Компьютерные сети_Итоговая

1. Компьютерные сети

2. План занятия • Основные определения • Предпосылки развития сетей • Классификация компьютерных сетей • Методы передачи и типы коммутации • История развития вычислительных систем 2

3. Базовые определения 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 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 телекоммуникаций - это совокупность технических устройств, алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих передавать данные по каналам связи. Компьютерные сети – это совокупность взаимосвязанных компьютеров и других устройств, обеспечивающих обмен данными и совместное использование ресурсов (таких как файлы, принтеры, интернет и приложения) 3

4. Предпосылки возникновения сетей Предпосылки возникновения сетей Развитие Развитие сетей Развитие вычислительной техники телекоммуникаций 4

5. Драйверы развития Драйверы развития Появление технически сложных систем • Развитие технологий проектирования • Параллельная работа систем Потребность быстрого получения информации • Значительный процент вовлекаемых в принятие решений людей • Децентрализация рабочих групп/команд 5

6. 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 6

7. История…. Телеграф Радиосвязь Телефон 1753 электрического тока по проводам. - открыт способ передачи 1865 – Максвелл, передача электромагнитных волн, 1890-е радио Попова, Маркони 14 февраля 1876 - Александр Белл, аппарат для передачи звуков посредством электрического тока на расстояние 7

8. Работа Работа мейнфреймов мейнфреймов Системы пакетной обработки 8

9. Работа многотерминальных систем с разделением времени Работа многотерминальных систем с разделением времени 9

10. Работа удаленных многотерминальных систем Работа удаленных многотерминальных систем 10

11. Автономная работа персональных компьютеров на одном предприятии Автономная работа персональных компьютеров на одном предприятии 11

12. Совместная работа персональных компьютеров на одном предприятии Совместная работа персональных компьютеров на одном предприятии 12

13. Работа удаленных систем «компьютер Работа удаленных систем «компьютер- -компьютер» компьютер» Обмен данных в автоматическом режиме • В 1969 году в США была создана первая компьютерная сеть ARPANET, которая связала несколько университетов. • ARPANET работала на пакетной коммутации, что позволяло передавать данные надежно и быстро. • В 1973 году появилась первая международная сеть, соединяющая США и Европу. 13

14. Термины Термины Сетевая технология - согласованный набор программных и аппаратных средств (драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) , а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети Ethernet Arcnet Token Ring FDDI 14

15. 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) 15

16. 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 16

17. Виды связей. Виды связей. Simplex односторонняя связь Объект 1 Объект 2 18

18. Виды связей. Виды связей. Half-duplex двусторонняя связь Объект 1 Объект 2 19

19. Виды связей. Виды связей. Full-duplex полная двусторонняя связь Объект 1 Объект 2 20

20. Методы передачи данных Методы передачи данных Unicast один адресат Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3 21

21. Методы передачи данных Методы передачи данных Broadcast широковещательная передача Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3 22

22. Методы передачи данных Методы передачи данных Multicast передача группе устройств Объект 5 Объект 2 Объект 1 Объект 4 Объект 3 23

23. 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 24

24. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов 25

25. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов 26

26. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов 27

27. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов 28

28. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация каналов 29

29. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация пакетов Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 30

30. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация пакетов Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет1 Пакет2 Пакет1 31

31. Виды коммутации Виды коммутации Коммутация пакетов Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет2 Пакет2 Пакет1 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет1 Пакет2 Пакет1 Пакет2 Пакет1 32

32. Сравнение Сравнение Мультиплексирование – уплотнение канала, т.е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу. 33

33. 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 34

34. Сравнение Сравнение 35

35. Компьютерные сети

36. План занятия • Распределенная система • Открытая система • Модели сетевого взаимодействия • Назначение уровней модели OSI • Стек протоколов TCP/IP 37

37. 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.

38. 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

39. 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

40. 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

41. 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.

42. 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

43. Принцип организации открытых систем Принцип организации открытых систем 1.Открытость стандартов: Использование открытых стандартов, которые опубликованы и доступны для общественности, способствует унификации протоколов и обеспечивает возможность взаимодействия между различными устройствамии системами. 2.Стандартизация протоколов: 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 позволяет пользователям 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 конфиденциальностии целостности данных в сети. 5.Гибкость и модульность: Системы должны быть гибкими и модульными, чтобы облегчить внесение изменений, добавление новых функций и адаптацию к изменяющимся требованиям без значительных перестроек.

44. Принцип организации открытых систем Принцип организации открытых систем Прикладной процесс Прикладной процесс 1 Сообщения Открытая система Прикладной процесс 2 Открытая система 1 Сигналы Физическая среда Маршрут 2 Открытая система 2 Прикладной процесс 3 Прикладной процесс 1 Прикладной процесс 2 Маршрут 1 Открытая система 3 Открытая система 2 Открытая система 1 Физическая среда Взаимодействие Физическая среда

45. 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

46. ВС - цели создания и принципы построения Вычислительная система (ВС) - совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и ПО, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации Основные цели создания ВС Повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных Предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг Повышение надежности и достоверности вычислений Основные принципы построения ВС Возможность работы в разных режимах Иерархия в организации управления процессами Модульность структуры технических и программных средств – возможность совершенствования и модернизации ВС Способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации Унификация и стандартизация технических и программных решений Обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений

47. 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

48. Модель Модель OSI OSI

49. 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

50. 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