950 likes | 1.25k Views
Компьютерные сети. История развития компьютерных сетей. Компьютерные сети (сети передачи данных) возникли как результата развития компьютерных технологий и систем телекоммуникации. Эволюция вычислительной техники. Системы пакетной обработки Многотерминальные системы. Первые сети.
E N D
Компьютерные сети История развития компьютерных сетей
Компьютерные сети (сети передачи данных) возникли как результата развития компьютерных технологий и систем телекоммуникации
Эволюция вычислительной техники • Системы пакетной обработки • Многотерминальные системы
Первые сети • Подключение сильно терминалов • Тип соединения терминал – компьютер • Использовались модемы и существующие телефонные линии • Логическое продолжение – соединения типа компьютер - компьютер • Основывались на существующих телефонных сетях • Предложены и отработаны многие идеи • Первые компьютерные сети – глобальные
Глобальная вычислительная сеть • Глобальная вычислительная сеть, ГВС (англ. WideAreaNetwork, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя десятки и сотни тысяч компьютеров. • Наиболее известная (но не единственная) глобальная сеть - Интернет
Рождение Интернета • 1969г. – Мин. обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть компьютеров министерства обороны. • Исследование за счет объединения в единую сеть компьютеров институтов • Эта сеть получила название ARPANET и стала прообразом сети Интернет • Для различных ОС были реализованы дополнительные модули, реализующие сетевые протоколы = сетевые ОС
Развитие средств телекоммуникации • С конца 60-х получает распространение передача голоса в цифровом виде • Разделение на первичные (опорные) и наложенные сети • На сегодняшний день первичные сети обеспечивают скорость до сотен гигабит в секунду
Первые локальные сети • В конце 70-х появились миникомпьютеры (не ПК) на БИС • Перестал действовать закон Гроша • В организации появились несколько миникомпьютеров • Появилась потребность их объединении
Локальная вычислительная сеть • Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка; англ. LocalAreaNetwork, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).
Эволюция LAN • Первые локальные сети использовали нестандартные сетевые технологии • Требовались специализированные устройства сопряжения • В начале80-х получили распространение ПК • К середине 80-х утвердились стандартные сетевые технологиилокальных сетей (Ethernet, Token Ring …)
WAN против LAN • Протяженность линий связи • В LAN меньшая протяженность, можно использовать лучшие каналы связи • Сложность методов передачи • Глобальные сети требут большей сложности для компенсации ненадежных каналов связи • Скорость обмена данными • Скорость в локальных сетях выше на несколько порядков • Разнообразие услуг • В локальных сетях выше разнообразие
WAN = LAN ? • Происходит сближение используемых технологий в LAN и WAN • Оптоволокно в качестве среды передачи (и в LAN и в WAN) • Повышение скорости передачи в WAN • Унификация служб и протоколов (интранет)
Компьютерные = телекоммуникационные? • Происходит сближение компьютерных и классических телекоммуникационных сетей • Предпринимаются попытки создания мультисервисной сети (идиальноймультисервиснойсети)
Задача компьютерной сети • Основная задача компьютерной сети – совместное использование ресурсов
Распределенные приложения • Предоставление совместного доступа к ресурсу часто называют предоставлением сервиса • Клиент – модуль который формирует запрос к удаленной системе, получает и интерпретирует ответ • Сервер – модуль, который постоянно ожидает запросы из сети, и получив запрос пытается его выполнить
Распределенные приложения • Распределенное приложение - приложение состоящее из нескольких частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере • Сетевые службы – системные распределенные приложения, реализующие сетевые сервисы (часто являются частью сетевых ОС)
Физическая передача данных • При организации сетевого взаимодействия первым бросается в глаза вопрос физической передачи. • Подразделяется на множество подвопросов: • Кодирование • Топология сети • Адресация узлов сети • Коммутация
Кодирование • Кодирование – представление данных в виде электрического или оптического сигналов • Применяемые способы кодирования • Лучше деление на логическое и физическое • Потенциальное • Импульсное • Модуляция
Характеристики канала передачи • Полоса пропускания (емкость канала связи) – максимальная скорость передачи информации • Характеризует среду и метод передачи Здесь и далее конфликты терминов!!!! • Режим • Дуплексный (телефон) • Полудуплексный (рация) • -Симплексный (ТВ)
Топология сети • Топология сети – конфигурация графа (шина не граф), вершинами которого выступают конечные узлы сети или коммуникационное оборудование, а ребрами физические (физическая топология) или информационные (логическая топология) связи между компьютерами
Топология сети • Полносвязная • Ячеистая • Кольцевая • Звездообразная • Общая шина • Древовидная (иерархическая звезда) • Другие комбинации
Топология сети • Физическая и логическая топология могут быть одинаковыми или разными
Адресация узлов сети • Адресация должна быть уникальна в некоторых рамках • По количеству адресуемых • Уникальный адрес (unicast) • Групповой адрес (multicast) • Широковещательный адрес (broadcast) • Адрес произвольной рассылки (anycast) • По представлению • Числовые (10.0.0.1) • Символьные (www.bsu.by)
Адресация узлов сети • Адресное пространство – множество адресов, которое является допустимым в рамках некой системы адресации • Адресное пространство • Плоское • Иерархическое (может быть и тем и тем в зависимости от точки зрения, например MAC адрес Ethernet, обычно рассматривается с точки зрения работы сети)
Иерархическое адресное пространство
Протоколы разрешения адресов • На практике используют несколько систем адресации. Для преобразования адресов между различными системами используют протоколы разрешения адресов • Централизованный подход (DNS, WINS) • Децентирализованный подход (ARP)
Коммутация • Соединение конечных узлов через сеть транзитных называют коммутацией.
Коммутация каналов • Перед обменом данными необходимо установление соединения • В случае недостаточности ресурсов (заняты линии связи) происходит отказ в установлении соединения • Гарантированая пропускная способность (не зависимо от загрузки сети) • При мультиплексировании происходит деление канала на равные части • Не эффективное использование ресурсов при пульсирующем трафике
Коммутация пакетов • Поток данных делится на пакеты • Пакет снабжается заголовком (адреса) и концевиком (контрольная сумма)
Коммутация пакетов • Коммутаторы имеют буфер для временного хранения пакетов • Для согласования скорости передачи и скорости коммутации • Для согласования скоростей в каналах связи • Возможны потери пакетов при переполнении буфера
Коммутация пакетов • Методы продвижения пакетов • Дейтагаммная передача • Передача с установлением логического соединения без фиксации маршрута • Передача с установлением виртуального канала
Технологии подтверждения • Симплексный протокол для зашумленных каналов • Протоколы скользящего окна • Протокол однобитового скользящего окна • Протокол с возвратом на n • Протокол с выборочным повтором
Многоуровневый подход • Большое количество вариантов способов обмена информации так как существует множеств: • сред передачи • методов кодирования • способов адресации • нужд конкретных приложений • Изменение любого них несут тяжелые последствия • Решение – разбить процесс общения на уровни • На каждом уровне могут быть свои: • Адресация (если есть) • Методы коммутации (если есть)
Протокол взаимодействия директоров Протокол взаимодействия переводчиков Протокол взаимодействия по телефонным сетям Интерфейс работы с телефонным аппаратом Интерфейс директора с переводчиком Интерфейс директора с с переводчиком Интерфейс работы с факсом Многоуровневый подход
Протокол Протокол Протокол Интерфейс Интерфейс Интерфейс Интерфейс Протокол • Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах.
Протокол Протокол Протокол Интерфейс Интерфейс Интерфейс Интерфейс Интерфейс • Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на соседних уровнях в одном узле
Протокол Протокол Протокол Интерфейс Интерфейс Интерфейс Интерфейс Стек протоколов • Стек протоколов - иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети
Модель OSI/ISO • International Standards Organization/Open System Interconnection—Международная организация по стандартизации/ взаимодействие открытых систем
Модель OSI/ISO • До OSI сетевые технологии были основаны на таких корпоративных стандартах. • Многие большие сети были вынуждены поддерживать несколько протоколов взаимодействия и включали большое количество устройств, не имеющих возможность общаться с другими устройствами из-за отсутствия общих протоколов. • OSI стала новой попыткой создания сетевых стандартов для обеспечения совместимости решений разных поставщиков. • Эталонная модель OSI была большим шагом при создании концепций современных сетей. • Она популяризовала идею общей модели протоколов, расположенных на различных уровнях и определяющих взаимодействие между сетевыми устройствами и программным обеспечением.
Прикладной Представления Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Уровни модели OSI
При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка различными уровням. • Каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок и концевик.
7. Прикладной уровень • Application layer • Определяет методы взаимодействия приложений в сети • Отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. • Протоколы этого уровня определяют круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети • Пример: HTTP, POP3, SMTP.
6. Представительный уровень • Presentation layer • Определяет синтаксис данных в модели, т.е. представление данных. • Гарантирует представление данных в кодах и форматах, принятых в данной системе. • Не меняет содержимое информации (только способ представления) • Обеспечивает шифрование и дешифрование