- •Конспект лекций
- •Для специальностей 7.091501 «Компьютерные системы» и
- •7.091502 «Системное программирование»
- •Лекция №1. Структура стандартов ieee 802.1 - 802.5. Типы линий связи локальных сетей
- •Структура стандартов ieee 802.1 - 802.5
- •Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом llc.
- •Физическая чреда передачи данных
- •Кабели на основе витых пар
- •Коаксиальные кабели
- •Оптоволоконные кабели
- •Бескабельные каналы связи
- •Какова реальная скорость адаптеров Wi-Fi 802.11n и 802.11g?
- •Лекция №2 Определение локальной сети. Топологии локальных сетей.
- •Определение локальной сети
- •Топологии локальных сетей
- •Топология шина
- •Топология звезда
- •Топология кольцо
- •Другие топологии
- •Многозначность понятия топологии
- •Лекция №3. Метод доступа csma/cd
- •Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи
- •Лекция №4. Кодирование информации в локальных сетях. Функции канального уровня лан.
- •Кодирование информации в локальных сетях
- •Манчестерский код
- •Бифазный код
- •Другие коды
- •Функции канального уровня лан.
- •Методы передачи на канальном уровне
- •Передача с установлением соединения и без установления соединения
- •Методы гарантии доставки кадров информации (методы коррекции ошибок)
- •2) Второй метод - метод "скользящего окна" (sliding window).
- •Обнаружение ошибок
- •Методы обнаружения ошибок
- •Контроль по паритету
- •Вертикальный и горизонтальный контроль по паритету
- •Циклический избыточный контроль (Cyclic Redundancy Check, crc)
- •Лекция №5. Назначение пакетов и их структура. Методы управления обменом
- •Назначение пакетов
- •Структура пакетов
- •Инкапсуляция и декапсуляция
- •Адресация пакетов
- •Методы управления обменом
- •Управление обменом в сети с топологией звезда
- •Управление обменом в сети с топологией шина
- •Управление обменом в сети с топологией кольцо
- •Лекция №6. Эталонная модель osi
- •Понятие открытой системы межсетевого взамодействия
- •Функции уровней модели osi
- •Аппаратура локальных сетей
- •Лекция №7. Ip-Адресация
- •Идентификаторы сети и узла
- •Классы ip-адресов
- •Зарезервированные адреса
- •Маски подсети
- •Разбиение на подсети
- •Механизм разбиения на подсети
- •Преимущества разбиения на подсети
- •Определение максимального количества узлов в сети
- •Определение диапазонов адресов подсети
- •Проблемы классической схемы
- •Маска подсети переменной длины vlsm (Variable Length Subnet Mask)
- •Бесклассовая междоменная маршрутизация cidr (Classless Inter-Domain Routing)
- •Сложение маршрутов путем создания надсетей
- •Будущее адресного пространства
- •Лекция №8. Протоколы канального уровня
- •Технология Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с
- •Технологии Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с
- •Проблемы совместимости
- •Средства обеспечения диаметра сети в 200м на разделяемой среде
- •Принципы построения сетей Gigabit Ethernet
- •Технология Ethernet соскоростью передачи 10 Гбит/с
- •Будущее технологии Ethernet
- •Протокол 100vg-AnyLan
- •Протокол Token Ring (High Speed Token Ring)
- •Протокол fddi
- •Протоколы slip и ppp
- •Лекция №9. Модель osi. Верхние уровни
- •Стандартные сетевые протоколы
- •Стандартные сетевые программные средства
- •Одноранговые сети
- •Сети на основе сервера
- •Протоколы сетевого и транспортного уровня
- •Стек протоколов ipx/spx
- •Стек протоколов NetBios / smb
- •Стек протоколов tcp/ip
- •Протокол ip (icmp). Маршрутизация.
- •Протоколы транспортного уровня tcp и udp.
- •Протоколы прикладного уровня http, ftp, smtp, imap, pop3, telnet.
- •Система доменных имен dns.
- •Лекция №10. Сетевое оборудование.
- •Повторитель (концентратор, hub)
- •Дополнительные функции концентраторов
- •Многосегментные концентраторы
- •Конструктивное исполнение концентраторов
- •Мост (bridge)
- •Алгоритм работы прозрачного моста.
- •Алгоритм работы моста с маршрутизацией от источника (sr-мосты).
- •Ограничения топологии сетей, построенных на прозрачных мостах.
- •Удаленные мосты
- •Лекция №10. Сетевое оборудование (продолжение)
- •Коммутатор (switch)
- •Типы коммутаторов
- •Полнодуплексный и полудуплексный режим работы коммутатора, управление потоком кадров.
- •Дополнительные возможности коммутаторов
- •1) Поддержка алгоритма Spanning Tree.
- •2) Трансляция протоколов канального уровня.
- •3) Фильтрация трафика.
- •4) Приоритетная обработка кадров.
- •5) Виртуальные локальные сети (Virtual lan, vlan).
- •1) Скорость фильтрации/продвижения кадров (кадров в секунду), пропускная способность (мегабит в секунду), задержка передачи кадра.
- •2) Тип коммутации — "на лету" или с полной буферизацией.
- •3) Размер адресной таблицы.
- •5) Производительность процессоров портов, производительность внутренней шины коммутатора.
- •Лекция №12. Алгоритм покрывающего дерева Spanning Tree
- •Алгоритм stp
- •Практический пример
- •Развитие stp
- •Лекция №13. Агрегирование каналов в локальных сетях
- •Агрегирование как способ повышения производительности и надежности.
- •Логический канал (Транк)
- •Размножение пакнтов
- •Борьба с «размножением»
- •Выбор порта
- •Восстановление при отказе
- •Лекция №14. Возможности современных коммутаторов по организации виртуальных сетей
- •Назначение виртуальных сетей
- •Типы виртуальных сетей
- •Виртуальные сети на основе группировки портов
- •Виртуальные сети на основе стандарта ieee 802.1q
- •Правила входящего порта (Ingress rules)
- •Правила продвижения пакетов (Forwarding Process)
- •Правила выходного порта (Egress rules)
- •Конфигурирование виртуальных сетей стандарта ieee 802.1q
- •Примеры построения vlan-сетей на основе коммутаторов, совместимых со стандартом ieee 802.1q
- •Лекция №15. Сетевое оборудование (часть 3)
- •Маршрутизатор (router)
- •Алгоритмы маршрутизации
- •Пример 1
- •Пример 2
- •1) Поддержка нескольких сетевых протоколов. Приоритеты сетевых протоколов.
- •2) Поддержка одновременно нескольких протоколов маршрутизации.
- •3) Поддержка политики маршрутных объявлений.
- •4) Поддержка немаршрутизируемых протоколов.
- •5) Разделение функций построения и использования таблицы маршрутизации.
- •Основные технические характеристики маршрутизатора.
- •1) Перечень поддерживаемых сетевых протоколов и протоколов машрутизации.
- •2) Перечень поддерживаемых интерфейсов локальных и глобальных сетей.
- •3) Общая производительность маршрутизатора.
- •Корпоративные модульные концентраторы.
- •Коммутаторы 3-го уровня с классической маршрутизацией.
- •Коммутаторы 3-го уровня с маршрутизацией потоков.
- •Шлюз (gateway), межсетевой экран (firewall), прокси-сервер, nat.
Корпоративные модульные концентраторы.
Модульные корпоративные концентраторы представляют собой многофункциональные устройства, которые могут включать несколько десятков модулей различного назначения: повторителей разных технологий, коммутаторов, удаленных мостов, маршрутизаторов и т. п., которые объединены в одном устройстве с модулями-агентами протокола SNMP, и, следовательно, позволяют централизованно объединять, управлять и обслуживать большое количество устройств и сегментов, что очень удобно в сетях большого размера.
Основная идея разработчиков таких устройств заключается в создании программно настраиваемой конфигурации сети. Модульный концентратор масштаба предприятия обычно обладает внутренней шиной или набором шин очень высокой производительности — до нескольких десятков гигабит в секунду, что позволяет реализовать одновременные соединения между модулями с высокой скоростью, гораздо большей, чем скорость внешних интерфейсов модулей (см. рис. ). Ввиду того, что отказ корпоративного модульного концентратора приводит к очень тяжелым последствиям, в их конструкцию вносится большое количество средств обеспечения отказоустойчивости.
Структура корпоративного модульного концентратора
Примерами корпоративных концентраторов могут служить устройства System 5000 компании Nortel Networks, MMAC-Plus компании Cabletron Systems, CoreBuilder 6012 компании 3Com.
Коммутаторы третьего уровня.
В последние время наметилась тенденция сглаживания различий между коммутаторами и маршрутизаторами. Производители коммутаторов наделяют некоторые свои модели функциями маршрутизации, что позволяет использовать скорость коммутаторов и преимущества маршрутизаторов. Такие коммутаторы получили название коммутаторов третьего уровня. Функции коммутации и маршрутизации могут быть совмещены двумя способами:
1) Классическим, когда маршрутизация выполняется по каждому пакету, требующему передачи из сети в сеть, а коммутация выполняется для пакетов, принадлежащих одной сети.
2) Методом маршрутизации потока, когда маршрутизируется несколько первых пакетов устойчивого потока, а все остальные пакеты этого потока коммутируются.
Коммутаторы 3-го уровня с классической маршрутизацией.
Обычный коммутатор "прозрачен" для компьютеров сети, не имеет собственных MAC-адресов портов и захватывает все кадры, приходящие на порт, независимо от их адреса назначения, для последующей коммутации. Классический коммутатор 3-го уровня, подобно обычному коммутатору, захватывает все кадры своими портами независимо от их МАС-адресов, однако порты коммутатора 3-го уровня имеют и собственные MAC-адреса. Если захваченный кадр направлен на MAC-адрес какого-либо компьютера в сети, то пакет коммутируется. Если захваченный кадр направлен на MAC-адрес порта коммутатора, то пакет маршрутизируется. Коммутатор 3-го уровня может поддерживать динамические протоколы маршрутизации, такие как RIP или OSPF, а может полагаться на статическое задание маршрутов или на получение таблицы маршрутизации от другого маршрутизатора. Такие комбинированные устройства появились сразу после разработки коммутаторов, поддерживающих виртуальные локальные сети (VLAN). Для связи VLAN требовался маршрутизатор. Размещение маршрутизатора в одном корпусе с коммутатором позволяло получить некоторый выигрыш в производительности. Примерами таких коммутаторов могут служить хорошо известные коммутаторы LANplex (теперь CoreBuilder) 6000 и 2500 компании 3Com.
