МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Конспект лекций

по дисциплине «Компьютерные сети»

Для специальностей 7.091501 «Компьютерные системы» и

7.091502 «Системное программирование»

2012г.

ред. 2016г.

СОДЕРЖАНИЕ

2

1. Лекция №1. Структура стандартов IEEE 802.1 - 802.5. Типы линий связи локальных сетей 5

1.1. Структура стандартов IEEE 802.1 - 802.5 5

1.2. Физическая чреда передачи данных 7

1.2.1. Кабели на основе витых пар 7

1.2.2. Коаксиальные кабели 10

1.2.3. Оптоволоконные кабели 12

1.2.4. Бескабельные каналы связи 14

2. Лекция №2 Определение локальной сети. Топологии локальных сетей. 17

2.1. Определение локальной сети 17

2.2. Топологии локальных сетей 20

2.2.1. Топология шина 21

2.2.2. Топология звезда 22

2.2.3. Топология кольцо 24

2.2.4. Другие топологии 25

2.2.5. Многозначность понятия топологии 27

3. Лекция №3. Метод доступа CSMA/CD 28

Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи 37

4. Лекция №4. Кодирование информации в локальных сетях. Функции канального уровня ЛАН. 41

4.1. Кодирование информации в локальных сетях 41

4.1.1. Код NRZ 42

4.1.2. Код RZ 43

4.1.3. Манчестерский код 44

4.1.4. Бифазный код 46

4.1.5. Другие коды 46

4.2. Функции канального уровня ЛАН. 48

7.1.1. Методы передачи на канальном уровне 48

Методы гарантии доставки кадров информации (методы коррекции ошибок) 50

Обнаружение ошибок 52

5. Лекция №5. Назначение пакетов и их структура. Методы управления обменом 55

5.1. Назначение пакетов 55

5.2. Структура пакетов 57

5.3. Инкапсуляция и декапсуляция 59

5.4. Адресация пакетов 60

5.5. Методы управления обменом 61

5.5.1. Управление обменом в сети с топологией звезда 62

5.5.2. Управление обменом в сети с топологией шина 63

5.5.3. Управление обменом в сети с топологией кольцо 67

6. Лекция №6. Эталонная модель OSI 69

6.1. Понятие открытой системы межсетевого взамодействия 69

6.2. Функции уровней модели OSI 71

6.3. Аппаратура локальных сетей 73

7. Лекция №7. IP-Адресация 78

7.1. Идентификаторы сети и узла 78

7.2. Классы IP-адресов 78

7.3. Зарезервированные адреса 79

7.4. Маски подсети 80

7.5. Разбиение на подсети 81

7.6. Механизм разбиения на подсети 81

7.6.1. Преимущества разбиения на подсети 82

7.6.2. Определение максимального количества узлов в сети 82

7.6.3. Определение диапазонов адресов подсети 83

7.7. Проблемы классической схемы 83

7.7.1. Маска подсети переменной длины VLSM (Variable Length Subnet Mask) 83

7.7.2. Бесклассовая междоменная маршрутизация CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 84

7.7.3. Сложение маршрутов путем создания надсетей 85

7.8. Будущее адресного пространства 86

8. Лекция №8. Протоколы канального уровня 86

8.1. Технология Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с 87

8.2. Технологии Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с 89

8.2.1. Проблемы совместимости 89

8.2.2. Средства обеспечения диаметра сети в 200м на разделяемой среде 90

8.3. Принципы построения сетей Gigabit Ethernet 90

8.4. Технология Ethernet соскоростью передачи 10 Гбит/с 93

8.5. Будущее технологии Ethernet 96

8.6. Протокол 100VG-AnyLan 97

8.7. Протокол Token Ring (High Speed Token Ring) 98

8.8. Протокол FDDI 100

8.9. Протоколы SLIP и PPP 102

9. Лекция №9. Модель OSI. Верхние уровни 103

9.1. Стандартные сетевые протоколы 103

9.2. Стандартные сетевые программные средства 108

9.2.1. Одноранговые сети 108

9.2.2. Сети на основе сервера 110

9.3. Протоколы сетевого и транспортного уровня 114

9.3.1. Стек протоколов IPX/SPX 114

9.3.2. Стек протоколов NetBIOS / SMB 115

9.3.3. Стек протоколов TCP/IP 115

9.3.4. Протокол IP (ICMP). Маршрутизация. 115

9.3.5. Протоколы транспортного уровня TCP и UDP. 118

9.3.6. Протоколы прикладного уровня HTTP, FTP, SMTP, IMAP, POP3, TELNET. 119

9.4. Система доменных имен DNS. 120

10. Лекция №10. Сетевое оборудование. 121

10.1. Повторитель (концентратор, hub) 121

10.1.1. Дополнительные функции концентраторов 122

10.1.2. Многосегментные концентраторы 124

10.1.3. Конструктивное исполнение концентраторов 125

10.2. Мост (bridge) 126

10.2.1. Алгоритм работы прозрачного моста. 127

10.2.2. Алгоритм работы моста с маршрутизацией от источника (SR-мосты). 127

10.2.3. Ограничения топологии сетей, построенных на прозрачных мостах. 128

10.2.4. Удаленные мосты 129

11. Лекция №10. Сетевое оборудование (продолжение) 130

11.1. Коммутатор (switch) 130

11.1.1. Типы коммутаторов 132

11.1.2. Полнодуплексный и полудуплексный режим работы коммутатора, управление потоком кадров. 134

11.1.3. Дополнительные возможности коммутаторов 136

12. Лекция №12. Алгоритм покрывающего дерева Spanning Tree 140

12.1. Алгоритм STP 140

12.2. Практический пример 144

12.3. Развитие STP 146

13. Лекция №13. Агрегирование каналов в локальных сетях 147

13.1. Агрегирование как способ повышения производительности и надежности. 147

13.1.1. ЛОГИЧЕСКИЙ КАНАЛ (Транк) 148

13.1.2. Размножение пакнтов 148

13.1.3. БОРЬБА С «РАЗМНОЖЕНИЕМ» 150

13.1.4. Выбор порта 150

13.1.5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРИ ОТКАЗЕ 151

14. Лекция №14. Возможности современных коммутаторов по организации виртуальных сетей 152

14.1. Назначение виртуальных сетей 152

14.2. Типы виртуальных сетей 152

14.2.1. Виртуальные сети на основе группировки портов 153

14.2.2. Виртуальные сети на основе стандарта IEEE 802.1Q 154

14.2.3. Правила входящего порта (Ingress rules) 155

14.2.4. Правила продвижения пакетов (Forwarding Process) 156

14.2.5. Правила выходного порта (Egress rules) 157

14.2.6. Конфигурирование виртуальных сетей стандарта IEEE 802.1Q 157

14.2.7. Примеры построения VLAN-сетей на основе коммутаторов, совместимых со стандартом IEEE 802.1Q 158

15. Лекция №15. Сетевое оборудование (часть 3) 159

15.1. Маршрутизатор (router) 159

15.2. Алгоритмы маршрутизации 160

Пример 1 164

Пример 2 164

15.3. Основные технические характеристики маршрутизатора. 166

15.4. Корпоративные модульные концентраторы. 166

15.5. Коммутаторы 3-го уровня с классической маршрутизацией. 167

15.6. Коммутаторы 3-го уровня с маршрутизацией потоков. 168

15.7. Шлюз (gateway), межсетевой экран (firewall), прокси-сервер, NAT. 169

17. Лекция №17. Вопросы безопасности в локальных сетях 172

17.1. Основные понятия о безопасности 172

17.2. Виды сетевых атак 172

18. Лекция №17. Вопросы безопасности в локальных сетях. (продолжение) 172

19. Литераура: 172