Тема лекции Введение в компьютерные сети План лекции

Тема лекции: Введение в компьютерные сети План лекции: 1. Сводка терминов 2. Задачи физической передачи данных по линии связи 3. Топология физических связей компьютерных сетей 4. Адресация узлов сети 5. Обобщенная задача коммутации 6. Коммутация каналов и коммутация пакетов 7. Физическая и логическая структуризация сетей Введение в компьютерные сети 1

Сводка терминов • компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, которое предоставляет пользователям сети доступ к ресурсам этого набора компьютеров; • сеть могут образовывать компьютеры разных типов — небольшие микропроцессоры, рабочие станции, миникомпьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры; • передачу сообщений между любой парой компьютеров сети обеспечивает коммуникационная система, которая может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства; • компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером, как с автономным, и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети. Введение в компьютерные сети 2

Сводка терминов Сетевая технология – это согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) и механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети. Введение в компьютерные сети 3

Сводка терминов Локальные сети (Local Area Network, LAN) – объединения компьютеров, на небольшой территории, принадлежат одной организации, построены на основе единой сетевой технологии. Глобальные сети (Worldwide Area Network, WAN) – объединения компьютеров, на больших территориях, построены на основе разных сетевых технологий (Интернет). Городские сети, сети мегаполисов (Metropolitan Area Network, MAN) – объединения компьютеров, на городских территориях , построены на основе разных сетевых технологий (Сеть образования и науки, Дом. ру. ) Введение в компьютерные сети 4

Введение в компьютерные сети 5

Топологии физических связей компьютерных сетей а) полносвязная; б) ячеистая (mesh); в) кольцо; г) звезда; д) дерево; е) общая шина. Введение в компьютерные сети 6

Адресация узлов сети Адреса могут быть числовыми (129. 26. 255. 254) и символьными (site. domain. ru). Адресное пространство может иметь плоскую (МАСадрес) или иерархическую организацию. Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов (address resolution), например протокол ARP. Введение в компьютерные сети 7

Обобщенная задача коммутации В самом общем виде задача коммутации — задача соединения конечных узлов через сеть транзитных узлов — может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных частных задач: • Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать пути. • Определение маршрутов для потоков. • Сообщение о найденных маршрутах узлам сети. • Продвижение – распознавание потоков и локальная коммутация на каждом транзитном узле. • Мультиплексирование и демультиплексирование потоков. • Разделение среды передачи Введение в компьютерные сети 8

Обобщенная задача коммутации • Определить потоки – это значит задать для них набор отличительных признаков, на основании которых коммутаторы смогут направлять потоки по предназначенным для них маршрутам. • Определить маршрут — однозначно задать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату. В качестве критериев выбора могут выступать, например: номинальная пропускная способность; загруженность каналов связи; задержки, вносимые каналами; количество промежуточных транзитных узлов; надежность каналов и транзитных узлов. Введение в компьютерные сети 9

Обобщенная задача коммутации • Оповестить сеть о найденных маршрутах — это значит вручную или автоматически настроить каждый коммутатор таким образом, чтобы он "знал", в каком направлении следует передавать каждый поток. • Продвижение потоков — распознавание потоков и коммутация на каждом транзитном узле. • Демультиплексирование (demultiplexing) — разделение суммарного агрегированного потока, поступающего на один интерфейс, на несколько составляющих потоков. Как правило, операцию коммутации сопровождает также обратная операция: • Мультиплексирование (multiplexing) — образование из нескольких отдельных потоков общего агрегированного потока, который можно передавать по одному физическому каналу связи. Введение в компьютерные сети 10

Коммутация каналов и коммутация пакетов • коммутация каналов (circuit switching) (коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков); • коммутация пакетов (packet switching) (пульсирующий трафик, буферизация); • коммутация сообщений. Введение в компьютерные сети 11

Методы коммутации Пакетов Каналов Введение в компьютерные сети 12

Коммутация каналов и коммутация пакетов Введение в компьютерные сети 13

Методы продвижения пакетов в сетях с коммутацией пакетов Введение в компьютерные сети 14

Введение в компьютерные сети 15

Структуризация локальных сетей При построении больших сетей однородная структура связей превращается из преимущества в недостаток. Важнейшими ограничениями здесь являются: • ограничения на длину связи между узлами; • ограничения на количество узлов в сети; • ограничения на интенсивность трафика, который генерируют узлы сети. Для снятия этих ограничений используются методы структуризации сети и специальное структурообразующее коммуникационное оборудование — повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Введение в компьютерные сети 16

Структуризация локальных сетей Различают: 1. Топологию физических связей (физическую структуру сети). В этом случае конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров, то есть ребрам графа соответствуют отрезки кабеля, связывающие пары узлов. 2. Топологию логических связей (логическую структуру сети). Здесь в качестве логических связей выступают маршруты передачи данных между узлами сети, которые образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования. Введение в компьютерные сети 17

Физическая и логическая топологии локальной сети • логическая и физическая структуры сети совпадают; • логическая структура не совпадает с физической; • концентратор (Hub) Ethernet дает физическую топологию «звезда» . Логическая топология осталась: «общая шина» . Введение в компьютерные сети 18

Физическая структуризация сети Повторитель (repeater) — используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты, что позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала — восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п. Введение в компьютерные сети 19

Физическая структуризация сети Повторитель с несколькими портами, соединяющий несколько физических сегментов, называют концентратором или хабом (hub). Он не изменяет логическую структуру сети. Введение в компьютерные сети 20

Логическая структуризация сети Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика. Логическая структуризация сети — это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком. Для логической структуризации сети используются коммуникационные устройства: мосты; коммутаторы; маршрутизаторы; шлюзы. Введение в компьютерные сети 21

Логическая структуризация сети • Логическая структуризация сети с помощью моста Введение в компьютерные сети 22

Логическая структуризация сети • Логическая структуризация сети с помощью маршрутизаторов Введение в компьютерные сети 23