Компьютерные сети

Компьютерные сети

Основные понятия

Компьютерная сеть - это система обмена информацией между компьютерами.

Основная цель: обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к локальным ресурсам всех компьютеров сети.

Компоненты сети

Компьютеры: ПК; ноутбуки; мэйнфреймы Коммуникационное оборудование: коммутаторы; маршрутизаторы; линии связи. Операционные системы: WinNT; Novell NetWare; Unix; Linux. Сетевые приложения: сетевой принтер; сетевой диск; базы данных.

Требования

Производительность Надежность и безопасность Расширяемость и масштабируемость Прозрачность и управляемость Совместимость (гетерогенность)

Классификация компьютерных сетей

По степени географического распространения По масштабу производственного подразделения

По степени географического распространения

Локальные сети (Local Area NetWorks, LAN) Глобальные сети (Wide Area NetWorks, WAN) Городские сети (Metropolitan Area NetWorks, MAN)

По масштабу производственного подразделения

Сети отделов Сети кампусов Корпоративные сети

Интрасеть (Intranet) - внутренняя сеть организации (корпоративная сеть), использующая стандарты, протоколы и технологии Интернет.

Интрасети могут быть изолированы от внешних пользователей Internet с помощью брандмауэров или просто функционировать как автономные сети, не имеющие доступа извне. Обычно компании создают интрасети для своих сотрудников, однако полномочия на доступ к ним иногда предоставляются деловым партнерам и другим группам пользователей. Другим способом обеспечения совместного доступа деловых партнеров к информации, хранящейся в интрасети, является создание экстрасети (extranet). Этим термином обычно называют часть интрасети, предназначенную для доступа извне. Деловые партнеры часто создают экстрасети, обеспечивающие ограниченный доступ к отдельным частям своих интрасетей. Деловым партнерам доступны только те части интрасети, на которые они имеют соответствующие права доступа. Для конкурентов же любой доступ к такой интрасети закрыт. Создать интрасеть несложно. Например, компании достаточно организовать в своей локальной или территориально распределенной сети Web-сервер, снабдить пользователей Web-браузерами и при необходимости предусмотреть брандмауэр.

Брандмауэры (firewalls) - предохраняют несанкционированное попадание в сеть или выход из нее пакетов данных. Программное обеспечение брандмауэров определяет, какие пакеты данных являются авторизованными. Обычно оно функционирует на маршрутизаторах или выделенных серверах.

Технология клиент-сервер

Сервер - это программный модуль, который обслуживает запросы на доступ к ресурсам своего компьютера, а также компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети.

Клиент - это программный модуль, который вырабатывает запросы на доступ к удаленным ресурсам и передает их по сети на нужный компьютер, а также компьютер, который потребляет локальные ресурсы других компьютеров сети.

Служба - пара модулей "клиент - сервер", обеспечивающая совместный доступ определенному типу ресурсов.

Сервис - это описание набора услуг, который предоставляется конкретной службой.

Распределенная программа - это программа, которая состоит из нескольких частей, причем каждая часть, как правило, выполняется на отдельном компьютере сети.

Модель взаимодействия сложных систем

Протокол - это правила, определяющие взаимодействие между системами в рамках одного уровня.

Интерфейс - это набор функций, который нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

Стек протоколов - это набор протоколов разных уровней, достаточный для организации взаимодействия систем.

Адресация компьютеров

Аппаратные адреса: 81005е24а08 Символьные адреса (имена): de. ***** Числовые составные адреса: 192.145.156.056

Топология сети

Топология - способ соединения компьютеров в сеть. Физическая структура определяет физические связи между компьютерами. Логическая структура определяет маршруты передачи данных между узлами сети

Топология "Общая шина"	Топология "Звезда"
Топология "кольцо"	Древовидная топология
Смешанная топология

Оборудование для формирования физической структуры сети

Линии связи Сетевые адаптеры Повторители (repeater) Концентраторы (hub)

Оборудование для формирования логической структуры сети

Коммутатор (switch) Маршрутизатор (router) Шлюз (gateway)

Пример структуры сети

Линии связи

Типы линий связи

Аналоговые линии связи Цифровые линии связи

Аналоговые линии связи

Аналоговыми называются линии связи, по которым передается информация в непрерывной форме, т. е. в виде непрерывного изменения кокой-либо физической величины.

Цифровые линии связи

Цифровыми называются линии связи, по которым передается информация в дискретной форме, т. е. в виде конечной последовательности сигналов различной формы.

Помехоустойчивость

Квантование

Полоса пропускания

Скорость передачи дискретной информации

Количество бит в секунду (бит/с). 1 Кбит/с = 1000 бит/с 1 Мбит/с = 1000000 бит/с Количество возможных изменений состояния передающей среды в единицу времени (бод). 1 бод >< 1 бит/с

Полоса пропускания и скорость передачи информации

Формула Шеннона

Формула Найквиста

Кабельные линии связи

Линии связи	Полоса пропускания
Витая пара	до 1 ГГц на 1 км
Коаксиальный кабель	несколько ГГц на 1 км
Оптоволоконный кабель	несколько сотен ГГц на 1 км

Беспроводные линии

Диапозон	Частоты, ГГц	Применение
Дециметровый	0,3 ... 3	Сотовые радиотелефоны, телевиденье, спутниковая связь, радиоканалы в локальных компьютерных сетях
Сантиметровый	3 ... 30	Радиорелейные линии, радиоканалы в локальных компьютерных сетях, спутникавая связь
Миллиметровый	30	Радиоканалы в локальных компьютерных сетях
Инфракрасный		Инфракрасные каналы связи
Видимый свет	400	Лазерная связь

Сообщество Интернет

Интернет - это сообщество множества международных и национальных компьютерных сетей, которое охватывает практически весь мир.

Интернет:

средство распространения информации средство для общения людей

История создания и развития компьютерной сети Интернет:

1962 год - Джон Ликлайдер (John Licklider) концепция ╚Галактической сети╩ (Galactic Network); 1962 год - проект по созданию сети, связывающей компьютеры оборонительных учреждений в Управлении перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Advanced Research Projects Agency, ARPA) 1969 год - создание сети ApraNet, в основе функционирования которой лежали принципы, на которых позже был построен Интернет;

1972 год - появилось первое приложение - электронная почта (E-Mail). Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson); конец 70-х - разработан стек протоколов для сетевого взаимодействия TCP/IP. 1983 год - ARPAnet полностью перешла на стек протоколов TCP/IP; середина 80-х - создана NFSnet (сеть Национального научного фонда США (NFS). Основу сети составили пять СуперЭВМ; 1987 год - создан NFSnet Backbone (базовая часть или хребет сети). 1988 год - к NFSnet присоединяются Канада, Дания, Финляндия, Франция, Норвегия и Швеция. 1990 год - ликвидирована ARPAnet 1991 год - в Европейской лаборатории физики частиц (European Laboratory for Participle Physics, CERN) Тимоти Бернерсом-Ли (Timothy Berners-Lee) разработана служба ╚Всемирная паутина╩ (World Wide Web, WWW). 1993 год - к NFSnet подключилась Россия

Структура сети Интернет

Стек протоколов TCP/IP:

Уровень 1: Прикладной уровень. Уровень 2: Транспортный уровень. Уровень 3: Уровень межсетевого взаимодействия. Уровень 4: Уровень сетевых интерфейсов.

Уровень 1: Прикладной уровень

Всемирная паутина - WWW	Передача файлов - FTP
Электронная почта - E-mail	Разговор в Интернет - ICQ, IRC, Chat
Группы новостей - USENET	Видео - и аудиоконференции
Списки рассылки - MailLists	IP - телефония. Телевиденье и радио

Протоколы прикладного уровня

Служба	Протокол
WWW	HTTP
E - mail	POP, SMTP
USENET	NNTP
FTP	FTP
IRC	IRC

Уровень 2: Транспортный уровень

UDP (User Datagram Protocol - протокол дейтаграмм пользователя) - обеспечивает передачу информации дейтаграммным способом (без установления соединения между двумя компьютерами).

TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей) - осуществляет надежный, защищенный от ошибок режим передачи информации с установлением соединения между двумя компьютерами.

Уровень 3: Уровень межсетевого взаимодействия

IP (Internet Protocol - межсетевой протокол):

определяет формат адресов; определяет механизм (маршрут) передачи.

Протокол IP - не отвечает за достоверность передачи информации.

IP - адрес

IPv4 - длина 32 бита

1100011.84.124.51

IPv6 - длина 128 бит

Маска подсети - делит IP - адрес на номер подсети и номер компьютера в подсети:

1111100

Хост (host - хозяин) - это компьютер, подключенный к Интернет и, соответственно, имеющий IP-адрес.

Доменное имя

Региональные доменные имена

Домен	Регион
by	Беларусь
uk	Великобритания
de	Германия
it	Италия
ru	Россия
us	США
ua	Украина

Доменные имена по виду деятельности

Домен	Тип организации
com	Коммерческие
edu	Образовательные
gov	Правительственные
mil	Военные
org	Другие
net	Управляющие
int	Международные

Служба доменных имен

Служба доменных имен (Domain Name Service, DNS) осуществляет преобразование доменного имени в числовой IP-адрес. Компьютеры, выполняющие такое преобразование, называются DNS-серверами.

Уровень 4: Уровень сетевых интерфейсов

Локальная сеть Глобальная или территориальная сеть Выделенная линия

Локальные сети

Ethernet. Скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимальная длина сети - 2.5 км. Token Ring. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/с. Максимальная длина сети - 4 км. FDDI. Скорость передачи - 100 Мбит/с. Максимальная длина сети - 100 км. Fast Ethernet. Скорость передачи данных 100 Мбит/с. Максимальная длина сети - 200м. Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных до 1Гбит/с. Максимальная длина сети - 200м.

Глобальные сети

Сети с коммутацией каналов

Сети с коммутацией пакетов

Сети с коммутацией каналов

Аналоговая телефонная сеть. Скорость передачи информации не выше 64 Кбит/с. ISDN (Integrated Services Digital Network) - цифровая сеть с интегрированными услугами. Базовая скорость передачи информации 64 Кбит/с.

Сети с коммутацией пакетов

Frame Relay - ретрансляция кадров. Скорость передачи информации 64 Кбит/с - 2 Мбит/с. ATM (Asynchronous Transfer Mode) - цифровая сеть с асинхронным режимом передачи. Скорость передачи информации 1.544 Мбит/с - 155 Мбит/с.

Выделенная линия

Выделенная линия - это линия связи с фиксированной полосой пропускания или пропускной способностью, постоянно соединяющая двух абонентов.

Кабельная линия связи Беспроводные линии связи Спутниковая связь

Иерархия скоростей цифровых линий связи

Американский стандарт	Кол-во каналов предыдущего уровня	Скорость
Т0	1	64 Кбит/ сек
Т1	24	1.544 Мбит/сек
Т2	4	6.312 Мбит/cек
Т3	7	44.736 Мбит/ сек
Т4	6	274.176 Мбит/ сек
Европейский стандарт	Кол-во каналов предыдущего уровня	Скорость
Е0	1	64 Кбит/ сек
Е1	30	2.048 Мбит/ сек
Е2	4	8.488 Мбит/ сек
Е3	4	34.368 Мбит/ сек
Е4	4	139.264 Мбит/ сек

Протоколы для соединения точка-точка

SLIP (Serial Line Internet Protocol) - Интернет-протокол для последовательного канала связи. РРР (Point-to-Point Protocol) - протокол точка-точка, также называемый протоколом взаимодействия между узлами.

Название единиц информации, используемых в TCP/IP

Доступ к Интернет

Поставщик услуг Интернет (Провайдер) - организация, которая предоставляет доступ к сети Интернет другим организациям или частным лицам.

Виды доступа

Сеансовый доступ в Интернет Доступ по протоколу UUCP Терминальный доступ Постоянное подключениe

Способы подключения

Коммутируемое подключение через АТС Коммутируемое подключение через ISDN Подключение через Frame Relay Подключение по выделенной линии

Коммутируемое подключение через АТС

до 64 Кбит/с - 1 $/час$/месяц)

Коммутируемое подключение через ISDN

128 Кбит/с - 6.6 $/час + 450 $$/месяц + 450 $)

Подключение через Frame Relay

Стоимость - зависит гарантированной скорости передачи (Committed Information Rate, CIR)

128/8 Кбит/с - 160 $/месяц + 100 $

128/16 Кбит/с - 200 $/месяц + 100 $

Подключение по выделенной линии

64 Кбит/с - 270 $/месяц + 100 $

128 Кбит/с - 450 $/месяц + 100 $