ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

для студентов специальности:

230115 – Программирование в компьютерных системах

Самара 2012г.

Рассмотрено на заседании ПЦК «Информационных систем и технологий» Председатель ____________Шомас Е.А. Протокол №____ от ___________2012г.

Утверждаю: Зам. директора по УВР ____________Логвинов А.В. «_____»______________2012г.

Составил преподаватель: Бикбова Л.Р.

Оглавление

Тема 1.1 Классификация вычислительных сетей. Понятие протокола 3

Тема 1.2 Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (ISO) 7

Тема 1.3 Способы коммутации 10

Тема 1.4 Виды связи и режимы работы сетей передачи сообщений 14

Тема 2.1 Линия связи. Классификация. Характеристика. Типы кабелей. 19

Тема 2.2 Кодирование и мультиплексирование данных 22

Тема 3.1 Методы доступа. Протоколы ЛВС 28

Тема 3.2 Сети Token Ring и FDDI 32

Тема 3.3 Беспроводные сети 36

Тема 3.4 Аппаратные средства ЛВС 41

Тема 4.1 Функции сетевого и транспортного уровней 46

Тема 4.2 Маршрутизация 50

Тема 4.3 Адресация в сети. Протокол IP 52

Тема 4.4 Протоколы преобразования адреса. ARP\RARP 58

Тема 4.5 Транспортные протоколы TCP и UDP 63

Тема 4.6 Система доменных имен DNS 66

Тема 4.7 Динамическое конфигурирование узлов 70

Тема 5.1 Сети Intranet, Internet, Extranet 76

Тема 5.2 Электронная почта. Протоколы 78

Тема 5.3 Архитектура 84

Тема 5.4 Файловый обмен 87

Тема 5.5 Телеконференции и «доски объявлений» 91

Тема 5.6 Информационная безопасность 93

Тема 5.7 Распространенные сетевые технологии больших сетей 96

Виртуальные частные сети VPN 96

Раздел 1. Архитектура и устройство сетей и систем. Межсетевое взаимодействие

Тема 1.1 Классификация вычислительных сетей. Понятие протокола

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

По назначению компьютерные сети распределяются

1. вычислительные

2. информационные

3. смешанные

Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух.

Классификация

По территориальному признаку различают локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети.

· LAN - сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

· WAN - объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

· MAN - занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

По типу функционального взаимодействия

1. Клиент-сервер

2. Смешанная сеть

3. Одноранговая сеть

4. Многоранговые сети

По типу сетевой топологии

1. Шина

2. Кольцо

3. Двойное кольцо

4. Звезда

5. Ячеистая топология

6. Решётка

7. Дерево

8. Fat Tree

По типу среды передачи

1. проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)

2. беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

Характеристики сетей

Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.

К основным характеристикам производительности сети относятся: время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована; безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость - способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.

Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации

Суть сети - это соединение разного оборудования, а значит, проблема совместимости является одной из наиболее острых. Без принятия всеми производителями общепринятых правил построения оборудования прогресс в деле «строительства» сетей был бы невозможен. Поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах - любая новая технология только тогда приобретает «законный» статус, когда ее содержание закрепляется в соответствующем стандарте.

В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем, ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов.

Модель OSI, как это следует из ее названия (Open System Interconnection), описывает взаимосвязи открытых систем. Что же такое открытая система?

В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Напомним, что под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Понятно, что не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь, под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Протокол и интерфейс.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле.

Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами - концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. Действительно, в общем случае связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от типа устройства в нем должны быть встроенные средства, реализующие тот или иной набор протоколов.