|
МОСКОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
П.А. Спивак
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ Учебное пособие
Часть 1. Общие принципы построения сетей
Серпухов 2006 |
УДК 681.326(075)
Компьютерные сети.
Учебное пособие. Часть 1. Общие принципы
построения сетей. /Спивак П.А. – Серпухов:
МОКИТ, 2006. –
В пособии изложены основные принципы построения локальных вычислительных сетей, приемы и правила кодирования информации при передаче сообщений, а так же контроль передачи и основные алгоритмы сжатия данных. Так же в пособии приведены характеристики аналоговых и цифровых каналов связи и описаны принципы их применения. Особое место отведено рассмотрению модели взаимодействия открытых систем, как основополагающего стандарта при построении сетей любого масштаба. Описаны конкретные сетевые технологии, такие как Ethernet, Token Ring, FDDI и др., а так же наиболее употребительные в настоящее время сетевые топологии. В заключительных главах учебного пособия приведены требования, которые предъявляет к сетям современное общество.
Пособие предназначено для подготовки студентов, изучающих принципы построения компьютерных сетей и технологии, использующиеся в локальных вычислительных сетях. Для специальности 22.03 данное учебное пособие может быть использовано при изучении курсов “Компьютерные сети” и “Программное обеспечение компьютерных сетей”.
© Спивак П. А., 2006
© МОКИТ, 2006
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Общие принципы построения сетей 7
1.1. Функциональные возможности сетей 7
1.2. Структурная организация компьютерной сети 9
1.2.1. Сети разного масштаба 9
1.2.2. Среды передачи данных 10
1.2.3. Режимы передачи данных 11
1.2.4. Способы коммутации 11
1.2.5. Виртуальные каналы 13
2. Аналоговые каналы передачи данных 14
2.1. Аналоговая модуляция 14
2.2. Модемы 15
2.3. Протоколы, поддерживаемые модемами 16
2.4. Режимы передачи 17
2.5. Асинхронная, синхронная, изохронная и плезиохронная передача 17
3. Цифровые каналы передачи данных 19
3.1. Частотное и временное разделение каналов 19
3.2. Проводные линии связи и их характеристики 20
3.2.1. Витая пара 20
3.2.2. Коаксиальный кабель 22
3.2.3. Волоконно-оптический кабель 24
3.3. Беспроводные среды передачи данных 25
3.3.1. Инфракрасные волны 25
3.3.2. Радиоволны, сигналы с узкополосным спектром 25
3.3.3. Радиоволны, широкополосные сигналы 26
3.3.4. Спутниковая связь 27
3.3.5. Сотовая связь 28
4. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ И КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ 30
4.1. Количество информация и энтропия 30
4.2. Свойства энтропии 31
4.3. Единицы количества информации 32
4.4. Кодирование информации 32
4.5. Логическое кодирование 34
4.6. Самосинхронизирующиеся коды 37
5. КОНТРОЛЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И СЖАТИЕ ДАННЫХ 38
5.1. Самовосстанавливающиеся коды 38
5.2. Систематические коды 39
5.3. Алгоритмы сжатия данных 39
5.3.1. Алгоритм RLE 40
5.3.2. Алгоритм Лемпела-Зива 40
5.3.3. Кодирование Шеннона-Фано 41
5.3.4. Алгоритм Хаффмана 41
6. СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 43
6.1. Архитектура СПО 43
6.2. Основные принципы взаимосвязи открытых систем 44
7. МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ 46
7.1. Структура модели OSI 46
7.2. Протоколы и интерфейсы 48
7.3. Уровни модели OSI 49
7.3.1. Физический уровень 49
7.3.2. Канальный уровень 51
7.3.3. Сетевой уровень 53
7.3.4. Транспортный уровень 55
7.3.5. Сеансовый уровень 55
7.3.6. Уровень представления 56
7.3.7. Прикладной уровень 56
7.4. Назначение уровней модели OSI 56
8. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ 59
8.1. Сетевые топологии 59
8.1.1. Шина 59
8.1.2. Дерево 60
8.1.3. Звезда с пассивным центром 60
8.1.4. Звезда с интеллектуальным центром 61
8.1.5. Кольцо 61
8.1.6. Цепочка 61
8.1.7. Полносвязная топология 62
8.1.8. Произвольная (ячеистая) топология 62
8.2. Методы доступа и их классификация 63
8.2.1. Метод доступа с контролем несущей и определением коллизий 64
8.2.2. Маркерные методы доступа 64
9. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СЕТЕВЫХ УСТРОЙСТВ 66
9.1. Сетевые адаптеры 66
9.2. Концентраторы 67
9.3. Мосты 69
9.4. Коммутаторы 72
9.5. Брандмауэры 74
10. СЕТИ TOKEN RING И FDDI 77
10.1. Технология Token Ring 77
10.1.1. Маркерный метод доступа 77
10.1.2. Система приоритетного доступа 81
10.1.3. Оборудование Token Ring 82
10.2. Технология FDDI 83
11. ТЕХНОЛОГИЯ ETHERNET 85
11.1. Появление и сущность технологии Ethernet 85
11.2. Форматы кадров Ethernet 88
11.3. Высокоскоростные технологии локальных сетей 92
11.3.1. Технология Fast Ethernet 100Мбит/с 92
11.3.2. Технология Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с 94
11.3.3. Технология 100VG-AnyLAN 95
12. ТРЕБОВАНИЯ К СЕТЯМ 97
12.1. Производительность 97
12.2. Надежность и безопасность 100
12.3. Расширяемость и масштабируемость 101
12.4. Прозрачность 102
12.5. Поддержка разных видов трафика 103
12.6. Управляемость 104
12.7. Совместимость 105
12.8. Качество обслуживания 105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 109