Вступ до комп ютерних мереж Вступ що таке мережа

Вступ до комп'ютерних мереж Вступ: що таке мережа? складові мережевої архітектури рівнева мережева архітектура приклади історичний нарис міжмережева взаємодія Джерела: Танненбаум – Розділ 1 Куроуз, Росс - Розділ 1

Що таке комп'ютерна мережа набір комп'ютерів та/або перемикачів, які об'єднуються за допомогою комунікаційних з'єднань велика кількість топологій: Деревоподібна Шинна Кільцева локальні мережі (LAN) та глобальні мережі (WAN) різні типи носії інформації: оптоволокно, коаксіальний кабель, вита пара, радіоканали, супутниковий зв'язок Для нас: топологія та передавальне середовище наразі не важливі

Що таке комп'ютерна мережа? програмно-апаратна інфраструктура: справжнє урівняння: надає спільний доступ для обчислювальних ресурсів (напр. комп'ютери, файли, дані) середовище за допомогою якого люди з різних географічно-віддалених місць можуть спілкуватися (напр. е-пошта, телеконференції) середовище в якому реалізовуються розподілені послуги/програми електронне поселення інформаційна магістрагт, частина національної інформаційної інфраструктури кіберпростір: " загальне середовище, яке щодня набуває більшого досвіду за рахунок операторів, . . "

Перемикання пакетів дані передаються у мережі невеликими групами, які називаються “пакетами” пакети затримуються в мережі завдяки спільним мережевим ресурсам (напр. пропускна здатність з'єднання, к-ть буферів) та іншим пакетам використання ресурсів на вимогу: статистичний поділ ресурсів

кількість ресурсів, які вимагаються може перевищувати кількість наявних ресурсів: напр. , пакети A та B, прямуючи до C, прибувають на R 1. боротьба за ресурси: черга (очікування), затримка, втрата

Комутовані мережі всі ресурси (напр. комунікаційні з'єднання) надаються на вимогу, яка диктується тривалістю виклику наприклад: телефонна мережа

кількість необхідних ресурсів може перевищувати кількість наявних ресурсів A та B хочуть дзвонити до C конкуренція за ресурси: блокування (сигнал зайнято) перешкоди: ? ? переваги: ? ? (Куроуз, Росс комутація каналів та комутація пакетів)

Навіщо використовувати статистичний розподіл ресурсів? економія/заробіток грошей! напр. : Є з'єднання 1 Мбіт/с; кожному користувачу для передачі необхідно 100 Кбіт/с; користувач передає дані лише 10% часу на добу. комутація каналів: надає кожному абоненту лінію з швидкістю 100 Кбіт/с. Може підтримувати до 10 абонентів. комутація пакетів: при 35 вхідних дзвінках, ймовірність одночасної активності 10 або більше викликів складає менше 0. 0004%! може підтримувати набагато більше абонентів, з низькою ймовірністю “конкуренції”. ' якщо користувачі є “динамічними” (часто з'являються/зникають), тоді комутація пакетів є кращим методом.

Елементи мережі комунікаційні з'єднання: точка-точка (напр. , A-до-B) широкомовне (напр. , : Ethernet LAN) хост: комп'ютер, який виконує програми, що вимагають використання мережі (напр H 1) роутер: комп'ютер (часто без програм прикладного рівня) який передає пакети з одного каналу до іншого. (напр. , A>C) шлюз: роутер, який безпосередньо з'єднаний з 2+ мережами (напр. A) мережа: набір елементів (нодів) (хости/роутери/шлюзи) в межах одного адміністративного домену міжмережа: набір з'єднаних мереж

Протоколи протокол: правила, згідно з якими, активні елементи мережі (програми, хости, роутери) спілкуються міжж собою протоколи визначають : формат/порядок обміну повідомленнями дії, які слід виконати при отриманні повідомлення правила. за якими двоє або більше людей спілкуються між собою для надання послуг, або спільних дій протоколи в нашому житті:

Рівнева архітектура складна архітектура системи спрощується за рахунок рівнів. рівень N отримує послуги від N-1 рівня та надає послуги N+1 рівню послуги нижчого рівня не залежать від методів реалізації даних послуг приховування інформації/складності зміни на рівні N не впливають на інші рівні інтерфейси визначають порядок запиту послуг

Рівнева мережева архітектура мережа складається з географічно віддалених апаратених/програмних складових Розподілений рівневий погляд

Рівні та протоколи елементи одного рангу (напр. процеси) рівня N надають послуги, спілкуючись (відсилаючи “пакети”) між собою, використовуючи комунікаційні послуги N-1 рівня. логічні та фізичні з'єднання:

Еталонні моделі Інтернет та ISO/OSI Hotlink: an IETF view of standards

Рівні архітектури протоколу прикладний рівень міжпроцесна комунікація наприклад: WWW, email, телеконференції, отримання інформації рівень сокетів (лише Internet) буферизація та доставка даних до кінцевої системи представницький рівень (лише OSI) перетворення даних у загальний формат (напр. порядок байтів little endian та big-endian, цілі та дробові числа). Internet стек: перетворення даних відбувається на рівні користувача (user-level)

Рівні архітектури протоколу (продовження) рівень сесії (лише OSI) встановлення сесії (напр. , аутентифікація), відновлення після помилки (розірвана сесія) "тонкий" рівень транспортний рівень транспортні послуги: доставка даних між клієентами може об'єднувати кілька потоків верхніх рівнів відповідність швидкості передачі відправника/отримувача Internet: TCP та UDP

Рівні архітектури протоколу (продовження) мережевий рівень на кінцевих хостах: початок руху пакетами на роутерах: маршрутизація контрольних пакетів уникнення вузьких місць, управління перевантаженнями Internet: IP пакети, BGP, RIP

Рівні мережевої архітектури (продовження) канальний рівень безпомилкове з'єднання точка через однин канал протоколи багаторазового доступу LAN відповідність швидкостям між відправником та отримувачем Ethernet, HDLC, PPP фізичний рівень: область інженерів передача бітів (0/1) через носій

Міжмережі: Internet міжмережа: об'єднання багатьох мереж мережа мереж кожна мережа адмініструється окремо Internet: кожна мережа використовує однакове програмне забезпечення: Internet протоколи

Пакети протоколів пакет: одиниця обміну даними між елементами протоколу на даному рівні дані на одному рівні інкапсульовуються у пакет нижчого рівня “обгортка в обгортці”

Загальні задачі рівня контроль помилок: “канал” є надійнішим контроль потоку: уникнення перевантаження повільнішого вузла фрагментація: поділ великих елементів даних на менші частинки; перезбирання мультиплексування: декілька сесій вищого рівня використовують спільне з'єднання нижчого рівня встановлення з'єднання: підтвердження зв'язку з клієнтом адресація/найменування: розміщення, управління ідентифікаторами, які асоціюються з елементами

Використання рівнів може бути складним або непотрібним використання рівнів має концептуальні, структурні переваги, проте … рівень N може дублювати фінкції нижчого рівня, напр. , відновлення від помилок між вузлами, а не між кінцевими елементами різні рівні можуть потребувати однакову інформацію (напр. , час створення пакету) рівень N може потребувати інформацію рівня N-2 (напр. , розміри пакетів нижчого рівня)

Мережа, розподілена система, паралельний процесор? Розподілена система Поняття та семантики прикладного рівня: розподілена файлова система, елементарні віддалені дії залежно від послуг мережевого з'єднання реалізовуються послуги вищих рівнів Мультипроцесори з'єднуються високошвидкісною магістраллю “покращене” з'єднання порівняно з мережевим довжина з'єднання - до кількох метрів мережеві/мультипроцесорні відмінності є розмитини: мережа станцій з високошвидкісною магістраллю

Коротка історія мереж 1830: телеграф 1876: телефон (комутація каналів) 1960’s: комунтація пакетів (Берен, Дейвіс) Arpanet має 4 ноди 1970’s: компанії: DECnet, IBM SNA Arpanet має 100 нодів

Коротка історія мереж 1980’s: локальні мережі кінець 80 -х: 100 Мбіт/с поширення глобальних мереж: CSNET, MILNET, NSFNET, ARPANET Кількість нодів у мережі Internet досягає 100, 000 у 1989 р.

Коротка історія мереж 1990’s: Arpanet, NSFnet виведено з використання: уряд США не забезпечує основних послуг шалений ріст: 10 мільйонів хостів у 1996 р. 150 МБіт/с, 660 МБіт/с бездротові мережі WWW керує Internet-манією Сучасні тенденції: збільшується ріст комерціалізація безпека Hotlink: Vinton Cerf on Internet History Hotlink: Hobbe’s Internet Timeline

Висновки Розглянуто комутація пакетів та комутацію каналів Проаналізовано частини мережевої архітектури Розглянуто використання рівнів, їх переваг та недоліків

Література даної лекції Комп'ютерні мережі: Багаторівнева архітектура Internet 2 -е вид. / Джеймс Ф. Куроуз, Кіт В. Рос. - М. : Пітер. - 2004 с. 21 -93. Комп'ютерні мережі. 4 -е вид. / Е. Танненбаум. - СПб. : Пітер. - 2003. - с. 22 -113.

План лекцій 2. Фізичний рівень 3. Канальний рівень 4. Мережевий рівень 5. Транспортний рівень 6. Прикладний рівень 7. Якість послуг 8. Мультимедійні мережі 9. Інтегровані та диференційовані послуги 10. Безпека комп'ютерних мереж 11. Управління комп'ютерними мережами