операционные или единичные для поддержки всех этих конфигураций. Постоянные затраты носят периодический характер и включают амортизацию и стоимость капитала. Эксплуатационные расходы — это периодические расходы, необходимые для эксплуатации установки, такие как расходы на персонал, связь, техническое обслуживание, страхование и налоги. Единичные затраты зависят от объема, например, контракты на электроэнергию и обслуживание на основе объема.

Ключевым вопросом при расчете прибыли и затрат является их правильное распределение для правильного решения проектной задачи. Поскольку модель направлена ​​на то, чтобы различать их по участвующим объектам, возникает один вопрос: как распределить эти затраты на продукт и объект. Когда объект и продукт напрямую связаны с компонентом затрат, как в случае с единичными затратами, стоимость будет напрямую отнесена на продукт и объект. Например, затраты энергии будут рассчитаны на единицу передачи и умножены на объемы передачи отдельных объектов и продуктов. Однако некоторые затраты, такие как фиксированные затраты на строительство, не связаны напрямую. Трубопроводы не подотчетны напрямую сущности и продукту, так же как и резервуар для продукта не подотчетен сущности. Здесь расходы распределяются пропорционально предусмотренным в бюджете объемам передачи для каждой организации и продукта для конкретного ресурса.

Последнее соображение заключается в том, что модель позволяет устанавливать дополнительные единицы емкости в существующую инфраструктуру. Аналогичным образом существующая единица емкости, такая как резервуар для хранения, может эксплуатироваться или закрываться, что дает некоторое снижение затрат.Эти решения доступны для проектирования модернизации и расширения сети.

Решения по модели включают расположение складов для установки и эксплуатации, типичные единицы мощности для установки и эксплуатации для каждого продукта и в каждом месте, основные и второстепенные виды транспорта и маршруты для установки и эксплуатации, количество продукта для передачи на объект с нефтеперерабатывающих заводов на каждый склад и количество передачи на объект и продукт со складов клиентам.

Ограничения модели включают в себя установку производственных мощностей склада, использование производственных мощностей объекта склада, массовый баланс нефтеперерабатывающего завода, массовый баланс склада, удовлетворение спроса клиентов и выбор основного и вторичного маршрутов распределения. Некоторые эксплуатационные допущения для инфраструктуры заключаются в том, что каждый резервуар используется совместно различными субъектами и что физические возможности хранения и транспортировки увеличиваются путем умножения на количество оборотов или заправок в год. В следующем разделе модель тестируется на реальных данных и представлены результаты расчетов.

26-й Европейский симпозиум по автоматизированному проектированию процессов

Джоэле Казола , . Хирокадзу Сугияма, компьютерная химическая инженерия, 2016 г.

5 выводов

Мы представили переформулировку известной модели STN для решения проблемы планирования в фармацевтическом производстве в среднесрочной перспективе и показали ее эффективность на примере производства стерильных биофармацевтических лекарственных препаратов. Модель позволяет учитывать заводские ограничения, такие как посменное производство и перерывы на выходные, а также специфические ограничения GMP, такие как DHT и SHT. Новая структура предотвращает недооценку времени производства. В тематическом исследовании мы показали, что недооценка, возникающая в результате работы обычного метода STN, стоила одного дня на временном горизонте в одну неделю. Переформулировка приводит к явному увеличению времени вычислений и, таким образом, вводит ограничение в решении задачи планирования для процессов с большим количеством задач в сочетании с большими временными горизонтами. Тем не менее, более правдоподобное полученное расписание делает новый подход более подходящим для работы в цеху в фармацевтической промышленности. В будущих работах точная настройка набора ограничений вместе с расширением до нескольких продуктов может привести к более широкому применению нашей методологии на промышленном уровне.

Инструменты профилирования оборудования и приложений

Томислав Яньюшич, Кришна Кави, в Достижениях в области компьютеров, 2014

3.5.3 Гранат

Garnet описывается как встроенная сетевая модель с точностью до цикла для симулятора FS [7] . Модель использует возможности FS структуры GEMS [68], моделируя пятиэтапный конвейерный маршрутизатор с управлением потоком виртуального канала (VC). Garnet позволяет исследователям оценить оптимизацию на уровне системы, новые сетевые процессоры, смоделированные при рабочей нагрузке FS.

Garnet моделирует настраиваемый классический пятиэтапный маршрутизатор VC. Основными компонентами являются входные буферы, логика расчета маршрута, выделение виртуальных каналов (VCA), распределитель коммутаторов и коммутатор кроссбара. Микроархитектурные компоненты маршрутизатора состоят из однопортовых буферов и одного общего порта в поперечину с каждого входа. Взаимодействие Garnet между различными системами памяти (например, контроллерами кеша) обрабатывается сетевым интерфейсом межсоединений. Это означает, что промахи кэша ЦП разбиваются на блоки более низкого уровня и передаются на интерфейс межсоединения. Чтобы смоделировать различные протоколы когерентности, Garnet реализует механизм упорядочения «точка-точка» на системном уровне, что означает, что сообщение, отправленное с двух узлов в один пункт назначения, принимается в том же порядке, в котором они были отправлены. Модель мощности сети реализована от Orion [5] . Garnet записывает события по компонентам и записывает их с помощью счетчиков мощности; затем они используются для расчета конечного энергопотребления различных компонентов маршрутизатора. Существует несколько входных параметров, которые можно настроить для соответствия любому желаемому межсоединению, например, тип сети, детали модели, тип моделирования (только сеть по сравнению с FS), количество стадий конвейера маршрутизатора, размер буфера VC и количество байтов на пролет (flit). наименьшая измеряемая единица). Модели проверяются на соответствие результатам из ранее опубликованных статей.

Виртуализация сетевых функций

Пол Йоранссон, . Тимоти Калвер, Программно определяемые сети (второе издание), 2017 г.

Аннотация

В этой главе мы определяем виртуализацию сетевых функций, включая рассмотрение модели ETSI для NFV, а также оркестровки и инфраструктуры NFV. Мы рассматриваем, какие функции могут быть фактически виртуализированы, включая периферийные маршрутизаторы поставщиков услуг, брандмауэры, глубокую проверку пакетов и предотвращение вторжений. Мы знакомим читателя с платформой с открытым исходным кодом для NFV под названием OPNFV.Мы перечисляем основных поставщиков, участвующих в NFV, включая их продукты, а также их целевые домены. Наконец, мы рассмотрим взаимосвязь между SDN и NFV, описав, как SDN можно использовать для включения и даже улучшения NFV.

Виртуализация сетевых функций

Кен Грей , Томас Д. Надо , виртуализация сетевых функций , 2016 г.

Включение новой модели потребления

Для провайдера побочным эффектом NFV является то, что он позволяет использовать новую модель потребления для сетевой инфраструктуры. Перенося услуги со своих соответствующих платформ пограничной терминации (EPG, BNG, CMTS), провайдеры получают возможность перейти к потреблению сетевого оборудования на базе «торговца».

Несмотря на то, что определение "продавец" вызывает споры, оно не связано с широкими возможностями сенсорного управления или большим масштабом состояния сеанса. Вместо этого основное внимание в этом оборудовании уделяется терминации, коммутации и транспортировке с минимальными функциональными возможностями (такими как QoS и многоадресная рассылка) для поддержки услуг в оверлее услуг. Возможно, провайдеры не могут потреблять «торговца» без параллельного плана NFV по удалению функций и состояний из своего оборудования.

Как ни странно, как только это потребление начинается, гибкость плоскости управления и плоскости управления (отображение контроля и управления 1:1 или 1:N в подложке продавца) потенциально возвращает нас к SDN (этот цикл показан на рис. 1.10). ).

Рисунок 1.10. Цикл SDN–NFV–торговец.

Часто переход на NFV и последующее внедрение торговых платформ в сочетании с контролем SDN делает сеть более независимой от доступа и приводит к сквозной переоценке IP-сети, используемой для транспорта. В свою очередь, это приводит к новым средствам преобразования его значения в такие приложения, как маршрутизация сегментов. 17

21-й Европейский симпозиум по автоматизированному проектированию процессов

Эрик Люшен, . Андреас Линнингер, компьютерная химическая инженерия, 2011 г.

4 вывода

Предложенная структура биоматематического моделирования сочетает в себе тщательный анализ экспериментальных данных с проверкой гипотез для фармакокинетических исследований. Крупномасштабные сетевые модели для описания кровотока, перфузии органов и биохимических механизмов в тканях для целых организмов могут быть автоматически созданы для использования в транспортных и кинетических оценках.

Предложенный метод инверсии задачи дает полную модель судьбы лекарственного средства в организме на основе экспериментальных данных о биодоступности лекарственного средства. Наша модель подчиняется природоохранным балансам, поэтому ее можно экстраполировать за пределы исходных кривых доза-реакция. Такие модели можно использовать для внутривидового и межвидового масштабирования, а также для планирования экспериментов в области фармакокинетики и фармакодинамики. Индивидуальный дизайн терапии может быть достигнут путем корректировки общего веса, фракции гематокрита, режима инъекции или дозы для определения терапевтически эффективного лечения.

Читайте также: