3

1

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи между двумя и более компьютерами.

Классификация компьютерных сетей:

По размеру, охваченной территории:

Персональная сеть (PAN, Personal Area Network) Локальная сеть (LAN, Local Area Network)

Городская сеть (MAN, Metropolitan Area Network) Глобальная выч сеть (WAN, Wide AN)

По типу функционального взаимодействия:

Клиент-сервер Многослойная архитектура Точка-точка Одноранговая (P2P)

По типу сетевой топологии:

Шина Звезда Кольцо

• ЛВС, Локальная сеть (LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которые разнесены географически на расстояние более 14 000 км (космические станции и орбитальные центры).

• Распределённые вычисления — способ решения трудоёмких вычислительных задач с использованием двух и более компьютеров объединённых в сеть.

• Сетевой протокол – набор правил, алгоритмов, стандартов и процедур используемых при организации и взаимодействии компьютеров в сети.

Топологии физических связей:

Шина общий кабель (шина), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Работа Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его.

проблема ограничения на длину связи между узлами, сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Ethernet кабель длиной не более 185 метров.

Звезда Базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево").

РаботаРабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Кольцо Базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

Работа В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

2

Хронология важнейших событий на пути

появления первых компьютерных сетей

Первые глобальные связи, первые экспе­рименты с пакетными сетями	Конец 60-х
Начало передач по телефонным сетям голоса в цифро­вой форме	Конец 60-х
Появление больших интегральных схем, первые мини-компьютеры. Первые нестандартные локальные сети	Начало 70-х
Создание сетевой архитектуры IBM SNA	1974
Стандартизация технологии Х.25	1974
Появление персональных компьютеров, создание Ин­тернета в современном виде, установка на всех узлах стека TCP/IP	Начало 80-х
Появление стандартных технологий локальных сетей (Ethernet - 1980 г., Token Ring - 1985 г.)	Середина 80-х
Начало коммерческого использования Интернета	Конец 80-х
Изобретение Web	1991

Адресация компьютеров Еще одной новой проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований.

• Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

• Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

• Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей

• Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Servers или www.cisco.com.

• Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п.

Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. чтобы не возникало путаницы, используются спеце протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов.

• Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры.

• Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку.

• Числовые составные адреса. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса. Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

Прикладной уровень (Application layer)

Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя.

Уровень представления (Presentation layer) Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных.

Сеансовый уровень (Session layer)

Отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. (Связь между процессами).

Транспортный уровень (Transport layer)

4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы.

Сетевой уровень (Network layer)

3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Канальный уровень (Data Link layer)

Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень.

Физический уровень (Physical layer)

предназначен непосредственно для передачи потока данных

Взаимодействие уровней

Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов (только с соседним уровнем) и могут еще взаимодействовать с таким же другой системы с помощью протоколов. Работа верхних прозрачна для нижних, работа нижних верхние не интересует.

Стек протоколов - собирательное название для сетевых протоколов разных уровней, используемых в сетях. В пакете добавляются ур-ни для разных протоколов – получим стек.

Уровень OSI	Протоколы
Прикладной	HTTP, Telnet, DNS, SMTP, FTP, IRC, NFS, IMAP, POP3, BitTorrent, eD2k
Представления	ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP, ICA
Сеансовый	ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, SSL, TLS, SOCKS, RPC
Транспортный	TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой	IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DHCP, BOOTP, SKIP, RIP
Канальный	STP, ATM, DTM, Ethernet, Token ring, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE
Физический	RS-232, RS-449, RS-485, ISDN (T1, E1), Ethernet, Gigabit Ethernet

TCP/IP

В модели OSI данный стек занимает (реализует) все уровни и делится сам на 4 уровня: прикладной, транспортный, межсетевой, уровень доступа к сети (в OSI это уровни физический, канальный и частично сетевой). На стеке протоколов TCP/IP построено все взаимодействие пользователей в сети от программной оболочки до канального уровня модели OSI. По сути база, на которой завязано все взаимодействие. При этом стек независим от физической среды передачи данных.

Уровни стека TCP/IP

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

1. Прикладной (1-2 OSI)

2. Транспортный (3-4)

3. Межсетевой (IP)

4. Каналов данных

5. Физический

Инкапсуляция: каждый уровень доб. заголовок. Ост. инф-ю, от какого процесса идет пакет. Каждый пакет помещается в пакет другого уровня. Обратный процесс – декапсуляция.

На каждом уровне – своё название.

Прикладной - >прикладное сообщение

Транспортный -> Заголовок трансп. уровня | Прикл. Сообщение = транспортное сообщение

Межсетевой -> Заголовок IP-пакета|трансп. Сообщ = IP-пакет

Каналов связи -> Заголовок кан. Ур-ня|IP-пакет = КАДР