Сетевое оборудование Интернет Модели открытой системы OSI

Компьютерные сети по принципу организации делятся на глобальные и локальные сети üЛокальная сеть объединяет компьютеры, установленные в ограниченной Глобальная вычислительн ая сеть (англ. Wide Area Network, WAN представляет собой компьютерную сеть,

Топология сети Топология типа Ши на, представляет собой общий кабель, оборудование: трансивер, терминатор, репитер. Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор НАВ или Свеча). Кольцо — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть (подключение через сетевой адаптер, с Тобразным коннектором, В-баррел коннектором).

Физический уровень сети определяет аппаратный интерфейс между компьютером и каналом связи, характеристики канала связи и способ обмена данными. Протокол физического уровня управляет процессом обмена данными по физическому каналу связи между удаленными компьютерами. Основными характеристиками канала связи являются пропускная способность и достоверность передачи данных. Пропускная способность канала оценивается предельным числом бит данных, передаваемых по каналу за единицу времени, и измеряется в бит/с, Кбит/с (килобит/с), Мбит/с (мегабит/с), Гбит/с (гигабит/с).

Достоверность передачи данных характеризуется вероятностью искажения передаваемого бита. Основная причина искажений - воздействие внешних помех на линию связи и наличие шумов в аппаратуре передачи данных. В зависимости от типа канала связи, достоверность изменяется в пределах 10^4 10^8. Канал связи содержит две основные компоненты: линии связи и аппаратуру передачи данных. Линии связи. Используются следующие типы линий связи: кабельные, радиорелейные, радиоканалы, волоконно ‑ оптические линии связи (ВОЛС), спутниковые системы связи (ССС).

Кабельные линии связи состоят из телефонных пар, коаксиальных кабелей и скрученных проводов ( «витая пара» ). Пропускная способность телефонных пар не превышает несколько десятков Кбит/с. Коаксиальный кабель и витая пара применяются при построении LAN. Скорость передачи данных в LAN на основе коаксиального кабеля составляет 10 Мбит/с, на основе «витой пары» - от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с.

Радиорелейные линии связи и радиоканалы применяются в тех случаях, когда прокладка кабельных соединений экономически нецелесообразна либо практически невозможна. Особенности радиосетей: • дальность до 50 км; • скорость от 1 Мб/с до 100 Мб/с; • не требуется прокладка и охрана; • мобильны и легко масштабируемы; • требуется аренда радиочастоты; • плохая защищённость; • восприимчивость к помехам.

Виды радиопередачи Направленный канал Радиальная передача

ВОЛС по сравнению с другими линиями связи имеет ряд преимуществ, к которым относятся: • устойчивость к электромагнитным излучениям; • высокая пропускная способность (десятки Гбит/с); • возможность передачи данных на большие расстояния (до 40 км) без повторителей; • безопасность данных; • малый вес и диаметр волокна. Основой ВОЛС является оптоволокно, представляющее собой тонкую нить из стекла (или пластика). В отличие от проводника, по оптоволокну передается свет вместо электрического сигнала.

Передатчик Драйвер Источник Приемник Коннектор источника с оптоволокном Оптоволокно Коннектор оптоволокна с Детектор детектором Схема волоконнооптического канала связи Выходная цепь

Передатчик преобразует электрический сигнал в световой с помощью источника, в качестве которого используется светодиод или лазерный диод. Способ преобразования задается драйвером. Оптоволокно служит средой для передачи светового сигнала. Приемник состоит из двух частей: детекторапреобразователя светового сигнала в электрический и выходной цепи, предназначенной для усиления или преобразования электрического сигнала. Коннекторы (разъемы) соединяют волокно оптического кабеля с источником, детектором или другим волоконно-оптическим кабелем.

Cуществует два типа оптоволокна: одномодовое и многомодовое. Они различаются способом прохождения света. В одномодовом волокне свет распространяется только прямо, с помощью лазера. Диаметр сечения световода можно сравнить с длиной волны. Сечение световода слишком мало (от 5 до 10 мкм), что исключает отклонение светового луча. Входной сигнал искажается минимально и несет минимальные потери. Одномодовое волокно удобно использовать при передачи сигнала на большие расстояния (до 40 км).

Оболочка Световод Источник Приемник Распространение света в одномодовом оптоволоконном световоде

Многомодовое волокно имеет меньшую пропускную способность и дальность передачи светового сигнала, но стоит дешевле, чем одномодовое волокно. Диаметр световода многомодового волокна значительно больше длины волны. Лучи света распространяются во все стороны и отражаются от стенок световода под разными углами, длина пути различных лучей за счет этого различна. Таким образом, световой сигнал растягивается во времени и возникает явление модальной дисперсии, которая ограничивает пропускную способность многомодового волокна и расстояние передачи (до 2 км). Диаметр световода многомодового волокна составляет от 50 до 85 мкм.

Световод Источник Оболочка Приемник Распространение света в многомодовом оптоволоконном световоде

Системы спутниковой связи (ССС) являются наиболее эффективным средством связи компьютерных сетей, расположенных на значительном удалении друг от друга (свыше 500 км). В состав ССС входят спутники и наземное оборудование. Существуют два метода спутниковой связи: метод множественного доступа с частотным разделением (FDMA) и метод множественного доступа с временным разделением (TDMA). FDMA предполагает одновременное использование многими абонентами выделенного участка спектра радиочастот. При этом необходимо спутниковое оборудование для одновременной обработки нескольких частот радиоканала. Кроме того, взаимная модуляция между несколькими несущими может привести к появлению искажений.

Существующая при частотном разделении проблема взаимной модуляции исключена в TDMA. В этом случае каждая наземная станция использует спутниковый передатчик в течение короткого промежутка времени, который определяется ее трафиком (потоком данных). Синхронизация временных интервалов и передача данных в виде групп пакетов обеспечивают разделение единственного частотного канала между разными станциями. Эти группы пакетов поступают на спутник в различные моменты времени, отделяемые друг от друга небольшими интервалами, называемыми временем переключения.

Спутник Данные от Станции 3 Данные от Станции 2 Данные от Станции 1 Станция 2 Станция 3 Станция 1 Станция 2 Станция 3 Схема работы спутниковой системы связи по методу TDMA

Выходящие от станций группы пакетов двоичных данных адресованы некоторым другим станциям. При этом каждый пакет связан с определенным временным тактом. Часы наземных станций синхронизированы таким образом, что все станции используют по одному такту из общего цикла системы. Из-за малой длительности полного цикла пользователи не ощущают прерываний передачи. На спутнике частота сигнала меняется на выходную, и далее, как и в случае FDMA, группы пакетов передаются наземным станциям. Станции получают все пакеты, проверяют их адреса и обрабатывают только те пакеты, которые адресованы непосредственно им.

Следует отметить, что в целом ТDMA функционирует во временной области, как FDMA в частотной. В FDMA каждой станции выделяется некоторый участок полосы пропускания в зависимости от объема трафика этой станции. В TDMA каждой станции в соответствии с объемом ее трафика назначается временной интервал. Аппаратура передачи данных. Состав аппаратуры передачи данных и тип ее физического интерфейса (стыка) с линией связи определяются типом компьютерной сети. Он включает в себя шлюзы, маршрутизаторы, мосты, коммутаторы и концентраторы.

Каналы Станция 1 Станция 2 Станция 3 частота Выделенный диапазон частот FDMA – Множественный доступ с частотным разделением Пакеты Станция 1 Станция 2 Станция 3 Станция 1 Станция 2 время Временной цикл TDMA – Множественный доступ с временным разделением Схемы разделения частот в FDMA и разделения времени в TDMA

Пакетный способ передачи информации Строение IP-пакета Адрес, обр. адрес, N, время жизни Данные Некоторые свойства IPпакетов • размер – 1 -1, 5 кбайта, (м. б. больше и меньше) • время жизни – целое число • путь пакета определяется на узлах – маршрутизаторах • пакеты могут теряться • Внутренняя жизнь Интернет • проверка загруженности каналов и узлов, • проверка технического состояния сети, • кэширование информации (proxy-серверы), • хранение и кэширование адресов (DNS -серверы)

Эталонная модель OSI 1984 г - Международный Институт Стандартизации ISO (International Standart Organization) предложил модель OSI (model of open system interconnections) Прикладной Представлени уровень Сеансовый я Транспортный уровень Сетевой Канальный уровень Физический уровень

Семейство протоколов TCP/IP Принцип открытых систем – независимость от производителя Протокол – набор правил, которых должны придерживаться все компании, чтобы обеспечить совместимость аппаратного и программного обеспечения. TCP/IP – основной протокол Интернет, обеспечивающий передачу данных и совместимость сетей и оборудования различных типов Типы протоколов ·Транспортный протокол TCP (transmission control protocol) – управляет передачей данных на транспортном уровне ·Протоколы маршрутизации (IP, ISMP, RIP) – обрабатывают адресацию данных, определяют пути и обеспечивают передачу данных на сетевом уровне ·Протоколы поддержки сетевого адреса DNS (domain name system), ARP (address resolution protocol) ·Протоколы прикладных сервисов: FTP, Telnet, HTTP и т. д.

Адресация в сети Интернет 1) Доменное имя www. mmedia. microsoft. com Имя сервера домен 1 уровня домен 2 уровня домен 3 уровня Соглашение о доменах 1 уровня: страна, для США - тип организации com – компании, edu – образование, org – организации, net – сетевые, gov – правительственные, mil – военные, ru –Россия, ca – Канада, uk – Великобритания, au – Австралия и т. д.

Глобальная компьютерная сеть Интернет Особенность – объединение сетей различных типов. Основные понятия: Адресация: IP-адрес, доменное имя хоста, Термины служба имен DNS и серверы DNS, IPадрес, URL Пакет, маршрутизация пакетов, маршрутизатор Протокол, TCP/IP, модель OSI Протокол TCP/IP Сервисы Интернет

Сеть Интернет – подводные трансокеанские оптоволоконные каналы http: //www. geog. ucl. ac. uk/casa/martin/atlas. h

Семейство протоколов TCP/IP Принцип открытых систем – независимость от производителя Протокол – набор правил, которых должны придерживаться все компании, чтобы обеспечить совместимость аппаратного и программного обеспечения. TCP/IP – основной протокол Интернет, обеспечивающий передачу данных и совместимость сетей и оборудования различных типов Типы протоколов ·Транспортный протокол TCP (transmission control protocol) – управляет передачей данных на транспортном уровне ·Протоколы маршрутизации (IP, ISMP, RIP) – обрабатывают адресацию данных, определяют пути и обеспечивают передачу данных на сетевом уровне ·Протоколы поддержки сетевого адреса DNS (domain name system), ARP (address resolution protocol) ·Протоколы прикладных сервисов: FTP, Telnet, HTTP и т. д.

Шлюз (Gateway) - средство соединения существенно разнородных сетей. В отличие от повторителей, мостов и маршрутизаторов, прозрачных для пользователя, присутствие шлюза заметно. Шлюз выполняет преобразование форматов и размеров пакетов, преобразование протоколов, преобразование данных, мультиплексирование.

Маршрутизатор (Router) – представляет собой устройство для соединения LAN с разной технологией (например, Ethernet и Token Ring). Маршрутизатор в отличие от моста имеет свой собственный сетевой адрес и используется как промежуточный пункт назначения. Основное назначение маршрутизатора состоит в управлении маршрутами передаваемых сообщений.

Мост (Bridge) - средство передачи пакетов между сетями. Осуществляет фильтрацию пакетов, не выпуская из сети пакеты для адресатов, находящихся внутри сети, а также переадресацию - передачу пакетов в другую сеть в соответствии с таблицей маршрутизации или во все другие сети при отсутствии адресата в таблице.

Коммутатор (Switch) - это устройство, действующее как высокоскоростной многопортовый мост; Встроенный механизм коммутации позволяет осуществить широковещательное сегментирование локальной сети, а также выделить полосу пропускания к конечным станциям в сети.

Концентратор (Hub) устройство физического подключения нескольких сегментов или лучей локальной сети. Интеллектуальный хаб (Intelligent Hub) имеет специальные средства для диагностики и управления, что позволяет оперативно получать сведения об активности и исправности узлов, отключать неисправные узлы и т. д.

Задание на СРСП. Алгоритмы и программирование 1 Виды алгоритмов 2 Составить программу на три типа структур алгоритмов: линейная, разветвляющаяся, циклическая 3 Скачать Турбо Паскаль с Интернета 4 Представить скриншоты листингов программ и ответов

• Спасибо за снимание!