12.Модель osi. Понятие.Уровни модели.

Архитектура сети - ее общаямодель. Определяет характеристики сети в целом, функции компонентов. Многообразие производителей вычислительных систем и сетевых программ ставит проблему объединения сетей различной архитектуры. Для ее решенияразработана многослойная модельвзаимодействия открытых систем (OSI). Открытая- взаимодействует с другими системами по принятым стандартам, определяющим формат, содержание и значение сообщений. Модель OSI -определяет процедуры передачи данных между открытыми системами. Модель представляет собой общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов.Эти рекомендации реализованы в аппаратуре и программах. Это наиболее популярная сетевая архитектурная модель в настоящее время. Она определяет общие функции и не все реальные сети а бсолютно ей следуют.Принцип открытости дает следующие преимущества:- Построение сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного стандарта.- Безболезненная замена компонентов сети более совершенными, что позволяет сет и развиваться.- Легкое сопряжение однойсети с другой.

- Простота освоения и обслуживания сети.Яркий пример открытой системы - Internet. В модели средетва взаимодействия делятся на 7 уровней. Пусть приложение обращается к запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. ПО формируетсообщение стандартного формата. Обычное сообщениесостоит из заголовка и поляданных. Заголовок содержитинформацию, которую нужнопередать через сеть ПО адр есата, чтобы сообщить, какую работу нужно выполнить.В нашем примере заголовоксодержит информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую нужнос ним выполнить. Поле данных может быть пустым или содержать данные, которые,например, нужно записать вудаленный файл. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня добавляет к сообщению свою служебную информацию - заголовок представительного уровня. В нем содержатся указания для протокола предетавительного уровня машины адресата. Далее сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в своюочередь добавляет свой заголовок. Наконец сообщениедостигает нижнего физического уровня, который передавт его по линиям связи машине адресату. К этому моменту сообщение обрастает заголовками всех уровней.Когда сообщение достигаетмашины адресата, оно принимается физическим уровнем и последовательно перемещается вверх. Каждый уровень обрабатывает заголовок своего уровня, выполняетсоответствующее действие,'удаляет свой заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.Достоинство семиуровневой модели.В процессе развития любойсистемы возникает потребность изменения отдельных компонентов. При этом нужновнести изменения и в другиекомпоненты. Это усложняетмодернизацию. Здесь проявляется достоинства многослойной системы. Изменения уровней автономны, изменения на одном уровне не влечетза собой изменений на другом.Физический уровень.Передает биты по каналу связи (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, цифровой территориальный канал). Определяет характеристики физической среды передачиданных (полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление). Определяет характеристики электрических сигналов, передающих информацию (уровень напряженияили тока сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов). Определяет типы ра

зъемов и назначение каждого контакта. В компьютере функции физического уровня реализуются сетевым адаптером. Пример протокола физического уровня спецификация 10Base-T технологии Ethernet: 1. Кабель - незкранированная витая пара категории¹3 с волновым сопротивлением ЮООм. Разъем RJ-45. Максимальная длина физического сегмента 100 м. Манчестерский код для представления данных в кабеле. Канальный уровень.Проверяет доступность сред ы для передачи, обнаруживает и корректирует ошибки передачи. На канальном уровне биты группируются в наборы - кадры. Канальный уро

вень помещает в начало и конец кадра специальную информацию для его выделения, вычисляет контрольную сумму, обрабатывая байты определенным образом, добавляет контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит п о сети, получатель снова вы'числяет контрольную суммуполученных байтов и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если он и совпадают, кадр считаетсяправильным и принимается,в противном случае фиксируется ошибка. Поврежденныекадры пересылаются вновь.Канальный уровень доставит кадр между узлами локаль¹ной сети определенной топологии (общая шина, кольцо,звезда), а также структурами, полученными из них с помощью мостов и коммутаторов. Примеры протоколов канального уровня Ethernet, Токen Ring, FDDI, 100VG-AnyLaп. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами (сетевойадаптер+драйвер), моетами, коммутаторами, маршрутизаторами. В глобальныхсетях, которые не обладаютрегулярной топологией, канальный уровень может передать сообщение только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Прото колы «точка-точка»: РРРLAP-B. Для доставки сообщения межу узлами через всю сеть требуются средствасетевого уровня. Иногда в глобальных сетяхфункции ка нального и сетевого уровнейобъединены: протоколы технологии ATM и frame relay.Сетевой уровень.Образует единую транспорт ную систему, объединяющу'ю несколько сетей. Эти сетимогут использовать разныепринципы передачи сообщений, обладать произвольнойструктурой связи. Здесь подсетью понимают совокупноеть компьютеров, соединенн ых по стандартной типовой технологии и использующихдля передачи данных протокол канального уровня данно'й топологии. Внутри сети доставка данных производитсяканальным уровнем. Доставкой данных между сетями з анимается сетевой уровень,он выбирает маршрут. Сетисоединяются маршрутизаторами. Это устройство, которое имеет информацию о топологиимежсетевых соединений на ее основании пересыла¹ет пакеты сетевого уровня всеть назначения. Чтобы передать сообщение из одной сети в другую, нужно совершать транзитные передачи между сетями.Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.На рис. 3 показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узламиА и В пролегают два маршрута: первый через маршрутизаторы 1 и 3, второй через маршрутизаторы 1, 2, 3. Проблема выбора маршрута назы ваетея маршрутизацией, этоглавная задача сетевого уровня.Критерием при выборе маршрута может служить:- Время передачи данных помаршруту, оно зависит от пропускной способности канала и интенсивности трафика, которая меняется со временем.- Надежность передачи.Сообщения сетевого уровняназывают пакетами. При доставке пакетов на сетевом уровне адрес состоит из 2-х ча'стей: 1. Старшая часть - номер сети. 2. Младшая часть -номер компьютера в сети.Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощенияадресации в крупных сетях и создания гибких барьеровна пути нежелательного трафика между сетями. На сетевом уровне работают¹3 вида протоколов: 1. Сетевые протоколы.Реализуют продвижение пакетов через сеть. 2. Протоколы маршрутизации. С их помощью маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. 3. Протоколы разрешения адресов. Ото бражает адрес узла, используемого на сетевом уровне,¹в локальный адрес ce™(ARР).Примером протокола сетевого уровня является протокол IР стека TCP/IP и IPX стека Novell.Транспортный уровень. В сети пакеты могутбыть искажены или потеряны. Транспортный уровень обеспечивает надежность передачи данных¹. Имеется 5 классов сервисатранспортного уровня.Виды сервиса отличаются качеством услуг: Срочность;Возможность восстановления прерванной связи; Средства мультиплексирования нескольких соединений междуразличными прикладными протоколами через общий транспортный протокол; Способность к обнаружению и испр авлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря,дублирование пакетов.Выбор класса сервиса определяется надежностью пере дачи данных в сети нижними уровнями (сетевым, канальным, физическим). Если качество нижних уровней высокое, то можно воспользоваться облегченным сервисом транспортного уровня без проверок, квитирования ит.д. Впротивном случае нужно обратиться к развитому сервисутранспортного уровня, который использует максимум средств для обнаружения ошибок (предварительное логическое соединение, контроль ные суммы и циклическая Нумерация пакетов, таймаутыдоставки). Протоколы, начиная с транспортного и выше,реализуются средствами конечных узлов сети, их ОС. Примеры: протоколы TCP и UDP стека TCP/IP, протокол SРХ стека Novell. Протоколы нижних 4-х уровней называютсетевым транспортом, они полностью решают задачу пе¹редачи сообщений с заданн ым уровнем качества в составных сетях произвольном топологии и различными технологиями.Сеансовый уровень.

Управляет диалогом, фиксирует активную сторону в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации.Последние могут вставлять¹контрольные точки в длинные передачи, в случае отказа

можно вернуться к последней контрольной точке, а не начинать все с начала.Представительный уровень.Определяет форму информации, не меняет ее содержания. За счет этого уровня передаваемая информация Beefда понятна прикладному уровню адресата. С помощью этого уровня протоколы прикладного уровня преодолевают синтаксические различия впредставлении данных или различия в кодах, например кодов ASCII и EBCDIC. На эт ом уровне на этом уровне сообщение можно шифроватьи дешифровать длясоблюд'ения секретности, пример протокол SSL - секретный обм

ен сообщениями для стека ТCP/IP.Прикладной уровень.

С помощью протоколов прикладного уровня пользователь получает доступ к разделяемым ресурсам (файлы, при нтеры), Web-страницам, электронной почте. Примеры файловых служб: NCP в ОС Noveil NetWare, SMB в MS Windows NT, NFS, FTP и TFTP стека TCP/IP.

13.Глобальные сети (ГС). Функции. Структура. Типы. Магистральные сети и сети доступаГлобальные сети ГС объединяют абонентов разных типов: мэйнфреймы иперсональные компьютеры,локальные сети, удаленныетерминалы. В виду большойстоимости инфраструктуры ГС существует потребность передачи по одной сети всех видов трафика: голосового трафика внутренней телефонной сети, трафика факс-аппаратов, видеокамер, кассовыхаппаратов, банкоматов др. производственного оборудов ания.Функции ГС:Транспортные функции.ГС предоставляют в основно м транспортные услуги, транзитом переносят данные между локальными сетями.ГС предоставляет комплексуслуг:- Передача пакетов ПС- Передача пакетов миникомпьютеров и мейнфреймов- Обмен факсами- Передача трафика офисных АТС- Выход в городские, между городные и международныетелефонные сети- Обмен видеоизображениями для конференций- Передача трафика кассовых аппаратов, банкоматовВысокоуровневые услуги.Нарастает тенденция поддер жки служб прикладного уровня для абонентов ГС: 1. Распространение публично доступной аудио-, видео- и текстовой информации, взаимодействие абонентов в реальном масштабе времени. 2. Доступ к гипертекстовой информации Web-узлов. Здесь источник данных не отдельный компьютер, а вся сеть. 3. Широковещательное распростр анение звукозаписей, конкурирующее с радиовещанием.4. Интерактивные беседы chat. 5. Конференции по интересам (служба News). 6. Поиск информации по индивидуальным заказам.Эти службы появились в Intemet и успешно переносятсяв локальные сети (технологииintranet).Структураглобальной сети.Сеть строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи, соединяемых коммутаторами глобальной сети. Коммутаторы устанавливаются в местах слияния или ответвления потоков данных. Абоненты сети подключаются к коммутаторам с помощью выделенных или коммутируемых каналов.Конечные узлы глобальной сети разнообразны: Отдельные компьютеры К, Маршрутиз аторы R, Мультиплексоры МUX (одновременная передача данных, голоса, изображения).Локальная сеть отделена отглобальной маршрутизатором или удаленным мостом. Мосты и маршрутизаторы работают с той же логикой, что и в локальной сети. Удаленные мосты на основании трафика строят таблицу MAC-адресов, на основании таблицыпринимают решение передавать кадры в удаленную сеть или нет. Маршрутизаторыпринимают решение на основании номера сети пакета, еели пакет нужно передать другому маршрутизатору, тоупаковывают пакет в кадр соответствующей сети, снабж ают аппаратным адресом следующего маршрутизатораи отправляют в глобальнуюсеть.Все устройства, подключавмые к ГС делятся на два кла сса: 1. DTE - вырабатываютданные, устройства DCE подключаются к конечным узлам глобальной сети (портаммаршрутизаторов и мостов) и обеспечивают необходимый протокол физического уровня при передаче данных поканалу связи. В ГС строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть».Это необходимо для того, чтобы пользователи без проблем подключались к сети с помощью оборудования любого производителя, которыйсоблюдает стандарт. 2. Протоколы взаимодействия оммутаторов внутри сети - интерфейс «сеть-сеть» стандартиз

уется не всегда, организация, создающая ГС имеет некоторую свободу.Типы ГС- ГС чаще всего работают наоснове коммутации пакетов,кадров и ячеек.- ГС принадлежит телекоммуникационной компании, которая предоставляет службы своей сети в аренду.- При отсутствии такой сети предприятие самостоятельно создает ГС, арендуя выделенные или коммутируемыеканалы у телекоммуникационных или телефонных компа ний.- На арендованных каналахможно построить сеть с про межуточной коммутацией наоснове некоторой технологии ГС (X.25, frame relay, ATM)или соединить арендованиими каналами непосредственно маршрутизаторы или моеты ЛС.Различают сети с использованием: Выделенных каналов, Коммутации каналов, Коммутации пакетов Коммутация каналов.Два типа:1. Традиционные аналоговые телефонные сети. Низкое качество составногоканала, коммутаторы устаревших моделей, на них воздействуют внешние помехи (грозы, электродвигатели). В аналоговых сетях все чаще используют цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Кнедостаткам также относитея большое время установления соединения. 2. Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN

Выделенные каналы.Выделенные или арендуемые каналы можно получить у т елекоммуникационных компаний (Ростелеком) или телефонных компаний. Выделенные линии используют двумя способами: 1. Сих помощью строят территориальную сеть определенной технологии, например frame гelay, линии служат для соединения коммутаторов пакето в (как на рис. выше). 2. Услуги выделенных каналов. Сое диняют линиями локальныесети, транзитные коммутаторы пакетов не устанавливают.По глобальным каналам передаются пакеты сетевого и канального уровня, что и ЛС.Коммутация пакетов.Для ГС специально разработаны технологии Х.25, frame гelay, SMDS, ATM, TCP/IP. Втаблицеприведены характеристики этих сетей.Магистральные сети и сети доступа.Магистральные сети образуют одноранговые связи между крупными локальными сетями предприятий. Обеспечивают высокую пропускную с пособность, постоянно доступны, дорогие. Используют дорогие выделенные каналысо скоростями от 2 до 622 Мбит/с. В качестве магистрал ьных сетей используют сетис коммутацией пакетов Х.25,frame relay, ATM, TCP/IP.Сети доступа связывают неболыиие локальные сети и уд аленные компьютеры с центральной локальной сетью предприятия. Это стало актуально.т.к. сотрудники фирм работают на дому, в командир овках. Банкоматы и кассовые аппараты также требуют доступа к центральной базе данных. Здесь используют телефонные аналоговые сети, сети ISDN, реже frame relay.Программные и аппаратныесредства, которые подключают удаленных пользователей, называют средствами удаленного доступа.Сервер удаленного доступав центральной локальной сети совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза,выполняя ту или иную функции в зависимости от протокола, по которому работает удаленный пользовательили удаленная сеть. 14.Адреса. Локальные адреса. IP-адреса. Отображение IP-адресов на ло кальные. Доменные адреса. Универсальный указатель ресурса

В терминологии TCP/IP используюттри типа адресов:- локальные (аппаратные)- IP-адреса- символьные доменные адреса.

Локальный адрес.Это тип адреса, который используется базовой технологией подсети для доставки даиных в пределах этой сети,являющейся подсетью составной интерсети. В сетях допустимы различные сетевыетехнологии, стеки протоколов. Стек TCP/IP предполагаетразличныетипы локальных адресов. Если подсетью является локальная сеть, то ЛА -это МАС-адрес. МАС-адресназначается сетевымадаптерам и маршрутизаторам производителями оборудования. Этот подход разработан международной организацией IЕЕЕ. Он используется в болыиинстве сете и рекомендован для новых разработок. В ыбран 48-битный адрес (6 байт):OUA (Organizationatiy Unique Address)

- организационно уникальный адрес, его присваиваетпроизводитель сетевого адаптера. 16 миллионов комбинаций.ОШ (Organizationally Uni que identifier)- организационно уникальный идентификатор. Организация IEEE присваивает один или несколько OUI каждому производителю сетевых адаптеров. 4 миллиона. OUA+ О Ul = UAA (Universally Administered Address) - универсаль но управляемый адрес или IЕЕЕ-адрес.

Два старших бита являютсяуправляющими, определяют тип адреса, способ интерпретации остальных разрядов. I/

G (Idividual/Group) определявт индивидуальный адрес (0)или групповой (1). Пакеты сгрупповым адресом получают все адаптеры, имеющие этот групповой адрес, он определяется 46-ю младшимиразрядами. Бит U/L (UniversaI/Local) - флажок универсального или местного управления, определяет, как был присвоен адрес данному сетевому адаптеру. 1 означает, чтоадрес дан не производителем сетевого адаптера, а орга низаций, использующей этуПС. Очень редкая ситуация.Для широковещательной передачи выделен адрес, все48 битов которого установлены в 1. Его принимают все абоненты сети. Этой системыадресов придерживаются сети Ethernet, Fast Ethernet, Тоken-Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.IP-адрес.Протокол IP может работать с МАС-адресами и протоколами более высокого уровня,например IPX и Х.25. В этомслучае локальными для протокола IP будут адреса IPX иХ.25. IP-адрес - основной тип адреса, на основании егосетевой уровень передает п акеты. Состоит из 4-х байт, например 109.26.17.100. Назначается администратором при конфигурации компьютераи маршрутизатора. IP-адрессостоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети назначается специальным подразделением InterN1С. Поставщики услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений InterNIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Но мер узла в протоколе IP назначается независимо от лок ального адреса узла.Классы адресов.Структура адреса разных классов. Первые биты определяют класс адреса.Класс А: |0 + № сети = 1 байт|№ узла = 3 6айта| - всего 4байтаКласс В: |1-Ю + № сети = 2байта|№ узла = 2 байта| - всего 4 байтаКласс С: I1+1-HD + № сети =,3 байта|№ узла = 1 байт| - всего 4 байтаКласс D: |1+1-И-Ю|адрес группы multicast! - всего 4 байтаКласс Е: |1 +1 +1 +1 -Ю|зарезервирован| - всего 4 байта ласс А. Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А номер сетизанимаетодин байт, остальные 3 байт,а - номер узла в сети. Сетей класса А немного(126), число узлов в них 224.Класс В. Первые два бита р авны 10. По два байта под номер сети и номер узла.Класс С. начинается с последовательности 110. Номер сети 24 бита, номер узла - 8 б

ИТ.Класс D. Начинается с поеледовательности 1110, означает групповой адрес, его получают все узлы с данным адресом.Класс Е начинается с последовательности 11110. Резерв для будущего примененияБольшие сети получают адреса класса А, средние, класса В, маленькие - класса С. , Маски. Это число, которое используют в паре с IP-адресом, двоичная запись маскисодержит 1 в тех разрядах,которые в IP-адресе следуетпонимать как номер сети.Класс А 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0)Класс В 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.,0.0)Класс С 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255. 255.0)В масках количество 1 не обязательно кратно 8. Механизм масок широко распространен в IP-маршрутизации. Давно наблюдается дефицит IP-адресов. Для решения этойпроблемы предложены различные подходы: - Переход на новую версию Ipv6 с 16-байтовыми адресами. - Технология масок и ее развитие бесклассовая междоменная маршрутизация CIDR. - Трансляция адресов NAT. Узлам внутренней сети адреса назн ачаются произвольно. Внутренняя сеть соединяется с Int ernet через некоторое устройство (маршрутизатор, сетевой экран). Это устройство получает несколько нормальных IP-адресов, согласованны х с поставщиком услуг. Устройство преобразует внутренние адреса во внешние, используя таблицы соответствия.Отображение IP-адресовна локальные.Для определения локального адреса по IP-адресуиспользуютпротокол разрешенияадреса (ARP). Обратную задачу решает протокол RARP.Протокол ARP ппросматриеает ARP-таблицы. Строка табл ицы устанавливает соответствие между IP-адресом и МА С-адресом194.85.135.75 IP | 08048ЕВ7,Е60 MAC | Тип записиПоле «Тип записи» может содержать одно из двух значений: «динамический» и «стат ический». Динамические записи периодически обновляются в течение нескольких минут, если динамическая запись не обновлялась, то онаисключается из таблицы. В глобальной сети выделяют специальный маршрутизатор (ARP-сервер), который ведетARP-таблицу для всех узлов и маршрутизаторов сети. Bpучную задается только 1Р-адрес и локальный адрес этогомаршрутизатора. Каждый узел регистрирует свой адрес в выделенном маршрутизаторе. Для установления соответствия между IP-адресом илокальным, узел обращаетея к ARP-серверу с запросом

Доменные имена. Аппаратура и программы в сети работают с IP-адресом. Пользователи работают с символическими адресами, операционныесистемы позволяют это делать. Применяются иерархические составные имена. Древ овидная структура допускает произвольное количество составных частей адреса. Иерархия доменных имен аналогична иерархии имен файло в. Составные части имени разделяются точкой. Так решается проблема назначенияуникальных имен.Корневойдомен управляется центром InterNICДоменыДомены верхнего уровня назначаются для каждой страны по типу организации:СОМ-Коммерческая организацияEDU-образовательные GOV-правительственныеORG-некоммерческиеNET-сетевыеДомен администрируется евоей организацией. В Россицв домене ги организация РоеНИИРОС назначает именасвих поддоменов. Существует централизованная службаслужба DNS доменных имен. Использует протокол «клиент-сервер». DNS-сервер поддерживает распределеннуюбазу отображений «доменное имя - IP-адрес». Для каждого домена создается DNS-c,ервер. Например, имеем адреса, оканчивающиеся на mmt.ru: ftp.zil.mmt.ru, mail.mmt.ru. DNS-сервер домена mmt.ru хранит отображения только имен типа mail.mmt.ru, www.mmt.ru, все остальные отображения хранит DNS-сервер поддомена zil . DNS-сервер кроме таблицы отображений, хранит ссылки на DNS-c,ерверы своих поддоменов.Это IP-адреса этих серверов. Ссылки связывают отдельные серверы в единую службу DNS