- •Распределенные информационные системы и сети
- •Архитектура распределенных систем и основные понятия распределенной обработки данных
- •Концепция открытых систем
- •Преимущества идеологии открытых систем.
- •Открытые системы и объектно-ориентированный подход
- •Компьютерные (информационные) сети
- •Глобальные сети
- •Локальные сети
- •Многопроцессорные компьютеры
- •Взаимодействующие процессы
- •От централизованных систем - к вычислительным сетям
- •1.1. Эволюция вычислительных систем
- •Системы пакетной обработки
- •Многотерминальные системы - прообраз сети
- •Появление глобальных сетей
- •Первые локальные сети
- •Создание стандартных технологий локальных сетей
- •Современные тенденции
- •1.2. Вычислительные сети - частный случай распределенных систем
- •Мультипроцессорные компьютеры
- •Многомашинные системы
- •Вычислительные сети
- •Распределенные программы
- •Преимущества использования сетей
- •2.1. Проблемы физической передачи данных по линиям связи
- •2.2. Проблемы объединения нескольких компьютеров
- •Топология физических связей
- •Организация совместного использования линий связи
- •Адресация компьютеров
- •2.3. Стандартные решения сетевых проблем
- •2.4. Структуризация как средство построения больших сетей.
- •Физическая структуризация сети
- •Логическая структуризация сети
- •3.1. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов
- •3.2. Модель osi
- •3.3. Уровни модели osi Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Представительный уровень
- •Прикладной уровень
- •Сетезависимые и сетенезависимые уровни
- •3.4. Стандартные стеки коммуникационных протоколов
- •Стек tcp/ip
- •Стек ipx/spx (Internetwork Packet Exchange/ Sequenced Packet Exchange)
- •Стек NetBios/smb (Network Basic Input/Output System / Server Message Block)
- •4.1. Локальные и глобальные сети
- •4.2 Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям
- •Производительность
- •Надежность и безопасность
- •Расширяемость и масштабируемость
- •Прозрачность
- •Поддержка разных видов трафика
- •Управляемость
- •Совместимость
- •5.1. Типы линий связи
- •5.2. Аппаратура линий связи
- •5.3. Характеристики линий связи
- •Амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и затухание
- •Пропускная способность линии
- •Связь между пропускной способностью линии и ее полосой пропускания
- •Помехоустойчивость и достоверность
- •Коаксиальные кабели
- •Кабели на основе неэкранированной витой пары
- •Кабели на основе экранированной витой пары
- •Волоконно-оптические кабели
- •6.1. Аналоговая модуляция
- •Методы аналоговой модуляции
- •Спектр модулированного сигнала
- •6.2. Цифровое кодирование
- •Требования к методам цифрового кодирования
- •Потенциальный код без возвращения к нулю
- •Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией
- •Потенциальный код с инверсией при единице
- •Биполярный импульсный код
- •Манчестерский код
- •Потенциальный код 2b1q
- •6.3. Логическое кодирование
- •Избыточные коды
- •Скрэмблирование
- •6.4. Дискретная модуляция аналоговых сигналов
- •6.5. Асинхронная и синхронная передачи
- •7.1. Методы передачи данных канального уровня
- •Асинхронные протоколы
- •Синхронные символьно-ориентированные и бит-ориентированные протоколы
- •Символьно-ориентированные протоколы
- •Бит-ориентированные протоколы
- •Протоколы с гибким форматом кадра
- •Передача с установлением соединения и без установления соединения
- •Обнаружение и коррекция ошибок
- •Методы обнаружения ошибок
- •Методы восстановления искаженных и потерянных кадров
- •Компрессия данных
- •7.2. Методы коммутации
- •Коммутация каналов
- •Коммутация каналов на основе частотного мультиплексирования
- •Коммутация каналов на основе разделения времени
- •Общие свойства сетей с коммутацией каналов
- •Обеспечение дуплексного режима работы на основе технологий fdm, tdm и wdm
- •Коммутация пакетов Принципы коммутации пакетов
- •Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов
- •Пропускная способность сетей с коммутацией пакетов
- •Коммутация сообщений
- •Общая характеристика протоколов локальных сетей
- •3.1.2. Структура стандартов ieee 802.X
- •Максимальная производительность сети Ethernet
- •Основные характеристики технологии
- •Маркерный метод доступа к разделяемой среде
- •Форматы кадров Token Ring
- •Физический уровень технологии Token Ring
- •10.2. Технология fddi
- •Основные характеристики технологии
- •Особенности метода доступа fddi
- •Отказоустойчивость технологии fddi
- •Физический уровень технологии fddi
- •Сравнение fddi с технологиями Ethernet и Token Ring
- •Структурированная кабельная система
- •Иерархия в кабельной системе
- •Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем
- •Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем
- •Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса
- •Глобальные сети
- •Обобщенная структура и функции глобальной сети Транспортные функции глобальной сети
- •Высокоуровневые услуги глобальных сетей
- •Структура глобальной сети
- •Интерфейсы dte-dce
- •Типы глобальных сетей
- •Выделенные каналы
- •Протоколы семейства hdlc
- •Протокол ppp
- •Глобальные сети с коммутацией каналов
- •Глобальные сети с коммутацией пакетов
- •Магистральные сети и сети доступа
- •Сети х.25 Протоколы сетей х.25 были специально разработаны для низкоскоростных линий с высоким уровнем помех. Назначение и структура сетей х.25
- •Адресация в сетях х.25
- •Стек протоколов сети х.25
- •Сети Frame Relay Назначение и общая характеристика
- •Стек протоколов frame relay
- •Поддержка качества обслуживания
- •Использование сетей frame relay
- •Технология атм
- •Основные принципы технологии атм
- •Стек протоколов атм
- •Уровень адаптации aal
- •Протокол атм
- •Категории услуг протокола атм и управление трафиком
- •Сосуществование атм с традиционными технологиями локальных сетей
- •Использование технологии атм
- •100Vg-Anylan
- •6.5. Удаленный доступ
- •6.5.1. Основные схемы глобальных связей при удаленном доступе
- •Типы взаимодействующих систем
- •Типы поддерживаемых служб
- •Типы используемых глобальных служб
- •6.5.2. Доступ компьютер - сеть
- •Удаленный узел
- •Удаленное управление и терминальный доступ
- •6.5.3. Удаленный доступ через промежуточную сеть Общая схема двухступенчатого доступа
- •Технологии ускоренного доступа к Internet через абонентские окончания телефонных и кабельных сетей
- •11.2. Концентраторы и сетевые адаптеры
- •Сетевые адаптеры (в лабораторной работе) Функции и характеристики сетевых адаптеров
- •Классификация сетевых адаптеров
- •Концентраторы Основные и дополнительные функции концентраторов
- •Отключение портов
- •Поддержка резервных связей
- •Защита от несанкционированного доступа
- •Многосегментные концентраторы
- •Управление концентратором по протоколу snmp
- •Конструктивное исполнение концентраторов
- •13.1. Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •Ограничения мостов и коммутаторов
- •Понятие internetworking
- •Функции маршрутизатора
- •Реализация межсетевого взаимодействия средствами tcp/ip
- •Многоуровневая структура стека tcp/ip
- •Уровень межсетевого взаимодействия
- •Основной уровень
- •Прикладной уровень
- •Уровень сетевых интерфейсов
- •Соответствие уровней стека tcp/ip семиуровневой модели iso/osi
- •13.2. Адресация в ip-сетях Типы адресов стека tcp/ip
- •Классы ip-адресов
- •Особые ip-адреса
- •Использование масок в ip-адресации
- •Порядок распределения ip-адресов
- •Автоматизация процесса назначения ip-адресов
- •Отображение ip-адресов на локальные адреса
- •Отображение доменных имен на ip-адреса Организация доменов и доменных имен
- •Система доменных имен dns
- •14.1. Основные функции протокола ip
- •14.2. Структура ip-пакета
- •14.3. Таблицы маршрутизации в ip-сетях
- •Примеры таблиц различных типов маршрутизаторов
- •Назначение полей таблицы маршрутизации
- •Источники и типы записей в таблице маршрутизации
- •14.4. Маршрутизация без использования масок
- •14.5. Маршрутизация с использованием масок Использование масок для структуризации сети
- •Использование масок переменной длины
- •Технология бесклассовой междоменной маршрутизации cidr
- •14.6. Фрагментация ip-пакетов
- •14.7. Протокол надежной доставки tcp-сообщений
- •Сегменты и потоки
- •Соединения
- •Реализация скользящего окна в протоколе tcp
- •Раздел 2
- •6.2.3. Протоколы канального уровня для выделенных линий
- •Протокол slip
- •Протоколы семейства hdlc
- •Протокол ppp
- •6.2.4. Использование выделенных линий для построения корпоративной сети
- •6.3. Глобальные связи на основе сетей с коммутацией каналов
- •6.3.1. Аналоговые телефонные сети Организация аналоговых телефонных сетей
- •Модемы для работы на коммутируемых аналоговых линиях
- •6.3.2. Служба коммутируемых цифровых каналов Switched 56
- •6.3.3. Isdn - сети с интегральными услугами Цели и история создания технологии isdn
- •Пользовательские интерфейсы isdn
- •Подключение пользовательского оборудования к сети isdn
- •Адресация в сетях isdn
- •Стек протоколов и структура сети isdn
- •Использование служб isdn в корпоративных сетях
- •6.4. Компьютерные глобальные сети с коммутацией пакетов
- •6.4.1. Принцип коммутации пакетов с использованием техники виртуальных каналов
Основной уровень
Поскольку на сетевом уровне не устанавливаются соединения, то нет никаких гарантий, что все пакеты будут доставлены в место назначения целыми и невредимыми или придут в том же порядке, в котором они были отправлены. Эту задачу - обеспечение надежной информационной связи между двумя конечными узлами - решает основной уровень стека TCP/IP, называемый также транспортным.
На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования логических соединений. Этот протокол позволяет равноранговым объектам на компьютере-отправителе и компьютере-получателе поддерживать обмен данными в дуплексном режиме. TCP позволяет без ошибок доставить сформированный на одном из компьютеров поток байт в любой другой компьютер, входящий в составную сеть. TCP делит поток байт на части - сегменты и передает их ниже лежащему уровню межсетевого взаимодействия. После того как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в пункт назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток байт.
Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и главный протокол уровня межсетевого взаимодействия IP, и выполняет только функции связующего звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и многочисленными службами прикладного уровня или пользовательскими процессами.
Прикладной уровень
Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и служб прикладного уровня. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер, базирующимися на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и "не интересуются" способами передачи данных по сети. Этот уровень постоянно расширяется за счет присоединения к старым, прошедшим многолетнюю эксплуатацию сетевым службам типа Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP сравнительно новых служб таких, например, как протокол передачи гипертекстовой информации HTTP.
Уровень сетевых интерфейсов
Идеологическим отличием архитектуры стека TCP/IP от многоуровневой организации других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня - уровня сетевых интерфейсов. Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей, причем задача ставится так: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относятся протоколы инкапсуляции IP-пакетов уровня межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий. Например, документ RFC 1042 определяет способы инкапсуляции IP-пакетов в кадры технологий IEEE 802. Для этих целей должен использоваться заголовок LLC/ SNAP, причем в поле Type заголовка SNAP должен быть указан код 0х0800. Только для протокола Ethernet в RFC 1042 сделано исключение - помимо заголовка LLC/ SNAP разрешается использовать кадр Ethernet DIX, не имеющий заголовка LLC, зато имеющий поле Type. В сетях Ethernet предпочтительным является инкапсуляция IP-пакета в кадр Ethernet DIX.
Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод инкапсуляции IP-пакетов в ее кадры (спецификация RFC 1577, определяющая работу IP через сети ATM, появилась в 1994 году вскоре после принятия основных стандартов этой технологии).