Компьютерные сети ИСМОИЛОВ М И Кандидат технических наук

Компьютерные сети ИСМОИЛОВ М. И. Кандидат технических наук, доцент Кафедра “АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ“ МАДИ – ГТУ e-mail: ismoilov_mi@mail. ru

Содержание § § § Введение Преимущества использования сетей Основные определения и термины Классификация сетей Технология "клиент-сервер" Топология локальной сети Топология звезда Топология общая шина Топология кольцо Смешанные топологии Связи между сетями Беспроводные сети

Введение Компьютерная сеть - это группа компьютеров, соединённых линиями связи или сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Родоначальником компьютерных сетей считается проект ARPA Агентства Перспективных Разработок министерства обороны США. Сеть ARPANET заработала в 1969 г. и использовалась для нужд военных. Впоследствии она расширилась и в 1983 году превратилась в Internet. Военные создали для себя новую сеть Mil. NET

Преимущества использования сетей 1. Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства: u принтеры; u плоттеры; u дисковые накопители; u приводы CD-ROM; u сканеры; u факс-модемы и тд.

Преимущества использования сетей 2. Компьютерная сеть позволит совместно использовать информационные ресурсы: u файлы; u прикладные программы; u базы данных; u электронная почта и тд. 3. Быстрый обмен информации между компьютерами; 4. Гибкая рабочая среда (Удаленный доступ). 5. Поиск информации по всему миру и обо всем. PS. Использование компьютерных сетей обеспечит существенную экономию средств и времени.

Основные определения и термины При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Функция сети –связать два компьютера так, чтобы обеспечить доступ программы компьютера 1 к файлам компьютера 2 и наоборот в режиме реального времени (on-line). Информация передается порциями, которые называются пакетами. Каждый пакет имеет адрес ЭВМ-получателя, основное поле - полезную информацию и служебные поля с данными о пакете; размер, контрольная сумма и т. д. Размер пакета обычно 128 байт или 256. Основное”физическое” средство связи - кабель , проводная связь, телеграфный канал и т. д. Связь компьютера с сетью осуществляется устройством сопряжения (модем ). ПК 1 ПК 2

Основные определения и термины В состав сети в общем случае включается следующие элементы: • компьютеры (оснащенные сетевым адаптером); • каналы связи (кабельные, волоконно-оптические, телефонные, спутниковые, радиоканалы и др. ); • сетевое оборудование; • сетевое программное обеспечение • различного рода преобразователи сигналов.

Основные определения и термины Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть Информационная сеть № 1 Информационная система № n Коммуникационная сеть Информационная система № 1 Информационная система № n Информационная сеть № 2

Основные определения и термины Коммуникационная сеть - предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения. Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Основные определения и термины Информационная сеть - предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей. Информационная система - это система работы с информацией. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. Канал связи - это совокупность средств, предназначенных для передачи сигналов. Каналы связи создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов. Протокол – это набор соглашений и правил, определяющих порядок обмена данными в сети. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol Протокол управления передачей/Протокол Internet) - это средство для обмена информацией между компьютерами, объединенными в сеть. IP Адрес – это уникальный адрес компьютера в сети. Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных.

Классификация сетей По территориальному признаку компьютерные сети делятся на: 1. Локальные вычислительные сети – ЛВС (Local area network -LAN), создаются на небольшие расстояния (до 2 км), в пределах организации. 2. Глобальные вычислительные сети – ГВС (Wide area network -WAN), охватывают большую территорию. 3. Региональные или корпоративные вычислительные сети существуют в пределах города, района, области. Являются частью глобальной сети.

Адресация в IP-сетях Основные определения Имя сетевого устройства – уникальный идентификатор, взаимосвязан с адресом. Адрес: -физический, или МАС-адрес, назначается сетевой плате, программно или аппаратно, анализируется на физическом уровне. -логический или IP-адрес, назначается программно устройству. Анализируется на сетевом уровне. Связан с МАС-адресом посредством протокола ARP. Маршрут – указание системе о доставке информации к точке назначения. Структура IP-адреса 1 октет = 8 бит=1 байт, следовательно, может принимать значения от 0 до 255 включительно

u u u Пример IP-адреса: • в десятичной форме: 195. 15. 27. 37 • в двоичной форме: 1100001111. 00011011. 00100101 Зарезервированы: 0 и 255 под маску 1 под широковещательный адрес (например, 195. 15. 27. 1 – сообщение отсылается всем устройствам подсети) Маска – способ обозначать количество машин в подсети. • Пример маски: 255. 0 • В двоичной форме: 11111111 0000 Важно: единицы в маске идут подряд

Классовая система адресации u u Разработана для разделения сетей на подсети, позволяет ускорить процесс обнаружения узла. Форматы IP-адресов: • A 0 • B 10 сеть • C 110 сеть узел сеть узел • D 1110 Широковещательный адрес • E 1111 зарезервировано

Диапазоны адресов по классам u u u A: 1. 0. 0. 0 -126. 0. 0. 0 B: 128. 1. 0. 0. – 191. 255. 0. 0 C: 192. 0. 1. 0 – 223. 255. 0 D: 224. 0. 0. 0 – 239. 255 E: 240. 0 – 255. 254 Специальные адреса: • 192. 168. *. * - маскарадный адрес (адрес для внутреннего пользования в локальной сети, используется совместно с prоxy); • 127. 0. 0. 0 – означает пересылку на это же устройство. • Сеть. сеть. 1 – широковещательный адрес в указанной сети • 0. 0. 0. узел – адрес компьютера в этой сети, используется при инициализации ПО

Пример маски, назначенной классовым способом: В этом случае количество узлов в подсети 253. Диапазон адресов: Подсеть узел 195. 15. 27. 2 - 195. 15. 27. 254 Широковещательный: 11111111 0000 адрес: 195. 15. 27. 1, 1100001111 00011011 00100101 адрес сети: 195. 15. 27. 0 255. 0 195. 15. 27. 37 Пример маски, назначенной бесклассовым способом: 255. 240 195. 15. 27. 37 Подсеть узел 11111111 1111000011 00001111 00011011 00100101 В этом случае количество узлов в подсети 14. Диапазон адресов: 195. 15. 27. 33 - 195. 15. 27. 4 Широковещательный адрес: 195. 15. 27. 47, адрес сети 195. 15. 27. 32

OSI- модель функционирования открытых систем

Уровни представления Уровень В обычной почте В сети Прикладной Письмо написано на бумаге Создан документ Представление Письмо запечатано в конверт ОС фиксирует местонахождение документа Сеансовый Письмо опущено в почтовый ящик Проверка прав пользователя, выход в эфир и передача в транспортный уровень Транспортный Письмо доставлен в почтамт Документ преобразуется для передачи в виде пакетов Сетевой После сортировки письмо уложен в мешок Определяется маршрут движения документа в сети Соединения Мешки положены в вагон Модуляция сигналов Физический Вагон прицеплен к локомотиву. Реальная передача данных

Технология "клиент-сервер" Клиент • посылает запрос с заданием серверу • выводит на экран ответ, полученный от сервера Сервер • принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь • выполняет задание • посылает ответ с результатами сервер рабочая станция запрос ответ

Топология локальной сети Схема соединения компьютеров в сети называется топологией сети. Сетевая топология может быть: u физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети. u логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии. u информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети. Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить четыре базовых топологии: шина, кольцо, звезда и смешанная топология. Остальные способы являются комбинациями базовых.

Топология локальной сети звезда кольцо шина

Топология звезда РС РС HUB сервер РС РС Звезда - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор). • • единый центр управления, конфликты невозможны высокий уровень безопасности (всё идет через сервер) обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети все точки подключение собраны в одном месте (проще ремонт) • • • если сервер вышел из строя, сеть не работает большой расход кабеля если хаб вышел из строя, сеть не работает

Топология общая шина сервер РС РС терминатор шина Топология (схема) типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. • • • простота, малый расход кабеля легко подключать рабочие станции при выходе из строя РС сеть работает • • • при разрыве шины сеть выходит из строя низкий уровень безопасности один канал связи, передача по очереди возможны конфликты (одновременная передача данных) длина шины ограничена (затухание сигнала)

Топология кольцо РС РС сервер РС РС РС Кольцо - базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. • размер сети до 20 км • • низкая безопасность скорость передачи данных падает при увеличении сети сложно подключать новую РС при выходе из строя любого компьютера или разрыве линии сеть не работает

Смешанные топологии Звездно-шинная хаб Звездно-кольцевая хаб

Связи между сетями мост Мост (bridge) соединяет две локальные сети разного типа. Маршрутизатор (router) не просто пересылает данные, а может выбирать маршрут для каждого пакета (обход неисправных участков, снижение нагрузки на сегменты). Шлюз (gateway) – служит для соединения сетей с разными протоколами.

Интернет u u Интернет - самое большое и популярное межсетевое объединение компьютеров в мире. Интернет соединяет более 50 000 компьютерных сетей , расположенных более чем в 130 странах мира. Адрес компьютера или другого устройства в интернете представляется 32 битным числом. Пользователи и программисты обычно записывают адрес в виде четырех десятичных чисел разделенных точками. Например IP адрес: 134. 24. 8. 66. А система имен DNS позволяет обращаться к сетевым компьютерам по именам. Правом непосредственного подключения к интернету обладают специальные фирмы - Провайдеры.

Службы Интернет u u u u Терминальный режим - это служба удаленного управления. Подключаясь к удаленному компьютеру, можно управлять его работой. Это служба называется Telnet. Электронная почта-(е-mail). Имеются почтовые серверы, которые получая сообщение от клиентов пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти собщения накапливаются. При установления соединения адресатом и его почтовым сервером информация автоматически передается на компьютер адресата. Телеконференция Служба WWW (web-документы или страницы, сайты и т. п. ) Служба имен доменов Служба передачи файлов Служба IRC (чат) Поисковые системы – Rambler, Yandex, Yahoo и т. п.

Беспроводные сети Каналы связи: • • • радиосвязь, обычно до 100 м (11 Мбит/c, 54 Мбит/с) инфракрасное излучение (5 -10 Мбит/с) инфракрасные лазеры (до 100 Мбит/с) • не нужно прокладывать кабель • удобно для пользователей с ноутбуками • дальняя связь – до нескольких тысяч километров • проблемы совместимости с другими радиоисточниками • низкая безопасность обмена данными • слабая помехозащищенность Технология Wi. Fi (wireless fidelity - беспроводная точность) точка доступа до 50 компьютеров