Сети ЭВМ и телекоммуникации Информационные сети Этапы

Сети ЭВМ и телекоммуникации Информационные сети

Этапы развития вычислительных систем 1 -й этап. Системы пачечной обработки информации на больших ЭВМ. 2 -й этап. Интерактивные многотерминальные системы разделения времени. 3 -й этап. Возникновение глобальных сетей. 4 -й этап. Локальные сети.

Этапы развития телекоммуникационных технологий • • телеграфные и телефонные сети передача данных между отдельными абонентами сети передачи данных с коммутацией пакетов локальные вычислительные сети цифровые сети интегрального обслуживания высокоскоростные распределенные сети высокоскоростные локальные сети информационные супермагистрали

Проблемы построения ВС • • связанные с программным обеспечением необходимостью организовать совместную работу транспортировкой сообщений обеспечением безопасности

Способы классификации ВС • по степени территориального расположения • по функциональному назначению • по способу хранения и передачи информации • по методу передачи данных • по структурным признакам

1 • • локальные региональные широкомасштабные глобальные

2 • информационные • вычислительные • информационно-вычислительные

3 • с централизованным банком данных • с локальным банком данных • без БД

4 • с коммутацией сообщений • с коммутацией пакетов • со смешанной коммутацией

5 • • «звезда» «кольцо» с общей шиной полносвязная линейная древовидная с радиально-кольцевой топологией

Свойства ВС • • производительность надежность совместимость управляемость защищенность расширяемость масштабируемость

Характеристики производительности • время реакции • пропускная способность • задержка передачи

Характеристики надёжности • • коэффициент готовности безопасность отказоустойчивость сохранность данных защиту данных от искажений согласованность вероятность доставки пакета

Общие принципы построения сетей ЭВМ • Аппаратные адреса • Символьные адреса • Числовые составные адреса

Важнейшие элементы сетевых узлов • повторители физич. стр-ция сети • концентраторы физич. стр-ция сети • мосты логич. стр-ция сети • коммутаторы логич. стр-ция сети • маршрутизаторы логич. стр-ция сети • шлюзы логич. стр-ция сети

Технология открытых систем • Суть: формирование среды, включающей программное обеспечение, аппаратные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы. • Обеспечивает: переносимость, взаимосвязь и масштабируемость приложений и данных. • Достигается за счет: использования развивающихся, общедоступных и общепризнанных стандартов на продукты информационных технологий, составляющих среду открытой системы.

Реализация • протоколы • интерфейсы • стек протоколов связи

Достоинства ТОС • • Экономическая эффективность Инновационный аспект Двойное применение Экологически чистая технология

Технологический цикл построения открытых систем • Определение целей деятельности системы • Идентификация требований к разрабатываемой прикладной системе • Подготовка профиля для описания набора свойств среды • Приобретение и/или разработка соответствующего ПО • Проверка и коррекция приложений на соответствие характеристикам • Проверка на соответствие определенным на 1 -м этапе целям деятельности • Передача разработанной системы в эксплуатацию

Эталонная модель ВОС МОС Уровни модели: • Ф – физический уровень • К – уровень канала • С – сетевой уровень • Т – транспортный уровень • СУ – сеансовый уровень • УП – уровень представления • П – прикладной уровень

Типы протоколов • с установлением соединений (connection-oriented) • без предварительного установления соединения (connectionless)

Схема формирования блоков данных на каждом уровне протокола

Работа протокола управления каналом

Формат кадра

Управляющие поля кадров трёх типов

Характеристики некоторых наиболее важных служебных кадров

Протокол уровня канала Три режима работы • симплексный • полудуплексный • дуплексный

Режимы работы каналов передачи данных

Протокол ВУК – – высокоуровневое управление каналом (HDLC – High-level Data Link Control) Три режима работы • АБР • РНО • РАО

Дуплексная передача без ошибок в режиме АБР Для кадра типа И: адрес, тип кадра, номер передаваемого кадра N(S), номер ожидаемого кадра N(R), Р (указывается, если, т. е. Р=1). Для кадра типа К: адрес, тип кадра, номер ожидаемого информационного кадра N(R), разряд О/К (P/F).

Передача в режиме АБР при наличии ошибок

Протокол ВУК Три способа восстановления передачи при обнаружении ошибки • с помощью кадра • с помощью перерыва • c помощью контрольной точки P/F

Передача без ошибок в режиме РНО

Концепция протокола X. 25

Уровни протокола X. 25

Верификация протокола X. 25 Диаграмма состояний системы при установлении соединения

Основные виды услуг • • виртуальный канал постоянный виртуальный канал датаграмма быстрый поиск

Общий формат пакета Х. 25

Управляющий пакет запроса соединения

Информационные пакеты Х. 25 (модуль 8)

Информационные пакеты Х. 25 (модуль 128)

Управляющие пакеты • ГП • НГП • ОТК

Механизм управления с помощью окна. Взаимодействие P(S) и P(R)

Прямая ретрансляция кадров Frame Relay Типы виртуальных каналов • PVC • SVC

Архитектура услуг интерфейса UNI

Формы кадров протокола ВУК и прямой ретрансляции

Транспортный уровень архитектуры ВОС МОС

Диаграмма состояний системы управления транспортным соединением

Сетевые услуги при работе с транспортными протоколами

Классы транспортного протокола ВОС МОС

Примитивы транспортных услуг Управление соединения

Примитивы транспортных услуг Освобождение соединения

Примитивы транспортных услуг Передача данных

Блоки данных транспортного протокола

Формат БДТП “Запрос соединения”

Формат БДТП “Подтверждение соединения”

Формат БДТП “Данные”

Формат БДТП “Подтверждение данных”

Управление потоком путём выделения кредита

Протоколы связи в сети Интернет

Архитектура SNA. Уровни • • распределение услуги представления управление потоком управление передачей управление маршрутом управление каналом физический уровень

Процесс передачи данных между двумя ЭВМ • установление пути передачи • формирование прямого пути передачи / сообщение в сеть о требуемой системе-получателе • удостоверение в готовности приёма и записи • преобразование формата (если требуется)

Ключевые особенности протокола связи • cинтаксис • cемантика • синхронизация

Сравнение архитектур ВОС МОС и TCP/IP

Набор протоколов TCP/IP • прикладной уровень • транспортный уровень • межсетевой уровень • уровень доступа • физический уровень

Пределы, охватываемые системой управления потоком

Управление нагрузкой сети Интернет на уровне оконечной системы

Автомат соединения по протоколу TCP

Состояния автомата, управляющего соединениями по протоколу TCP

Заголовки протоколов UDP и TCP

Поля заголовка • • Адрес порта отправления Адрес порта назначения Порядковый номер Номер подтверждения Сдвиг данных Резерв Флаги • • • 1 – URG (Urgent pointer field significant) 2 – ACK (Acknowledgment field significant) 3 – PSH (Push function) 4 – RST (Reset the connection) 5 – SYN (Synchronize the sequence number) 6 – FIN (No more data from sender) Окно Проверочная сумма Указатель срочных данных Опции

Пример управления потоком с помощью кредитов

Заголовок протокола RTP

Стратегии управления сетью Интернет • с фиксированной выдержкой времени • с адаптивной выдержкой времени

Internet Engineering Task Force • RFC 793 • Tahoe • Reno • Vegas

Недостатки протокола TCP (для работа в РРВ) • обеспечивает работу по схеме «точка – точка» • предусматривает механизмы повторной передачи сегментов • не предусматривает удобного механизма поддержания информации о времени пребывания сегмента в сети

Протокол RTF. Заголовок

Протокол RTF. Поля заголовка • • • Версия Разряд наличия заполнения Расширение Счетчик участвующих источников Метка Тип нагрузки пользователя Порядковый номер Метка времени Признак источника синхронизации Признак участвующего источника

Управление сетевой нагрузкой Интернет

Заголовок протокола IPv 4

Поля заголовка протокола IPv 4 • • • • Версия Длина заголовка протокола Интернет Тип услуги Общая длина Указатель-идентификатор Флаги Смещение фрагмента Продолжительность жизни Протокол Проверочная сумма заголовка Адрес источника Адрес получателя Опции Заполнение

Блок данных протокола (пакет) IPv 6 • заголовок • функциональные решения • блок данных транспортного уровня

Протокол IPv 6

Поля заголовка протокола IPv 6 • • Версия Приоритет Метка пакета Длина сообщения пользователя или оплачиваемой нагрузки Следующий заголовок Ограничение числа участков Адрес источника Адрес назначения

Расширения к заголовку IPv 6 • • • заголовок обработки по участкам заголовок маршрутизации заголовок фрагмента заголовок аутентификации заголовок оплачиваемой защиты заголовок опций пункта назначения

Интернет-телефония

Отличительные особенности телефонных соединений по сети Интернет • • Нагрузка в сети Интернет более трудно предсказуема. Маршрутизаторы и каналы в сети Интернет не столь надежны, как коммутаторы и телефонные каналы. В различных доменах сети Интернет могут существовать свои принципы работы. Разговорное соединение требует гарантий качества обслуживания.

Речевые услуги в Интернет-телефонии • обычная телефонная связь между пользователями ЭВМ • телефонная связь с мобильной ЭВМ • связь через шлюз телефонной сети • доступ к информационному центру

Пример формирования речевого пакета

Функции выбора маршрутов

Классы алгоритмов • алгоритм кратчайшего пути – алгоритм Дейкстры • алгоритм альтернативного выбора маршрутов – алгоритм Форда-Фалкерсона (Беллмана-Форда)

Практические протоколы маршрутизации • протокол внутренней маршрутизации – протокол маршрутной информации (RIP) – протокол, первоочерёдно выбирающий свободный кратчайший путь (OSPF) • протокол внешней маршрутизации – протокол пограничного шлюза (DGP) – протокол маршрутизации между доменами (IDRP)

RIP Принцип: дистанционно-векторная маршрутизация. • вектор стоимостей участков Wx = , • вектор расстояний до узла х Lx = , • вектор следующих участков для узла х Rx =.

OSPF