Краткая история развития ЭВМ и методов доступа к ним.

1. Краткая история развития ЭВМ и методов доступа к ним. • Однопользовательские ЭВМ • Системы пакетной обработки • Системы с разделением времени и много терминальные системы (mainframe) • Персональные компьютеры • Вычислительные комплексы • Сети ЭВМ – частные случай распределенной системы • Сеть – это компьютер проф.Смелянский Р.Л.

2. Современные тенденции • Различия между ЛВС и РВС по скорости передачи стираются • Организация работы с внешней памятью – подсеть в сети • Идеология Datacenter (возврат к mainframe’мам) • Цифра, звук, видео – разнородные потоки информации проф.Смелянский Р.Л.

3. Кто и для чего использует сеть ЭВМ • Сети для организаций • оперативный доступ и управление ресурсамипредприятия – позволить сотрудникам получить доступ ко всей необходимой информации (ЦБ РФ, FedExp, отсутствие складов, принятие решений). • оперативное управление персоналом (соотрудник всегда «под рукой», подготовка персонала (в некоторых крупных западных фирмах стоимость подготовки вновь принятого сотрудника достигает 50 000 долларов)); • управление и накопление знаний предприятия • сокращение затрат на функционирование предприятия за счет изменения бизнес-процессов – удешевление транзакций, дом-back office, эффективность закупок, виртуальные корпорации. • совершенствование работы с заказчиками проф.Смелянский Р.Л.

4. Кто и для чего использует сеть ЭВМ • Сети для государства • контроль за гос.собственностью • контроль за исполнением бюджета • сбор и обработка данных • документооборот • силовые ведомства • суд и исполнение наказаний • институты демократии • переподготовка персонала проф.Смелянский Р.Л.

5. Кто и для чего использует сеть ЭВМ • Сети для индивидуальных пользователей • доступ к информации (news, WWW) • общение с другими людьми (news, e-mail, video conference) • обучение • развлечения • покупки • управление личными средствами • управление домашним хозяйством • интеллектуальный дом проф.Смелянский Р.Л.

6. Социальные влияния • информационная открытость общества • непрерывность образования • общедоступность знаний • «прозрачность» государства • нанесение ущерба репутации людей • сеть не знает государственных границ • использование ресурсов организации в личных целях • анонимки • наркотики • сетевое хулиганство • подготовка и координация террористических актов проф.Смелянский Р.Л.

7. Организация вычислительных сетей • Сеть = абонентские машины + транспортная среда. • Абонентские машины обеспечивают интерфейс пользователей и работу приложений в сети. • Транспортная среда = Коммутирующие элементы + СПД • Коммутирующие элементы - маршрутизаторы, мосты, шлюзы. • СПД - коммуникационные каналы и переключатели. • Коммуникационные каналы - это линии связи самой различной природы и каналообразующая аппаратура. проф.Смелянский Р.Л.

8. Организация вычислительных сетей • Классификация транспортных сред • Способ коммутации потоков данных • Способ передачи данных • Тип каналов • Топология среды проф.Смелянский Р.Л.

9. Способ коммутации потоков данных • Коммутация каналов – управление потоком данных в реальном времени, который характеризуется • сохраняется порядок передаваемых данных • канал с коммутирован – нет отказов при передече. • огромный опыт создания • хорошо развитая инфраструктура. • неэффективное использование ресурсов, • низкая надежность, • медленное установление соединения.. проф.Смелянский Р.Л.

10. Способ коммутации потоков данных • Коммутация пакетов – • высокая скорость установления соединения (передатчик сразу начинает передачу и не ждет физического установления соединения), • низкий уровень ошибок в канале, • надежность, • рациональное использование ресурсов, • сильная зависимость времени передачи от загрузки сети. проф.Смелянский Р.Л.

11. Тип канала • каналы точка-точка. • каналы с множественным доступом. проф.Смелянский Р.Л.

12. Каналы с множественным доступом • имеют единый канал передачи данных, который используют все машины сети. • пакет - короткое сообщение, имеющее специальную структуру • режимы - широковещательный и групповой • методы выделения канала - динамические и статические. • статические - time-shearing (временное разделениеканала между машинами; канал простаивает если машине нечего передавать) • динамические - централизованные и распределенные механизмы выделения канала по запросу. проф.Смелянский Р.Л.

13. Каналы точка-точка • соединяют каждую пару машин индивидуальными каналом. • маршрутизация проф.Смелянский Р.Л.

14. Топология транспортной среды • задержка при передаче данных в сети • живучесть сети проф.Смелянский Р.Л.

15. Топология транспортной среды СПД проф.Смелянский Р.Л.

16. Способ передачи • аналоговый/цифровой • синхронный/асинхронный • проводной/беспроводной проф.Смелянский Р.Л.

17. Сопряжение транспортных сред • необходимость в сопряжении транспортных сред возникает, когда надо обеспечить взаимодействие приложений, расположенных в разных сетях. • мосты и шлюзы – средства сопряжения транспортных сред (ТС) на разных уровнях. • мост соединяет две СПД. • шлюз – две разных по архитектуре ТС. • множество соединенных сетей называется internet. • примером internet может служить набор LAN, соединенных через WAN. • не путать Internet и internet. проф.Смелянский Р.Л.

18. Сопряжение транспортных сред ТС СПД СПД проф.Смелянский Р.Л.

19. Абонентские машины • Абонентские машины – обеспечивают работу приложений. “Чистых” абонентских машин не бывает. • Клиент и сервер – это взгляд на распределение функций в системе и к сетям, вообще говоря, отношения не имеет. • Мобильные хосты (адресация по месту vs адресация объекта) проф.Смелянский Р.Л.

20. Классификация сетей • На сегодня нет общепризнанной таксономии сетей. • технология передачи данных и масштаб. • Технология передачи определяется транспортной средой и СПД. • Масштаб сети • многомашинный комплекс (система) • локальная сеть (комната, здание, комплекс) • городская сеть (город) • региональная сеть (страна, континент) • Internet (планета) проф.Смелянский Р.Л.

21. Классификация взаимосвязанных вычислителей по территориальному масштабу проф.Смелянский Р.Л.

22. Локальная сеть • Локальная вычислительная сеть (ЛВС) : • масштаб комната, корпус, группа корпусов • (известна максимальная задержка при передачи) • система передачи данных,как правило, канал с множественным доступом • (вещание, скорость передачи 10-100Мbps до нескольких Gbps, Ethernet) • топология • линейная • кольцо • дерево проф.Смелянский Р.Л.

23. Городская сеть (MAN) • Городская вычислительная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколько зданий в пределах одного города либо город целиком. • поддерживает передачу как данных, так и голоса. Иногда объединяется с кабельной телевизионной сетью. • не имеет коммутаторов, базируется на одном - двух кабелях. • специальный стандарт IEEE 802.6 -DQDB - двойная магистраль с распределенной очередью (Distributed Queue Dual Bus). проф.Смелянский Р.Л.

24. Архитектура DQDB сети городского масштаба проф.Смелянский Р.Л.

25. Региональная сеть (WAN) • Региональная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) охватывает крупные географические области, такие как страны, континенты. • Принцип коммутации пакетов, каналы точка-точка, развитые ТС и СПД (РРТ сети, спутниковые системы и радио системы) - наиболее часто используют при построении WAN. • Важно различать когда мы создаем систему СПД для нашей сети заново, и когда мы используем для построения системы СПД какую-то имеющуюся сеть, например, телефонную. проф.Смелянский Р.Л.

26. Вопросы • Что такое сеть? • Что такое транспортная среда и из чего она состоит? • Что такое СПД? • Чем ТС отличается от СПД? • Классификация ТС • способы коммутации потоков данных • способ передачи • типы каналов • топология • ЛВС (LAN) • ГВС (MAN) • РВС (WAN) проф.Смелянский Р.Л.

27. Организация сетевого программного обеспечения • Иерархия протоколов, как средство борьбы со сложностью • Открытые системы • многоуровневость • интерфейсы • правила взаимодействия и композиции • Назначение каждого уровня - • обеспечить определенный сервис верхним уровням; • сделать независимыми верхние уровни от деталей реализаций сервиса на нижних уровнях. проф.Смелянский Р.Л.

28. Организация сетевого программного обеспечения • В сетях уровнь n на одной машине отвечает за установление и поддержку связи с уровнемnна другой машине. • Протокол - правила, соглашения, структуры данных, для установления, поддержки связи и передачи данных между одинаковымиуровнями наразных машинах проф.Смелянский Р.Л.

29. Иерархия протоколов проф.Смелянский Р.Л. Уровни, протоколы и интерфейсы

30. Проблемы, решаемые на каждом уровне • на каждом уровне нужен механизм для определения отправителей и получателей; • правила передачи данных • simplex/half-duplex, duplex • количество виртуальных каналов через одно соединение и приоритеты между ними • обнаружение и исправление ошибок • сохранение исходной последовательности данных при передаче проф.Смелянский Р.Л.

31. Проблемы, решаемые на каждом уровне • на каждом уровне нужен механизм предотвращающий ситуацию, когда получатель начинает “захлебываться” • регулирование длины сообщения • разбиение и сборка сообщений • как быть, если процесс работает со столь короткими сообщениями, что их раздельная пересылка не эффективна • мультиплексирование и демультиплексирование виртуальных каналов • когда между получателем и отправителем есть несколько маршрутов: какой выбрать? проф.Смелянский Р.Л.

32. Архитектура и интерфейс • интерфейсопределяет какие примитивы - элементарные операции - и какие услуги (сервис) нижележащий уровень должен обеспечивать для верхнего уровня. • набор уровней и протоколов называется архитектурой сети . • Вопросы реализации, определения интерфейсов - не относятся к архитектуре • стек протоколов - набор конкретных протоколов по одному на уровень проф.Смелянский Р.Л.

33. Интерфейс и сервис • равнозначная активность • пользователи сервиса и поставщики сервиса • точки доступа к сервису - SAPs ( service access points) • как между двумя уровнями происходит обмен информации определяет интерфейс между ними • активности передают IDU (Interface Data Unit) через SAP • IDU состоит из SDU (Service Data Unit) и управляющей информации • SDU передает по сети равнозначной сущности. • управляющая информация нужна нижележащему уровню, чтобы правильно передать SDU, но она не является частью передаваемых данных. проф.Смелянский Р.Л.

34. Взаимосвязь уровней через интерфейс Взаимосвязь уровней и интерфейса проф.Смелянский Р.Л.

35. Типы и классысервиса • Сервис с соединением и без соединения. • Сервис с соединением сначала устанавливает соединение, и только потом доставляется сервис. Пример - телефонная сеть. • Сервис без соединения действует подобнопочтовой службе. Каждое сообщение маршрутизируется независимо от других сообщений. • Любой сервис характеризуется качеством. • Надежность - дополнительные расходы на подтверждение • Поддержка структуры или поток байтов проф.Смелянский Р.Л.

36. Пример организации потока информации при виртуальном взаимодействии уровней 5 проф.Смелянский Р.Л.

37. Разные типы сервиса проф.Смелянский Р.Л.

38. Примитивы сервиса • Сервис формально определяет набор примитивных операций (или примитивов), с помощью которых пользователь или какая-либо активность получает доступ к сервису. • Сервис может быть надежный (с подтверждением) и не надежный (без подтверждения). проф.Смелянский Р.Л.

39. Примитивысервиса проф.Смелянский Р.Л.

40. Пример примитивов сервиса проф.Смелянский Р.Л.

41. Пример проф.Смелянский Р.Л.

42. Взаимосвязь сервиса и протоколов • Сервис определяет, какие операции данный уровень должен выполнить по поручению его пользователей, но он ничего не говорит о том, как эти операции реализованы. • Сервис относится к интерфейсу между уровнями. • Протокол - это набор правил, определяющих формат, назначение кадров, пакетов, сообщений, которыми обмениваются равнозначные активности • Протокол и сервис не связанные понятия. проф.Смелянский Р.Л.

43. Иерархия протоколов проф.Смелянский Р.Л.

44. Эталонные модели • Эталонная модель предназначена для описания взаимодействия открытых систем с другими системами. • Эталонная модель OSIбыла разработана Международной Организацией по Стандартизации (МОС) в целях разработки международных стандартов для вычислительных сетей. проф.Смелянский Р.Л.

45. Эталонные модели • Модель МОС имеет семь уровней. Принципы выделения этих уровней таковы: • Каждый уровень отражает надлежащий уровень абстракции. • Каждый уровень имеет строго определенную функцию. • Эта функция выбиралась прежде всего так, чтобы можно было определить международный стандарт. • Границы выбирались так, чтобы минимизировать поток информации через интерфейсы. • Число уровней должно быть достаточно большим, чтобы не объединять разные функции на одном уровне и оно должно быть достаточно малым, чтобы архитектура не была громоздкой. проф.Смелянский Р.Л.

46. Канальный Физический проф.Смелянский Р.Л. Эталонная модель OSI

47. Эталонная модель OSI • Физический уровень отвечает за передачу последовательности битов через канал связи. Здесь в основном решаются вопросы механики, электрики • Основной задачей уровня канала данных - превратить несовершенную среду передачи в надежный канал, свободный от ошибок передачи. • разбиение на фреймы • определение границ фреймов • исправление ошибок при передаче на физическом уровне • уничтожать дубликаты фреймов • минимизировать затраты на служебные фреймы (piggy backing) • регулировать доступ к каналу с множественным доступом (MAC подуровень) проф.Смелянский Р.Л.

48. Сетевой проф.Смелянский Р.Л. Эталонная модель OSI

49. Эталонная модель OSI • Сетевой уровень отвечает за функционирование транспортной подсети • Основная задача маршрутизировать пакеты от отправителя к получателю • маршруты могут быть определены статически (заранее) и динамически в зависимости от текущей загрузки и состояния транспортной подсети • в сетях на основе СПД с каналом множественного доступа проблема маршрутизации практически отсутствует • Биллинг за услуги • Шлюзование проф.Смелянский Р.Л.

50. Эталонная модель OSI • Сетевой уровень определяет какой тип сервиса предоставить вышележащим уровням • канал точка-точка без ошибок, обеспечивающий доставку сообщений или байтов в той последовательности, в какой они были отправлены. • доставка отдельных сообщений без гарантии сохранения их последовательности, рассылка одного сообщения многим в режиме вещания. • Класс сервиса определяется при установлении транспортного соединения проф.Смелянский Р.Л.