КС_Итоговая

1. Компьютерные сети

2. Базовые определения Телекоммуникация Телекоммуникация - передача и прием на расстояние речи или других звуковых сигналов, изображений или других данных с помощью электрического или оптического сигнала для проводной коммуникационной сети/связи или посредством электромагнитных волн для беспроводной коммуникационной сети/связи. Технологии Технологии телекоммуникаций телекоммуникаций - это принципы организации современных аналоговых и цифровых систем, сетей связи, включая компьютерные и Интернет-сети. Современные телекоммуникационные технологии основаны на использовании телекоммуникационных сетей. Средства Средства телекоммуникаций телекоммуникаций - это совокупность технических устройств, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих передавать данные по каналам связи.

3. Предпосылки возникновения сетей Предпосылки возникновения сетей Развитие Развитие сетей Развитие вычислительной техники телекоммуникаций

4. Цели использования сетей Цели использования сетей Сети для организаций • Управление ресурсами • Увеличение надежности функционирования организации за счет оперативности управления • Оптимизация бизнес процессов • Упрощение коммуникаций • Удобство использования сервисов сотрудниками Индивидуальные пользователи • Доступ к информации • Развлечение • Получение услуг • Обучение • Общение с другими пользователями

5. История…. Телеграф Радиосвязь Телефон 1753 электрического тока по проводам. - открыт способ передачи 1895 радио Попова – передача электромагнитных волн, 14 февраля 1876 - Александр Белл, аппарат для передачи звуков посредством электрического тока на расстояние

6. Работа Работа мейнфреймов мейнфреймов Системы пакетной обработки

7. Автономная работа персональных компьютеров на одном предприятии Автономная работа персональных компьютеров на одном предприятии

8. Компьютерные (вычислительные) сети Компьютерные (вычислительные) сети - - классификация 1 классификация 1 Компьютерные сети LAN Локальные сети Региональные/городские сети Масштаб протяженности MAN Глобальные сети Ведомственная принадлежность WAN Для хранения информации Функциональное назначение Сети предприятий Топология сети Виртуальные частные сети "звезда" (star) "кольцо" (ring) "шина" (bus)

9. Компьютерные (вычислительные) сети Компьютерные (вычислительные) сети - - классификация 2 классификация 2 Сети отделов Сети кампусов Сети рабочих групп Корпоративные сети По принадлежности Информационно- вычислительные Информационно- поисковые По назначению Вычислительные Информационные Информационно -советующие По количеству подключенных к сети компьютеров По количеству подключенных к сети компьютеров Малые Средние Большие Информационно -управляющие Компактно размещенные Распределенные По территориальной расположенности Свысокойпропускной способностью С малой пропускной способностью Со средней пропускной способностью По пропускной способности Однородные Неоднородные По типам используемых компьютеров С централизованным управлением С децентрализованным управлением По организации управления

10. Виды связей. Виды связей. Simplex односторонняя связь Объект 1 Объект 2

11. Виды связей. Виды связей. Half-duplex двусторонняя связь Объект 1 Объект 2

12. Виды связей. Виды связей. Full-duplex полная двусторонняя связь Объект 1 Объект 2

13. Методы передачи данных Методы передачи данных Unicast один адресат Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3

14. Методы передачи данных Методы передачи данных Broadcast широковещательная передача Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3

15. Методы передачи данных Методы передачи данных Multicast передача группе устройств Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3

16. Виды коммутации Виды коммутации Соединение с коммутацией каналов – вид телекоммуникационной сети, в которой между двумя узлами сети должно быть установлено соединение (канал), прежде чем они начнут обмен информацией. Это соединение на протяжении всего сеанса обмена информацией может использоваться только двумя узлами. После завершения обмена соединение должно быть соответствующим образом разорвано. Соединение с коммутацией пакетов – способ доступа нескольких абонентов к общей сети, при которой информация разделяется на части небольшого размера (пакеты), которые предаются в сети независимо друг от друга. Узел-приемник собирает сообщение из пакетов. В таких сетях по одной физической линии связи могут обмениваться данными много узлов

17. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов

18. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация пакетов Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет2 Пакет2 Пакет1 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1

19. Сравнение Сравнение Коммутация каналов Коммутация пакетов Гарантированная пропускная способность Пропускная способность динамическая, случайный характер задержек Возможен отказ от соединения клиенту Гарантированная передача данных/готовность принять данные от абонента Адрес используется в момент установления соединения Адрес передается с каждым пакетом Отсутствует необходимость передачи служебной информации, используется как в аналоговых так и цифровых сетях Обязательное присутствие служебной информации, используется только в цифровых сетях Возможно использование простых устройств Достаточно сложные устройства коммутации

20. Определение распределенной системы Распределенная система — это набор независимых компьютеров, представляющийся их пользователям единой объединенной системой От пользователей скрыты различия между компьютерами и способы связи между ними Пользователи и приложения единообразно работают в распределенных системах, независимо от того, где и когда происходит их взаимодействие. Распределенная система в контексте компьютерных сетей представляет собой сеть, в которой компьютеры и устройства взаимодействуют и совместно выполняют задачи, распределенные между ними. Основной целью таких систем является увеличение эффективности, масштабируемости и отказоустойчивости.

21. Определение распределенной системы С аппаратной точки зрения: • Функционирует независимо, нет разделяемых ресурсов • Географически распределены • Подвержены отказам (аппаратным и сетевым) С программной точки зрения: • Процессы выполняются на различных узлах • Каждый процесс имеет собственное состояние • Процессы не имеют доступа к состояниям других процессов

22. Характеристики распределенных систем Распределенные Системы Распределенные системы обычно спроектированы с учетом возможности отказа отдельных узлов. Это обеспечивает непрерывность работы системы даже в случае сбоев в отдельных компонентах. Ресурсы и данные в распределенной системе распределены между несколькими узлами сети. Каждый узел может выполнять свои задачи взаимодействовать и совместно решать сложные задачи. Отказоустойчивость независимо, но они также могут Распределенность Для конечного пользователя или прикладного программиста распределенная система может предоставлять впечатление единого целого, несмотря на то, что её компоненты физически разнесены. Это достигается через абстракции и механизмы коммуникации. Прозрачность Открытая распределенная система (open distributed system) — это система, предлагающая службы, вызываемые стандартными синтаксисом и семантикой Открытость Управление доступом к данным и согласование операций между узлами является критическим аспектом распределенных систем. Различные методы, такие как транзакции и протоколы консенсуса, применяются для обеспечения согласованности данных. Согласованность и синхронизация Распределенные системы могут быть легко масштабируемыми, что позволяет им эффективно работать с увеличением количества узлов или объемов данных. Это особенно важно для сетей, где требуется обработка большого объема информации. Масштабируемость Административная Географическая По размеру

23. Единое информационное пространство Единое информационное пространство - совокупность баз и банков данных, технологий их ведения и использования, информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на основе единых принципов и по общим правилам, обеспечивающим информационное взаимодействие организаций и граждан, а также удовлетворение их информационных потребностей. Единое информационное пространство Информационные ресурсы Организационные структуры Средства информационного взаимодействия

24. Единое информационное пространство Основные характеристики единого информационного пространства включают: 1.Интеграция ресурсов: Единое информационное пространство объединяет различные информационные ресурсы, такие как базы данных, веб-сайты, приложения и другие системы, обеспечивая их взаимодействие без существенных ограничений. 2.Единый интерфейс: Пользователи имеют возможность взаимодействовать с различными ресурсами через унифицированный интерфейс. Это может быть веб-портал, приложение или другой тип интерфейса, который обеспечивает простоту и удобство использования. 3.Безопасность и управление доступом: Важной составляющей является обеспечение безопасности данных и контроля доступа к ним. Единое информационное пространство должно предоставлять механизмы аутентификации и авторизации, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи имеют доступ к определенным ресурсам. 4.Масштабируемость и гибкость: Единое информационное пространство должно быть масштабируемым, способным адаптироваться к изменениям в объеме данных и технологическим требованиям. Гибкость в настройке и интеграции с новыми технологиями также является ключевым аспектом. 5.Обмен данных и стандартизация: Для эффективной работы единого информационного пространства важна стандартизация форматов данных и протоколов обмена. Это обеспечивает совместимость различных систем и приложений. 6.Аналитика и обработка данных: Единое информационное пространство может включать инструменты для аналитики и обработки данных, что позволяет пользователям извлекать ценную информацию из собранных данных.

25. Определение открытой системы Определение открытой системы – – 1 (Комитет 1 (Комитет IEEE IEEE) ) Открытая система - это система, реализующая открытые спецификации (стандарты) на интерфейсы, службы и форматы данных обеспечивает Мобильность прикладных систем Мобильность пользователей Интероперабельность Комитет IEEE - Институт инженеров по электротехнике и электронике США

26. Принцип организации открытых систем Принцип организации открытых систем Принципы организации открытых систем в компьютерных сетях основаны на идеях открытости, стандартизации и интероперабельности. 1.Открытость стандартов: Использование открытых стандартов, которые опубликованы и доступны для общественности, способствует унификации протоколов и обеспечивает возможность взаимодействия между различными устройствами и системами. 2.Стандартизацияпротоколов: Применение стандартных протоколов обеспечивает согласованность взаимодействия между различными устройствами и программами, упрощая тем самым внедрение новых технологий и расширение функциональности сети. 3.Интероперабельность: Возможность взаимодействия разнородных систем и устройств в сети, независимо от их производителя, обеспечивает интероперабельность. Это позволяетпользователям свободно выбирать оборудование и программное обеспечение, не беспокоясь о совместимости. 4.Безопасность: Принцип безопасности должен быть встроен во все уровни системы. Использование открытых стандартов для шифрования и аутентификации способствует обеспечению конфиденциальности и целостности данных в сети. 5.Гибкостьи модульность: Системы должны быть гибкими и модульными, чтобы облегчить внесение изменений, добавление новых функций и адаптацию к изменяющимся требованиям без значительных перестроек.

27. Определение открытой системы Определение открытой системы - - 2 2 Открытая система — это система, способная взаимодействовать с любой другой открытой системой по стандартным правилам, определяющим формат, содержимое и смысл отправляемых и принимаемых сообщений Правила зафиксированы в т.н. протоколах (protocols) Протоколы с установлением соединения (connection-oriented) - перед началом обмена данными отправитель и получатель должны установить соединение и, возможно, договориться о том, какой протокол они будут использовать После завершения обмена они должны разорвать соединение Протоколы без установления соединения (connectionless) - перед началом обмена данными никакой подготовки не нужно. Отправитель посылает первое сообщение, как только он готов это сделать

28. Модель Модель OSI OSI OSI 1978 г. Open (магазина) сетевых протоколов OSI/ISO Systems Interconnection model - сетевая модель стека Уровень 7 Протокол Уровень N Протокол Протокол Уровень 1

29. Модель Модель OSI OSI

30. Уровни, интерфейсы и протоколы модели Уровни, интерфейсы и протоколы модели OSI OSI Открытая система А Открытая система В Прикладной протокол Прикладной уровень Приложение Прикладной уровень 7 Уровень представления Протокол представлений Уровень представления Представление 6 Сеансовый уровень Сеансовый протокол Сеансовый уровень 5 Сеанс Транспортный протокол Транспортный уровень Транспортный уровень 4 Транспорт Сетевой протокол Сетевой уровень 3 Сетевой уровень Сеть Канальный уровень Канальный протокол 2 Канальный уровень Передача данных Физический уровень Физический протокол 1 Физический уровень Физическое воплощение Сеть

31. Уровни, интерфейсы и протоколы модели Уровни, интерфейсы и протоколы модели OSI OSI Открытая система А Открытая система В Прикладной процесс Прикладной уровень Прикладной уровень Прикладной процесс Протоколы Уровни пользователя Уровень представления Уровень представления Информационные процедуры Сеансовый уровень Сеансовый уровень Транспортный уровень Транспортный уровень Транспортные процедуры Сетевой уровень Сетевой уровень Уровни сети связи Канальный уровень Канальный уровень Сетевые процедуры Физический уровень Физический уровень Сеть декапсуляция инкапсуляция

32. Физический уровень Физический уровень Физический уровень выполняет реальную передачу битов по каналу связи PDU - Protocol Data Unit) блок данных протокола Определение значений напряжения, используемого для отображения единицы и нуля Определение длительности передачи бита в микросекундах Основные задачи Определение возможности передачи одновременно в двух направлениях Определение правил установления начальной связи и ее прекращения при завершении выполнения обеими сторонами своих задач Определение количества проводников кабеля и их функций

33. Канальный уровень (Уровень передачи данных Канальный уровень (Уровень передачи данных) Основная задача Передача данных с физического уровня по надежной линии связи, свободной от необнаруженных ошибок с точки зрения вышестоящего сетевого уровня Разбиение входныхданныхна кадры Размер кадров– от несколькихсотен до несколькихтысяч байт Кадры данных передаются подтверждения,отсылаемых обратно получателем последовательно с обработкой кадров LLC MAC Канальный уровень Media MediaAccess AccessControl контроль доступа к среде контроль доступа к среде Control,, Logical LogicalLink контроль логической связи контроль логической связи Link Control Control,,

34. Формат Ethernet фрейма МАС (куда?) МАС (откуда) Данные Контр. сумма Протокол

35. Сетевой уровень Управление операциями подсети - определение маршрутов пересылки пакетов от источника к пункту назначения Основные задачи Т.н. заторы в линиях с низкой пропускной способностью из- за слишком большого количества одновременно посылаемых пакетов ! При перемещении пакета из одной сети в другую способ адресации, применяемый в одной сети, может отличаться от принятого в другой ! Решение возможных проблем При перемещении пакета из одной сети в другую возможен отказ в приеме пакетов из-за того, что они слишком большого размера ! ! Протоколы сетей могут различаться

36. Транспортный уровень Транспортный уровень -сквозной уровень, т.е. уровень, доставляющий сообщения от источника адресату • Прием данных от сеансового уровня • Разбиение данных (при необходимости) на небольшие части • Передача данных сетевому уровню • Гарантирование, что эти части в правильном виде прибудут по назначению Основные задачи ❑ Защищенный от ошибок канал между двумя узлами, поставляющий сообщения или байты в том порядке, в каком они были отправлены ❑ Пересылка отдельных сообщений без гарантии соблюдения порядка их доставки ❑ адресатам по принципу широковещания Одновременная отправка сообщения различным

37. Уровни 1-3 (звенья цепи) и сквозные уровни Открытая система В Название единицы обмена Открытая система А Прикладной протокол Прикладной уровень Прикладной уровень 7 APDU Протокол представлений Уровень представления Уровень представления 6 PPDU Сеансовый протокол Сеансовый уровень Сеансовый уровень 5 SPDU Транспортный протокол Транспортный уровень Транспортный уровень 4 TPDU Границы связи подсети Внутренние протоколы подсети Сетевой уровень Сетевой уровень 3 Сетевой Сетевой Пакет Канальный уровень Канальный уровень 2 Канальный Канальный Кадр Физический уровень Физический уровень Физический Физический 1 Бит Маршрутизатор Маршрутизатор Протоколы типа «Хост-маршрутизатор» Протоколы типа «Хост-маршрутизатор»

38. Сеансовый уровень Основная задача Установление сеансов связи пользователям различных компьютеров Предоставление различных типов сервисов: ❑ управление диалогом (отслеживание очередности передачи данных) ❑ управление маркерами (предотвращение одновременного выполнения критичной операции несколькими системами) ❑ сообщений, позволяющих после устранения ошибки продолжить передачу с того места, на котором она оборвалась) синхронизация (установка служебных меток внутри длинных

39. Уровень представления Основная задача Обеспечение правильности синтаксиса и семантики передаваемой информации ❑ Преобразование форматов данных друг в друга, передавая их по сети в неком стандартизированном виде ❑ более высокого уровня Возможность определения и изменения структур данных

40. Прикладной уровень Основная задача Предоставление популярных протоколов, необходимых пользователям (HTTP, передача файлов, электронная почта и др.) Протокол передачи гипертекста HTTP (HyperText Transfer Protocol) Запрос web-страницы Передача ее имени(адреса) Браузер web- HTTP- сервер страница Ответ на запрос Пересылкаweb-страницы

41. Уровни системы OSI Уровень OSI Назначение Примеры протоколов Обеспечивает прикладным процессам пользователя средства доступа к сетевым ресурсам; является интерфейсом между программами пользователя и сетью. Имеет интерфейс с пользователем 7 Прикладной Х.400, NCR HTTP, SMTP, FTP, RAM, SAP, DNS, Telnet, Bitcoin, BitTorrentи т. д. Устанавливает стандартные способы представления данных, которые удобны для всех взаимодействующих объектов прикладного уровня. Имеет интерфейс с прикладными программами 6 Представления X.226 Обеспечивает средства, необходимые сетевым объектам для организации, синхронизации и административного управления обменом данных между ними X.225, RPC, NetBEUT и т. д. 5 Сеансовый IP, TCP, UDP, NSP, SPX, SPP, RH и т. д. 4 Транспортный Обеспечивает надежную, экономичную и «прозрачную» передачу данных между взаимодействующими объектами сеансового уровня Обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал между объектами для реализации протоколов транспортного уровня X.25.X.75, IP, IPX, IDRTH, DNA-4 и т. д. 3 Сетевой LAP-B, HDLC, SDLC, IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.2 (Wi-Fi) и т. д. Обеспечивает непосредственную связь объектов сетевого уровня, функциональные и процедурные средства ее поддержки для эффективной реализации протоколов сетевого уровня 2 Канальный Формирует физическую среду передачи данных, устанавливает соединения объектов сети с этой средой BNC (Коаксиал), UTP (витая пара), RJ-45 оптоволокно, радиоволны 1 Физический 41

42. Информационные единицы модели OSI Прикладной процесс Прикладной процесс Сообщение В Сообщение А Прикладной уровень Прикладной уровень 7 7 Уровень представления Уровень представления 6 7 6 Сеансовый уровень Сеансовый уровень Каждый уровень добавляет 5 6 7 5 свой Транспортный уровень Транспортный уровень 4 5 6 7 заголовок 4 Канальный уровень добавляет концевик Сетевой уровень Сетевой уровень 3 4 5 6 7 3 Канальный уровень Канальный уровень 2 На канальном 2 3 4 5 6 7 Ф Ф К уровне вставляются разграничители Физический уровень Физический уровень 2 3 4 5 6 7 Ф Ф К блоков 1 (начальные и конечные флаги) Сеть

43. Передача по сети типового сообщения Заголовок канального уровня Флаги начала и окончания блока Заголовок сетевого уровня Концевик (трейлер) канального уровня Заголовок транспортного уровня Заголовок сеансового уровня Заголовок уровня представления Заголовок прикладного уровня Ф Н Ф О Ф Н Ф О Ф Н Ф О Блок Блок Блок 2 3 4 5 6 7 К Сообщение Фактически передаваемые по сети биты

44. Стек протоколов Интернета и единицы обмена различных уровней Стек Единицы обмена Уровень 5 Прикладной уровень Сообщение/данные Уровень 4 Транспортный уровень Сегмент/дейтаграмма Уровень 3 Сетевой уровень Пакет (packet) Уровень 2 Канальный уровень Кадр (frame) Уровень 1 Физический уровень Бит

45. MTU ПараметрMTU (Maximum Transmission Unit; максимальная единица передачи) максимальный размер пакета, который может быть передан по сети без фрагментации. Любая информация, объем которой превышает значение MTU, автоматически разбивается на небольшие блоки данных перед отправкой по сети. Фрагментация – это разбиение очень больших пакетов для отправки по сети. Пакеты должны будут реконструироваться в конечной точке отправления после того, как все части будут получены. Это может вызвать задержки и проблемы со скоростью сети. Наибольший разрешённый размер MTU по сети Ethernet и используемый большинством провайдеров – 1500 байтов 45

46. Промышленная модель TCP / IP OSI TCP / IP Прикладной уровень 7 Прикладной Уровень представления 6 Не присутствуют в модели Сеансовый уровень 5 4 Транспортный Транспортный уровень 3 Межсетевой Сетевой уровень 2 Канальный уровень От хоста к сети (канальный) 1 Физический уровень

47. Протоколы и сети в модели TCP / IP Уровень OSI Прикладной TELNET FTP SMTP DNS Протоколы Транспортный TСP UDP IP Сетевой Физический + канальный Пакетное радио Локальная сеть ARPANET SATNET Сети

48. Понятие протокола Сетевой протокол некоторая совокупность предопределенных правил и технических процедур, которые регулируют порядок и методику осуществления связи между объединенными в единую сеть персональными компьютерами Стек протоколов большое количество протоколов, которые предназначены для обеспечения связи, однако каждый из них выполняет собственные задачи. Несколько работающих одновременно протоколов выполняют следующие функции: • Подготовку информации • Ее передачу • Прием информации • Вспомогательные действия 48

49. Cтек протоколов TCP/IP Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. 49

50. Cтек протоколов TCP/IP Канальный уровень (link layer) Предназначение канального уровня — дать описание тому, как происходит обмен информацией на уровне сетевых устройств, определить, как информация будет передаваться от одного устройства к другому. Информация здесь кодируется, делится на пакеты и отправляется по нужному каналу, т.е. среде передачи. Используемый протокол: Ethernet Межсетевой уровень (internet layer) Предназначение межсетевого уровня — регламентирует передачу информации по множеству локальных сетей, благодаря чему открывается возможность взаимодействия разных сетей. Используемый протокол: IP (Internet Protocol), ICMP (межсетевой протокол управляющих сообщений) 50