Компьютерные сети лекция 1 Основы сетей передачи

Компьютерные сети лекция № 1 Основы сетей передачи данных

Вычислительная и телекоммуникационная технологии n Компьютерные сети – логический результат эволюции двух важнейших технологий: компьютерных и телекоммуникационных. 1969 г. ARPANET – первая глобальная сеть объединяла ЭВМ с разными ОС на основе телефонной коммуникационной сети.

Главная цель объединения компьютеров n Разделение ресурсов. Периферийных устройств Данных в оперативной памяти и внешних ЗУ Вычислительной мощности

Хронология важнейших событий на пути появления сетей

Первые локальные сети LAN - Local Area Network

Сближение глобальных и локальных сетей n n Протяженность линий связи. Сложность методов передачи данных. Скорость обмена данными. Разнообразие предоставления услуг. n n Оптоволоконные линии связи – цифровая передача данных. Гипертекстовая информационная служба – World Wide Web. Появление MAN сетей. Сближение компьютерных и телекоммуникационных технологий – сближение видов услуг.

Простейшая сеть Физический интерфейс – набор электрических связей и характеристики сигналов Логический интерфейс (протокол) – набор информационных сообщений определенного формата.

Связь компьютера с периферийным устройством n 1. Пусть приложению В необходимо распечатать данные. Приложение обращается к ОС, в запросе указывается адрес данных и устройство печати. n 2. Получив запрос, ОС запускает драйвер принтера, который управляет интерфейсной картой принтера. n 3. Драйвер принтера оперирует командами понятными контроллеру принтера. n 4. Интерфейсная карта выполняет низкоуровневую работу по передаче потока байтов, формируя стартовый и стоповый сигнал. n Получив очередной байт контроллер принтера его интерпретирует и запускает заданную операцию.

Обмен данными между компьютерами n Протокол взаимодействия приложений. Чтобы приложения А и В могли понимать друга необходимо строго оговорить форматы и последовательность сообщений. На стороне А приложение следуя логике протокола размещает в буфере ОП свое сообщение и обращается к ОС с запросом на выполнение обмена данными. ОС запускает драйвер сетевой карты. На стороне В сетевая карта принимает биты с внешнего интерфейса и помещает их в свой буфер. После принятия стопового бита выполняется проверка корректности приема. И из буфера сетевой карты переписывает байт в буфер ОП компьютера В.

Доступ к ПУ через сеть n 1. В соответствии с принятым протоколом приложение А формирует сообщение запрос к приложению В, помещает его в буфер ОП компьютера А и обращается к ОС. n 2. ОС запускает драйвер сетевой карты, сообщая ему адрес буфера ОП, где хранится сообщение. n 3. Драйвер и сетевая карта компьютера А, взаимодействуя с драйвером и интерфейсной картой компьютера В, передают ей сообщение байт за байтом в буфер ОП компьютера В. n 4. Приложение В извлекает сообщение из буфера, интерпретирует его в соответствии с протоколом и выполняет необходимые действия. Происходит обращение к ОС В для обращения к принтеру. n 5. ОС В запускает драйвер принтера.

Сетевое программное обеспечение n n n Сетевая служба. Сетевая операционная система. Сетевые приложения. Клиент А Пара клиент – сервер Образуют сетевую службу Сервер печати В Клиент – модуль, предназначенный для формирования и передачи сообщений-запросов к ресурсам удаленного компьютера от разных приложений с последующим приемом результатов из сети и передачей их соответствующим приложениям. Сервер – модуль, который ожидает прихода из сети запросов от клиентов и приняв запрос, пытается его обслужить. Запросов может быть несколько.

Сетевые службы и сервисы Служба печати Файловая служба Веб-служба Служба каталогов Служба мониторинга сети Служба безопасности Служба резервного коп.

Веб-служба Программа для просмотра информации Веб служба состоит из веб-сервера и веб-браузера

Сетевая операционная система n Сетевой ОС – называют ОС компьютера, которая помимо управления локальными ресурсами предоставляет пользователям и приложениям возможность эффективного доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети. Одноранговая Клиентская Серверная Выделенный сервер

Структура сетевой ОС Веб браузеры поставляются отдельно и в СОС не включают. Пример – Internet Explorer. Сетевая служба может быть представлена в ОС клиентской и серверной частями одновременно или порознь. Драйверы и протокольные модули

Сетевые приложения Компьютер подключенный к сети может выполнять следующие приложения. n Локальное приложение. Выполняется на одном компьютере и использует только локальные ресурсы. n Централизованное сетевое приложение. Выполняется на одном компьютере, но обращается в процессе своего выполнения к ресурсам других компьютеров. n Распределенное приложение. Состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняет законченную работу по решению прикладной задачи.

Локальное приложение

Централизованное приложение

Распределенное приложение Пример – ПО андронного коллайдера работает на 30000 компьютерах. Необходимо решать вопросы: 1. Как разбить приложение. 2. Какие функции возложить на 3. части. 4. 3. Как организовать 5. взаимодействие частей. 6. 4. Что делать при сбоях.

Веб-служба как распределенное приложение

Характеристики физических каналов n Предложенная нагрузка. Это поток данных, поступающих от пользователя на вход сети. n Скорость передачи данных. Фактическая скорость данных, прошедших через сеть. n Пропускная способность. Максимально возможная скорость передачи информации по каналу. Обеспечивается не только параметрами среды передачи, но и технологией передачи. Ethernet – 10 Мбитс, Fast Ethernet – 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet – 1000 Мбитс. n Полоса пропускания.

Топология физических связей n Топология сети – это конфигурация графа, вершинами которого являются компьютеры и коммуникационное оборудование, а ребрами физические линии связи между вершинами. От выбора топологии зависят характеристики сети Полносвязная Неполносвязная

Полносвязная топология Громоздкая и неэффективная, высокая степень надежности Каждый компьютер имеет множество портов. Каждой паре выделяется физическая линия связи. Для N узлов требуется N(N-1)2 дуплексных линий связи Применяется при небольшом количестве компьютеров

Неполносвязная ячеистая топология Применяется в крупных сетях.

Неполносвязная кольцевая топология Главное достоинство обеспечение резервирования связей Просто реализуется проверка работоспособности

Неполносвязная звездообразная топология Компьютер концентратор либо обычный ПК или специализированное устройство Возможности наращивания сети ограничиваются количеством портов концентратора.

Неполносвязная топология типа дерева Самая распространенная топология

Неполносвязная топология – общая шина Любой дефект кабеля паралезует работу сети

Адресация узлов сети n n Уникальный адрес (unicast). Групповой адрес (multicast). Широковещательный адрес (broadcast). Данные доставляется всем узлам сети Адрес произвольной рассылки (anycast). Данные доставляется некоторым адресам из группы.

Типы адресов и адресное пространство n n Числовые 128. 12. 456. 789. Для устройств. Символьные site. domen. ru. Для людей. Множество адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называются адресным пространством.

Плоская организация адресного пространства Пример – МАC адрес для идентификации сетевых интерфейсов в локальных сетях. 0081005 е 24 а 8. Обычно они встраиваются в аппаратуру при изготовлении.

Иерархическая организация адресного пространства Пример трехуровневой организации адреса. Пример IP адреса, состоящие из адреса сети и адреса узла. Компьютер может иметь несколько адресов-имен. Каждый адрес задействуется в определенной ситуации. Для преобразования адресов из одного вида в другой используется протокол разрешения адресов.