125 Кібербезпека / 3 Курс / 3.1_3.2_Інформаційно-комунікаційні системи / All Lec-docx

1.Основи мережевих технологій. Узагальнена структура комп’ютерних мереж

1.1Основні визначення та поняття

1.2Мета та призначення комп’ютерних мереж

1.3Компоненти комп’ютерних мереж

1.4Локальні та глобальні комп’ютерні

2.Мережеві протоколи і комунікації

2.1Правила обміну даними

2.2Мережеві протоколи і стандарти

2.2.1Стеки протоколів та галузеві стандарти

2.2.2Організації з стандартизації

2.3Багаторівневі моделі протокольної взаємодії

2.3.1Модель взаємодії відкритих систем

2.3.2Модель ТСР/ІР

2.4Інкапсуляція даних

2.5Передавання даних в комп’ютерній мережі

3.Мережевий доступ

3.1Протоколи фізичного рівня

3.1.1Способи організації доступу до мережевого середовища

3.1.2Компоненти фізичного рівня

3.1.3Фізичне середовище мідного кабелю

3.1.4Фізичне середовище волоконно-оптичного кабелю

3.1.5Безпроводове середовище передавання даних

3.2Протоколи канального рівня

3.2.1Призначення канального рівня

3.2.2Управління доступом до середовища передавання даних

3.2.3Кадр каналу передавання даних

4.Технологія Ethernet

4.1Протокол Ethernet

4.1.1Принцип роботи Ethernet

4.1.2Атрибути кадру Ethernet

4.1.3МАС Ethernet

4.1.4МАС і ІР

4.2Протокол розрішення адрес (ARP)

4.2.1ARP

4.2.2Проблеми ARP

4.3Комутатори LAN

4.3.1Комутація кадрів

4.3.2Комутатори рівня 2

4.3.3Комутатори рівня 3

5.Мережевий рівень

5.1Протоколи мережевого рівня 1.1 Протокол IPv4

5.1.2Протокол IPv6

5.2Маршрутизація

5.3Маршрутизатори

5.3.1Будова маршрутизатора

5.3.2Завантаження маршрутизатора

6.Транспортний рівень

6.1Протоколи транспортного рівня

6.1.1Передавання даних

6.1.2Мультиплексування сеансів зв’язку 1.3 Надійність транспортного рівня

6.2Протокол ТСР

6.2.1Сервіси ТСР

6.2.2Обмін даними в ТСР

6.3Протокол UDP

6.3.1Характеристики UDP

6.3.2Передавання даних UDP

6.4Адресація транспортного рівня

7.ІР-адресація

7.1Адресація IPv4

7.1.1Структура ІРv4 адреси

7.1.2Типи IPv4 адресів

7.1.3Методи IPv4 адресації

7.1.4Типи комунікацій

7.2Типи IPv4 адрес

7.3Класова IPv4 адресація

7.4Присвоєння ІР адресів

7.5Адресація IPv6

7.5.1Індивідуальні IPv6 адреси

7.5.2Локальні індивідуальні IPv6 адреси каналу

7.5.3Структура глобальної індивідуальної IPv6 адреси 5.4 Процес EUI-64

7.5.5Динамічні локальні адреси каналу

7.6Багатоадресна адресація IPv6

8.Рівень прикладних додатків

8.1Протоколи прикладного рівня

8.2Однорангові мережі

8.3Модель типу "клієнт-сервер"

8.3.1Протоколи HTTP і HTTPS

8.3.2Протоколи SMTP, POP і IMAP

8.3.3Служба доменних імен

8.3.4Протокол динамічної конфігурації мережевого вузла (DHCP)

8.3.5Протокол передачі файлів (FTP)

8.3.6Протокол обміну блоками серверних повідомлень (SMB)

2

1 Основні визначення та поняття

Відповідно до Закону України про телекомунікації визначення основних термінів у сфері телекомунікацій, що є складовою частиною галузі зв'язку, вживаються у такому значені:

безпроводовий доступ до телекомунікаційної мережі (безпроводовий доступ) - електрозв'язок з використанням радіотехнологій, під час якого кінцеве обладнання хоча б одного із споживачів може вільно переміщатися із збереженням унікального ідентифікаційного номера в межах пунктів закінчення телекомунікаційної мережі, які під'єднані до одного комутаційного центру;

дані - інформація у формі, придатній для автоматизованої обробки її засобами обчислювальної техніки;

інформація - відомості, подані у вигляді сигналів, знаків, звуків, рухомих або нерухомих зображень чи в інший спосіб;

канал електрозв'язку - сукупність технічних засобів, призначених для перенесення електричних сигналів між двома пунктами телекомунікаційної мережі, і який характеризується смугою частот та/або швидкістю передачі;

кінцеве обладнання - обладнання, призначене для з'єднання з пунктом закінчення телекомунікаційної мережі з метою забезпечення доступу до телекомунікаційних послуг;

передавання даних - передавання інформації у вигляді даних з використанням

проводових ліній з металевими жилами, оптичними волокнами, радіоліній, каналів, трактів для передавання інформації, комутаційних станцій та вузлів, радіочастотний ресурс;

рухомий (мобільний) зв'язок - електрозв'язок із застосуванням радіотехнологій, під час якого кінцеве обладнання хоча б одного із споживачів може вільно переміщатися в межах усіх пунктів закінчення телекомунікаційної мережі, зберігаючи єдиний унікальний ідентифікаційний номер мобільної станції;

сталість телекомунікаційної мережі - властивості телекомунікаційної мережі зберігати повністю або частково свої функції за умови впливу на неї дестабілізуючих чинників;

телекомунікаційна мережа - комплекс технічних засобів телекомунікацій та споруд, призначених для маршрутизації, комутації, передавання та/або приймання знаків, сигналів, письмового тексту, зображень та звуків або повідомлень будь-якого роду по радіо, проводових, оптичних чи інших електромагнітних системах між кінцевим обладнанням;

телекомунікаційна мережа доступу - частина телекомунікаційної мережі між пунктом закінчення телекомунікаційної мережі та найближчим вузлом (центром) комутації включно;

3

технічні засоби телекомунікацій - обладнання, станційні та лінійні споруди, призначені для утворення телекомунікаційних мереж;

транспортна телекомунікаційна мережа - мережа, що забезпечує передавання знаків, сигналів, письмового тексту, зображень та звуків або повідомлень будь-якого роду між підключеними до неї телекомунікаційними мережами доступу;

трафік - сукупність інформаційних сигналів, що передаються за допомогою технічних засобів операторів, провайдерів телекомунікацій за визначений інтервал часу, включаючи інформаційні дані споживача та/або службову інформацію;

фіксований зв'язок - телекомунікації, що здійснюються із застосуванням стаціонарного (нерухомого) кінцевого обладнання.

Інформаційно-комунікаційна система (ІКС) – це сукупність інформаційних систем, мереж і каналів передачі інформації, засобів комунікації і управління інформаційними потоками.

Інформаційна система (англ. Information system) — сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

Автоматизована інформаційна система — це взаємозв’язана сукупність даних, обладнання, програмних засобів, персоналу, стандартних процедур, які призначені для збору, обробки, розподілу, зберігання, представлення інформації згідно з вимогами, які випливають з цілей організації.

Автоматизована система; АС (automated system) — організаційно-технічна система, що реалізує інформаційну технологію і об’єднує сукупність програмнихапаратних засобів, призначених для обробки інформації, фізичне середовище, персонал і інформацію, яка обробляється. (НД ТЗІ 1.1-003-99).

Комп’ютерна мережа є складовою частиною інформаційно-комунікаційної системи, яка призначена для надання спільного доступу до інформаційних ресурсів ІКС.

2 Мета та призначення комп’ютерних мереж

На даний час можна спостерігати комп’ютерні мережі довільного розміру, від простих мереж, які складаються з двох комп’ютерів, до систем, у складі яких можна виділили мільйони пристроїв.

В невеликих мережах, мережах домашнього офісу можна організувати спільний доступ до ресурсів, таких як принтери, документи, зображення, музика між локальними комп’ютерами.

На підприємствах і у великих організаціях, комп’ютерні мережі використовуються в значно більшому масштабі, щоб дозволити працівникам збирати, зберігати і отримувати інформацію, що зберігається на мережевих серверах. Крім того, мережі дозволяють організувати швидкий зв’язок у вигляді електронної пошти, обміну повідомленнями, а також функції спільної роботи між працівниками. На додаток до внутрішніх організаційних перевагам більшість підприємств та організацій використовують мережі для поширення своїх продуктів та послуг замовникам через підключення до Інтернет.

Інтернет – це найбільша комп’ютерна мережа у всьому світі. Поняття "Інтернет" означає "мережа всіх мереж". Інтернет буквально представляє собою

4

об’єднання підключених один до одного приватних та загальнодоступних мереж. Корпоративні мережі, мережі малого бізнесу і навіть домашні мережі типово надають спільний доступ до Інтернет.

Всі комп’ютери, що підключені до мережі і безпосередньо приймають участь в обміні даними, класифікуються, як вузли або кінцеві пристрої. Вузли можуть приймати і відправляти повідомлення через мережу. У сучасних мережах комп’ютерні вузли можуть працювати як клієнт, сервер або як клієнт та сервер одночасно. Роль комп’ютера в мережі визначається програмним забезпеченням.

Рисунок 1.1 – Клієнт-Сервер взаємодія

Сервери – це вузли з встановленим програмним забезпеченням, що дає змогу надавати іншим мережевим вузлам інформацію (наприклад, доступ до електронної пошти або веб-сторінок). Для роботи кожної служби (процесу) необхідне окреме мережеве програмне забезпечення. Наприклад, для роботи веб-служб в мережі на вузлі повинно бути встановлено ПЗ веб-сервера (наприклад, IIS та Apache)

Клієнти – це комп’ютерні вузли з встановленим програмним забезпеченням, що дає змогу запитувати та відображати отриману з сервера інформацію. Прикладом клієнтського програмного забезпечення є веб-браузер, наприклад Internet Explorer.

Комп’ютер з серверним програмним забезпеченням може одночасно обслуговувати одного або декілька клієнтів. Крім того, на одному комп’ютері можна паралельно встановлювати декілька типів серверного ПЗ.

Як правило, клієнтське і серверне програмне забезпечення запускається на різних комп’ютерах, але таку функцію можна виконати і на одному комп’ютері. В невеликих корпоративних і домашніх мережах багато комп’ютерів працюють одночасно і як сервера і як клієнти. Такі мережі називаються одноранговими.

6

Пристрої і середовище – це фізичні елементи та/або технічні засоби телекомунікацій.

Компоненти мережі використовуються для надання сервісів і процесів. Сервісом називається комунікаційна програма, яка призначена для надання

даних у відповідь на запит.

Кінцевим пристроєм або вузлом називається пристрій, який утворює інтерфейс між користувачем і комунікаційною мережею, що надає послуги зв’язку.

До кінцевих пристроїв відносяться наступні:

-комп’ютери (робочі станції, ноутбуки, файлові сервера, веб-сервера);

-мережеві принтери;

-VoIP-телефони;

-термінальні пристрої;

-камери відеоспостереження;

-переності кишенькові пристрої (наприклад, смартфони, планшетні ПК, КПК, сканери штрих-кодів).

Вузол комп’ютерної мережі виступає або відправником, або адресатом повідомлення, що передається через мережу. Щоб відрізнити один вузол від іншого, тобто ідентифікувати його, кожному вузлу в мережі призначається адреса. Коли вузол ініціалізує взаємодію, він використовує адресу вузла адресата, щоб визначити куди повинно бути направлено повідомлення.

Технічні засоби телекомунікацій служать для зв’язку кінцевих пристроїв. Дані пристрої забезпечують комунікацію, працюючи "за кулісами", здійснюючи передачу даних через мережу. Технічні засоби телекомунікацій з’єднують окремі вузли з мережею та можуть з’єднувати декілька окремих мереж для створення об’єднаної мережі.

До технічних засобів телекомунікацій відносяться:

-пристрої доступу до мережі (комутатори, точки безпроводового доступу);

-пристрої міжмережевої взаємодії (маршрутизатори);

-пристрої мережевої безпеки (апаратні міжмережеві екрани).

До функцій технічних засобів телекомунікацій відносяться управління даними в процесі їх проходження через мережу. Дані пристрої використовують адресу вузла отримувача в поєднанні з інформацією про зв’язки в мережі, щоб визначити шлях для відправлення повідомлення через мережу.

Процеси, що виконуються на технічних засобах телекомунікацій реалізують такі функції:

-регенерація і ретрансляція сигналів передавання даних;

-підтримання актуальною інформацію про те, які шляхи передавання інформації існують в мережі і між мережами;

-повідомлення інших пристроїв про помилки в відмови комунікації;

-перенаправлення даних через альтернативні маршрути передавання при вихід каналу зв’язку з ладу;

-класифікація і передавання повідомлень відповідно до пріоритетів якості обслуговування (QoS);

-дозвіл або заборона потоку трафіка на базі налаштувань безпеки.

7

Для здійснення комунікації в мережі використовується середовище передавання даних. Середовище надає канал через який повідомлення передається від відправника до адресата.

В сучасних мережах використовується в основному використовується три типи середовища, яке з’єднує пристрої і забезпечує шлях, через який передається дані. До таких типів середовища відносяться:

-металеві проводи в середині кабелю (мідний кабель);

-скляні або пластикові волокна (волоконно-оптичний кабель);

-радіопередача (безпроводова мережа).

Кодування сигналу, який використовується для передавання, здійснюється залежно від типу середовища. В металевих проводах дані кодуються у вигляді електричних імпульсів, що відповідають відповідному методу кодування. Передавання в волоконно-оптичному середовищі проходить у вигляді імпульсу світла, в діапазоні інфрачервоного випромінювання або видимого світла. При безпроводовому передавання для представлення різних значень бітів використовуються методи електромагнітного випромінювання.

Різні типи мережевого середовища передавання даних відрізняються характерними функціями і перевагами. Мережеві середовища передавання даних можуть мати різні характеристики і виконувати різні задачі. Критерії вибору мережевого середовища:

-відстань на яку фізичне середовище здатне передати сигнал без підсилення;

-умови встановлення середовища передавання даних;

-об’єм даних і швидкість передавання фізичного середовища;

-вартість засобів передавання даних і їх встановлення.

Схеми топологій необхідних для роботи з комп’ютерною мережею забезпечують візуальну карту з’єднань в мережі. Використовують два типи схем топології комп’ютерної мережі:

-схеми фізичної топології – фізичне розташування технічних засобів телекомунікацій;

-схеми логічної топології – визначення пристроїв, портів і схеми ІР-адресації.

8

Рисунок 1.4 – Фізична топологія комп’ютерної мережі

Рисунок 1.5 – Логічна топологія комп’ютерної мержі