автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Исследование и разработка переносимой операционной среды для функционирования сетевого программного обеспечения локальной вычислительной сети

МОСКОВСКИ?! ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ и ЛВТОНА ТБУТПОЛРЛ 1ТО л пилгл оххлигшг

; [ ЖХ чух Дьххи 1 X и ДЧУХЛУХ Ч/ 1 и. ЛОХХЧУХ чу иД^пцлш

■ПГ^^иТТАТЗПФТЗТГЩЛ.ПТ ^ТГМТЭТ?ВОТГГI?Т тт 1£ р 7Г/Л14ГМтлГ\ТЭЛ X ЧУ 0X I < I Гч шг| J I 1 г. 1 я-, I ^/Xх и 1 /ХХШ, ¿(1* .С* ^ХЧУШ^'ХХ'^/Ч*'иш

Ллгтлллт «мгтл ттлЛ т» ммЛлпттлтт^т»

да^и^шхс^идил тсьж стахигии ¿х гихиерпех

На правах рукописи

ФУРМАН Елена Семеновна

ШШ С СИ ООО

UUX*

мпгчгтттэлтгатг w "DAQDATYATTTA

il^OJUj^WJ-j^iliJiij /1 inUlfiiA/llLti ТПГП1?Г!Ги-Ш1<П1Т ГШ1?Т5ЛТТМГМЛГЛТГ ГЛЭРШ-Т TTTTÎT iTSVTXtTTTMATJTfTIÏ^'D A UTiCT

UXli. ¿i i l,liuiiirjn Ijl I n t ^JUI w.i nijiiiwn.ii '^wnini

СЕТЕВОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

. ....---- . .. ь ттпптг ПС НО _ ичт^к/^тпггтл/"»^-. ... .....................

иыиЦ*1саашпиихх> ии. хо. хх мскхсшох ш ирих рсмлтлис

обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

АВТОРЕФЕРАТ

Дииис L/A CÎUJkKi ПО UUliLГ^З.П.t¿С J-

мпг?irra rr»>fn»-i /Î\T» /«-irr m :/-• r»г^т**» тт^тгтг

fvir^i^ai a t^iiOiL'L'j fy^ii rri.LCi^. ncaj n.

Мзсква - 1992

2т}Я1л»/птт#па»гт»тг пт#птл»1 пт пттжгх тгпг,—

;па па гъа^сДрс ао х и сиси, ^юацип ипихсм ладили

т л ттч. т »V жтт »ат#лап Апгмпп тптп ▼»» пшп «тип /а ттаЛ » <илл||ттт1>г* т» т*тг_

х с<шаал ги_/лш«ислии,п Ч^ЧУ шхсха ааиииш! са1х»пи/х шхипахшгии *х пах

Лппттлттжт*»» I (ппт^пя а!»ппг\ япптмтчпптллттплп тгтт»тлл/и»тлтп тг» * 1Г 13

исрпс х жи\и шиигшАь гили х ии^ауинзсалих и ^шхлсуишхсхо ими ш. и

Ломоносова.

Йчтгтт! Л птгтлАПАТГтжтл тгг. ■ тт тт _ млпп Блппт»Лп гЛ Д и

В^ ЧПШХ ЧЛ. X иьЬШХЬГМЛХ *4ХХ

Л. а Королев.

Консультанты: доктор физико-ыатемзтических наук

РП ттггттп•

. ¿1» 1и«»ХСЛЛПигиГХ*Х,

доктор технических наук

Г\Ат»*гт»о 1»г ттио пттЛАплтттг!, 1гп««ппт> тлицтлтАпмтпг изти?

чуфхгхЦгхсыи 1 ддхс иххнипУпхЬи ^ипхир х с лпп и. Гьлл аа) л

Б.& Вишневский;

г/»^ тттгтг гп (¥\»»">тг1^п_»/птп»/птт#т»лп V ттп»гу

г*ал,ц*х,4сьх фкхоигуа мяьхсмохлхч^^гьлхл, па^г. Л 1П

«и хи. илгьихэ.

Ведушдя организация: Научно-исследовательский институт

Гшопх , а • шкл.п»ос1.

Ззтптгтп'з чгтспплптптп» плптптиппгт " 7,-зС " Г Л г» '/ /

сицгххсь Д*хиис>ухаЦ*т ииихилххьл су^^^у^лууг¿да х • £> £_^

час. мин. на заседании Специализированного Совета

ТГ ПСО ОС ОО ТТА » т> » тТГТ*ТТ-\Т» 1(Г-"\П Т^/'ЛТЧ тгттт#_

,ц* иии< ии< оо хх^/ тсхх слюхлхгъс «и^писипим х ии^ х¿спаим ^пи

плмлтиплтл гл/ II" "О ТТГЛ П1ТПЛП". 4 ^ ООПП ТУЧТТ Ипат^ПП

ссриихсхс мши ш» .и. ^хииилииииа ххи сццрси^. ххэиаЗ) 1 охх, шиьгиза,

Ленинские горы, МГУ, 2-ой учебный корпус, факультет ЕМиК, ауди-

1ЛАГ\Т«П & 0

х \-1 иил -

О ттт'^Л % уггт\ ППТТП»/ЧМ ^тггпх. г» гт т> ттт#Атлмл ТЛГГ ТГТ. ЩЛЯ1П

о дпииирхсЦл^сп шиДди испагшишхиип о и^ишых сгл .»хх> х с х сх

ВМИК МГУ.

Л тч гп ппт

мАхи^с^^ах раоии^хсш

Ученый секретарь

ПплТТГ/Л Г1Г\ПГ1 ПТТТ?П'

1992 г.

^»ххсЦ^хгыхгхо* хрс/ос

профессор Н. П. Трифонов

• _ О •

о

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Развитие распределенных систем обработки информации и сетей ЭВМ вызвало появление новой области вычислительной техники, получившей название "протокольная технология", которая охватывает все этапы создания протоколов от их спецификации до реализации. В сетевой архитектуре OS I/ISO спецификации протоколов представляют собой формальные, реализа-ционно независимые их описания. Они выражают общий алгоритм функционирования протоколов и служат основой как для анализа корректности самих протоколов, так и для получения их программных реализаций. Однако, программные реализации протоколов не является однозначным отражением их спецификаций. Наряду с алгоритмической частью, которая соответствует спецификации, в них обязательно присутствует системная часть, которая зависит от 'программно-аппаратной среды исполнения этих реализаций. Кроме того, программные реализации одного и того же протокола, даже если они предназначены для исполнения в одной среде, могут быть корректными (т.е. соответствовать спецификации) и при этом существенно различаться по эффективности исполнения, степени переносимости или по трудозатратам на разработку. Корректная и эффективная реализация протоколов является сложной задачей. Один из способов ее решения видится в создании некоторой единой среды, которая будет ориентирована на поддержку базовых понятий сетевой архитектуры OSI/ISO. Т.е. в отличие от традиционного подхода, когда переносимыми создаются программные реализации протоколов, предлагается сделать переносимой среду их функционирования.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование и разработка переносимого специализированного сетевого монитора, выполняющего роль единой среды функционирования программных реализаций протоколов сетевой архитектуры OSI/ISO, составляет цель настояшэй работы. В соответствие с целью в задачи исследования входят:

- разработка программного интерфейса специализированного сетевого монитора;

- создание переносимого специализированного сетевого мони-

тора;

- разработка методики создания программных реализаций протоколов, предназначенных для функционирования в среде специализированного сетевого монитора.

Работа выполнена в рамках НИР:

- "Исследование и разработка специализированной операционной системы для программируемых устройств доступа к высокопроизводительной локальной сети";

- "Исследование и разработка унифицированного интерфейса сетевого монитора для программируемых устройств доступа к высокоскоростной локальной сети";

- "Исследование и разработка программного обеспечения межсетевых средств связи высокоскоростных неоднородных локальных сетей".

Первые две НИР проводились в ОКЕМ ПО "Кварц" (г. Калининград) по техническому заданию НИИ "Дельта" в период с 1987 года по 1990 год, последняя проводится в Калининградском филиале ИПК Российской АН по техническому заданию ИПК в период с января 1990 года по настоящее время (срок окончания работ по НИР - декабрь 1992 года).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Предложен подход к решению задачи эффективной реализации протоколов сетевой архитектуры OSI/ISO, суть которого заключается в применении специализированной, т.е. ориентированной на поддержку базовых понятий этой архитектуры, переносимой операционной системы. Разработан специализированный сетевой монитор, представляющий собой такую операционную систему.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработана методика создания программных реализаций протоколов сетевой архитектуры OSI/ISO, предназначенных для функционирования в среде специализированного сетевого монитора, и построения на их основе коммуникационных подсистем различного назначения.

Предложенная методика была использована в Калининградском филиале ИПК Российской АН при создании программного обеспечения мостов локальных сетей.

АПРОБАЦИЯ. Результаты работы докладывались на 1-ой Всесоюзной конференции "Проблемы создания супер-ЭВМ, супер-систем и эффективности их использования" (Минск, 1987 г.), на 3-ей Всесоюзной конференции "Локальные вычислительные сети Ж)КСЕТЬ-88" (Рига, 1988 г.), на 14-ой, 15-ой и 16-ой Всесоюзных Школах-семинарах по вычислительным сетям (Минск, 1989 г.; Ленинград, 1990 г.; Винница, 1991 г.), на заседаниях Рабочей группы АН СССР по локальным сетям промышленного применения (Калининград, 1987 г.; Смоленск, 1988 г.; Выборг, 1989 г.), на семинаре кафедры системного программирования факультета ВМиК МГУ (1992 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано восемь работ, список которых приведен в конце автореферата.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Существующий опыт реализации протоколов иерархических многоуровневых моделей коммуникации позволяет сформулировать основные требования, которым должны удовлетворять программные реализации протоколов сетевой архитектуры OSI/ISO. К ним относятся:

- корректность;

- эффективность;

- общность.

Под корректностью программных реализаций протоколов понимают их соответствие стандарту. Эффективность программных реализаций протоколов имеет два аспекта. Первый связан с отображением спецификаций протоколов в оптимальный (в смысле затрат процессорного времени) код конкретной операционной среды. Второй - производительность коммуникационных подсистем, составленных из этих реализаций (коммуникационными подсистемами названы здесь комплексы программных реализаций протоколов, представляющие собой программные реализации иерархических многоуровневых архитектурных моделей коммуникации). Производительность коммуникационных подсистем определяется пропускной способностью реализаций отдельных уровней, величинами задержек, связанных с синхро-

низацией обмена между удаленными об'ектами одного уровня, способом организации межуровневых взаимодействий, быстродействием аппаратуры и т. п. Общность программных реализаций протоколов также имеет два аспекта. Первый - это пригодность этих реализаций для поддержки различных приложений и сетей. Второй - их переносимость или даже многократная используемость реализаций отдельных уровней в различных средах.

Корректность программных реализаций протоколов является безусловным требованием. Эффективность и общность могут обеспечиваться в различной степени. Проблема состоит в том, что общность как определенная форма универсальности противоречит эффективности. Возникает вопрос, какому из этих .требований и в каком случае следует отдать, предпочтение. Современный уровень развития аппаратных средств, а также приведенная выше трактовка понятия эффективности программных реализаций протоколов позволяют взглянуть на эту проблему следующим образом. Как было отмечено, производительность коммуникационных подсистем находится в зависимости от характеристик аппаратуры, на которой они исполняются. Поэтому было предложено, частично пренебрегая оптимальностью кода, добиться переносимости программных реализаций протоколов и затем путем подбора соответствующей по быстродействию аппаратуры создавать коммуникационные подсистемы требуемой производительности. При таком подходе переносимость (частный случай обпщости) уже не противоречит, а способствует обеспечению эффективности. Т. е. переносимость переходит в разряд необходимых требований, которым должны удовлетворять разрабатываемые программные реализации протоколов.

Специфика (в плане переносимости) программного обеспечения, реализующего функции протоколов сетевой архитектуры 0SI/ ISO, состоит в том, что оно должно быть переносимо внутри класса сред, которые никак нельзя назвать однотипными. В общем случае целевой средой могут быть:

- сетевые устройства локальных сетей (канальные, сетевые, транспортные, сеансовые или прикладные станции, интеллектуальные контролеры);

- межсетевые устройства локальных сетей (мосты, маршрутизаторы или шлюзы);

- абонентские ЭВМ.

Перечисленные среды различаются между собой по архитектуре используемых в них процессоров, организации памяти, коммуникационному оборудованию (и, соответственно, типам поддерживаемых ими сетей), операционным системам. Чтобы обеспечить переносимость программных реализаций протоколов в эти среды, было предложено воспользоваться стратегией, основанной на применении:

- стандартного языка программирования и

- переносимой операционной системы.

Применение одного из существующих стандартных языков программирования сделает программные реализации протоколов машинонезави-симыми. Применение всегда одной и той же переносимой операционной системы в сетевых и межсетевых устройствах локальных сетей, а также воссоздание программного интерфейса этой системы средствами операционных систем, функционирующих на абонентских ЭВМ, обеспечит идентичность интерфейса между программными реализациями протоколов и системным программным обеспечением целевых сред.

Операционная система, претендующая на роль единой среды функционирования программных реализаций протоколов, должна удовлетворять следующим требованиям:

- система должна обеспечивать эффективное создание программных реализаций протоколов через поддержку базовых понятий сетевой архитектуры ОБШБО;

- система должна поддерживать функционирование программных реализаций протоколов как совокупности взаимодействующих между собой процессов;

- система должна быть переносима в классе сред, которые можно охарактеризовать как аппаратные средства создания сетевых и межсетевых устройств локальных сетей.

Разработка специализированного сетевого монитора, представляющего собой такую операционную систему, составила основное содержание данной работы.

Важным этапом разработки специализированного сетевого монитора стал выбор функций его программного интерфейса, основанный на анализе сетевой архитектуры 0Б1/150 и особенностей отдельных протоколов этой архитектуры. Как показал этот анализ,

для эффективной реализации протоколов следует обеспечить реализацию логических об'ектов уровней, которые могут:

- взаимодействовать с другими логическими об'ектами при помощи сервисных примитивов;

- передавать сервисные блоки данных (Service Data Units -SDU) логическим об'ектам смежных уровней;

- обмениваться информацией с логическими об'ектами управления;

- формировать исходящие и анализировать входящие блоки SDU и протокольные блоки данных (Protocol Data Units - PDU);

- осуществлять приоритетную передачу экстренных блоков PDU и/или блоков PDU, проходящих по соединению с более высоким уровнем приоритета;

- хранить переданные блоки PDU до получения подтверждения об их доставке;

- ассоциировать блоки PDU и SDU с соединениями;

- хранить информацию о состоянии установленных соединений;

- запускать таймеры на заданный интервал времени и останавливать ранее запушэнные таймеры.

Если за реализационный аналог архитектурного понятия "логический об'егсг" принять процесс, сказанное выше можно сформулировать иначе. Для реализации протоколов нужно обеспечить реализацию процессов, способных:

- взаимодействовать между собой посредством обмена данными;

- обрабатывать полученные в результате взаимодействия с другими процессами данные;

- поддерживать несколько одновременно установленных соединений;

- работать с таймерами.

Чтобы обеспечить эти возможности, было предложено в состав программного интерфейса специализированного сетевого монитора включить:

- функции управления процессами;

- функции управления буферами;

- функции управления соединениями;

- функции управления таймерами;

- функции управления очередями.

Перечень функций каждой из этих групп приведен в таблице. При их выборе исходили из следующих задач: применение разрабатываемого программного интерфейса должно упростить реализацию протоколов, скрыть особенности используемых аппаратных средств и обеспечить независимость реализаций отдельных уровней друг от друга. Подробное описание этих функций составило спецификацию программного интерфейса специализированного сетевого монитора, разработанную в рамках данной работы.

Предложенный программный интерфейс представляет архитектуру специализированного сетевого монитора с точки зрения прикладного программного обеспечения. Он не связан ни с какой его конкретной реализацией и может быть использован как средство создания прототипов программных реализаций протоколов сетевой архитектуры 051/130. Также этот интерфейс позволяет представить программные реализации протоколов как совокупность взаимодействующих между собой сущностей: процессов, буферных пулов, буферов, таймеров и соединений. Взаимодействия между этими сущностями основаны на передаче сообщений. Поскольку аналогичная модель функционирования программного обеспечения характерна для об'ектно-ориентированного подхода, была исследована возможность и целесообразность его применения при реализации протоколов. Исследование показало, что применение об'ектно-ориентированного подхода при разработке любых программ должно поддерживаться специальными средствами операционной системы, а именно должны быть:

- уникальная идентификация об'ектов;

- типизация об'ектов (поддержка базовых типов, порождение новых типов и контроль типов);

- защита об'ектов (управление доступом, контроль доступа об'ектов друг к другу и своевременное уничтожение неиспользуемых об'ектов).

Операционные системы, обеспечивающие такую поддержку, называют об'ектно-ориентированными. Соответственно, применение об'ектно-ориентированного подхода при реализации протоколов должно быть поддержано специализированным сетевым монитором. Целесообразность применения этого подхода определяется следующими факторами. Основное - это стиль программирования, который позволит ре-

Таблица

Состав программного интерфейса пециалигированного сетевого монитора

Функции управления процессами

Санкции управления буферами

Функции управления таймерам:!

Функции управления с о е дине нклмк

Функции управления очередями

Создать процесс

Издать событие

Получить событие

Отложить событие

Выбрать отложенное событие

Создать буферный пул

Получить буфер из пула

Получить с ожиданием буфер из пула

Освободить буфер

Сохранить буфер

Буфер не хранить

Поместить данные в буфер

Получить данные из буфера

Поместить заголовок данных в буфер

Переслать данные из Суфера з буфер

Обменять буферы

Получить адрес буфера

Получить таймер

Переустановить параметры таймерного события

Освободить таймер

Запустить таймер

Остановить таймер

Перезапустить таймер

Излучить соединение

Освободить соединение

Получить доступ к информации соединения

Поместить элемент в очередь Еьйрать .элемент иг. очереди Просмотреть очередь по элемента}/

_ Л Л -

± X

ализатору протоколов сфокусировать свое внимание на об'егсгах, их смысловом значении и поведении. Далее, прямое отображение архитектурных понятий на об'екты и поддержка этих об'ектов сетевым монитором позволит максимально приблизить реализации протоколов к их спецификациям. И, наконец, независимая сущность этих об'ектов позволит переносить полученные реализации протоколов на аппаратные средства с многопроцессорной архитектурой. Таким образом, было предложено разрабатывать специализированный сетевой монитор как об'ектно-ориентированную операционную систему.

Разработка любой об'ектно-ориентированной операционной системы начинается с выбора базовых типов об'ектов. Для специализированного сетевого монитора этот выбор уже частично сделан при разработке его программного интерфейса: базовыми типам будут процессы, буферы, пулы, таймеры и соединения; операции над об'ектами этих типов будут соответствовать функциям программного интерфейса. Выбор структур данных этих об'ектов зависит от внутренней организации монитора, которая в свою очередь зависит от особенностей аппаратных средств в целевых средах. Для сред с однопроцессорной архитектурой было предложено специализированный сетевой монитор организовать следующим образом:

- поддержку об'ектов всех базовых типов реализовать отдельными службами монитора (ядро);

- передачу сообщений о запуске или завершении операций реализовать обращением к соответствующей функции ядра и возвратом из нее.

При выборе структур данных об'ектов базовых типов стояли две задачи. Нужно было, во-первых, обеспечить выполнение всех введенных над об'ектами операций и, во-вторых, по возможности минимизировать время выполнения этих операций (еозможно, за счет дополнительных затрат памяти). Кроме того, в работе рассмотрены вопросы, касающиеся именования об'ектов, контроля типов об'ектов и управления доступом к об'ектам.

Однако, проблемы разработки специализированного сетевого монитора не ограничиваются проблемами создания об'ектно-ориентированной операционной системы, т. к. разрабатываемая операционная система должна быть переносимой. С этой целью в работе рассмотрены вопросы поддержки идентичных интерфейсов между спе-

циализированным сетевым монитором и аппаратурой, используемой в целевых средах. Под аппаратурой в данном случае будем понимать процессор, память, аппаратный таймер и консоль. Идентичность интерфейса между специализированным сетевым монитором и процессорами целевых сред было предложено обеспечить за счет применения одного из стандартных языков программирования, подходящих для разработки операционных систем. Таким языком является язык программирования С. Поддержку остальных интерфейсов между специализированным сетевым монитором и аппаратурой должны обеспечить машинозависимые функции монитора. К ним относятся:

- управление памятью;

- переключение контекстов процессов;

- управление таймером;

- управление консолью;

- обработка прерываний.

Высказанные идеи по разработке специализированного сетевого монитора были воплощены в его реализациях для процессоров типа f.C680XD и Intel 80286. Также программный интерфейс специализированного сетевого монитора был интегрирован в операционную систему M3-DOS и UNIX-подобные операционные системы.

Специализированный сетевой монитор составляет основу предложенного подхода реализации протоколов сетевой архитектуры OS I/ISO. Методика разработки этих реализаций охватывает следующие аспекты:

- решение общее вопросов создания коммуникационных подсистем;

- собственно разработка программных реализаций протоколов;

- построение из разработанных программных реализаций протоколов коммуникационных подсистем;

- отладка программных реализаций протоколов и коммуникационных подсистем;

- вопросы эксплуатации разработанных программных реализаций протоколов.

К общим вопросам создания коммуникационных подсистем относятся:

- структура коммуникационных подсистем;

- организация межуровневого интерфейса (структура блоков

- 13 -

SDU и способ их формирования и передачи между уровнями);

- стратегия управления буферами в коммуникационной подсистеме (кто, т.е. какой процесс, и какие пулы создает, кто и когда запрашивает и освобождает буферы, как процессы заполняют буферы).

С проработки этих вопросов должна начинаться реализация любого протокола. Возможный вариант их решения, основанный на технике заполнения буферов со смещением и оптимизированный по времени выполнения межуровневых взаимодействий, подробно описан в работе.

Программные реализации протоколов создаются на языке программирования С средстзами инструментальной операционной системы. Выбор инструментальной операционной системы определяется двумя факторами. Во-первых, в ней должна быть система программирования на языке С. Во-вторых, в ней должен быть реализован программный интерфейс специализированного сетевого монитора. Как сказано выше, в настоящее время такими системами являются КБ-DOS и UNIX-подобные операционные системы. Другие рекомендации и правила по реализации протоколов и созданию коммуникационных подсистем сформулированы в четвертой главе основного текста.

Для отладки программных реализаций протоколов предложено воспользоваться об'ектным отладчиком, который является вспомогательной службой специализированного сетевого монитора и позволяет:

- отлаживать программные реализации протоколов в терминах об' ектов, поддерживаемых специализированным сетевым монитором;

- проводить комплексную отладку коммуникационных подсистем;

- отлаживать программные реализации протоколов и коммуникационные подсистемы либо непосредственно в среде специализированного сетевого монитора, либо в среде, которую эмулирует программный интерфейс специализированного сетевого монитора, реализованный средствами инструментальной операционной системы.

Программные реализации протоколов, разработанные по этой методике, являются переносимыми. Кроме того, они пригодны для повторного использования. Т. е. получив один раз реализации протоколов всех уровней какого-либо профиля, их можно будет ис-

пользовать для построения коммуникационных подсистем различного применения.

Предложенная методика была апробирована в Калининградском филиале ШЖ Российской АН при реализации 1-го и 3-го классов протокола LLC-подуровня канального уровня по стандарту ISO 8802. 2 и протокола сетевого уровня по стандарту ISO 8473, а также при построении коммуникационных подсистем, составляющих программное обеспечение мостов локальных сетей.

ОБ'ЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Работа изложена на 151 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 64 наименования, и трех приложений.

Во введении оОоснована актуальность исследования и разработки переносимого специализированного сетевого монитора.

В первой главе определены основные требования, которым должны удовлетворять программные реализации протоколов, и обоснованы причины, по которым особое внимание в данной работе уделяется требованию их переносимости. Рассмотрены общие вопросы создания переносимого программного обеспечения и выбрана стратегия обеспечения переносимости программных реализаций протоколов. Сформулирована постановка задачи создания переносимого специализированного сетевого монитора. Приведен обзор разработок по реализации протоколов сетевой архитектуры QSI/IS0 и созданию переносимых операционных систем как в нашей стране, так и за рубежом.

Вторая глава посвящэна разработке программного интерфейса между специализированным сетевым монитором и программами, реализующими протоколы. Разработка включает в себя два этапа: определение состава функций этого интерфейса и создание его спецификации.

Третья глава посвящена разработке переносимого специализированного сетевого монитора. В основу разработки положено применение об' ектно-ориентированного подхода к созданию операционных систем и представление машинозависимых компонентов сетевого монитора набором интерфейсов с аппаратурой. Приведены численные характеристики (занимаемая память, время выполнения системных функций, а также доля машинозависимых функций в общем об'еме

- 15 -

функций) полученной реализации сетевого монитора.

В четвертой главе предложена методика разработки программных реализаций протоколов сетевой архитектуры 051/150, предназначенных для функционирования в среде специализированного сетевого монитора. Штодика охватывает такие аспекты, как разработка, отладка и вопросы эксплуатации программных реализаций протоколов отдельных уровней и создание на их основе программных реализаций иерархических многоуровневых моделей коммуникации.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

Приложения содержат спецификацию программного интерфейса специализированного сетевого монитора, руководство пользователя по работе с об'ектным отладчиком, разработанным для отладки программных реализаций протоколов, функционирующих в среде специализированного сетевого монитора, а также спецификацию реализации специализированного сетевого монитора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основными результатами работы являются:

(a) предложенный подход к решению задачи эффективного создания программных реализаций протоколов сетевой архитектуры 0Б1/150, суть которого заключается в применении единой специализированной среды функционирования этих реализаций, и

(b) разработка и создание переносимого специализированного сетевого монитора, выполняющего роль такой среды.

В процессе работы решены следующие вопросы:

1. Разработан программный интерфейс специализированного сетевого монитора, ориентированный на поддержку базовых понятий сетевой архитектуры 051/150. Спецификация программного интерфейса выполнена с применением синтаксиса стандартного языка программирования С и может быть использована как средство создания прототипов программных реализаций протоколов.

2. Разработан переносимый специализированный сетевой монитор. В основу его разработки положены применение об'ектно-ори-ентированного подхода к созданию операционных систем и представление машинозависимых компонентов специализированного сетевого монитора набором интерфейсов с аппаратурой.

3. Созданы реализации специализированного сетевого монито-

pa для процессоров типа KC68QXD и Intel 80286. Также программный интерфейс специализированного сетевого монитора интегрирован в операционную систему Кб-DOS и UNIX-подобные операционные системы.

4. Предложена методика разработки программных реализаций протоколов. Реализации протоколов,- разработанные по зтой методике, являются переносимыми и оптимизированными по времени вы-полненения межуровневых взаимодействий. Кроме того, эти реализации пригодны для повторного использования при создании коммуникационных подсистем различного применения.

Перечисленные результаты получены автором самостоятельно и изложены в следующих работах:

1. Чугунова Г. Н., Фурман Е. С. Требования к специализированному монитору для программируемых преобразователей интерфейсов и устройств доступа к локальной сети// В сб.: Тезисы докладов 1-ой Всесоюзной конференции "Проблемы создания супер-ЭВМ, супер-систем и эффективности их использования". - М. -Минск: ШШ АН СССР, 1987. - Ч. 1. - С. 204-206.

2. Чугунова Г. Н. , Фурман Е. С. Особенности построения специализированного монитора транспортной станции высокоскоростной неоднородной ЛВС на базе программируемых устройств доступа// В сб.: Локальные вычислительные сети (тезисы докладов 3-ей Всесоюзной конференции ЛОКСЕТЬ-88).- Рига: ИЭВТ АН Латв. ССР, 1988.- Т.1.- С. 219-223.

3. Знаменский Ю. Н., Гришин Е. П., Карев R R , Чугунова Г. Н., Фурман Е. С. Использование таймерного процессора в транспортных станциях высокоскоростной неоднородной ЛВС// В сб.: Локальные вычислительные сети (тезисы докладов 3-ей Всесоюзной конференции ЛОКСЕТЬ-88). - Рига: ИЭШ АН Латв. ССР, 1988. - Т. 2. -С. 76-80.

4. Фурман Е. С. Функции специализированного монитора при программной реализации стандартизованных протоколов в транспортной станции неоднородной локальной высокоскоростной сети// В сб.: Тезисы докладов 5-ой Всесоюзной школы-семинара по распределенным автоматизированным системам массового обслуживания. - М. -Рига: ИПУ, 1988.- С. 116-117.

5. Гришин Е. IL , Карев Е. В., Чугунова Г. Е , Фурман Е. С.

Оценка возможности разделения реализации мониторных и протокольных функций в станциях высокоскоростной ЛВС// В сб.: Тезисы докладов 14-ой Всесоюзной Школы-семинара по вычислительным сетям.- М.-Минск: Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, 1989. - Ч. 1. - С. 222-227.

6. Знаменский Ю. Н., Карев В. В., Гришин Е. П., Чугунова Г. а , Фурман Е. С. Структура мультимикромашинной станции высокоскоростной ЛВС с конвейерной обработкой данных по сетевым протоколам// В сб.: Тезисы докладов 14-ой Всесоюзной Школы-семинара по вычислительным сетям.- 14.-Шнек: Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, 1989. - Ч. 2. - С. 234-239.

7. Смелянский Р.Л., Фурман Е.С. Применение об'ектно-ориен-тированного подхода к построению операционной среды для сетевых станций с высоким уровнем сервиса// В сб.: Тезисы докладов 15-ой Всесоюзной Школы-семинара по вычислительным сетям. - М. -Ленинград: Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН

ссср, 1990.-'ч:г. - с. 213-218.

8. Казаков Ю. П., Фурман Е. С. Моделирование системного монитора транспортной станции// В сб.: Тезисы докладов 15-ой Всесоюзной Шкалы-семинара по вычислительным сетям.- М.- Ленинград: Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, 1990.- 4.3. - С. 187-190.