- •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
Коаксиальные кабели
Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. Ниже приводятся основные типы и характеристики этих кабелей.
RG-8 и RG-11 - "толстый" коаксиальный кабель, разработанный для сетей Ethernet 10Base-5. Имеет волновое сопротивление 50 Ом и внешний диаметр 0,5 дюйма (около 12 мм). Этот кабель имеет достаточно толстый внутренний проводник диаметром 2,17 мм, который обеспечивает хорошие механические и электрические характеристики (затухание на частоте 10 МГц - не хуже 18 дБ/км). Зато этот кабель сложно монтировать - он плохо гнется.
RG-58/U, RG-58 A/U и RG-58 C/U - разновидности "тонкого" коаксиального кабеля для сетей Ethernet 10Base-2. Кабель RG-58/U имеет сплошной внутренний проводник, а кабель
RG-58 A/U - многожильный. Кабель RG-58 C/U проходит "военную приемку". Все эти разновидности кабеля имеют волновое сопротивление 50 Ом, но обладают худшими механическими и электрическими характеристиками по сравнению с "толстым" коаксиальным кабелем. Тонкий внутренний проводник 0,89 мм не так прочен, зато обладает гораздо большей гибкостью, удобной при монтаже. Затухание в этом типе кабеля выше, чем в "толстом" коаксиальном кабеле, что приводит к необходимости уменьшать длину кабеля для получения одинакового затухания в сегменте. Для соединения кабелей с оборудованием используется разъем типа BNC.
RG-59 - телевизионный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Широко применяется в кабельном телевидении.
RG-62 - кабель с волновым сопротивлением 93 Ома, использовался в сетях ArcNet, оборудование которых сегодня практически не выпускается.
Коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом (то есть "тонкий" и "толстый") описаны в стандарте EIA/TIA-568. Новый стандарт EIA/TIA-568A коаксиальные кабели не описывает, как морально устаревшие.
Кабели на основе неэкранированной витой пары
Медный неэкранированный кабель UTP в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий (Category 1 - Category 5). Кабели категорий 1 и 2 были определены в стандарте EIA/TIA-568, но в стандарт 568А уже не вошли, как устаревшие.
Кабели категории 1 применяются там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабель для цифровой и аналоговой передачи голоса и низкоскоростной (до 20 Кбит/с) передачи данных. До 1983 года это был основной тип кабеля для телефонной разводки.
Кабели категории 2 были впервые применены фирмой IBM при построении собственной кабельной системы. Главное требование к кабелям этой категории - способность передавать сигналы со спектром до 1 МГц.
Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году, когда был разработан стандарт телекоммуникационных кабельных систем для коммерческих зданий (EIA-568), на основе которого затем был создан действующий стандарт EIA-568A. Стандарт EIA-568 определил электрические характеристики кабелей категории 3 для частот в диапазоне до 16 МГц, поддерживающих, таким образом, высокоскоростные сетевые приложения. Кабель категории 3 предназначен как для передачи данных, так и для передачи голоса. Шаг скрутки проводов равен примерно 3 витка на 1 фут (30,5 см). Кабели категории 3 сейчас составляют основу многих кабельных систем зданий, в которых они используются для передачи и голоса, и данных.
Кабели категории 4 представляют собой несколько улучшенный вариант кабелей категории 3. Кабели категории 4 обязаны выдерживать тесты на частоте передачи сигнала 20 МГц и обеспечивать повышенную помехоустойчивость и низкие потери сигнала. Кабели категории 4 хорошо подходят для применения в системах с увеличенными расстояниями (до 135 метров) и в сетях Token Ring с пропускной способностью 16 Мбит/с. На практике используются редко.
Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. Большинство новых высокоскоростных стандартов ориентируются на использование витой пары 5 категории. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - FDDI (с физическим стандартом TP-PMD), Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, а также более скоростные протоколы - АТМ на скорости 155 Мбит/с, и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с (вариант Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 стал стандартом в июне 1999 г.). Кабель категории 5 пришел на замену кабелю категории 3, и сегодня все новые кабельные системы крупных зданий строятся именно на этом типе кабеля (в сочетании с волоконно-оптическим).
Наиболее важные электромагнитные характеристики кабеля категории 5 имеют следующие значения:
полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);
величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;
затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);
активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;
емкость кабеля не должна превышать 5,6 нф на 100 м.
Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две - для передачи голоса.
Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие 8-контактные разъемы, похожие на обычные телефонные разъемы RJ-11.
Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Кабель категории б может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5. Некоторые специалисты сомневаются в необходимости применения кабелей категории 7, так как стоимость кабельной системы при их использовании получается соизмеримой по стоимости сети с использованием волоконно-оптических кабелей, а характеристики кабелей на основе оптических волокон выше.