Курс лекций

«Сети электронно-вычислительных систем и средства коммуникаций»

Лекция № 1 2

История развития сети «Интернет», её предшественники, основные понятия и термины 2

Введение. 2

История развития ВС. 2

Основные термины 5

Лекция №2 6

Единица информации в ВС, формат кадра данных Ethernet 6

Лекция № 3 11

Простейшие способы передачи данных. 11

Виды передачи данных: 12

Сетевой протокол 13

Лекция № 4 15

Аппаратные возможности передачи данных. 15

Организация глобальных сетей 15

Организация корпоративных сетей 16

Лекция № 5 17

Архитектура ВС (топологии сетей) 17

Топология «Шина» 18

Достоинства 20

Недостатки 20

Топология «Кольцо» 20

Топология «Звезда» 22

Лекция № 6 23

Беспроводные сети 23

Безопасность беспроводных сетей 24

Wi-Fi 27

WiMAX 30

Сопоставление Wi-Fi и WiMAX 33

Bluetooth 36

Профили поддерживаемые стандартами. 41

Лекция № 7 43

Маршрутизация данных 43

Транспортировка данных. 44

Лекция № 8 45

Коммутация сетей. Стандарты разводки. 45

Коммутаторы 46

Лекция № 9 48

Программные возможности передачи данных. Сервер. 48

Решения динамической маршрутизации призваны собирать информацию о текущем состоянии сложной сети и поддерживать таблицу маршрутов через эту сеть, чтобы обеспечить доставку пакета по кратчайшему и самому эффективному маршруту. 51

Лекция № 10 54

Контроллер домена в среде Windows. 54

Лекция № 1 История развития сети «Интернет», её предшественники, основные понятия и термины Введение.

В данном курсе студентам предлагается изучить принципы функционирования вычислительных сетей (ВС) и построенных на их базе систем глобальных информационных данных.

Предметом курса рассматриваются:

1. История развития ВС, «интернет»;

2. Основные термины и понятия, присущие предмету

3. Единица информации в ВС, структура пакета данных

4. Простейшие способы передачи пакета данных

5. Аппаратные возможности передачи данных

6. Классификация и архитектура ВС

7. Структура и организация функционирования сетей

8. Типы сетей (топологии)

9. Беспроводные сети

10. Маршрутизация данных

11. Коммутация сетей, стандарты разводки

12. Программные возможности передачи данных

13. Управление сетями. Сервер.

14. Контроллер домена, структура домена в среде ОС Windows

15. Удалённое управление

16. Проблемы безопасности информации в сетях

17. Проблемы и возможные перспективы развития сетей

18. Телекоммуникационные системы (GSM, 3G, 4G, ГЛОНАСС, GPS)

ВС являются на сегодняшний момент одними из ключевых методов в области распространения информации, т.е. являются одними из главных факторов развития сегодняшней информатики.

На основе ЭВМ происходит на сегодняшний момент большая часть работы прикладной математики и сопутствующих дисциплин, как то: математическая статистика, управление базами данных, программирование, математическое моделирование, прогнозирование событий и т.п. и при этом всё это происходит с помощью ВС.

В области сельского хозяйства и экологии ВС в данный момент является неотъемлемой частью развития производства, так как ЭВМ используются для обработки данных на сельхозпредприятиях, для мониторинга за окружающей средой, за сбором данных, за безопасностью.

История развития вс.

Первые мощные компьютеры 50-годов, так называемые мэйнфреймы, были очень дорогими и предназначались только для цифровой обработки данных. Пакетная обработка данных - самый эффективный режим использования процессора дорогостоящей вычислительной машины.

С появлением более дешевых процессоров начали развиваться интерактивные терминальные системы разделения времени на базе мэйнфреймов. Терминальные сети связывали мэйнфреймы с терминалами. Терминал( на то время) - это устройство для взаимодействия с вычислительной машиной, которое состоит из средства ввода (например, клавиатуры) и средств вывода информации (например, дисплея).

Сами терминалы практически никакой обработки данных не осуществляли, а использовали возможности мощной и дорогой центральной ЭВМ. Эта организация работы называлась “режимом разделения времени”, так как центральная ЭВМ последовательно во времени решала задачи множества пользователей. При этом совместно использовались дорогие вычислительные ресурсы.

Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам мощных ЭВМ. Затем мощные ЭВМ объединялись между собой, так появились глобальные вычислительные сети.

Таким образом, сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом и большой вычислительной машиной.

Первые ВС появились в начале 70-х годов, когда были выпущены мини-компьютеры. Мини-компьютеры были намного дешевле мэйнфреймов, что позволило использовать их в структурных подразделениях предприятий.

Затем появилась необходимость обмена данными между машинами разных подразделений. Для этого многие предприятия стали соединять свои мини-компьютеры и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети (ЛВС).

Появление персональных компьютеров послужило стимулом для дальнейшего развития ЛВС. Они были достаточно дешевыми и являлись идеальными элементами для построения сетей. Развитию ЛВС способствовало появление стандартных технологий объединения компьютеров в сети: Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Появление качественных линии связи обеспечили достаточно высокую скорость передачи данных – 10 Мбит/с, тогда как глобальные сети, использовали только плохо приспособленные для передачи данных телефонные каналы связи, имели низкую скорость передачи – 1200 бит/c. Из-за такого различия в скоростях многие технологии, применяемые в ЛВС, были недоступны для использования в глобальных.

В настоящее время сетевые технологии интенсивно развиваются, и разрыв между локальными и глобальными сетями сокращается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам ЛВС.

Новые технологии сделали возможным передачу таких несвойственных ранее вычислительным сетям носителей информации, как голос, видеоизображения и рисунки.

Сложность передачи мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных (задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах связи). Но эта проблема решается и конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения по глобальным сетям Интернет.

Ранние эксперименты по передаче и приему информации с помощью компьютеров начались еще в 50-х годах и имели лабораторный характер. В США решение о создании первой глобальной сети национального масштаба было принято в 1958 г. Оно стало реакцией на запуск в СССР первого искусственного спутника Земли

Поводом для создания глобальной компьютерной сети стала разработка Пентагоном глобальной системы раннего оповещения о пусках ракет. Центр управления пусками был введен в действие в 1964 г., и, собственно, с этого времени можно говорить о работе первой глобальной компьютерной сети, хотя и ведомственной. С середины 60-х годов к ней стали подключаться авиационные, метеорологические и другие военные и гражданские службы.

Основным недостатком централизованной сети была низкая устойчивость, связанная с тем, что при выходе из строя какого-либо из узлов полностью выходил из строя и весь сектор, находившийся за ним, а при выходе из строя центра управления выходила из строя вся сеть. Во времена ядерного противостояния сверхдержав этот недостаток был критичным

Полигоном для испытаний новых принципов стали крупнейшие университетские и научные центры США, между которыми были проложены линии компьютерной связи. Первая вневедомственная национальная компьютерная сеть получила название ARPANET. Ее внедрение состоялось в 1969 г. Основным назначением её стал обмен электронной почтой и файлами с научной и проектно-конструкторской документацией. Второй датой рождения Интернета принято считать 1983 г. В этом году произошли революционные изменения в программном обеспечении компьютерной связи. Проблема устойчивости глобальной сети была решена внедрением протокола TCP/IP, лежащего в основе всемирной сети по нынешний день. Так в 1983 г. образовалась глобальная сеть NSFNET. В середине 80-х к ней начали активно подключаться академические и научные сети других стран, например академическая сеть Великобритании JANET (Joined Academic Network).

Годы, когда глобальной сетью руководил Национальный научный фонд США, вошли в историю как эпоха решительной борьбы с попытками коммерциализации сети. Сеть финансировалась на правительственные средства. Национальный научный фонд распределял их между узлами и материально наказывал тех, кто пытался иметь от сети побочные доходы. В то же время, развитие сети после внедрения протокола TCP/IP значительно ускорилось, и он уже не успевал отслеживать деятельность каждого узла, а с подключением иностранных секторов его роль стала чисто символической. Во второй половине 80-х годов произошло деление всемирной сети на домены по принципу принадлежности. Домен gov финансировался на средства правительства, домен sci - на средства научных кругов, домен edu - на средства системы образования, а домен com (коммерческий) не финансировался никем, то есть его узлы должны были развиваться за счет собственных ресурсов. Национальные сети других государств стали рассматриваться как отдельные домены, например uk - домен Великобритании, su - домен Советского Союза, ru - домен России. Когда во второй половине 80-х годов сложилась и заработала система доменных имен (DNS, Domain Name System), Национальный научный фонд США утратил контроль за развитием сети. Тогда и появилось понятие Интернет как саморазвивающейся децентрализованной иерархической структуры