36

Давайте тут писать всякое полезное, прямо в билетах

1. Компьютерные сети: специфика и сложность предмета изучения, понятие «сетевое облако»: свойства «облаков» (сравнить с парадигмой «черный ящик»)

Компьютерные сети имеют 2а корня вычислительные и телекоммуникационные технологии

Чё́рный я́щик — объект, внутренняя структура которого неизвестна или неважна в рамках решаемой задачи, но о функциях которого можно судить по его реакциям на внешнее воздействие. Черный ящик можно описать конечным автоматом, все взаимодействия в нем происходят мгновенно и привязаны к 1 месту. В сетях есть задержки, поэтому ЧЯ для них не подходит.

Сетевое облако- абстрактная сеть. Любая сеть описывается облаками и p2p связями

Свойства: распределенность, динамичность, изменчивость, мобильность, непрозрачность

Концепция черного ящика к комп сетям не применима, так как черный ящик описывает алгоритм.

Ящик вещь концентрированная, а сеть-размазанная, в черном ящике переходы мгновенны. В сети есть длинные линии связи.

2. Обобщенная структура компьютерной сети, основные понятия и определения. Состав сети: сетеобразующие элементы (NE), оконечные элементы сети (ES), транзитные элементы (IS), опорная сеть (backbone).

Обобщенная структура телекоммуникационной сети – см. Олиферы, стр.158

NE – элементы, задача которых - повторение электрического сигнала для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления.( свичи, хабы, мультиплексоры,репитеры)

ES -  Элементы между которыми устанавливается связь, машина клиента-машина сервера, конечные машины пользователей

IS – элементы, задача которых принятие каких-либо решений о передаче пакетов по сети (роутеры, промежуточные машины)

Backbone- Термин используется для описания коммуникационной сети, переносящей сетевой трафик между главными серверами и маршрутизаторами.

3. Сети телекоммуникационных операторов: иерархия сетей операторов связи, рынок телекоммуникационных услуг, антимонопольные меры и разделение сфер деятельности (на примере США).

1984:AT&T Long Lines+ 7 региональных компаний Bell (RBOS)+23 BOS локального масштаба

1996:

• IXCs- Iternet exchange carriers(long-distance and regional carriers)

• ILECs(incumbent local exchange carriers)- полномочные

• CLECs- Competitive local exchange carriers

Иерархия поставщиков теоекоммуникацонных услуг:

• национальный оператор.

• Региональный оператор

• локальный оператор

Иерархия поставщиков услуг доступа в интернет:

• магистральный поставщик(backbone ISP)

• Региональный поставщик (regional ISP)

• Локальный поставщик(local ISP)

Точки обметна трфиком- IX(interet eXchange points). Создаются для беспрепятственного пропускания трафика между различными провайдерами без загрузки внешних магистральных канлов

Главная точка в россии- MSK-IX(M9)- более 200 операторов

Струджер – патент на коммутатор, продал Bell. Конкуренция с барышнями. Вытеснение барышень. Куча денег у Bell и AT&T (могут купить Мексику). Опасно для Америки. Антимонопольное соглашение о разделении Bell и AT&T на несколько частей (как раз региональные, национальные и локальные операторы).

4. Широко-территориальные опорные сети: иерархия сетей поставщиков услуг доступа к Internet (isp).

Среди провайдеров доступа можно выделить первичных (магистральных), имеющих магистральные каналы связи в собственности, и вторичных (горольские центрыдских, домовых, транзитных), арендующих каналы связи у первичных.

Первичные ISPs обычно заключают договора с вторичными ISPs но так же с крупными организациями, при необходимости организации в больших объёмах трафика и высокой пропускной способности.

Интернет-прова́йдер (иногда просто провайдер; от англ. internet service provider, сокр. ISP — поставщик интернет-услуги) — организация, предоставляющая услуги доступа к сети Интернет и иные связанные с Интернетом услуги.

• Магистральный поставщик (Backbone ISP) – аналог транснациональных операторов связи. Обладают собственными транспортными магистралями, покрывающими крупные регионы (страна, континент, мир)

• Региональный поставщик (Regional ISP) – в рамках региона (штат, округ, …)

• Локальный поставщик (Local ISP) – в рамках города или района

Картинка: Олиферы, стр. 177

Связи между поставщиками услуг строятся на двусторонних соглашениях о передаче трафика – пиринговых соглашениях. Магистральный – с другими магистральными. Региональный – с одним магистральным и другими региональными. Для простоты организации пиринговых связей существуют центры обмена трафиком, где сети провайдеров соединяются. (NAP – Network Access Point и IX – Internet eXchange)

5. Российские национальные и региональные компьютерные сети: академические сети, региональные сети, сети операторов, примеры.

Академическая сеть – сеть объединяющая высшие учебные заведения, научно-исследовательские центры и т.д.(в России РОКСОН - Региональная объединенная компьютерная сеть образования, науки и культуры Санкт-Петербурга - 1994)

Региональная сеть - крупная, нередко географически рассредоточенная сеть, коммуникационными средствами объединяющая в единое целое клиентов в разных пунктах. Может охватывать и множество зданий в одном районе, и выходить за пределы государственных границ. Relcom(’90)-начало интернета в России.

Сеть операторов – сети поставщиков услуг связи. Nevalink- узел relcom в спб интернет, роснет-телефон

6. Графические модели представления компьютерных сетей: разновидности графов, используемых для представления топологий компьютерных сетей; физические и логические топологии сетей, варианты топологий локальных сетей, сопоставление, примеры.

Граф состоит из

• Узлы(оконченные системы(ES) и промежуточные системы(IS)

• Ребра(каналы, линии связи передачи сигналов и данных)

Виды графов:

• связный,

• полносвзяный – каждый с каждым

• ориентированный(симплексные каналы)/ неориентированный(дуплексные каналы),

• ациклический(без циклом)/циклический

Топология – конфигурация графа, вершинами которого являются конечные узлы сети и коммуникационное оборудование, а ребра физические(физические топологии) или информационные(логические топологии) связи

Физические топологии – как лежат кабели (как выглядит)

Логические топологии – пути перемещения информации (как на самом деле)

Топологии:

• полносвзяный – каждый с каждым

• Ячеистая почти полносвязная за исключением нескольких связей

• Кольцевая (двойная кольцевая)

• Звёздная

• Иерархическая звезда или дерево

• Частный случай звезды – общая шина

• Смешанная, mesh

7. Организации, разрабатывающие стандарты в областях телекоммуникаций и компьютерных сетей: стандарты де-юре и де-факто, примеры источников стандартов, национальные и международные институты, консорциумы, отраслевые ассоциации, форумы.

Стандарт «де-юре» создается формально признанной стандар­тизующей организацией. Он разрабатывается при соблюдении пра­вил консенсуса в процессе открытой дискуссии, в которой каждый имеет шанс принять участие(OSI, iEEE и т.д. принятые и подписанные)

Стандарт «де-факто» — термин, обозначающий продукт ка­кого-либо поставщика, который захватил большую долю рынка и который другие поставщики стремятся эмулировать, копиро­вать или использовать для того, чтобы захватить свою часть рынка.(например, стандарт на архитектуру IBM PC, Ethernet(потом перешел в де-юре)

Консорциумы:

• ATM Forum (ATM форум) — консорциум, целями которого являются разработка и развитие стандартов широкополосных сетей асинхронного режима передачи данных (Asynchronous Transfere Mode, ATM). 

• IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers, Институт инженеров по электротехнике и электронике) 

Институты:

• Американский национальный институт стандартов ANSI (American National Standards Institute) 

Прочее:

• Международная организация стандартизации (ISO)

• ITU-T International Telecommunication Union (Международный Союз Электросвязи)

Источники:

• стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов DECnet фирмы Digital Equipment или графический интерфейс OPEN LOOK для Unix-систем фирмы Sun);

• стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими фирмами, например стандарты технологии АТМ, разрабатываемые специально созданным объединением АТМ Forum, насчитывающем около 100 коллективных участников, или стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet;

• национальные стандарты, например, стандарт FDDI, представляющий один из многочисленных стандартов, разработанных Американским национальным институтом стандартов (ANSI), или стандарты безопасности для операционных систем, разработанные Национальным центром компьютерной безопасности (NCSC) Министерства обороны США;

• международные стандарты, например, модель и стек коммуникационных протоколов Международной организации по стандартам (ISO), многочисленные стандарты Международного союза электросвязи (ITU), в том числе стандарты на сети с коммутацией пакетов Х.25, сети frame relay, ISDN, модемы и многие другие.

8. Компьютерные сети, основанные на коммутации каналов (CS): прошлое и настоящее сетей CS – от электромеханических коммутаторов в телефонии до современных коммуникационных сетей TDM и DWDM. (DWDM – Dense Wavelength DM – на длине волны основано. Спектральное уплотнение по-русски)

При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал. И только после этого можно начинать передавать данные.

Достоинства коммутации каналов

• Постоянная и известная скорость передачи данных по установленному между конечными узлами каналу. Это дает пользователю сети возможности на основе заранее произведенной оценки необходимой для качественной передачи данных пропускной способности установить в сети канал нужной скорости.

• Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Это позволяет качественно передавать данные, чувствительные к задержкам (называемые также трафиком реального времени) — голос, видео, различную технологическую информацию.

Недостатки коммутации каналов 

• Отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения. Например: при поступлении второго вызова к уже разговаривающему абоненту сеть передает вызывающему абоненту короткие гудки — сигнал "занято". 

• Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. Та часть пропускной способности, которая отводится составному каналу после установления соединения, предоставляется ему на все время, т.е. до тех пор, пока соединение не будет разорвано.

• Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

Начало положено в 60-е годы когда была решена задача оцифровывания голоса, первые телефонные коммутаторы, переключались вручную (барышни).

К началу 70х была полная монопоолиия на телекоммуникационные услуги

Потом пояились коммутаторы

Потом оцифровка голоса и передача не только голоса, но и данных

9. Теоретические основы цифровой телефонии. Теорема дискретных отсчетов Уиттакера–Найквиста–Котельникова–Шеннона и др. (Whittaker–Nyquist–Kotelnikov–Shannon, et al). ИК–модуляция (PCM), применение в цифровой телефонии, кодеки, первичные голосовые каналы

Теорема: если аналоговый сигнал x(t) имеет ограниченный по ширине спектр, то его можно восстановить без потерь по его дискретным отстчетам, взятым с частотой, большей удвоенной верхней частоты. Так сигнал, пропущенный через низкочастотный фильтр, можно восстановить, замеряя его дискретные значения с частотой 2H в секунду, где H – величина полосы пропускания фильтра. Уравнение Найквиста: Vmax = 2H*logT, где T – количество дискретных уровней сигнала. (это для незашумленных каналов). Для случая с шумом: Vmax = H*log(1+SNR). Передача аналоговых сигналов проблематична в связи с невозможностью улучшения качества связи (аналоговый сигнал не несет в себе какой-либо информации об искажении, так как он может иметь абсолютно любую форму, включая и ту, которую мы имеем на приемнике). Поэтому необходимо оцифровывать сигнал (передавать его в виде последовательности 1 и 0). Для этого используется дискретная модуляция аналогового сигнала, основанная на теореме, указанной выше. Так в основе телефонных сетей применяется PCM (Pulse Code Modulation). Аналоговые сигналы оцифровываются на оконечной телефонной станции устройством, называемым кодек (кодер-декодер). Оно вырабатывает серии по 8 бит с частотой 8000 отсчетов в секунду (частота телефонных линий: 300-3400 отсчетов, нужно минимум в 2 раза больше, чем верхний предел). Первичные голосовые каналы – для качественной передачи голоса используется частота квантования амплитуды звуковых колебаний в 8000Гц(дискретизация по времени с интервалом в 125мкс). Для представления амплитуды одного замера чаще всего используется 8 бит кода что даёт 256 градаций звукового сигнала(дискретизация по значениям) следовательно для передачи одного голосового канала необходима пропускная способность 64Кбит\сек канал с такой пропускной способностью и есть первичный голосовой канал.