Сетевые технологии: основные понятия и определения

Сетевые технологии Лекция 1 Основные понятия и определения Преподаватель: Микитенко Игорь Иванович, КТН, СНС, доцент 17 лк, 5-8 лр, 57ч ср. Тесты по лекциям. Защита ЛР. Зачет с оценкой. Основные понятия и определения Главной причиной, почему люди будут покупать себе домой компьютер, станет возможность быть связанными с национальной коммуникационной сетью. Мы сейчас в самом начале этого этапа, но это будет настоящий прорыв. Примерно как телефон. Стив Джобс, 1985 г. ● Коммуникационная сеть — система, состоящая из объектов, называемых пунктами (узлами) сети, осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления продукта и линий передачи (связей, коммуникаций, соединений), осуществляющих передачу продукта между пунктами. Физические сети Логические сети ● Информационная сеть — коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является Информация (– телефонные, телевизионные, радиовещательные, вычислительные...) ● Вычислительная и расчетная (компьютерная) сеть (ИВС, ИРС) — информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. – Компоненты ВС — компьютеры, периферийные устройства, сетевое оборудование (активное и пассивное) и среда передачи (каналы связи). Узел (host) — подключенное устройство, идентифицируемое собственным адресом – локальный хост (local) – удаленный хост (remote) Сетевое взаимодействие — процесс установления связи, передачи, обработки, приема информации и завершения соединения между узлами информационной сети. – Регламентируется сетевыми протоколами. Сетевой протокол — это набор синтаксических и семантических правил, определяющих порядок взаимодействия между узлами. описывает методы и средства представления и интерпретации используемые всеми участниками информационного обмена Сетевая архитектура — концепция, представляющая логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети и пределяющая основные элементы информационной сети, характер и методы их взаимодействия. – Ethernet, TokenRing, frame relay &etc... Сетевая технология — практическая реализация некоторой сетевой архитектуры. – 10Base2 (thin coaxial), 10Base-T (twisted pair), 10Base-F (fiber), 100Base-TX, 1000Base-T, 10GBase-LX4 &etc... ● Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — объединяет узлы, расположенные на относительно небольшом расстоянии (обычно в пределах помещения и/или этажа здания); – количество узлов редко превышает несколько десятков. ● Глобальная вычислительная сеть — объединяет множество локальных сетей и сотни тысяч — миллионы разнотипных ЭВМ по всему миру. - Интернет - Gopher, тэговые, спутниковые, мобильные глобальные, правительственные, военные - TeraGreed, Fidonet (FTN), радиорелейные, длинноволновые ● Корпоративная вычислительная сеть — локальная вычислительная сеть (крупной) организации, работающая на протоколах Интернет (стек TCP/IP) и использующая сервисы Интернет. При непосредственном подключении к глобальной сети — еще и телекоммуникационную среду Интернета. Домен (domain) — определенная администратором сети совокупность компьютеров и ресурсов, использующих единую базу данных и систему защиты. – каждый домен имеет уникальный в пределах пространства имен идентификатор – DNS, NIS, WINS... Рабочая группа (workgroup) — тот же домен, только проще... Системный администратор (англ. system administrator — дословно «управляющий вычислительной системой») — сотрудник, отвечающий за обеспечение штатной работы аппаратного и программного обеспечения и корпоративной сети. • Пакет, кадр, сообщение, датаграмма — единица передаваемой по сети информации, блок битов/байтов пересылаемых единовременно. – конкретное наименование применяется в контексте описания протоколов разного уровня • Топология (topology) — физические и логические связи между узлами вычислительной сети. – WARNING! Физическая и логическая топологии могут не совпадать Сеть – соединение компьютерных средств с целью выработки информации, передачи, обработки, хранения данных и их потребление. Обобщенные преимущества сетей: 1. Позволяют объединять территориально распределенные средства. 2. Общий доступ к данным. 3. Резервирование и хранение данных. 4. Возможность создания гибкой рабочей среды. Классификация сетей по охвату: • Локальные сети ЛВС (LAN – Local Area Network) • Городские сети (MAN – Metropolitan Area Network) • Глобальные сети (WAN – Wide Area Network) • Персональные сети (PAN - Personal Area Network) Мы будем рассматривать сети 1-го и 3-го типа, в последнее время разница сохраняется. Узел сети – компьютер, маршрутизатор, терминал, банкомат. Узел: • Оконечное Оборудование Данных (ООД) (DTE – Data Terminal Equipment) • Аппаратура Окончания Канала Данных (DCE – Data Communication Equipment) ООД – обобщенное понятие для описания машины конечного пользователя. Основная функция сети: связывает ООД (DTE) вместе, чтобы обеспечить общий доступ, обмен данных между ними, резервирование данных в случае отказа и дать возможность пользователю работать в любом месте. Интернет - всемирная система, состоящая из объединенных компьютерных сетей на базе протокола TCP/IP. Невероятное изобретение 2021 века с последующим развитием. Сейчас интернет - это не просто сеть, а целая информационная вселенная, подчиняющаяся техническим, социальным и государственным законам в различных ее частях. Фиксированная широкополосная связь в процентах от населения страны в 2012г Базовые принципы построения Интернета История Интернета началась с усовершенствования компьютеров в 1950-х годах и появления научных и прикладных концепций глобальных вычислительных сетей почти одновременно в разных странах, в первую очередь в научных и военных лабораториях в США, Великобритании, Франции и СССР. Принципы, по которым строится Интернет, впервые были применены в сети ARPANET, созданной в 1969 году по заказу американского агентства DARPA. Используя наработки ARPANET, в 1984 году Национальный научный фонд США создал сеть NSFNET для связи между университетами и вычислительными центрами. В отличие от закрытой ARPANET подключение к NSFNET было достаточно свободным и к 1992 году к ней подключились более 7500 мелких сетей, включая 2500 за пределами США. С передачей опорной сети NSFNET в коммерческое использование появился современный Интернет. До появления Интернета в России работали сети МО - Кубинка, Сирена, Экспресс, телетайпная сеть, почтовая сеть, терминалы с экраном. В США телетайпная сеть, почтовая сеть, терминалы с экраном. Пример в Чили – правительственная сеть. Ранние мировые сети - NSFNET, BITNET, FIDO. Таким образом, до Интернет работали и работают тысячи различных сетей. Общая статистика Интернета: цифры и факты Общая статистика Интернета 2021: цифры и факты На долю высокоразвитой и компьютеризированной Северной Америки (США и Канада) в 2021 году приходится всего лишь 8,7% общего числа интернет-пользователей планеты. Когда речь заходит о самых активных пользователях Интернета, в Азии однозначно господствует Китай: 942 521 000 пользователей. Далее идут Соединенные Штаты с показателем 320 059 368 абонентов и Россия с 173 621 114. По состоянию на январь 2021г в Интернете было зарегистрировано свыше 2,74 миллиарда веб-сайтов. Количество доменных имен во всех доменах верхнего уровня превысило 433 миллиона. Самым популярным доменов верхнего уровня был .com, сразу за которым следовал национальный китайский домен .cn Сегодня Google обрабатывает, по разным данным, от 10 до 13 миллиардов поисковых запросов по всему миру ежедневно, являясь крупнейшим поисковиком. Примерно 11-13% вводимых каждый день запросов никогда раньше не использовались. 55% всего интернет-трафика поступает из автоматизированных источников, таких как хакерские инструменты, спамеры, имитаторы и боты. Все больше пользователей бороздят Интернет с помощью мобильных устройств, а не настольного ПК. В 2021 году использование мобильного интернета составило > 54%. Сервисы (услуги) Интернета Интернет предоставляет пользователям, не только поиск нужной информации, но и другие сервисы и ресурсы, которые давно стали неотъемлемой частью современной жизни. Все основные сервисы Интернет разделяются на две группы: первая группа – сервисы on-line, вторая группа- сервисы off-line. - Email — электронная почта. Этот сервис обеспечивает возможность обмена письменными сообщениями одного пользователя с одним или группой абонентов. - World Wide Web (всемирная паутина, WWW) – самый известный сервис Интернет – гипертекст и гипермедиа. Основное назначения сервиса WWW интеграция разных ресурсов в единое информационное пространство, для удобной работы с самой разнообразной информацией. - Новостные, в т.ч. Usenet и Форумы - группы новостей или телеконференции . -Mailing Listings – рассылка сообщений списками. Этот сервис позволяет создавать списочные рассылки сообщений и писем другим пользователям (частично – Spam). - FTP – сервис системы файловых архивов. Cервисы обеспечивают хранение, пересылку и доступ к файлам различного типа. - DNS (Domain Name System) Сервис – система доменных имен. Этот сервис обеспечивает «перевод» числовых адресов ресурсов в мнемонические имена и наоборот. - Telnet – сервис, созданный для управления удаленными хостами. Сервисы (услуги) Интернета (продолжение) - Instant Messaging и IRC сервис (chat, чат)- электронные пейджеры, типа ICQ системы мгновенной передачи текстовых сообщений в т.ч. в реальном времени. - Поисковые системы в т.ч. с голосовым поиском (Google, Yandex и др.) - IP-телефония. - Система мгновенной телефонной и видеосвязи, по типу, WhatsApp, Viber, Skype. - Internet-радио, Internet-телевидение, кино c подписками и др. возможностями. -Сервисы видео данных и видеоблогов, типа YouTube и др. с каналами и т.д. - Блоги и живые журналы - Фото, видео, музыкальные и др. тематические хостинги - Пиринговые сети (Torrent и др.) - Облачное хранение данных (Google, Mail, Yandex , и др.) и их облачная обработка (1С бухгалтерия), интернет базы данных (Date-центры) - Облачное редактирование данных -Электронные платежные системы - Интернет банки, интернет магазины, интернет-библиотеки, интернет офисы и ведение дел, порталы (городские, организаций), интернет тендеры и закупки и др. -Социальные сети -Вики проекты, мешапы, совместное хранение закладок, инет обучение и др. Потоки данных делятся на три типа: 1. Симплексный – поток в одну сторону (радиопередача, телепередача, пейджинговая связь). 2. Полудуплексный (half – duplex). Передача данных в обоих направлениях, но попеременно. (сотовый GSM) 3. Полнодуплексный (full-duplex) Передача одновременно в обе стороны. Протокол – это соглашение о том, как коммуникационные компьютеры DCE (аппаратура окончания канала данных - АКД) и DTE (оконечное оборудование данных –ООД) взаимодействуют друг с другом. Принятием протоколов занимаются организации по стандартизации: • MKKII (CCITT, ITU-T) – 1865г Международный союз электросетей. • ISO – международная организация по стандартизации. ISO разработала эталонную модель открытых систем: OSI – Open System Interconnection (ISO/OSI). • ГОСТ – Р (России) , ГОСТ (по странам бывшего СНГ) • ANSI (American National State Institute) стандартизировала С, С++, ASCII. • EIA – объединение американских производителей электронной аппаратуры. • IEEE – Институт Инженеров по Радиотехнике и Электронике. • ETSI (European Telecommunication State Institute). Примеры применяемых и действующих стандартов: • • • • • • IEEE 802.3 – Ethernet IEEE 802.11 – Wireless Ethernet IEEE 802.16 – WiMax (беспроводной доступ на большой территории). Стандарт GSM Стандарт DECT – цифровой беспроводной телефон. Другие стандарты (текущие и разрабатываемые) Модель ISO/OSI • • • • • (7 уровневая) Цели создания ISO/OSI: 1. стандартизация обмена данных между системами; 2. устранение любых технических препятствий для связи систем; 3. устранение трудностей внутреннего описания функционирования отдельных систем; 4. определение точек взаимодействия для обмена информации между системами; 5. обеспечение разумной отправной точки отхода от стандартов, если они не удовлетворяют всем требованиям. Стандарт ISO состоит из семи уровней: Функции уровней: 1. Физический: a. активация; b. поддержка; c. деактивация физической цепи между DTE (ООД -оконеч.оборудование данных) и DCE (аппаратура окончания канала данных); d. определяет механические и электрические параметры портов (разъемов); 2. Канальный: a. отвечает за передачу данных по каналу; b. синхронизация данных для разграничения потока битов из физического уровня; c. вид представления битов; d. создает определенные гарантии, чтобы данные благополучно принимались; e. управление потоком данных, для того чтобы гарантировать, что DTE не будет перегружен слишком большим количеством данных; f. обнаружение ошибок передачи и обеспечение механизма восстановления, дублирования и ошибок данных. 3. Сетевой: a. Определяет интерфейс DTE в сети пакетной коммуникации b. Определяет связь двух устройств 4. Транспортный: a. обеспечивает интерфейс между сетью передачи данных и верхними тремя уровнями (в месте расположения пользователя); b. Предоставляет пользователю дополнительные возможности получения сервиса определенного качества c. отделяет пользователя от некоторых физических и функциональных аспектов пакетной сети 5. Сеансовый: a. служит интерфейсом пользователя с уровнем транспортных услуг; b. обеспечивает средства организации обмена данными между пользователями, тип синхронизации и управление: i. simplex, halfduplex, fullduplex ii. точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановление при передаче файлов. iii. Аварийное окончание и рестартор. 6. Уровень представления – определяет синтаксис, то есть представление данных, принимает типы данных из прикладного уровня и согласовывает с более низким уровнем (пример: ASCII). 7. Прикладной – занимается поддержкой прикладного процесса конечного пользователя. Литература: Руденков Н.А., Долинер Л.И. Основы сетевых технологий: Учебник для вузов. Екатеринбург: Изд-во Уральского. Федерального ун-та, 2011. – 300 с. 3063, 3062 Баранникова И.В. Б24 Вычислительные машины, сети и системы : модели и методы описания вычислительных систем : учеб. пособие/ И.В. Баранникова, А.Н. Гончаренко. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2017. – 72 с. ISBN 978-5-906846-94-5 Официальное руководство по подготовке к сертификационным экзаменам Cisco CCENT/CCNA: Перев. С англ.- М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2015.-912с.