Компьютерные сети. Информатика и информационные технологии. (Лекция 6) презентация

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Лекция 6 Информатика и информационные технологии

Компьютерная сеть (Computer NetWork, net - сеть, и work - работа) - это система обмена информацией между компьютерами.

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

Компьютерные сети классифицируются по следующим признакам: степень географического распространения; масштаб производственного подразделения; способ управления; структура (топология) связей.

По степени географического распространения различают:

По масштабу производственного подразделения различают: сети отделов; сети кампусов; корпоративные сети.

По способу управления различают: сети «Клиент - сервер»; Клиент - объект (компьютер или программа), запрашивающий некоторые услуги. Сервер - объект (компьютер или программа), предоставляющий некоторые услуги. одноранговые сети.

По топологии связей различают: сети с топологией «Общая шина»; сети с топологией «Звезда»; сети с топологией «Кольцо»; сети с древовидной топологией; сети со смешанной топологией.

Топология «Общая шина»

Топология «Звезда»

Топология «Кольцо»

Древовидная топология

Смешанная топология

Частные виды сетей Интернет - это сообщество множества международных и национальных компьютерных сетей. Интранет - внутренняя сеть организации, использующая стандарты, протоколы и технологии Интернет. Экстранет - корпоративная Интранет.

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

Проблемы взаимодействия компьютеров в сети Согласование сигналов в линиях связи Определение правил доступа к среде передачи Согласование способов повышения надежности передачи информации Определение маршрута передачи информации и способов адресации

Многоуровневая модель взаимодействия систем

Основные определения

Стек протоколов TCP/IP Уровень сетевого доступа Межсетевой уровень Транспортный уровень Уровень приложений

Уровень сетевого доступа

Межсетевой уровень

Транспортный уровень

Уровень приложений

Процесс преобразования данных

Порт и сокет

Сетевая технология

Ethernet Это — наиболее популярная сетевая технология в мире. Сетевая технология — согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети. Основной принцип, заложенный в основу Ethernet, — случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться: а) толстый и тонкий коаксиальный кабель; б) витая пара; в) оптоволокно; г) радиоволны. Управление доступом осуществляется сетевыми адаптерами.

Случайный метод доступа (с контролем несущей) Узел может передавать данные по сети, только если сеть свободна. Процедура определения доступности среды является одной из важнейших частей технологии Ethernet. Когда узел убедился, что сеть свободна, он «захватывает» среду и начинает передачу.  Кадр — единица данных, которыми обмениваются узлы в сети Ethernet. Кадр имеет фиксированный формат, содержит служебную информацию (в т.ч. адреса отправителя и получателя) и поле данных.При попадании кадра в разделяемую среду все сетевые адаптеры начинают его принимать. Если адрес назначения совпадает с их адресом, то кадр попадает во внутренний буфер адаптера.

Коллизии Коллизия — ситуация, когда два и более компьютера одновременно начинают передавать информацию. Вероятность возникновения коллизий зависит от интенсивности сетевого трафика. После обнаружения коллизии сетевые адаптеры прекращают передачу, а после паузы случайной длины пытаются снова получить доступ к среде. Время связи не гарантированно, поэтому в сетях для систем реального времени применяется маркерный доступ

Общий доступ с контролем несущей Все устройства равноправны Все устройства готовы для доступа Сообщение может быть отправлено только, если общая среда сети не используется Методы гарантированной доставки: Обнаружение коллизий (столкновений) и повторная передача

Маркерный доступ Все устройства равноправны Для администрирования прав доступа используется маркер Маркер логически передается от одного устройства к другому (эстафетная передача маркера) Запрос инициализируется устройством, удерживающим маркер

Оборудование компьютерных сетей Линия связи и интерфейсы Сетевая карта Трансивер (transceiver) Повторитель (Repeater) Концентратор (Hub) Мост (Bridge) Коммутатор (Switch) Маршрутизатор (Router)

Линии связи

Интерфейсы

Сетевая карта

Пример архитектуры сети на коаксиальном кабеле

Трансивер

Повторитель

Концентратор

Пример концентратора с тремя портами

Пример сети на концентраторе

Мост

Пример использования моста

Коммутатор

Пример использования коммутатора

Маршрутизатор

Адресация компьютеров При объединении компьютерных устройств в одну сеть неизбежно возникает задача адресации: а) адрес устройства должен однозначно идентифицировать компьютер в сети; б) схема назначения адресов должна сводить к минимуму вероятность дублирования; в) схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администраторов; г) адрес должен иметь структуру, подходящую для организации больших сетей; д) адрес должен быть удобен для пользователей. Часто одно устройство имеет несколько имен, поскольку на практике исопльзуются несколько схем адресации.

Аппаратные адреса Особенности: а) такие адреса обычно используются аппаратурой; б) предназначены для небольших сетей; в) не имеют иерархической структуры; г) записывается обычно в шестнадцатиричном представлении; д) эти адреса обычно присваиваются автоматически при изготовлении или при запуске оборудования. Недостатки: а) при замене адаптера меняется адрес компьютера; б) при установке двух и больше адаптеров у компьютера появлется несколько адресов.

Символьные адреса Иногда их называют «именами»: а) обычно они предназначены для запоминания людьми; б) несут смысловую нагрузку; в) могут иметь иерархическую структуру (например, faculty.ifmo.ru); г) в рамках работы в маленькой подсети обычно можно использовать только младшую составляющую имени. Недостатки: а) длина адреса; б) необходимость ручной работы; в) переменный формат; г) проблема при использовании различных языков и кодировок.

Числовые составные адреса При работе в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного формата. В этой схеме используется деление адреса на номер сети (старшая часть) и номер узла (младшая часть). Типичными представителями являются IP- и IPX-адреса. При использовании протокола IPv6 адрес имеет шесть составляющих. В современных сетях обычно используются все три схемы. Задачу сопоставления имен при использовании различных схем решают службы разрешения имен. Иногда каждый компьютер решает такую задачу, например, рассылая сообщения всем компьютерам.

Рекомендуемая литература Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: изд. «Питер», 2005 — 864 стр. Бойдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации — СПб.: изд. «Питер», 2002. — 688 с. Мелехин В.Ф., Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети — М.: Академия, 2006 — 560 с. Пятибратов А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник для ВУЗов — М.: Финансы и статистика, 2003 — 560 с. Назаров С. В. Администрирование локальных сетей Windows NT/2000/. NET — М.: Финансы и статистика, 2003 — 480 с.