КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ВЫБОР КАТЕГОРИИ Повторение теории Проверка знаний
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Говоря о современных коммуникационных технологиях, часто подразумеваются компьютерные сети, без которых уже немыслима современная жизнь. Компьютерная сеть – это программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по каналам связи. Преимущества объединения компьютеров в сеть: • быстрый обмен данными без использования съёмных накопителей; • совместное использование ресурсов (данных, программ, внешних устройств). Недостатки: • снижение безопасности данных • необходимы денежные затраты на сетевое оборудование и программное обеспечение
КАНАЛЫ СВЯЗИ Условно каналы связи, по которым соединяются компьютеры, можно разделить на 2 большие группы: проводные и беспроводные. Проводные каналы могут быть представлены телефонными линиями, электрическими кабелями (например, линиями кабельного телевидения), оптоволоконными кабелями. Среди беспроводных технологий наиболее популярны Wi-Fi, 3 G. Каждый из этих видов каналов имеет свои достоинства и недостатки. К наиболее распространённым критериям, по которым оценивается канал связи: скорость передачи данных, простота и цена установки, удобство обслуживания
ВИДЫ СЕТЕЙ По радиусу охвата компьютерные сети можно разделить на несколько категорий: 1) Персональные сети (PAN), объединяющие устройства одного человека в радиусе не более 30 м (наиболее известный стандарт таких сетей – Bluetooth); 2) Локальные сети (LAN), объединяющие компьютеры в пределах одного или нескольких соседних зданий; 3) Региональные сети (MAN), объединяющие компьютеры конкретного региона; 4) Глобальные сети (WAN), объединяющие компьютеры разных стран. Наиболее известная глобальная сеть – Интернет.
КЛИЕНТ - СЕРВЕР В любой сети одни компьютеры используют ресурсы других. Для описания роли компьютеров в обмене данными вводят два термина: сервер и клиент. Сервер – это компьютер, предоставляющий свои ресурсы в общее пользование. Клиент – это компьютер, использующий ресурсы сервера. Обычно серверы – это специально выделенные мощные компьютеры, которые используются для обработки запросов большого числа клиентских компьютеров (рабочих станций) и, как правило, включены постоянно. Сервер получает запросы от клиентов, ставит их в очередь, и после выполнения посылает каждому клиенту ответ с результатами выполнения запроса. Задача клиента – послать серверу запрос в определённом формате, и после получения ответа вывести ответ на монитор пользователя. Такая технология носит название «клиент-сервер» . Её используют, например, все веб-сайты в интернете. Часто понятия «сервер» и «клиент» относятся не к компьютерам, а к программам, установленным на них.
ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ В современных сетях пересылаемые данные делятся на пакеты. Делается это потому, что одна линия связи часто используется для обмена данными между несколькими узлами. Если бы файлы передавались целиком, то сеть была бы заблокирована до тех пор, пока файл не был бы передан. Кроме того, в случае сбоя передачи, целый файл пришлось бы отправлять заново, что увеличивает нагрузку на сеть. Если передавать файлы пакетами, то время ожидания уменьшится до времени передачи одного пакета, нагрузка на сеть становится более равномерной, по сети могут одновременно передаваться пакеты, принадлежащие разным файлам. Вместе с каждым пакетом передаётся его контрольная сумма, т. е. число, найденное по специальному алгоритму, зависящее от всех данных пакета. Компьютер, принимающий данные, расчитывает контрольную сумму полученного пакета и в случае, если она не сходится с контрольной суммой, указанной в пакете, этот пакет передаётся заново.
ПРОТОКОЛЫ К сети подключены самые различные устройства, построенные на разных архитектурах, использующие различное ПО и т. д. Естественно, чтобы все узлы сети могли правильно взаимодействовать между собой, нужно было придумать определённые стандарты. И они существуют – это протоколы. Протоколы работы сети – это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования.
TCP/IP Важнейшим из протоколов интернета является TCP/IP. Точнее это не один протокол, а целый стек протоколов, название которого происходит из двух: TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). Обзор основных протоколов стека: IP – это протокол, отвечающий за адресацию в составных сетях и передачу пакета между сетями. Протокол IP является дейтаграммным, т. е. не гарантирует доставку пакетов до узла назначения. Обеспечением гарантий занимается протокол TCP. RIP (Routing Information Protocol – протокол маршрутной информации) и OSPF (Open Shortest Path First – «первыми открываются кратчайшие маршруты» ) – протоколы маршрутизации в IP-сетях. ICMP (Internet Control Message Protocol – протокол управляющих сообщений в составных сетях) предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом-источником пакета. ARP (Address Resolution Protocol – протокол преобразования адресов) преобразует IPадреса в аппаратные адреса локальных сетей. Обратное преобразование осуществляется с помощью протокола RARP (Reverse ARP). TCP обеспечивает надёжную передачу сообщений между удалёнными узлами сети за счёт образования логических соединений. UDP (User Datagram Protocol – протокол дейтаграмм пользователя) обеспечивает передачу данных дейтаграммным способом.
ПРОТОКОЛЫ ПРИКЛАДНОГО УРОВНЯ Рассмотрим некоторые из протоколов прикладного уровня. HTTP (Hyper. Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста) – протокол доставки web-документов, основной протокол службы WWW. FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов) – протокол для пересылки информации, хранящейся в файлах. POP 3 (Post Office Protocol version 3 – протокол почтового офиса) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол пересылки почты) – протоколы для доставки входящей электронной почты (POP 3) и отправки исходящей (SMTP). Telnet – протокол эмуляции терминала, позволяющий пользователю подключаться к другим удалённым станциям и работать с ними со своей машины, как если бы она была их удалённым терминалом. SNMP (Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетью) – предназначен для диагностики работоспособности различных устройств сети.
ДОКУМЕНТЫ RFC Утверждённые официальные стандарты Интернета и TCP/IP публикуются в виде документов RFC (Request for Comments – рабочее предложение). Стандарты разрабатываются всем сообществом ISOC (Internet Society). Любой член ISOC может предоставить на рассмотрение документ для его публикации. Далее документ рассматривается тех. экспертами и проходит следующие этапы, который называются уровнями готовности (maturity levels): 1) черновик (Internet Draft) – на этом этапе с документом знакомятся эксперты, вносятся дополнения и изменения; 2) предложенный стандарт (Proposed Standard) – документу присваивается номер RFC, эксперты подтвердили жизнеспособность предлагаемых идей, документ считается перспективным; 3) черновой стандарт (Draft Standard) – документ становится черновым стандартом, если не менее двух независимых разработчиков реализовали и успешно применили предлагаемые решения. На этом этапе ещё допускаются незначительные усовершенствования; 4) Стандарт Интернета (Internet Standard) – наивысший этап утверждения стандарта, проект получил широкое распространение и хорошо зарекомендовал себя на практике. Из тысяч RFC лишь несколько десятков являются документами в статусе «стандарт Интернета» .
МОДЕЛЬ OSI Модель взаимодействия открытых систем (OSI – Open Systems Interconnection) была разработана Международной организацией по стандартизации (ISO – International Organization for Standardization) для единообразного подхода к построению и объединению сетей. Разработка модели закончилась в 1984 году и с тех пор является эталонной для разработки, описания и сравнения различных стеков протоколов.
УРОВНИ МОДЕЛИ OSI Модель OSI включает семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления, прикладной. Рассмотрим кратко каждый уровень: 1) Физический уровень (physical layer) описывает принципы передачи сигналов, скорость передачи, спецификации каналов связи. Уровень реализуется аппаратными средствами (сетевой адаптер, сетевой кабель); 2) Канальный уровень (data link layer) решает две основные задачи: проверяет доступность среды передачи, а также обнаруживает и исправляет ошибки, возникающие в процессе передачи. Реализация уровня является программноаппаратной (например, сетевой адаптер и его драйвер); 3) Сетевой уровень (network layer) обеспечивает объединение сетей, работающих по разным протоколам канального и физического уровней, в составную сеть. При этом каждая из сетей, входящих в единую сеть, называется подсетью (subnet). На сетевом уровне приходится решать две основные задачи: маршрутизации (routing, выбор оптимального пути передачи сообщения) и адресации (addressing, каждый узел в составной сети должен иметь уникальное имя). Обычно функции сетевого уровня реализует маршрутизатор (router) и его программное обеспечение; 4) Транспортный уровень (transport layer) решает задачу надёжной передачи сообщений в составной сети с помощью подтверждения доставки и повторной отправки пакетов. Этот и все последующие уровни реализуются программно; 5) Сеансовый уровень (session layer) позволяет запоминать информацию о текущем состоянии сеанса связи и в случае разрыва соединения возобновлять сеанс с этого состояния; 6) Уровень представления (presentation layer) обеспечивает преобразование передаваемой информации из одной кодировки в другую; 7) Прикладной уровень (application layer) реализует интерфейс между остальными уровнями модели и пользовательскими приложениями.
СТРУКТУРА TCP/IP В основе структуры TCP/IP лежит не модель OSI, а собственная модель, называемая DARPA или Do. D. Структура TCP/IP представлена на рисунке. Как видно, здесь используется уже 4 -уровневая система протоколов 1) Прикладной уровень определяет формат запросов и ответов (этим занимаются, например, протоколы HTTP, FTP, Telnet, POP 3, SMTP, SNMP, DNS); 2) Транспортный уровень определяет правила пакетной передачи данных без учёта их содержания (протоколы TCP, UDP); 3) Сетевой уровень определяет правила выбора маршрута для отдельных пакетов без гарантии их доставки (протоколы IP, ICMP, DHCP, RIP, OSPF); 4) Физический уровень определяет правила передачи отдельных байтов по кабельной, оптоволоконной или другой линии связи (протоколы ARP и RARP).
ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ Интернет – это глобальная компьютерная сеть, возникшая в 1983 году как ответвление сети ARPANET. Информация в Интернете хранится на серверах, связанных высокоскоростными линиями связи. Практические все виды сервисов Интернета используют описанную ранее технологию «Клиент-Сервер» . О стандартах взаимодействия узлов сети нам уже известно. Для того, чтобы получить доступ к глобальной сети, необходимо заключить договор с провайдером – фирмой, локальная сеть которой непосредственно связана с Интернетом.
ВСЕМИРНАЯ ПАУТИНА Всемирная паутина (WWW) – это служба для доступа к гипертекстовым документам (веб-страницам), хранящимся на сервере. WWW на сегодняшний день – самый популярный сервис Интернета. Гипертекст – это текст, содержащий активные ссылки (гиперссылки) на другие документы. На современных веб-страницах есть не только текст, но и графика, звук, видео, причём каждый элемент может быть гиперссылкой. Такие документы называются гипермедиа. Сайт (веб-сайт) – это группа веб-страниц, объединённых общей идеей и связанных гиперссылками. Чтобы сайт стал доступен другим компьютерам, на сервере должна быть запущена специальная программа: веб-сервер. Наиболее популярные вебсерверы: Apache, IIS, nginx. Для просмотра веб-страниц на экране используются веб-браузеры (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Chrome, Opera). Браузер отправляет веб-серверу запрос, содержащий URL-адрес документа, а сервер в ответ передаёт запрошенные данные. Взаимодействие происходит по протоколу HTTP.
СЕРВИСЫ ИНТЕРНЕТА К наиболее популярным сервисам Интернета относятся: электронная почта, служба обмена файлами (FTP), форумы, чаты, информационные системы. 1) Электронная почта – один из первых сервисов Интернета, однако до сих пор актуальный. Для того чтобы отправлять и принимать сообщения, пользователь должен зарегистрировать почтовый ящик на одном из почтовых серверов. Передать письмо другому может любой пользователь сети, если он знает его электронный адрес. Электронный адрес состоит из двух частей: названия почтового ящика и имени сервера; они отделяются символом @. Например, в адресе vasya@mail. ru, vasya – имя почтового ящика, mail. ru – почтовый сервер. Для отправки сообщения компьютер пользователя должен обменяться данными с почтовым сервером по протоколу SMTP. Затем электронное письмо передаётся на сервер, где зарегистрирован почтовый ящик адресата. Письмо сохраняется на сервере до тех пор, пока адресат со своего компьютера не примет пришедшую ему почту, используя протокол POP 3 или IMAP. 2) Для обмена файлами используется протокол FTP. , который позволяет скачивать (download) файлы с сервера и загружать их (upload). Это возможно тогда, когда на компьютере-сервере работает специальная программа: FTPсервер, которая принимает запросы клиентов и отвечает на них по протоколу FTP-сервера используются для распространения бесплатного ПО. Для работы с FTP-серверами используют программы, которые называются FTPклиентами. Одна из самых популярных программ данного тип – File. Zilla. Браузеры тоже умеют работать по протоколу FTP. Зайдя на FTP-сервер, взору пользователя вместо красочных веб-страниц предстанет список файлов и каталогов. Файл начинает скачиваться, если щёлкнуть по его имени. 3) Для общения между людьми используется не только электронная почта, но также форумы и чаты. Форумы – это специальные веб-сайты, предназначенные для общения между людьми на конкретные темы. Для этого администратор форму создаёт несколько разделов, отличающихся по тематике. Пользователи создают темы в этих разделах, где зарегистрированные пользователи могут вести беседу. Для общения «в реальном времени» (от англ. on -line – «на линии» ) используют чаты, которые позволяют «разговаривать» группе людей, как если бы они находились в одной комнате. Для личного общения используют программы для обмена мгновенными сообщениями (мессенджеры), например, ICQ, Mail. ru Агент. 4) Информационные системы позволяют быстро находить нужную в данный момент информацию. Информационная система состоит из базы данных и ПО для поиска информации. К таким системам можно отнести, например, прогнозы погоды, размещённые на сайте, расписание ЖД- и авиарейсов, сервисы веб-картографии
ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ В Интернете накопилось такое количество данных, что поиск нужной информации иногда связан с некоторыми трудностями. Для решения этой проблемы и созданы поисковые системы. Поисковая система – это веб-сайт, который предназначен для поиска информации в Интернете. В начале развития Интернета веб-мастера составляли списки ссылок на интересные сайты. Когда ссылок стало много, их начали объединять в группы по темам. Так появились каталоги. В каталогах обычно используют многоуровневую группировку ссылок (дерево): в каждой из крупных тем (например, Новости, Спорт, Наука) есть разделы, в разделах – подразделы и т. д. Первым крупным сайтом-каталогом стал Yahoo. Самый крупный из российских каталогов – Яндекс-каталог. Каталоги заполняются редакторами каталога, каждый из которых отвечает за определённый раздел. Кроме того, веб-мастера (бесплатно или платно) могут предложить редакторам свои сайты для включения в каталог. Однако редакторы физически не могут посетить и проверить все новые сайты, которые ежедневно появляются в Интернете, поэтому часто случается, что нужного вам сайта нет в каталоге. Поэтому возникла естественная идея – заставить программу искать новые сайты и автоматически анализировать информацию на их страницах. Так появились поисковые машины. Поисковая машина хранит информацию обо всех известных ей веб-страницах и выдаёт по запросу адреса тех из них, где встречаются введённые пользователем ключевые словы. Ключевые слова – это набор слов и выражений, которые отражают требуемую информацию. Каждая поисковая машина имеет свой язык, который позволяет составлять сложные запросы, например, исключать некоторые слова из списка или искать одно из заданного набора слов. Во многих системах для обозначения логической операции «ИЛИ» (нужно одно из указанных слов) используется символ |, а для логической операции «И» (нужны оба слова) – символ &. Если нужно найти словосочетание, то в запросе его берут в кавычки.
АДРЕСАЦИЯ В IP-СЕТЯХ Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трёх уровней: 1) Локальный адрес; 2) IP-адрес; 3) Символьное доменное имя. Разберём подробнее каждый из них
ЛОКАЛЬНЫЙ АДРЕС Локальный адрес узла определяется технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети – это MAC-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, т. к. управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей MAC-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта – идентификатор фирмы производителя, младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. MAC-адреса записываются в шестнадцатеричном формате, например, 11 -A 0 -3 D-BC -01.
IP-АДРЕС IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передаёт сообщения, называемые IP-пакетами. IP-адрес представляет собой 32 -разрядное двоичное число, разделённое на 4 группы по 8 бит, называемых октетами, например: 0001 11101111 001011110 Обычно IP-адреса записываются в виде 4 десятичных октетов и разделяются точками. Приведённый выше адрес можно записать так: 17. 239. 47. 94 Максимальное значение октета равно 1111 2 или 25510. Поэтому IP-адреса, в которых хотя бы один октет превышает это число, являются недействительными. IP-адрес состоит из двух логических частей – номера подсети (ID подсети) и номера узла (ID хоста) в этой подсети. При передаче пакета из одной подсети в другую используется ID подсети. Когда пакет попал в подсеть назначения, ID хоста указывает на конкретный узел в рамках этой подсети. Чтобы записать ID подсети, в поле номера узла в IP-адресе ставят нули. Чтобы записать ID хоста, в поле номера подсети ставят нули. Например, если в IP-адресе 172. 16. 123. 1 первые два байта отводятся под номер подсети, остальные два байта – под номер узла, то номера записываются следующим образом: ID подсети: 172. 16. 0. 0 ID хоста: 0. 0. 123. 1 По числу рязрядов, отводимых для представления номера узла (или номера подсети), можно определить общее количество узлов (или подсетей) по простому правилу: если число разрядов для представления номера узла равно N, то общее количество узлов равно 2 N-2. Два узла вычитаются вследствие того, что адреса со всеми разрядами, равными нулям или единицам, являются особыми и используются в специальных целях. Например, если под номер узла в некоторой подсети отводится два байта (16 бит), то общее количество узлов в такой подсети равно 216 -2 = 65534 узла. Для определения того, какая часть IP-адреса отвечает за ID подсети, а какая за ID хоста, применяются два способа: с помощью классов и с помощью масок. Но всегда под ID подсети отводятся первые несколько бит, оставшиеся биты обозначают ID хоста.
КЛАССЫ IP-АДРЕСОВ Существует пять классов IP-адресов: A, B, C, D и E. За принадлежность к тому или иному классу отвечают первые биты IP-адреса. Как видно из схемы, в IP-адресе класса A 1 байт отводится для номера сети, а 3 байта для номера узла. Для класса B отводится 2 байта для номера сети, 2 байта для номера узла. Для класса С – 3 байта для номера сети, 1 байт для номера узла. IPАдрес класса D обозначает особый адрес (multicast). Пакет с таким адресом направляется всем узлам, которым присвоен данный адрес. Адреса класса E в настоящее время не используются (зарезервированы для будущих применений). Если адрес начинается с 02, то сеть относится к классу A, если с 102, то сеть относится к классу B, с 1102 – к классу C, с 11102 – к классу D, С 111102 – к классу E. Целью такого деления на классы являлось создание малого числа больших сетей (класса A), умеренного числа средних сетей (класса B) и большого числа малых сетей (классa С).
КЛАССЫ IP-АДРЕСОВ Основные характеристики адресов разных классов представлены в таблице. Первы е биты Наименьши й номер сети Наибольший номер сети Количест во сетей Максимальное число узлов в сети A 0 1. 0. 0. 0 126 224 -2 = 1677214 B 10 128. 0. 0. 0 191. 255. 0. 0 16834 C 110 192. 0. 1. 0 223. 255. 0 2097152 D 1110 224. 0. 0. 0 239. 255. 25 5 Групповой адрес E 11110 240. 0 247. 255. 25 5 Зарезервирован Класс 216 -2 = 65534 28 -2 = 254 Применение классов удовлетворительно решало задачу деления над подсети в начале развития Интернета. Однако в 90 -е годы с увеличением числа подсетей стал ощущаться дефицит IP-адресов. Это связано с неэффективностью распределения при классовой схеме адресации. Например, если организации требуется 1000 IP-адресов, ей выделяется сеть класса B, при этом 64534 адреса не будут использоваться. Существует 2 основных способа решения этой проблемы: • Более эффективная схема деления на подсети с использованием масок; • Применение протокола IP версии 6 (IPv 6).
МАСКА ПОДСЕТИ Маска подсети (subnet mask) – это число, которое используется в паре с IP-адресом. Двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения: • класс A – 1111. 00000000 (255. 0. 0. 0); • класс B – 11111111. 0000 (255. 0. 0); • класс C – 11111111. 0000 (255. 0). Маска подсети записывается либо в виде, аналогичным записи IP-адреса, например, 255. 0, либо совместно с IPадресом с помощью указания числа единичных разрядов в записи маски, например 192. 168. 1. 1/24, т. е. в маске содержится 24 единицы (255. 0).
IPV 6 Использование масок является временным решением проблемы дефицита IPадресов, т. к. адресное пространство протокола IP не увеличивается, а количество хостов в Интернете растёт с каждым днём. Для принципиального решения проблемы требуется существенное увеличение количества IP-адресов. Используемый в настоящее время и рассматриваемый нами протокол IP называется IPv 4 – протокол IP 4 -й версии. Для преодоления ограничений IPv 4 был разработан IP 6 -й версии – IPv 6. Он имеет следующие особенности: 1) Длина адреса 128 бит – такая длина обеспечивает адресное пространство примерно 3, 4*1038. Такое количество адресов позволит присваивать в обозримом будущем уникальные IP-адреса любым устройствам; 2) Автоматическая конфигурация – протокол IPv 6 предоставляет средства автоматической настройки IP-адреса и других сетевых параметров даже при отсутствии таких служб, как DHCP (автоматического назначения IP-адресов); 3) Встроенная безопасность – для передачи данных является обязательным использование протокола защищённой передачи IPsec. Протокол IPv 4 также может использовать протокол IPsec, но не обязан этого делать. В настоящее время многие производители оборудования включают поддержку протоколов IPv 6 в свои продукты, однако преобладающим остаётся IPv 4. Связано это с тем, что IPv 6 обратно несовместим с IPv 4 и процесс перехода сопряжён с некоторыми трудностями.
ОСОБЫЕ IP-АДРЕСА Некоторые IP-адреса являются особыми, они не должны применяться для идентификации обычных сетей. • Если первый октет ID сети начинается со 127, такой адрес считается адресом машины-источника пакета. В этом случае пакет не выходит в сеть, а возвращается на компьютер-отправитель. Такие адреса называются loopback и используются для проверки функционирования стека TCP/IP; • Если все биты IP-адреса равны нулю, адрес обозначает узел-отправитель и используется в некоторых сообщения ICMP; • Если все биты ID сети равны 1, адрес называется ограниченным широковещательным (limited broadcast), пакеты направленные по такому адресу, рассылаются всем узлам той подсети, в которой находится отправитель пакета; • Если все биты ID хоста равны 1, адрес называется широковещательным (broadsact), пакеты, имеющие широковещательный адрес, доставляются всем узлам подсети назначения; • Если все биты ID хоста равны 0, адрес считается идентификатором подсети (subnet ID); Наличие особых IP-адресов объясняет, почему из диапазона доступных адресов исключается два адреса – это случаи, когда все биты ID хоста равны 1 или 0.
СИМВОЛЬНЫЕ ДОМЕННЫЕ ИМЕНА Символьный идентификатор-имя, например, SERV 1. IBM. COM, назначается администратором и состоит из нескольких части, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.
СЛУЖБА DNS (Domain Name System) – это распределённая база данных, поддерживающая иерархическую систему имён для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. Протокол DNS является служебным протоколом прикладного уровня. В нём определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNSсерверы хранят часть распределённой базы данных о соответствии символьных имён и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным доменам сети Internet. Клиенты сервера DNS знают IP-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IP-адрес. Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данных данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет – то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, который может сам обработать запрос, либо передать его другому DNS-серверу. База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имён, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Для обозначения стран используются трёхбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры: • сom – коммерческие организации; • edu – образовательные организации; • gov – правительственные организации; • org – некоммерческие организации; • net – организации, поддерживающие сети. Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передаёт функции администрирования этих поддоменов другим организациям.
УТИЛИТЫ ДИАГНОСТИКИ TCP/IP В состав современных операционных систем входит ряд утилит (небольших программ), предназначенных для диагностики функционирования стека TCP/IP. Информацию о любой утилите можно вывести, набрав в командной строке имя утилиты с ключом «/? » , например: Ipconfig/? Далее рассмотрим подробнее наиболее известные утилиты.
IPCONFIG IPconfig Утилита предназначена, во-первых, для вывода информации о конфигурации стека TCP/IP, во-вторых, для выполнения некоторых действий по настройке стека. При вводе названия утилиты в командной строке без параметров на экране отобразится информация об основных настройках TCP/IP. Основные ключи утилиты: • /all – отображение полной информации о настройке стека TCP/IP на данном компьютере; • /release – освобождение IP-адреса (имеет смысл, если DHCP разрешён); • /renew – обновление конфигурации TCP/IP (обычно выполняется, если DHCP разрешён); • /displaydns – вывод на экране кэша имени DNS; • /flushdns – очистка кэша имён DNS; • /registerdns – обновление аренды DHCP.
PING Основная цель этой популярной утилиты – выяснение возможности установления соединения с удалённым узлом. Кроме того, утилита может обратиться к удалённому компьютеру по доменному имени, чтобы проверить способность преобразования символьного доменного имени в IP-адрес. Принцип работы: утилита отправляет на удалённый узел несколько пакетов (число пакетов определяется ключом –n, по умолчанию 4) по протоколу ICMP. Такие пакеты называются эхо-пакетами, т. е. требуют ответа. Если удалённый узел доступен, он отвечает на каждый эхо-пакет своим пакетом, а утилита измеряет интервал между отправкой эхо-пакета и приходом ответа. Нужно отметить, что отсутствие ответа может быть связано не с физической недоступностью удалённого компьютера, а с тем, что на нём установлено программное обеспечение, запрещающее отправку ответов на эхо-пакеты (брандмауэр firewall). Основные ключи: • -t – пакеты отправляются до тех пор, пока пользователь не нажмёт комбинацию CTRL+C; • -a – определение доменного имени по IP-адресу; • -l <размер> - максимальный размер пакета (по умолчанию 32 байта); • -w <таймаут> - задание времени ожидания ответа в миллисекундах (по умолчанию 1000 миллисекундах = 1 секунда).
TRACERT Название утилиты произошло Trace Route – отслеживание маршрута. Утилита позволяет решить следующие задачи: 1) Проследить путь прохождения пакета от данного компьютера до удалённого узла (отображаются промежуточные узлы-маршрутизаторы); 2) Выявить участки задержки пакетов; 3) Выявить места потери пакетов. Принцип работы: утилита отправляет эхо-пакеты на заданный удалённый узел. Отличие между эхо-пакетами заключается в параметре, который называется «время жизни» (TTL – Time To Live). Этот параметр обозначает количество маршрутизаторов (процесс перехода пакета через маршрутизатор называется hop – прыжок), которое может пройти пакет, прежде чем попадёт на заданный узел. Каждый маршрутизатор уменьшает время жизни на единицу. Если на каком-то маршрутизаторе TTL станет равным нулю, тот отбрасывает пакет и отправляет служебное сообщение на узелисточник. Первый эхо-пакет посылается с временем жизни, равным единице. Первый маршрутизатор отбрасывает эхо-пакет и отправляет служебное сообщение, в котором содержится информация об имени и адресе маршрутизатора. Следующий эхо-пакет имеет TTL = 2 и отбрасывается уже на втором маршрутизаторе. Таким образом, эхопакеты отправляются с увеличением времени жизни на единицу, пока не придёт ответ от заданного удалённого узла или время ожидания не будет превышено. Основные ключи: • /h <maximum_hops> - максимальное число хопов (маршрутизаторов) при поиске узла; • /w <таймаут> - задание времени ожидания ответа в миллисекундах.
NETSTAT Утилита Netstat отображает статистическую информацию по протоколам IP, TCP, UDP и ICMP, а также позволяет отслеживать сетевые соединения. Основные ключи: • /a – список всех подключений и прослушивающихся портов; • /e – статистика для Ethernet; • /n – список всех подключений и портов в числовом формате; • /s – статистика для перечисленных четырёх протоколов; • <interval> - интервал в секундах, через который утилита выводит требуемую информацию (для прекращения вывода – CTRL+C).
ARP И HOSTNAME Arp Эта утилита работает с протоколами преобразования IP-адресов в MAC-адреса и обратно (ARP и RARP). Основные ключи: • /a – отображение таблицы ARP или, если указан IP-адрес, запись только для этого адреса; • /s – добавление записи в таблицу; • /d – удаление записи из таблица. Hostname Это самая простая утилита. Она выводит на экран имя компьютера.
ПРИМЕРЫ ЗАДАЧ Пример 1. Пусть задан IP-адрес 17. 239. 47. 94, маска подсети 255. 0. 0. Требуется определить ID подсети и ID хоста в обеих схемах адресации (т. е. в классовой схеме и в схеме с использованием масок подсети). Решение: 1) Адресация с использованием классов. Двоичная запись IP-адреса имеет вид: 0001. 11101111. 001011110 Так как первый бит равен нулю, то адрес относится к классу A. Следовательно, первый байт отвечает за ID подсети, остальные три байта за ID хоста: ID подсети: 17. 0. 0. 0; ID хоста: 0. 239. 47. 94 2) Адресация с использованием масок. Запишем IP-адрес и маску подсети в двоичном виде: Ip-адрес: 17. 239. 47. 94 = 0001. 11101111. 001011110; Маска подсети: 255. 0. 0 = 11111111. 0000 Вспомним определение маски подсети: интерпретируем как номер подсети те биты, которые в маске равны 1, т. е. первые два байт. Оставшаяся часть IP-адреса будет номером узла в данной подсети. ID подсети: 17. 239. 0. 0; ID хоста: 0. 0. 47. 94 Номер подсети можно получить другим способом, применив к IP-адресу и маске операцию логического умножения AND. Например: 0001. 11101111. 001011110 11111111. 0000 AN 0001. 11101111. 00000000 D 17. 239. 0. 0 Следует отметить, что количество единиц в масках не обязательно должно быть кратно 8.
ПРИМЕРЫ ЗАДАЧ Пример 2. У Пети есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения информации 2 18 бит в секунду. У Вани нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Пети по телефонному каналу со средней скоростью 2 15 бит в секунду. Ваня договорился с Петей, что он скачает для него данные объёмом 4 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслирует их Ване по низкоскоростному каналу. Компьютер Пети может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 512 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Петей данных до полного их получения Ваней? Решение: Для начала нам следует узнать, сколько времени будет скачивать компьютер Пети объём данных в 512 Кбайт, потом – сколько понадобится времени для ретрансляции данных в 4 Мбайт, а затем сложить эти значения. 1) 512 Кбайт = 23*29*210 = 222 бит. Такой объём информации будет качаться 2 22: 218 = 24 = 16 секунд; 2) 5 Мбайт = 4*2 3*210 = 4*223 бит. Такой объём будет качаться 4*2 23: 215 = 4*28 = 1024 секунд; 3) 16 + 1024 = 1040 секунд. Ответ: 1040
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите основные преимущества и недостатки объединения компьютеров в сети.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите классификацию каналов связи. Приведите несколько примеров для каждого класса.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите классификацию каналов связи. Приведите несколько примеров для каждого класса. Ответ: Проводные каналы (телефонные, электрические, оптоволоконные каналы), беспроводные каналы (радиоканалы).
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите виды сетей (по радиусу охвата).
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите виды сетей (по радиусу охвата). Ответ: Персональные (PAN), локальные (LAN), региональные (MAN), глобальные (WAN).
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Дайте определение протоколам сети.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Дайте определение протоколам сети. Ответы: Протоколы – это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите основные протоколы стека TCP/IP. Можете ли вы назвать функции каждого из них?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите основные протоколы стека TCP/IP. Можете ли вы назвать функции каждого из них? Ответ: IP, TCP, RIP, OSPF, ICMP, ARP, RARP, UDP.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Где публикуются стандарты Интернета?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Где публикуются стандарты Интернета? Ответ: в документах RFC.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни готовности документов RFC.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни готовности документов RFC. Ответ: 1) черновик, 2) предложенный стандарт, 3) черновой стандарт, 4) cтандарт Интернета.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что такое модель OSI? Когда она была создана?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что такое модель OSI? Когда она была создана? Ответ: Модель взаимодействия открытых систем (OSI) была разработана для единообразного подхода к построению и объединению сетей в 1984 году.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни модели OSI.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни модели OSI. Ответ: 1) Физический уровень, 2) Канальный уровень, 3) Сетевой уровень, 4) Транспортный уровень, 5) Сеансовый уровень, 6) Уровень представления, 7) Прикладной уровень.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни модели TCP/IP. Какие протоколы используются на каждом из этих уровней?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите уровни модели TCP/IP. Какие протоколы используются на каждом из этих уровней? Ответ: 1) Прикладной уровень (HTTP, FTP, Telnet, POP 3, SMTP, SNMP, DNS), 2) Транспортный уровень (TCP, UDP), 3) Сетевой уровень (IP, ICMP, DHCP, RIP, OSPF), 4) Физический уровень (ARP и RARP).
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите год появления Интернета.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите год появления Интернета. Ответ: 1983 год.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что такое WWW?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что такое WWW? Ответ: WWW ( «Всемирная паутина» ) – это служба для доступа к гипертекстовым документам (веб-страницам), хранящимся на сервере.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите адреса 3 -х уровней, используемые в IP-сетях.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите адреса 3 -х уровней, используемые в IP-сетях. Ответ: Локальный адрес, IPадрес, Символьное доменное имя.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Задан IP-адрес 192. 168. 89. 16, маска подсети 192. 168. 89. 16/18. Определите ID хоста и ID подсети для каждой из схем адресации.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Задан IP-адрес 192. 168. 89. 16, маска подсети 192. 168. 89. 16/18. Определите ID хоста и ID подсети для каждой из схем адресации.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Некий IP-адрес начинается с последовательности 110. К какому классу относится данный IP-адрес?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Некий IP-адрес начинается с последовательности 110. К какому классу относится данный IP-адрес? Ответ: К классу C.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Максимальное число узлов для класса A?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Максимальное количество узлов для класса А? Ответ: 1677214.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что обозначает каждый из перечисленных доменов: com, edu, gov, org, net.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Что обозначает каждый из перечисленных доменов: com, edu, gov, org, net. Ответ: сom – коммерческие организации, edu – образовательные организации, gov – правительственные организации, org – некоммерческие организации, net – организации, поддерживающие сети.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите основные ключи утилиты IPconfig. Можете ли вы объяснить, что каждый из них обозначает?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Назовите основные ключи утилиты IPconfig. Можете ли вы объяснить, что каждый из них обозначает? Ответ: Основные ключи: /all – отображение полной информации о настройке стека TCP/IP на данном компьютере, /release – освобождение IP-адреса, /renew – обновление конфигурации TCP/IP, /displaydns – вывод на экране кэша имени DNS, /flushdns – очистка кэша имён DNS, /registerdns – обновление аренды DHCP.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Какие задачи позволяет решать утилита Tracert?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Какие задачи позволяет решать утилита Tracert? Ответ: 1) Проследить путь прохождения пакета от данного компьютера до удалённого узла, 2) Выявить участки задержки пакетов, 3) Выявить места потери пакетов.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Расположите запросы в порядке возрастания количества найденных страниц: а) принтеры & сканеры & продажа; б) принтеры | продажа; в) принтеры | сканеры | продажа; г) принтеры & продажа.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Расположите запросы в порядке возрастания количества найденных страниц: а) принтеры & сканеры & продажа; б) принтеры | продажа; в) принтеры | сканеры | продажа; г) принтеры & продажа. Ответ: а, г, б, в.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Расположите запросы к поисковому серверу в порядке возрастания количества найденных страниц: а) Америка | путешественники | Колумб; б) Америка | путешественники | Колумб | открытие; в) Америка | Колумб; г) Америка & Путешественники & Колумб.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ Расположите запросы к поисковому серверу в порядке возрастания количества найденных страниц: а) Америка | путешественники | Колумб; б) Америка | путешественники | Колумб | открытие; в) Америка | Колумб; г) Америка & Путешественники & Колумб. Ответ: г, в, а, б.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ У Кати есть доступ к Интернету по высокоскоростному каналу, обеспечивающему скорость получения информации 220 бит в секунду. У Сергея нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получения информации от Кати по телефонному каналу со средней скоростью 213 бит в секунду. Сергей договорился с Катей, что она скачает для него данные объёмом 9 Мбайт и ретранслирует их Сергею. Компьютер Кати может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 1024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Катей данных до полного получения их Сергеем?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ У Кати есть доступ к Интернету по высокоскоростному каналу, обеспечивающему скорость получения информации 220 бит в секунду. У Сергея нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получения информации от Кати по телефонному каналу со средней скоростью 213 бит в секунду. Сергей договорился с Катей, что она скачает для него данные объёмом 9 Мбайт и ретранслирует их Сергею. Компьютер Кати может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 1024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Катей данных до полного получения их Сергеем? Ответ: 9224.
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ У Пети есть доступ к Интернету по высокоскоростному каналу, обеспечивающему скорость получения информации 221 бит в секунду. У Вани нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получения информации от Пети по телефонному каналу со средней скоростью 216 бит в секунду. Ваня договорился с Петей, что он скачает для него данные объёмом 5 Мбайт и ретранслирует их Ване. Компьютер Пети может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 2024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Петей данных до полного получения их Ваней?
ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ У Пети есть доступ к Интернету по высокоскоростному каналу, обеспечивающему скорость получения информации 221 бит в секунду. У Вани нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получения информации от Пети по телефонному каналу со средней скоростью 216 бит в секунду. Ваня договорился с Петей, что он скачает для него данные объёмом 5 Мбайт и ретранслирует их Ване. Компьютер Пети может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 2024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента начала скачивания Петей данных до полного получения их Ваней? Ответ: 648.
Скачать презентацию КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫБОР КАТЕГОРИИ Повторение теории Проверка
f9213300f7b17e4c752e685e8e93b200.ppt