Компьютерные сети 1
Для чего людям нужны компьютерные сети? Сети для организаций разделение и управление ресурсами предприятия; повышение надежности функционирования предприятия за счет дублирования информационных ресурсов; повышение экономической эффективности за счет гибкой организации работы информационных систем; средство общения и связи; подготовка персонала; …. ? Сети для индивидуальных пользователей доступ к удаленной информации; общение с другими людьми; обучение; развлечение; …. ? 2
Классификация компьютерных сетей 3
Классификация сетей по расстоянию между узлами 4
Классификация сетей по расстоянию между узлами ● ● ● Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации. Региональная сеть — сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона. Глобальная сеть — сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств. 5
Иерархия вычислительных сетей Глобальная сеть Региональная сеть 1 ЛВС ЛВС Региональная сеть 2 ЛВС ЛВС 6
Виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN) 7
Классификация сетей по типу среды передачи 8
Классификация сетей по скорости передачи информации 9
Классификация сетей по распределению ролей между компьютерами ● ● Сервер — специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением, централизованно управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т. д. ). Клиентский компьютер (клиент, рабочая станция) — компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера. 10
Классификация сетей по распределению ролей между компьютерами 11
Пример одноранговой сети 12
Пример сети с выделенным сервером 13
Топология компьютерных сетей “шина” Топология "шина" относится к наиболее простым и широко распространенным. В ней используется один кабель (магистраль или сегмент), вдоль которого подключены все компьютеры сети. Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не отразится на работе остальных. Производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине, чем их больше, тем медленнее сеть. 14
Топология компьютерных сетей “кольцо” Кольцо - активная топология. Сообщения передаются только в одном направлении Здесь каждый компьютер выступает в роли репитора (repeator) - устройства, усиливающего сигнал и передающего следующему компьютеру. Выход из строя одного компьютера прекращает функционирование всей сети. К недостаткам можно отнести сложность защиты информации, так как данные при передаче проходят через узлы сети. 15
Топология компьютерных сетей “Звезда” HUB Все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (HUB). Среди концентраторов выделяются активные, пассивные и гибридные. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы. Пассивные концентраторы просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Гибридными называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов. 16
Топология компьютерных сетей Нерегулярная структура 17
Другие возможные сетевые топологии ● ● Реальные компьютерные сети постоянно расширяются и модернизируются. Поэтому почти всегда такая сеть является гибридной, т. ее топология представляет собой комбинацию нескольких базовых топологий. Легко представить себе гибридные топологии, являющиеся комбинацией «звезды» и «шины» , либо «кольца» и «звезды» . Однако особо следует выделить топологию «дерево» (tree), которую можно рассматривать как объединение нескольких «звезд» . Именно эта топология сегодня является наиболее популярной при построении локальных сетей. 18
Сеть с топологией «дерево» 19
Сеть с сетчатой топологией 20
Соединение сетей Мост (bridge) Маршрутизатор (router) 21
Сетевые протоколы 22
Сетевые протоколы сетевой протокол - набор правил и соглашений для передачи данных по сети. Такие правила определяют содержимое, формат, параметры времени, последовательность и проверку ошибок в сообщениях, которыми обмениваются сетевые устройства В 1974 были опубликованы TCP/IP протоколы. ARPA передало контракты на реализацию этих протоколов в университет Беркли, где шли работы над операционной системой Unix. 23
Протокол передачи данных TCP/IP Сеть Интернет, являющаяся сетью сетей и объединяющая громадное количество различных локальных, региональных и корпоративных сетей, функционирует и развивается благодаря использованию единого протокола передачи данных TCP/IP, который был внедрен в 1983 г. Термин TCP/IP включает название двух протоколов: Transmission Control Protocol (TCP) — транспортный протокол: Internet Protocol (IP) — протокол маршрутизации. 24
Пересылка сообщения по сети Подготовка сообщения и прикрепление адреса Разбивка сообщения на пакеты Прикладной уровень Пересылка пакетов по промежуточным адресам Прикладной уровень Транспортный пакетов в сообщение уровень Сетевой уровень Канальный уровень Место отправления Получение сообщения Объединение Транспортный уровень Назначение каждому пакету промежуточного адреса В месте каждой промежуточной остановки сетевой уровень назначает пакету новый промежуточный адрес и возвращает пакет канальному уровню для пересылки до другой сети Промежуточные остановки Установление того, что пакет достиг пункта назначения Получение пакета Пункт назначения 25
Взаимосвязи между уровнями модели OSI 26
Сетевая адресация 27
Сетевая адресация Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный 32 -битовый IР - адрес. Легко подсчитать, что общее количество различных IP-адресов составляет более 4 млрд. : 232 =4294967296. 28
Сетевая адресация Класс А 0 Адрес сети (7 бит) Адрес компьютера (24 бита) Класс В 1 0 Адрес сети (14 бит) Класс С 1 1 0 Адрес сети (21 бит) Адрес компьютера (16 бит) Адрес компьютера (8 бит) В десятичной записи IP-адрес состоит из 4 разделенных точками чисел, каждое из которых лежит в диапазоне от 0 до 255. Например, 195. 34. 32. 11 (IP-адрес сервера компании МТУ-Интел). По первому числу IP-адреса компьютера несложно определить его принадлежность к сети того или иного класса: • число от 0 до 127 — класс А; • число от 128 до 191 — класс В; • число от 192 до 223—класс С. 29
Распределение адресов сетей класса С Мир был поделен на четыре зоны. Каждой зоне была выделена часть адресов класса С: 194. 0. 0. 0 - 195. 255 - Европа 198. 0. 0. 0 - 199. 255 - Северная Америка 200. 0 - 201. 255 - Центральная и Южная Америка 202. 0. 0. 0 - 203. 255 - Азия и Тихий Океан Каждый регион получил 32 миллиона адресов для раздачи, а 320 миллионов адресов класса С с 204. 0. 0. 0. по 223. 255 зарезервировано на будущее. Это существенно упростило работу с таблицами маршрутизации. Любой маршрутизатор, получив адрес в диапазоне 194. 0. 0. 0 по 195. 255, знает, что его надо переслать по одному из европейских маршрутизаторов. 30
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) 31
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Домен — это некий логический уровень Интернета, то есть группа сетевых ресурсов, имеющая собственное имя и управляемая своей сетевой станцией. Домен - это область пространства иерархических имен сети Интернет, которая обслуживается набором серверов доменных имен (DNS) и централизованно администрируется. 32
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) ● ● ● Domain Name System (DNS) - используемые в Интернете протокол и система обозначений для сопоставления IP-адресов и имен, понятных пользователю. Доменная система имен была разработана в 1984 году. Придумал DNS Пол Мокапетрис (Paul Mockapetris) из Института информатики Университета Южной Калифорнии (USC/ISI). 33
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) ● ● DNS - это распределенная база данных, которая содержит информацию о компьютерах (хостах), включенных в сеть Internet. Чаще всего информация включает имя машины, IP-адрес и данные для маршрутизации почты. Для реализации системы DNS был создан специальный сетевой протокол DNS. В сети имеются специальные выделенные информационно-поисковые серверы - DNSсерверы. 34
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Домены верхнего уровня (TLD – top-level domain): com - коммерческие организации , т. е. эти адреса принадлежат фирме или компании; edu – образовательные институты (например, wisc. edu соответствует Университету шт. Висконсин); gov - правительственные учреждения; mil – военные ведомства США; net - относится к организациям, управляющим сетями; org - некоммерческие организации; museum – музеи. 35
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Домены верхнего уровня ( «Новые» ): FIRM — коммерческие фирмы; STORE — фирмы, занимающиеся розничной торговлей и высылающие товары почтой; WEB — организации, занимающиеся технологией World Wide Web; ARTS — культурные и развлекательные организации; REC — организации, специализирующиеся на досуге и развлечениях; INFO — организации, занимающиеся информационным сервисом, например информационные брокеры и библиотеки; NOM — (от слова «номенклатура» ) частные лица, желающие иметь собственный Web-сервер. 36
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Домены верхнего уровня, принадлежащие странам мира: ru - Россия, de - Германия, uk – Великобритания, аu – Австралия, са – Канада, fr – Франция и т. д. 37
Иерархия доменных имен Второй уровень mail. ru Второй уровень Первый уровень kspu. ru ru kspu Третий уровень mail. kspu. ru sedo mail Второй уровень yarsk. ru Третий уровень sedo. kspu. ru 38
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) DNS в существующем виде допускает использование 37 ASCII символов: буквы английского алфавита A-Z, цифры 0 -9 и дефис "-". Длина имени каждого домена (между разделительными точками) не может превышать 63 знака, общая же длина имени (включая имена субдоменов, разделительные точки и имя зоны) ограничена 255 знаками. Минимальная длина доменного имени (без учета разделительных точек и имени зоны) принята равной 2. Для зон SU, BIZ, INFO и DE — 3 символа. 39
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Экзотические зарегистрированные имена YAPRISHELKTEBESPRIVETOMRASSKAZATC HTOSOLNCEVSTALODAJDENEGNAPIVKO. R U 40
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) Многоязычные доменные имена (Internationalized Domain Names) - имена, представленные символами национальных алфавитов. 21 января 2010 года корпорация ICANN утвердила сочетание символов «РФ» в качестве официального обозначения российского кириллического домена. Домены Путин. рф и Медведев. рф зарегистрировало государство (2010 -02 -03) 41
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) ● ● Всероссийской зоной ru управляет Российский научно-исследовательский институт развития общественных сетей (Рос. НИИРОС), официальный сайт http: //www. ripn. net. Общемировыми доменами управляет организация Inter. NIC - http: //www. internic. com. 42
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) ● Сегодня темпы развития домена RU самые высокие в мире. По количеству зарегистрированных имен RU занимает 5 позицию среди всех национальных доменов (его опережают DE, CN, UK и NL) и 4 позицию – среди европейских доменных зон. Наибольшее количество доменов . RU приходится на Москву (38%), Санкт-Петербург (7%) и Московскую область (6, 3%). 43
Доменная система имен (Domain Name System , DNS) ● ● 2 600 000 доменов. RU – 1 февраля 2010 года 2 500 000 - 6 декабря 2009 года ( «юбилейным» стало имя SEOSA. RU. ) ● 2 000 - 22 марта 2009 года ● 1 000 - 17 сентября 2007 года ● 1 апреля 1994 г. день рождения. RU 44
Примеры адресов WWW. KSPU. RU – Web-сервер КГПУ, предоставляющий информацию в виде страниц и графики. MAIL. KSPU. RU – почтовый сервер КГПУ, почтовый сервер, обслуживающий клиентов использующих электронную почту. FTP. KSPU. RU - файловый сервер КГПУ, назначение которого - прием и передача файлов клиентам. 45
Доступ к информационным ресурсам Для получения независимости от технологий доступа к информационным ресурсам Интернет была разработана специальная адресная система - или URL (Universal Resource Locator - унифицированный указатель ресурсов), позволяющая указывать не только имя документа, но и протокол доступа к нему. Адрес URL состоит из нескольких частей (пробелы не допускаются): протокол: //домен: порт/каталог/файл адрес URL Вы и указываете в строке адреса вашего браузера или в ссылках. 46
Примеры адресов URL http: //kspu. ru/Ivanov/Doc/foto. htm http (hyper text transfer protocol) – протокол, необходимый для доступа к документу, в данном случае – протокол передачи гипертекстовых файлов. kspu. ru – домен (мнемонический адрес сервера КГПУ). Ivanov/Doc – путь, указывающий местоположение документа в файловой системе сервера (каталоги). foto. htm – имя документа (файл). 47