close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Lektsia 6 2011

код для вставкиСкачать
Лекции часть №4
Сетевые технологии
Сети необходимы для 1. обеспечения связи между компьютерами на значительные расстояния (можно и без сети, путем организации прямого канала связи, но это слишком дорого и не практично)
2. для создания распределенных ресурсов (диски, внешние устройства)
3. для реализации распределенных вычислений.
Конечные устройства, которые должны быть соединены, называются станциями. Коммутирующие устройства, служащие для обеспечения связи, называются узлами, а совокупность узлов - сетью связи. Узлы связываются между собой посредством каналов передачи. И локальная, и глобальная сети представляют собой сеть связи, соединяющую ряд устройств и предоставляющую средства для обмена информацией между ними
Основное отличие глобальных сетей от локальных это:
1. Глобальные сети охватывают большие географические области.
2. глобальная сеть состоит из некоторого числа взаимосвязанных коммутирующих узлов
(нарисовать глобальную сеть и локальную сеть)
Узлы глобальной сети не затрагивают содержание передаваемых данных, их назначение - просто перемещать данные от узла к узлу, пока не будет достигнут адресат.
Глобальные сети реализуются с помощью двух технологий: коммутации каналов или коммутации пакетов.
Метод коммутации каналов был создан для обслуживания телефонного обмена, но теперь он используется и при обмене данными.
В современных сетях основная роль отводится технологии АТМ, называемой ещё технологией ретрансляции ячеек (cell relay). В случае АТМ (Asynchronous Transfer Mode) поток информации в каждом логическом соединении разделяется на пакеты фиксированной длины, называемые ячейками, что упрощает обработку на каждом узле АТМ, а также облегчает использование АТМ при высоких скоростях передачи.
Локальные сети
Локальная сеть (ЛС) - это коммуникационная система, поддерживающая в пределах здания или некоторой другой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи цифровой информации
Технология, на основе которой созданы все локальные сети, определяется топологией, средой передачи (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно и др.) и методом управления доступом к среде передачи данных.
В основном используются 3 базовые топологии - звезда, общая шина, кольцо. В звездообразной структуре центральный узел (Hub) локальной сети выполняет роль коммутатора. Он производит однонаправленное соединение одной рабочей станции с другой. Основными преимуществами такой топологии являются относительная простота их логической и программной структуры, а также возможность соединения двух абонентов на физическом уровне; а основным недостатком - надежность (при выходе из строя коммутатора вся сеть выходит из строя).
Топология "общая шина" обеспечивает простоту расширения сети посредством добавления дополнительного числа рабочих станций, подключаемых к магистрали. Информация, передаваемая одним абонентом, воспринимается здесь всеми, подключёнными к сети абонентами одновременно. Недостатком такой конфигурации является последовательный характер использования магистрали (по "общей шине" может передаваться в определённый момент времени только один кадр) и возможность самоблокировки (объяснить).Признак такой сети - разомкнутость: на концах моноканала ставятся терминаторы, представляющие собой резисторы с сопротивлением, равным волновому сопротивлению моноканала (R = 50 Ом). Они используются для гашения отраженных волн (можно нарисовать).
Кольцевая ЛС состоит из замкнутого контура ретрансляторов, позволяющего данным циркулировать по кольцу (пример сеть Домолинк). Достоинства - равномерная загрузка канала и невозможность самоблокировки. Недостаток - надежность. Скорость передачи зависит от количества узлов. Данная топология является оптимальной для небольших сетей с высокой нагрузкой. Сетевые узлы располагаются на расстоянии 200-300 метров друг от друга. Одновременно в сети может циркулировать несколько пакетов информации.
Все сети, вне зависимости от топологии предоставляют пользователям ресурсы, а именно вычислительные (серверы), общие периферийные устройства (принтеры), файловые ресурсы.
По принципу предоставления ресурсов в совместное использование ЛС разделяются:
1. на одноранговые;
2. на основе сервера;
3. комбинированные.
Одноранговые сети - это сети, где все компьютеры равноправны. * компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
* пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;
Одноранговую сеть удобно использовать в коллективах до 10 человек, где пользователи расположены компактно, вопросы защиты данных не критичны и в обозримом будущем не ожидается значительного расширения сети.
Сети на основе сервера. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Он специально оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.
Например:
* файл-серверы и принт-серверы;
* коммуникационные серверы, управляющие потоком данных и почтовых сообщений между вашей сетью и другими сетями или удалёнными пользователями * Серверы домена, осуществляют управление пользователями. * Серверы приложений - предоставляющие свой процессор. Например СУБД выполняющая SQL-запрос.
Комбинированные сети. Наиболее часть встречаются на практике.
Основные понятия и области применения ЛВС
Сетевой узел - конечное оборудование ЛС. Обычно это ПК + сетевой адаптер. Любой сетевой узел имеет свой уникальный сетевой адрес. Рабочая станция - это сетевой узел, предназначенный для выполнения некоторых приложений и не предоставляющий свои сетевые ресурсы другим сетевым узлам, но использующий через сеть ресурсы других сетевых узлов.
Программное обеспечение рабочих станций называют клиентским.
Удаленная рабочая станция - это рабочая станция, соединенная с сервером через отдельные (обычно низкоскоростные) линии связи или модем.
Сервер - сетевой узел, ресурсы которого используют другие сетевые узлы.
Сетевые узлы могут одновременно функционировать как рабочие станции и как сервер. Область применения ЛВС более узкая, чем ГлВС. Примеры:
- построение информационных систем офисного типа.
- САПР
- АСУ производства.
Протоколы ЛВС
В общем виде процесс взаимодействия двух систем с точки зрения программного обеспечения может быть представлен:
Система А Система В
Совокупность сетевой ОС, средств доступа к каналу и самого канала представляет собой сеть передачи данных.
СПД построена таким образом, что взаимное расположение прикладных процессов не играет роли.
Сообщения, передаваемые по сети, могут иметь различную длину. При этом длинные сообщения могут надолго занять СПД. В связи с этим сообщения делятся на пакеты длиной 0.5-4 кБ. Для обеспечения прозрачности взаимодействия двух абонентов (независимости от СПД и используемого сетевого ПО) взаимодействие между абонентами разбивают на несколько уровней. Каждый уровень решает свой набор задач сетевого взаимодействия. Организациями ISO (международная организация по сертификации) была предложена семиуровневая система взаимодействия:
Система А Система В
Конечная цель данной семиуровневой системы - обеспечить независимость работы прикладного уровня от конкретной программно-аппаратной реализации сети.
Протокол - это правило взаимодействия одноименных уровней различных систем.
Интерфейс - это правило взаимодействия смежных уровней одной системы. Протоколы значительно важнее и сложнее интерфейсов, поскольку обеспечивает корректное взаимодействие объектов, находящихся в разных системах.
1. Физический уровень. Определяет правила взаимодействия различных сетевых узлов на уровне среды передачи данных . На этом уровне определяются:
Свойства линий передачи данных (волновое сопротивление, протяженность и т.д.); Виды сигналов и их свойства, с помощью которых передается информация.
2. Канальный уровень (протокол). Отвечает за передачу каждого отдельного кадра между сетевыми узлами. Определяет формат и тип кадра, правила взаимодействия кадров различных типов (информационного и служебного). Здесь реализуются механизмы Квитирования и Тайм - аута (пояснить). Основная функция - повышение достоверности передаваемых данных за счет этих механизмов и наличия в кадре циклической контрольной суммы.
3. Сетевой уровень. Решает задачу передачи пакета через всю многоузловую СПД. Так как чисто локальные сети являются одноузловыми, то этот уровень не нужен в ЛВС.
4. Транспортный уровень.
Выше транспортного уровня идет обмен сообщениями. Одной из задач транспортного уровня, является разбиение сообщений на пакеты на передающей стороне и сборка из полученных пакетов сообщений, т.к. пакеты могут поступать в произвольном порядке.
В общем случае существует два способа передачи пакетов, через среду передачи данных:
1) Дейтаграммы. В этом случае сеть считается достаточно надежной и не обеспечивается подтверждение получения пакета (вероятность потери пакета 10е-6).
2) Режим виртуального (логического) канала. Обеспечивается организация некоего логического канала связи между приемником и передатчиком. Здесь обеспечивается достоверность доставки каждого пакета. В Windows можно реализовать данный протокол с помощью механизма сокетов.
5) Сеансовый уровень описывает формат и правила взаимодействия служебных пакетов с помощью которых создается, а затем разрушается сетевой виртуальный канал.
Основными функциями являются:
•установить соединение
•подтвердить соединение •разъединить •подтвердить разъединение
Основная задача уровня - гарантированная доставка сообщений через виртуальный канал.
6) Представительный уровень - унифицирует форму представления сообщения для сети конкретного типа.
7) Прикладной уровень - на нем функционируют любые прикладные процессы пользователя, а так же служебные прикладные процессы. Это выши программы, например chat, виртуальная доска и.т.п. Среди протоколов различают сетезависимые и сетенезависимые.
Физический, канальный, сетевой уровни - сетезависимые.
Транспортный уровень - промежуточный.
Сеансовый, представительный и прикладной - сетенезависимые.
Семейство протоколов TCP/IP
Является основой реализации сетей Internet. Семейство (второе название стек) протоколов TCP/IP был разработан по инициативе МО США ( более 20 лет). Протоколы физического (MAC) уровня для протокольного стека TCP/IP
На канальном и физических уровнях используются либо протоколы локальных сетей, либо модельные протоколы:
* SLIP (Serial Line IP). Имеет очень большие накладные расходы (на 1 информационный байт приходится 40 байт служебной информации). Обеспечивает передачу отдельного байта в сети и рассчитан на один виртуальный канал.
* CLIP (Compressed Line IP). Позволяет передавать 1 байт полезной информации, обрамленный 3 служебными байтами. Поддерживает до 16 виртуальных TCP - соединений.
Перечисленные выше протоколы относятся к асинхронным протоколам.
* PPP (Point to Point). Обеспечивает мультиплексированное соединение, гарантию коррекции ошибок, динамическое определение IP - адреса СУ (сетевого узла), поддерживаются синхронный и асинхронный способы передачи.
Система адресации в протоколе IP
Основная версия протокола - IP-4 (используется в настоящее время), в которой используются 4-байтовые адреса приемника и источника. Все поле адреса делится на 2 адреса:
* NetID
* HostID
Система адресации разделяет все адреса на 5 классов: A, B, C, D, E, каждому из которых соответствует свой класс и свой формат поля адреса. Класс сети задается первыми битами адреса. 0 - A, 11110 - E.
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса: Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей. В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224. Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта. Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов (данный класс наиболее часто используем, например при домашнем применении). Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес. Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.
Кроме IP - адреса используется еще и IP - маска для адресации IP - пакетов. Механизм маски обеспечивает более гибкое использование HostID.
С помощью маски это поле разбивается на 2 части:
старшая часть немаскированная. ( Маска равна 11.....1.)определяет адрес подсети, а замаскированные младшие биты (маска 00......0) остаются для адресации СУ в рамках данной подсети.
Если IP - адрес во всех разрядах содержит единицы, то это широковещательное сообщение для всех компьютеров в подсети.
Адрес: 127.0.0.1 - "обратная петля" (используется для адресации самого себя, т. е. прикладного процесса на том же СУ).
Протоколы сетевого уровня семейства протоколов TCP/IP
1. ICMP (Internet Control Message Protocol). Используется для организации IP - соединений.
2. ARP (Address Resolution Protocol) - для преобразования MAC - адресов в IP - адреса и обратно.
Разновидностью ARP является протокол RARP (Reversed ARP) - для обслуживания бездисковых HostID, т. е. не имеющих своей ОС.
MAC - адрес СУ определяется уникальным адресом сетевого адаптера или модема.
Если в компьютере меняется СА или у пользователя меняется весь компьютер, то изменяется и MAC - адрес данного СУ. IP - адрес должен оставаться прежним (определяется или задается менеджером сети или провайдером).
Перемещение компьютера в другую сеть должно вызвать изменение IP - адреса. Соответственно между IP и MAC адресами устанавливается каждым сетевым узлов с помощью так называемой ARP - таблицы, которая хранится в ОП СУ, причем имеется возможность назначить подобное соответствие статическим (с помощью ARP - утилит), а динамическое соответствие обеспечивает ARP - протокол.
На практике более удобно пользоваться символическими адресами вместо числовых адресов.
Преобразования символических адресов в числовые адреса осуществляется DNS серверами - они устанавливают взаимно однозначные соответствия между символическим именем и IP - адресом.
Некоторые термины стека протоколов сетевого уровня TCP/IP.
Шлюз (GateWay) это маршрутизатор, то есть коммутирующий узел.
Хост -любой компьютер, подключённый к сети (т.е сетевой узел). Протоколы UDP и TCP транспортного уровня стека TCP/IP.
Протокол UDP (User Datagram Protocol) обеспечивает дейтаграммный способ передачи, а TCP обеспечивает передачу через виртуальное соединение.
Протокол UDP является дополнением протокола TCP в семействе TCP/IP, который выполняет функции транзитной передачи IP-дейтаграмм через транспортный уровень управления сетью, поддерживая при этом дейтаграммный способ обмена информацией в сети (способ, при котором сеть не несёт ответственности за доставку каждой отдельной дейтаграммы).
Протокол TCP является протоколом, обеспечивающим виртуальное (логическое) соединение, т.е. он обеспечивает гарантированную доставку сообщения, разделённого на отдельные IP-дейтаграммы.
Протоколы прикладного уровня.
К ним относятся FTP, TelNet, TFTP, HTTP, SNMP, SMTP, RIP, OSPF.
Основное назначение этих протоколов - обеспечение различных сетевых сервисов.
Протокол FTP (File Transfer Protocol) предназначен для передачи файлов по сети. Одни серверы FTP обслуживают только зарегистрированных пользователей, имеющих соответствующие права, другие открыты для всех, предоставляя так называемый анонимный сервис FTP. FTP предназначен для работы между хостами с различными ОС.
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - простейший протокол передачи файлов, используется бездисковыми ПЭВМ на стадии первоначальной загрузки. Реализации TFTP компактны и могут помещаться в постоянной памяти вместе с необходимыми драйверами устройств.
TelNet (Telecommunications Network Protocol) - применяется с 1969 г. TelNet действует между разнообразными платформами. Этот протокол предназначен для организации сетевого обмена с использованием так называемого виртуального терминала - NVT (Network Virtual Terminal). NVT - это абстрактное устройство. В процессе работы протокол TelNet реализует 4 варианта обмена информацией между клиентом и сервером:
1) полудуплексный режим
2) посимвольный режим
3) условно-строчный режим
4) построчный режим
HTTP (HyperText Transfer Protocol) - протокол пересылки гипертекстовых файлов. В настоящее время наиболее широко используемый в Internet.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол для передачи электронной почты. Один из наиболее популярных и широко используемых для стека TCP/IP. Пользователь получает доступ к электронной почте через свою клиентскую программу, играющую роль пользовательского агента. RIP (Routing Information Protocol) - протокол маршрутных данных и более современный OSPF (Open Shortest Path First) - открытый протокол выбора пути являются протоколами динамической маршрутизации. Динамическая маршрутизация - это обмен оперативной маршрутной информацией между соседними маршрутизаторами, в ходе которого они сообщают друг другу, какие сети в данный момент доступны с их интерфейсов. SNMP (Simple Network Management Protocol) - протокол управления сетью).
1
Лекции часть 4. Сетевые технологии
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
15
Размер файла
860 Кб
Теги
lektsia, 2011
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа