ТЕМА 4 ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Лекция 6 Сетевые

ТЕМА 4. ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Лекция 6. Сетевые технологи. Эталонная модель OSI. Программное обеспечение компьютерных сетей 1

Сетевой протокол – набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами. Протоколы бывают как открытые (опубликованные для бесплатного применения), так и закрытые (разработанные коммерческими компаниями и требующими лицензирования для их использования). Однако все эти протоколы принято соотносить с так называемой эталонной моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection Reference Model), или просто моделью OSI. Ее описание было опубликовано в 1984 г. Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO), поэтому для нее часто используется другое название модель представляет собой набор спецификаций, ISO/OSI. Эта модель описывающих сети с неоднородными устройствами, требования к ним, а также способы их взаимодействия. 2

Структура модели OSI Рисунок 4. 2. 1 – Взаимосвязи между уровнями модели OSI 3

Уровни модели OSI Уровень 1 – Физический (Physical). Здесь осу ществляется ередача п неструктурированного потока битов, полученных от вышележащего канального уровня 2, по физической среде – например, в виде электрических или световых сигналов. Физический уровень отвечает за под держаниесвязи (link) и детально описывает электрические, оптические, механические и функциональные интерфейсы со средой передачи: напряжения, частоты, длины волн, типы коннекторов, число и функциональность кон тактов, схемы кодирования сигналов и т. д. 4

Уровень 2 – Канальный (Data Link). Обеспе чивает безошибочную передачу данных, полу ченных от вышележащего сетевого уровня 3, через физический уровень 1, который сам по себе отсутствия ошибок не гарантирует и мо жет искажать данные (рис. 4. 2. 2). Рисунок 2. 2. 3 – Разделение канального уровня на под уровни LLC и MAC 5

Уровень MAC обеспечивает совместный доступ сетевых адаптеров к физическому уровню, опреде ление границ кадров, распознавание адресов назна чения кадров(эти адреса часто называют физически ми, или AC адресами). M Уровень LLC, действующий над уровнем MAC, отвечает за установление канала связи и за безоши бочную посылку и прием сообщений с данными. Уровень 3 – Сетевой (Network). Отвечает за обеспе чение связи между любыми, даже находящимися в разных концах земного шара, абонентами в сети. Этот уровень осуществляет проводку сообщений по сети, которая может состоять из множества отдельных се тей, соединенных множеством линий связи. Такая доставка требует маршрутизации, т. е. определения пути доставки сообщения, а также решения задач управления потоками данных и обработки ошибок передачи. 6

Уровень 4 – Транспортный (Transport). Гарантирует доставку информации от одного компьютера другому. На этом уровне компьютера отправителя большие блоки данных разбиваются на более мел кие пакеты, которые доставляются компьютеру получателю в нужной последовательности, без по терь и дублирования. На транспортном уровне компьютера получателя пакеты вновь собираются в исходные блоки данных. Таким образом, транспорт ный ровень завершает процесс передачи данных, скрывая от более у высоких уровней все детали и проблемы, связанные с доставкой информации лю бого объема между любыми абонентами во всей сети. Уровень 5 – Сеансовый (Session). Позволяет двум сетевым приложениям на разных компьютерах уста навливать, поддерживать и завершать соединение, называемое сетевым сеансом. Этот уровень также отвечает за восстановление аварийно прерванных се ансов вязи. Кроме того, на пятом уровне выполняет ся с преобразование удобных для людей имен компью теров в сетевые адреса (распознавание имен), а также реализуются функции защиты сеанса. 7

Уровень 6 – Представительский, или Уровень представления данных (Presentation). Определяет форматы передаваемой между компьютерами ин формации. Здесь решаются такие задачи, как пере кодировка (перевод информации в вид, понятный для всех участвующих в обмене компьютеров), сжа тие и распаковка данных, шифрование и дешифров ка, поддержка сетевых файловых систем и т. д. Уровень 7 – Прикладной (Application), или Уро вень Приложений. Обеспечивает интерфейс взаимо действия программ, работающих на компьютерах в сети. Именно с помощью этих программ пользова тель олучает доступ к таким п сетевым услугам, как обмен файлами, передача электронной почты, уда ленный терминальный доступ и т. д. 8

Среда передачи данных Средой передачи данных называется физическая среда, пригодная для прохождения сигнала. Чтобы компьютеры могли обмениваться кодированной информацией, среда должна обеспечить их физическое соединение друг с другом. Существует несколько видов сред, применяемых для соединения компьютеров: • коаксиальный кабель; • неэкранированная витая пара; • оптоволоконный кабель. 9

Коаксиальный кабель состоит из внешнего цилиндрического пустотелого проводника, окружающего один внутренний провод (рис. 2. 3. 1). Коаксиальный кабель состоит из двух проводящих элементов. Один из них – медный провод, находящийся в центре кабеля и окруженный слоем гибкой изоляции. Поверх изоляционного материала расположен экран из тонких переплетающихся медных проводов или из металлической фольги, который в электрической цепи играет роль второго провода. Как следует из названия, внешняя оплетка служит для экранирования центрального провода от влияния помех. Снаружи экран покрыт оболочкой. Рисунок 2. 3. 1 – Структура коаксиального кабеля 10

По толщине коаксиальный кабель, используемый в компьютерных сетях можно разделить на два вида: толстый (Thicknet) и тонкий (Thinnet). На концах коаксиального кабеля, как правило, используется специальный разъем – BNC коннектор (рис. 2. 3. 2). Рисунок 2. 3. 2 –коннекторы различных типов 11

Неэкранированная витая пара Кабель на основе неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair, UTP) используется во многих сетях и представляет собой четыре пары скрученных между собой проводов, при этом каждая пара изолирована от других. Преимущества использования витой пары: 1. Кабель UTP проще в установке и дешевле других типов сред передачи данных; 2. Фактически удельная стоимость UTP на единицу длины меньше, чем у любого другого типа кабелей, использующихся в локальных сетях; 3. Так как этот кабель имеет небольшой внешний диаметр, то он будет не так быстро заполнять сечение коробов, как другие виды кабелей. На концах кабеля UTP, как правило, используется специальный разъем – RJ коннектор (registered jack connector) (рис. 2. 3. 3). 12

Рисунок 2. 3. 3 – RJ коннектор Экранированная витая пара. Кабель на основе экранированной витой пары (shielded twisted pair, STP) (рис. 2. 3. 4) объединяет в себе методы экранирования и скручивания проводов. Предназначенный для использования в сетях передачи данных и правильно установленный STP кабель по сравнению с UTP кабелем имеет большую устойчивость к электромагнитным и радиочастотным помехам без существенного увеличения веса или размера кабеля. 13

Рисунок 2. 3. 4 – Структура экранированной витой пары 14

Оптоволоконный кабель является средой передачи данных, которая способна проводить модулированный световой сигнал. Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля: многомодовый (multi mode); одномодовый (single mode). Рисунок 2. 3. 5 – Структура оптоволоконного кабеля 15

MAC адреса и сетевые адаптеры Каждый компьютер, независимо от того, подключен он к сети или нет, имеет уникальный физический адрес. Не существует двух одинаковых физических адресов. Физический адрес (МАС адрес – Media Access Control) зашит на плате сетевого адаптера (рис. 2. 3. 6). Рисунок 2. 3. 6 – Сетевой адаптер 16

Концентраторы Простейшим устройством, обеспечивающим связь компьютеров друг с другом, является концентратор, или «хаб» (hub). В сетях, использующих коаксиальный кабель, концентраторы принято называть повторителями или «репитерами» (repeater). 17

Мосты и коммутаторы Мосты (bridge), а затем и коммутаторы (switch) были разработаны, чтобы помочь в объединении сетей и устра нении роблемы возникновения большого п числа коллизий. Существенным отличием этих устройств от концентраторов является то, что они умеют опре делять МАС адреса источника и приемника сигна лов, а также поддерживать таблицу соответствия своих портов и используемых в сети МАС адресов. 18

Маршрутизаторы работают на еще более высоком уровне модели OSI – сетевом. В их задачу входит анализ адресов, используемых в протоколе этого уровня (например, IP адресов), и определение наи лучшего маршрута доставки пакета данных по назначению (подробнее маршрутизация будет рассмотрена в седьмой теме). 19

Рисунок 2. 3. 9 – Разбиение сети на подсети с использованием маршрутизаторов 20

Службы сети Интернет Служба WWW (World Wide Web) – служба для обмена информацией в виде гипертекста. Гипертекст – текст, содержащий активные перекрестные ссылки на другие документы. Подробности можно посмотреть в следующем разделе. Гипермедиа – документ, который включает текст, рисунки, звуки, видео и содержит активные перекрестные ссылки на другие документы. Браузер (броузер, browser) – программа для просмотра Web-страниц на экране: q q q Mosaic (1993 -1995), Иллинойский университет, США Netscape Navigator (с 1995 по 2002) Internet Explorer (версии 6. 0, . 7. 0), в составе Windows, 70% Mozilla Fire. Fox (версия 2. 0), http: //www. mozilla. org, 15% Opera (версия 9. 0), http: //www. opera. com, 15% 21

Служба FTP (файловые архивы) Возможности q скачивание файлов c сервера (download) q загрузка файлов на сервер (upload), в том числе Web-сайты Права доступа q login: кодовое имя пользователя q password: пароль ftp: // user : asd @ files. vasya. ru Анонимный вход (в браузерах - автоматически) q login: anonymous q password: любой Поиск файла на FTP-сервере q dirinfo, readme, index q ftpsearch. com ftp: // files. vasya. ru

Распространение программ через FTP q freeware – бесплатные программы q registerware – бесплатная регистрация по электронной почте q shareware (try before you buy) – условно-бесплатные программы (ограничения по времени, раздражающие сообщения) q демо-версии – демонстрация возможностей программ (ограничение функций) q бета-версии – предварительные (отладочные) версии коммерческих программ, цель – нахождение ошибок

Электронная почта (e mail) почтовый сервер www. mail. ru www. yahoo. com SMTP POP 3 vasya@mail. ru почтовый ящик почтовый сервер POP 3 john@yahoo. com почтовый ящик почтовый сервер

Сообщение электронной почты Кому (To): От кого (From): Ответить (Reply To): Копия (CC): Скрытая копия (BC): Тема (Subject): john@yahoo. com vasya@mail. ru boss@mail. ru john 2@yahoo. com О покупке слона Здравствуй, Джон! заголовок письма приветствие Нет ли у тебя желаний купить слона? подпись основной текст С уважением, Василий Пупкин, генеральный директор, ООО «Рога и копыта» , Санкт-Петербург, ул. Рогокопытная, 2 тел. +7 (812) 111 -22 -33 факс +7 (812) 111 -22 -34 реквизиты фирмы http: //rogakopyta. ru присоединенные файлы (attachments)

Почтовые программы q Outlook Express – в составе Windows q Outlook – в составе Microsoft Office q The. Bat (http: //www. ritlabs. com) Возможности: § создание сообщений, присоединение файлов § прием и отправка сообщений § пересылка сообщений (forward) § автоматическая проверка почты через заданный интервал § адресная книга (список контактов) § сортировка сообщений по папкам ! На многих серверах можно работать с почтой через Web-сайт (Web-интерфейс)!

Телеконференции, форумы Телеконференции (конференции, группы новостей) – это дискуссии в форме обмена сообщениями. Модератор (администратор) – участник конференции, который имеет право удалять сообщения за: § off-topic (посторонние сообщения, реклама) § оскорбление участников § нецензурную брань аватар ник (псевдоним) цитата Ник (англ. nickname) – прозвище, псевдоним. FAQ (Frequently Asked Questions) Ча. Во (Часто задаваемые вопросы) – список самых частых вопросов новичков и ответы на них. Тред (нить, thread) цепочка связанных сообщений, которая содержит вопрос, ответы на него и комментарии.

Поисковые системы Индексы – программы-роботы, которые постоянно обследуют Интернет и заполняют базы данных. выдают много ссылок 1) некоторые ссылки не соответствуют теме 2) сложно отобрать нужное www. google. com, www. yandex. ru, www. rambler. ru Каталоги – базы данных, которые заполняются вручную людьми-экспертами (гидами). ссылки соответствуют рубрикам каталога меньшее число ссылок www. yahoo. com, www. google. com, list. mail. ru, www. yandex. ru Гибридные системы – индекс + каталог.

Общение в реальном времени (online) Чаты (англ. chat – болтовня) обмен текстовыми сообщениями в реальном времени q Web-чаты (на Web-страницах): все равноправны q IRC-чаты (Internet relay Chat, 1988) «разговор» на каналах, есть операторы канала с привилегиями

Интернет через мобильный телефон WAP (Wireless Application Protocol) • загрузка игрушек, музыки, погоды • только сайты операторов связи, метеосайты, электронная почта, Интернет-магазины 1) высокая стоимость (старые технологии) 2) немного возможностей GPRS (General Packet Radio Service) или EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) • встроенный браузер (Opera Mini – сжатие страниц) • поддержка языка Java • встроенная программа для e-mail • можно использовать вместо модема для компьютера Смартфоны: кроме того • проигрывание музыки, видео • съемка фото и видео • операционная система, офисные программы