ЛЕКЦИЯ 8 Основы компьютерных сетей история развития топологии

ЛЕКЦИЯ 8 Основы компьютерных сетей: история развития, топологии, сетевые пакеты и протоколы

8. 1. Общие сведения о компьютерных сетях # компьютерные сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. # компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах. # компьютерная сеть - это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, которое предоставляет пользователям сети доступ к ресурсам этого набора компьютеров; # сеть могут образовывать компьютеры разных типов - небольшие микропроцессоры, рабочие станции, миникомпьютеры, персональные компьютеры, суперкомпьютеры; # передачу сообщений между любой парой компьютеров сети обеспечивает коммуникационная система, которая может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие сетевые устройства; # компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером, как с автономным устройством, и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров и устройств сети.

8. 2. Классификация компьютерных сетей по степени географического распространения Локальная сеть (ЛВС или LAN - Local Area Net. Work) - сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия. Глобальная сеть (ГВС или WAN - World Area Net. Work) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга; отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др. ); объединяет локальные сети.

8. 3. Эволюция компьютерных сетей: терминалы и глобальные сети Многотерминальная система - прообраз компьютерной сети (централизованная обработка данных автономно работающего компьютера) Первые компьютерные сети – глобальные (объединение удаленных супер-ЭВМ глобальными связями) 1960 -е гг. - организация модемной связи "удаленный терминал-компьютер” (доступ к вычислит. ресурсам); 1969 г. - министерство обороны США - работы по объединению в сеть суперкомпьютеров оборонных центров и НИИ (ARPANET); 1974 г. - компания IBM - сетевая архитектура для своих мэйнфреймов (SNA, System Network Architecture)

8. 4. Эволюция компьютерных сетей: от первых локальных сетей до современных сетевых технологий Объединение в сеть первых микро-(мини-)компьютеров (1970 -е гг. ) – распределение ресурсов, совместное использование периферийных устройств Появление стандартных технологий локальных сетей (1980 -е гг. ): Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus (физические устройства – кабель и сетевая карта + сетевая ОС) Появление персональных компьютеров (1980 -е гг. ) – распределение ресурсов, совместное использование периферийных устройств Хронологическая последовательность важнейших событий в истории развития компьютерных сетей

8. 5. Основные требования к компьютерным сетям - Производительность (время реакции; скорость передачи трафика; пропускная способность; задержка передачи и вариация задержки передачи) - Надежность и безопасность (сохранность данных, интенсивность отказов, готовность или коэффициент готовности, сохранность данных, согласованность (непротиворечивость) данных, вероятность доставки данных, безопасность, отказоустойчивость) - Расширяемость и масштабируемость (возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети, возможность расширения системы в широких пределах без ухудшения производительности) - Прозрачность (свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, сеть традиционная вычислительная машина с системой разделения времени) - Поддержка разных видов трафика (компьютерный, мультимедийный и т. п. ) - Управляемость (возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и решать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. - Совместимость (сеть может включать в себя разнообразное программное и аппаратное обеспечение) - Качество обслуживания, Quality of Service, Qo. S (определяет количественные оценки вероятности того, что сеть будет передавать определенный поток данных между двумя узлами в соответствии с потребностями приложения или пользователя) Традиционные параметры, фигурирующие в разнообразных определениях качества обслуживания, регламентируют следующие показатели работы сети: - пропускная способность; - задержки передачи пакетов; - уровень потерь и искажений пакетов.

8. 6. Топология физических связей в локальных сетях Топология сети - способ соединения компьютеров в сеть, представляется в виде графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (напр. , компьютеры) и коммуникационное оборудование (напр. , маршрутизаторы), а ребрам - электрические и информационные связи между ними. Кольцевая топология Топология “Звезда” Топология “Общая шина” Полносвязная конфигурация сети Ячеистая топология (удалены некоторые связи) Каналы передачи информации - электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twisted pair); - электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable); - оптоволоконные кабели (fibre optic); - бескабельные линии связи (Wi-Fi).

8. 7. Сетевые пакеты и сетевые протоколы Информация в компьютерных сетях, как правило, передается отдельными порциями, кусками, называемыми в различных источниках пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками. В процессе сеанса обмена информацией по сети между передающим и принимающим узлами происходит обмен информационными и управляющими пакетами по установленным правилам, называемым протоколом обмена. Сетевым протоколом называется согласованный и утвержденный стандарт, содержащий описание форматов данных и правил приема и передачи. Протоколы служат для синхронизации работы сети. Передача пакетов в сети между несколькими узлами Типичная структура сетевого пакета

8. 8. Адресация пакетов и методы управления обменом Адресация пакетов Каждый узел сети имеет свой уникальный адрес (идентификатор или MAC-адрес), который присваивается сетевому устройству на этапе его изготовления Структура 48 -битного стандартного MAC-адреса Методы управления обменом (коммутации) Коммутация - установление очередности доступа к сети (захвата сети) всеми узлами, желающими передавать пакеты (предотвращение конфликтов при попытках одновременной передачи пакетов по одному сетевому кабелю). - детерминированные методы (определяют четкие правила, по которым чередуются захватывающие сеть абоненты Token-Ring, FDDI); - случайные методы (случайное чередование передающих абонентов, конфликты возможны, но предлагаются способы их разрешения - Ethernet). Другой способ классификации: централизованные и децентрализованные методы.