- •Сетевые технологии
- •История компьютерных сетей
- •Глобальные и локальные сети
- •Термины и понятия
- •Топология вычислительных сетей
- •Полносвязная топология
- •Ячеистая топология
- •Общая шина
- •Смешанные топологии
- •Многозначность понятия топологии (физическая и логическая топология)
- •Понятие разделяемой среды
- •Многоуровневый подход и эталонная модель osi
- •Эталонная модель osi
- •Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Представительский уровень
- •Прикладной уровень
- •Сетезависимые и сетенезависимые уровни
- •Стандартные стеки коммуникационных протоколов
- •Взаимодействие уровней модели osi (на примере стека tcp/ip)
- •Физический уровень модели osi
- •Характеристики линий связи.
- •Спектральный анализ сигналов на линиях связи.
- •Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание.
- •Связь между пропускной способностью линии и ее полосой пропускания.
- •Линии связи.
- •Коаксиальные кабели
- •Кабели на основе витых пар
- •Оптоволоконные кабели
- •Бескабельные каналы связи
- •Методы передачи дискретных данных на физическом уровне (методы кодирования)
- •Аналоговая модуляция.
- •Цифровое кодирование.
- •Логическое кодирование
- •Избыточные коды
- •Скрэмблирование.
- •Канальный уровень модели osi
- •Базовые технологии локальных сетей
- •Технология Ethernet
- •Метод csma/cd
- •Возникновение коллизии.
- •Время двойного оборота и распознавание коллизий.
- •Спецификации физической среды Ethernet и Fast Ethernet.
- •Сеть Gigabit Ethernet
- •Управление обменом в сети с топологией кольцо (маркерные методы доступа к разделяемой среде)
- •Метод доступа к кольцу
- •Приоритетный доступ к кольцу.
- •Физический уровень технологии Token Ring
- •Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов (технология коммутации).
- •Ограничения сети, построенной на общей разделяемой среде
- •Логическая структуризации сети (делении сети на сегменты)
- •Структуризация с помощью мостов и коммутаторов
- •Принципы работы мостов и коммутаторов
- •Полнодуплексные протоколы локальных сетей
- •Управление потоком кадров (проблема переполнения выходного буфера)
- •Конструкции коммутаторов
- •Коммутаторы на основе коммутационной матрицы
- •Коммутаторы с общей шиной
- •Коммутаторы с разделяемой памятью
- •Сетевой уровень модели osi
- •Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня. Ограничения мостов и коммутаторов
- •Понятие составной сети
- •Алгоритм работы маршрутизатора.
- •Протоколы маршрутизации
- •Адресация в ip-сетях Классы ip-адресов
- •Особые ip-адреса
- •Порядок распределенияIp-адресов
- •Использование масок в ip-адресации
- •Транспортный и прикладной уровень модели osi
- •Реализация скользящего окна в протоколе tcp.
- •Сетевые службы прикладного уровня Символьные доменные имена (служба dns)
- •Служба имен Windows (Windows Internet Name Service – wins)
- •Интеграция wins с dns
- •Автоматизация процесса назначения ip-адресов (протокол dhcp)
- •Глобальные сети и методы коммутации в них
- •Коммутация каналов на основе частотного мультиплексирования
- •Коммутация каналов на основе разделения времени
Сетезависимые и сетенезависимые уровни
Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.
Большинство функций двух нижних уровней модели (1 и 2) обычно реализуются аппаратно (часть функций уровня 2 – программным драйвером сетевого адаптера). Именно на этих уровнях определяется скорость передачи и топология сети, метод управления обменом и формат пакета, то есть то, что имеет непосредственное отношение к типу сети.
Более высокие уровни, как правило, не работают напрямую с конкретной аппаратурой, хотя уровни 3, 4 и 5 еще могут учитывать ее особенности. Уровни 6 и 7 никак не связаны с аппаратурой, замены одного типа аппаратуры на другой они не замечают.
Стандартные стеки коммуникационных протоколов
Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Эти протоколы часто не соответствуют рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни. В частности, функции сеансового и представительного уровня, как правило, объединены с прикладным уровнем. Такое несоответствие связано с тем, что модель OSI появилась как результат обобщения уже существующих и реально используемых стеков, а не наоборот. Протоколы разных компаний часто оказываются несовместимы между собой, они могут быть успешно использованы исключительно в составе своего стека протоколов, который выполняет более или менее законченную группу функций.
В качестве примера на рис. …схематически показано соотношение протоколов, используемых популярными фирменными сетевыми операционными системами, и уровней стандартной модели OSI. Как видно из рисунков, практически ни на одном уровне нет четкого соответствия реального протокола какому-нибудь уровню идеальной модели. Выстраивание подобных соотношений довольно условно, так как трудно четко разграничить функции всех частей программного обеспечения. К тому же компании-производители программных средств далеко не всегда подробно описывают внутреннюю структуру продуктов.
Модель OSI |
IBM/Microsoft |
NowellNetWare (IPX/ SPX) |
TCP/IP |
Прикладной |
SMB |
NCP, SAP |
WWW, FTP, SMTP |
Представительский | |||
Сеансовый |
NetBIOS |
TCP | |
Транспортный |
SPX | ||
Сетевой |
|
IPX |
IP |
Канальный |
Ethernet,TokenRing, PPP | ||
Физический |
Коаксиальный кабель, экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно, радоканал. |
Чаще всего в стеке явно выделяются 3-4 уровня: уровень сетевых адаптеров, в котором реализуются протоколы физического и канального уровней, сетевой уровень, транспортный уровень и уровень служб, вбирающий в себя функции сеансового, представительного и прикладного уровней.
Приведем некоторые сведенья о стеках показанных в таблице.
IBM/Microsoft– этот стек широко используется в продуктах компаний IBM и Microsoft. На сеансовом и транспортном уровне включает протокол NetBIOS (сетевая базовая система ввода/вывода), который был разработан компанией IBM для сетей IBM PC Network по образцу системы BIOS персонального компьютера. На основе протокола NetBIOS был разработан протокол NetBEUI. Недостаток NetBEUI состоит в том, что он не поддерживает межсетевое взаимодействие. В настоящее время он считается устаревшим.
Протокол SMB (Server Message Block) выполняет функции сеансового, представительного и прикладного уровней. На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями Windows.
Nowell NetWare(IPX/SPX) - этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанным для сетевой операционной системы NetWare еще в начале 80-х годов. Протоколы сетевого и сеансового уровней Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX). Это сравнительно небольшой и быстрый протокол, поддерживающий маршрутизацию.
Протокол NCPперекрывает прикладной, представительский и сеансовый уровень, он обеспечивает файловую службу операционной системы Novell NetWare.
Стек протоколов TCP/IPбыл специально разработан для глобальных сетей и для межсетевого взаимодействия. Он изначально ориентирован на низкое качество каналов связи, на большую вероятность ошибок и разрывов связей. Этот протокол принят во всемирной компьютерной сети Интернет, значительная часть абонентов которой подключается по коммутируемым линиям (то есть обычным телефонным линиям).
Основными протоколами стека, давшими ему название, являются протоколы IP и TCP. Эти протоколы в терминологии модели OSI относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP обеспечивает продвижение пакета по составной сети, a TCP гарантирует надежность его доставки. На основе нижних уровней стека работают протоколы высоких уровней, такие как протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы службы WWW.
Недостаток протокола TCP/IP – более низкая скорость работы, чем у IPX/SPX. Однако сейчас протокол TCP/IP используется и в локальных сетях, чтобы упростить согласование протоколов локальных и глобальных сетей. В настоящее время он считается основным в самых распространенных операционных системах.