Графовая модель взаимодействия объектов РВС

Рассмотрим предлагаемую графовую модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический, канальный и сетевой уровни модели OSI. На входе у модели находится адрес объекта, с которого передается сообщение и на который необходимо доставить сообщение; на выходе – итоговый результат (доставлено ли сообщение). Основная задача данной модели РВС состоит в формировании на графе пути между заданными входными параметрами модели (между двумя объектами).

Модель в проекции на физический уровень OSI определяет, как физически связаны и сообщаются между собой объекты РВС; в проекции на канальный уровень OSI устанавливает взаимодействие объектов на уровне аппаратных адресов сетевых адаптеров; а в проекции на сетевой уровень OSI определяет связь объектов на уровне логических адресов, например адресов IP.

Пусть имеется РВС, включающая в себя N связанных между собой KS (линиями связи на физическом и канальном уровне) и LS (линиями связи на сетевом уровне OSI) объектов (M хостов x_i и N(M + 1) и роутеров g_i, где i = 1..M и J = M + 1..N; M < N). Так как модель РВС в проекции на физический уровень ничем не отличается от той же модели в проекции на канальный уровень, то ограничимся введением универсальной линии связи KS, под которой будем понимать линию связи либо физического, либо канального уровня OSI.

На физическом уровне под объектом понимается сетевой адаптер хоста или роутера, на канальном – аппаратный адрес сетевого адаптера. На этих уровнях модели выделим из всего множества хостов N – (M + 1) подмножество X_k, где k = 1..N – (M + 1), по числу роутеров в РВС, каждое из которых связано на физическом и канальном уровнях только с одним ближайшим роутером и представляет собой сетевой сегмент. Соответственно все объекты внутри данного подмножества X_k взаимодействуют между собой при помощи двунаправленных линий связи физического или канального уровня ks_ij, соединяющих i‑объект с j‑объектом; также каждый объект из подмножества X_k связан с соответствующим роутером G_m+k, через который и только через который объект из данного множества (сегмента) может сообщаться с объектом из другого множества (сегмента). Это правило будет введено для упрощения модели, так как при моделировании механизмов атак связь объекта сразу с несколькими роутерами не играет роли. Таким образом, на канальном и физическом уровнях модели из вершины X_k попасть в вершину X_k‑p (p < k) можно только в том случае, если они находятся в одном подмножестве или путь проходит через последовательность узлов из множества G, следовательно, путь между любыми двумя объектами из множества X не может проходить через другой, отличный от них транзитный объект из того же множества.

На сетевом уровне под объектом понимается сетевой адрес хоста или роутера. На этом уровне каждый объект может взаимодействовать с любым другим объектом РВС при помощи однонаправленной или двунаправленной линии связи сетевого уровня ls_ij, соединяющей i‑объект с j‑объектом.

Введем два правила.

Во‑первых, все объекты внутри одного подмножества X_k (сегмента) всегда связаны между собой физически, но не всегда соединены канальными линиями связи, а следовательно, на данном уровне все объекты потенциально могут быть связаны друг с другом линией канального уровня, но могут быть и не связаны.

Во‑вторых, путь на K‑ом уровне модели OSI между двумя объектами РВС существует тогда и только тогда, когда он существует на всех уровнях от 1 до K – 1, где 1 < K ≤ 7. Исключением является случай, когда между двумя объектами из одного подмножества (сегмента) X_k нет пути на канальном уровне, но существует путь на сетевом (широковещательный сетевой запрос (например, ARP), который получат все объекты в данном сегменте).

Согласно предлагаемой модели:

X = {x_i | i = 1..M} – множество хостов;

G = {g_j | j = M + 1..N} – множество роутеров;

KS = {ks_kL | k = 1..N, L = 1..N } – множество линий связи объектов на физическом или канальном уровне OSI; ks_kL – линия связи k‑го объекта с объектом L;

LS = {ls_kL | k = 1..N, L = 1..N} – множество линий связи объектов на сетевом уровне OSI; ls_kL – линия связи k‑го объекта с объектом L;

X_k = {x_p | p = 1..M} – подмножество хостов внутри одного сегмента;

KS_k = {ks_kL | k = 1..M, L = 1..M} – подмножество линий связи объектов на физическом или канальном уровнях внутри одного сегмента;

SEG = {X_k, G_m+k, KS_k | k = 1..N – (M + 1), m = 1..M} – множество сетевых сегментов с линиями связи физического или канального уровня.

Объединение множеств RVS_k = X_k ∪ KS_k ∪ G ≡ SEG образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на физический или канальный уровень модели OSI (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический или канальный уровень модели OSI

Объединение множеств RVS_s = X ∪ G ∪ LS образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на сетевой уровень модели OSI (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на сетевой уровень

Объединение множеств RVS = RVSk ∪ RVS_s образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на физический (или канальный) и сетевой уровни модели OSI (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический и сетевой уровни модели OSI