еречень вопросов для зачета по дисциплине Компьютерные сети и сетевое программное обеспечение для специальности 140613
1) Понятие компьютерная сеть. Применение компьютерных сетей: достоинства и недостатки.
Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование).
Преимущества, связанные с применением компьютерных сетей:· возможность совместного использования периферийных устройств (таких как сканеры, принтеры, Web-камеры и т.д.);· повышение эффективности и скорости обработки информации в группе сотрудников;· обеспечение совместного доступа к Internet;· быстрое получение доступа к корпоративным хранилищам информации (базы данных, носители на магнитных лентах).
Использование компьютерных сетей несет потенциальную угрозу безопасности для данных, передаваемых по этим сетям, существует также опасность “паралича” деятельности всей фирмы в случае нарушения работоспособности сети. Однако преимущества “с головой” перевешивают недостатки. В настоящее время сетевые технологии исключительно надежны, а угроза безопасности возникает лишь в том случае, если компьютеры подключены к Internet.
2) Эволюция вычислительных систем и компьютерных сетей. Основные этапы: достоинства и недостатки
Компьютерные сети (или сети передачи данных) – это логический результат эволюции двух важ-нейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникацион-ных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределённых вычисли-тельных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассмат-риваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования данных, получившие развитие в телекоммуникационных системах.
Можно выделить в среднем пять основных этапов эволюции вычислительных систем:
1. Системы пакетной обработки данных. 50-е гг. – компьютеры были большие, громоздкие и дорогие, предназначались для небольшого числа избранных пользователей и не были предназначены для инте-рактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.
2.По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые уже позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени (это, по сути, был прообраз современной сети). В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером.
3. Появление глобальных сетей. Возникла потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Началось всё с решения более простой задачи доступа к компью-теру с терминалов, удалённых от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соеди-нялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочис-ленным пользователям получать удалённый доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных ком-пьютеров класса суперЭВМ.
4. Появление локальных сетей. Начало 70-х гг. – в результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Теперь десяток мини-компьютеров, имея ту же стоимость, что и один мэйнфрейм, решали некоторые задачи быстрее. Локальные сети (LAN) – это объединения компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более про-тяжённые размеры, например, несколько десятков километров.
5. Создание стандартных технологий локальных сетей (сетевых технологий). Середина 80-х годов – утвердились технологии Ethernet, Token Ring, Token Bus, FDDI. Мошным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры, которые стали идеальными элементами для построения сетей: с одной стороны, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевого ПО, а с другой – явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов.
3) Классификация компьютерных сетей.
LAN (Local Area Network) - локальная вычислительная сеть, самый распрастраненный тип вычислительных сетей, встречается в жилых домах, в конторах, в игротеках в офисах мелких и крупных компаний и т. д.. Отличается от всех последующих простотой создания и администрирования, то есть мелкому офису при небольшом торговом центре не обязательно нанимать на работу системного администратора чтобы он следил за локальной сеткой и в случае неисправности начинал ее исправлять, это лишнее. Тем более что если куплено хорошее оборудование, то сеть будет работать устойчиво. Существует так же одна небольшая подгруппа LAN - HAN (Home Area Network), домашняя вычислительная сеть. Так изредка называют домашние компьютерыне сети. Данный термин применим к сетям, созданным между домашними компьютерами. LAN по определению больше походит как обобщающий термин: компьютерные сети офисов и домов. Принципиально между LAN и HAN нет совершенно никакой разницы.
MAN (Metropolitan Area Network) - это городская вычислительная сеть. Состоит из провайдеров - поставщиков сети и обычных пользователей - клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. Такие сети, на данный момент, у нас встречаются довольно редко. Зарубежом создание таких сетей уже давно и плодотворно практикуется.
WAN (Wide Area Network) - это глобальная (мировая, региональная) вычислительная сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соеденены в единое целое. Иными словами, WAN - это по сути тот же Интернет, но о нем немного позже.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.
Региональная сеть — сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона.
Глобальная сеть — сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств.
4) Простейшая сеть из двух ПК: варианты создания, достоинства и недостатки каждого варианта.
Вырианты создания:
Вариант 1.Создается локальная сеть без использования роутера или маршрутизатора.
Маршрутизатор – это особое устройство, необходимое в первую очередь для определения дальнейшего пути данных и информации, посланных в интернет. Пользователь интернета указывает адрес, по которому необходимо направить информацию, данные поступают на маршрутизаторы.
Если при создании домашней сети компьютеров не использовать маршрутизатор, то подключение к интернету осуществляется через один из компьютеров, так называемый шлюз. Это достаточно экономичный вариант создания компьютерной сети, но он имеет существенный недостаток, так как все завязано на работе одного базового компьютера. Если не работает шлюз, то не работает и вся сеть.
Вариант 2.Создание домашней сети с использованием маршрутизатора.
Наличие этого устройства позволяет создать автономную работу каждого из домашних компьютеров и устройств. Объединять их будет маршрутизатор. Недостатком этого варианта, так же как и в первом случае является наличие проводов, соединяющих все устройства, включая и маршрутизатор. В таком варианте создания сети необходимо тщательно продумывать места размещения компьютерной техники в квартире, при этом часто встает дополнительный вопрос об установке кабель-каналов для проводов, соединяющих технику.
Вариант 3.Создание домашней сети на основе Wi-Fi. Этот вариант позволяет освободить вашу квартиру от нагромождения множества лишних проводов и кабелей.
Действия:
1. Установить сетевые карты в компьютеры и установить на них драйвера.
2. Соединить компьютеры патч-кордом (при включенных компьютерах на сетевых карточках должна загореться лампочка).
3. Настроить сетевые карты на обоих компьютерах:
(Настройка приводится для Windows XP, для выполнения данных действий необходимо обладать правами администратора) нажмите Пуск-Настройка-Сетевые подключения-Подключение по локальной сети-
правой к.мыши-Свойства -> Протокол Интернета TCP/IP - Свойства:
на одном из компьютеров устанавливаем:
IP-адрес 192.168.0.1 маска подсети 255.255.255.0,
на другом 192.168.0.2 подсети 255.255.255.0,
сохраняем.
4. Для того чтобы вы смогли видеть другой компьютер в «Сетевом окружении» надо задать обоим компьютерам одинаковое название рабочей группы. На «Мой компьютер» щелкаем правой к.мыши-Свойства-Имя компьютера, далее клавиша «Изменить» и в поле «Рабочая группа» набрать MSHOME (или любое другое имя; имена компьютеров должны быть разными), нажать ОК и перезагрузиться.
Как проверить установлено ли соединение, «видят» ли компьютеры друг друга:
Нажимаем Пуск-Выполнить, набираем
ping 192.168.0.1 -t (если делаем это на компьютере с адресом 192.168.0.2) или
ping 192.168.0.2 -t (если делаем это на компьютере с адресом 192.168.0.1)
если после этого пошли строчки «Ответ от …», значит компьютеры «видят» друг друга.
5) Проблемы физической передачи данных: кодирование и топология физических связей.
Даже при рассмотрении простейшей сети, состоящей всего из двух машин, можно увидеть многие проблемы, присущие любой вычислительной сети, в том числе проблемы, связанные с физической передачей сигналов по линиям связи, без решения которой невозможен любой вид связи.
В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием. Существуют различные способы кодирования двоичных цифр 1 и 0, например, потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю - другой, или импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.
Аналогичные подходы могут быть использованы для кодирования данных и при передаче их между двумя компьютерами по линиям связи. Однако эти линии связи отличаются по своим электрическим характеристикам от тех, которые существуют внутри компьютера. Главное отличие внешних линий связи от внутренних состоит в их гораздо большей протяженности, а также в том, что они проходят вне экранированного корпуса по пространствам, зачастую подверженным воздействию сильных электромагнитных помех. Все это приводит к значительно большим искажениям прямоугольных импульсов (например, «заваливанию» фронтов), чем внутри компьютера. Поэтому для надежного распознавания импульсов на приемном конце линии связи при передаче данных внутри и вне компьютера не всегда можно использовать одни и те же скорости и способы кодирования. Например, медленное нарастание фронта импульса из-за высокой емкостной нагрузки линии требует передачи импульсов с меньшей скоростью (чтобы передний и задний фронты соседних импульсов не перекрывались и импульс успел дорасти до требуемого уровня).
В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование дискретных данных, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, - модуляцию. При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает имеющаяся линия связи.
Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого. При организации взаимодействия модулей внутри компьютера эта проблема решается очень просто, так как в этом случае все модули синхронизируются от общего тактового генератора. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.
Задачи надежного обмена двоичными сигналами, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, а в глобальных сетях - аппаратура передачи данных, к которой относятся, например, устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигналов, - модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять некоторые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны, как правило, на работу с определенной передающей средой - коаксиальным кабелем, витой парой, оптоволокном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электрическими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.
6) Адресация в сетях. Схемы адресации. Подходы к адресации: распределенное решение, централизованное решение (DNS).
При объединении в сеть нескольких компьютеров решается проблема их адресации. По количеству адресуемых компьютеров адреса можно классифицировать следующим образом:
а) уникальный адрес – используется для идентификации отдельных компьютеров сети;
б) групповой адрес – идентифицирует сразу несколько компьютеров, поэтому данные, помеченные групповым адресом, доставляются каждому из узлов, входящих в группу;
в) широковещательный адрес – данные, направленные по такому адресу должны быть доставлены всем узлам сети;
г) в новой версии протокола IPv6 определён адрес произвольной рассылки, который, так де как и групповой адрес, задаёт группу адресов, однако данные, посланные по этому адресу, должны быть доставлены не всем адресам данной группы, а любому из них (но только одному!).
Ареса могут быть числовыми и символьными. Символьные адреса (имена) предназначены для запоминания людьми и обычно несут смысловую нагрузку.
Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.
К адресу компьютера (узла сети) предъявляют следующие требования:
1.Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.
2.Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.
3.Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей.
4.Адрес должен быть удобным для пользователя, следовательно, иметь символьное представление
5.Адрес должен иметь компактное представление.
Так как все эти требования трудно уместить в рамки одной схемы адресации, то используют несколько схем, т. е. компьютер одновременно имеет несколько адресов.
Выделяют три типа адресов и, соответственно, три системы адресации:
а) Машинный адрес (МАС-адрес) – предназначен для однозначной идентификации компьютеров в локальных сетях, поэтому им обладают абсолютно все устройства, способные связываться с сетью. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются делать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатиричного числа, например А234B7BC. При задании МАС-адресов не требуется выполнение ручной работы, так как они обычно встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, поэтому их и называют машинными или аппаратными адресами.
б) IP-адрес. IP-адреса имеют фиксированный и компактный формат, предназначенный для использования в больших сетях. В этих адресах поддерживается двухуровневая иерархия, т. е. адрес делится на старшую часть (номер сети) и младшую часть (номер узла). Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями на основании номера сети, а номер узла используется уже после доставки сообщения в нужную сеть. IP-адреса записываются в виде четырёх десятичных чисел, разделённых точками, соответственно состоят из четырёх байт. Максимальное количество IP-адресов: (28)4 = 232 = 109 = 1 000 000 000. Это в протоколе IPv4. Существует также протокол IPv6, где адресов примерно 248.
в) Доменный адрес (символьный адрес или имя) – это адрес, предназначенный непосредственно для запоминания людьми и несёт смысловую нагрузку. Составляющие доменного адреса также разделяются точкой. Доменный адрес может иметь иерархическую структуру. В этом случае составляющие адреса перечисляются в следующем порядке: простое имя конечного узла, имя группы узлов, имя более крупной группы поддомена и так до имени домена самого высокого уровня. Пример: www.mstu.edu.ru.
7) Технология Ethernet. Основные характеристики. Алгоритм метода случайного доступа к среде (протокол CSMA/CD).
Технология Ethernet является на сегодняшний день одной из самых распространённых технологий, используемых в локальных сетях. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в несколько миллионов (около пяти), общее количество компьютеров, являющихся пользователями данной технологии – около 50 млн.
Топология. В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина, когда все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.
Способ коммутации. Что касается коммутации, то в технологии Ethernet используется дейтаграммная коммутация пакетов. Т. е. при такой передаче соединение не устанавливается, и все передаваемые пакеты продвигаются независимо друг от друга на основании одних и тех же правил. Каждый отдельный пакет рассматривается сетью как совершенно независимая единица передачи – дейтаграмма.
Адресация. Каждый компьютер (точнее сетевой адаптер) имеет уникальный аппаратный адрес (МАС-адрес). Адрес Ethernet является числовым, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки.
Кодирование. Адаптеры Ethernet работают с тактовой частотой 20 МГц, передавая в среду прямоугольные импульсы, соответствующие единицам и нулям данных компьютера. Когда начинается передача кадра, то все его биты передаются в сеть с постоянной скоростью 10 Мбит/с (т. е. каждый бит передаётся за два такта). Эта скорость определяется пропускной способностью линии связи в сети Ethernet.
Надёжность. Для повышения надёжности передачи данных Ethernet используется стандартный приём – подсчёт контрольной суммы и передача её в концевике кадра. Если принимающий адаптер путём повторного подсчёта контрольной суммы обнаруживает ошибку в данных кадра, то такой кадр отбрасывается. Повторная передача кадра протоколом Ethernet не выполняется, эта задача должна решаться другими технологиями, например, протоколом TCP в сетях TCP/IP.
В Ethernet для доступа к среде передачи данных используется метод CSMA/CD – метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий. Суть опознавания несущей: чтобы получить возможность передавать кадр, интерфейс-отправитель должен убедиться, что разделяемая среда свободна, а это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая называется также несущей частотой. Если среда свободна, то узел начинает передачу кадра.
Однако механизм прослушивания среды не гарантирует исключения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом произошла коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации. Коллизия – это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для того чтобы корректно обрабатывать коллизии, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется факт обнаружения коллизии. После этого обнаружившая коллизию передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение короткого случайного интервала времени. Затем она может снова предпринять попытку захвата среды и передачи кадра.
Что касается спецификаций физической среды, то исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие задействовать различные среды передачи данных. Для любой спецификации физической среды технологии Ethernet 10 Мбит/с метод доступа CSMA/CD и все временные параметры остаются одними и теми же.
8) Структуризация сети: физическая и логическая структуризация.
Физическая структура сети предусматривает выбор архитектурно-планировочных и технологических решений, и, в большинстве случаев, эти решения можно разбить на три типа:
Решения для отдельно стоящих зданий рассматриваются при проектировании и внедрении структурированных кабельных систем (СКС).Территориальные решения; фактически это предоставление операторами связи различных каналов и подбор канального оборудования.
Решения для группы зданий (кампусные/домашние сети) – это случай интеграции двух вышеперечисленных вариантов.
Логическая структура сети
Из-за шумихи вокруг систем третьего и четвертого уровня можно легко забыть, что коммутация второго уровня никуда не исчезла, а устройства второго уровня далеко не устарели. На самом деле, они по-прежнему остаются весьма и весьма полезными на уровне рабочих групп и могут служить в качестве эффективных связующих звеньев между многосегментными рабочими группами и магистралями в крупных корпоративных сетях. Все зависит от таких факторов, как число пользователей и объем трафика. При правильной конфигурации сети вы вполне можете обходиться имеющимися устройствами второго уровня еще довольно долго.
9) Сетевое оборудование: сетевые адаптеры, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Назначение, функции и технические характеристики.
Сетевые адаптеры предназначены для сопряжения сетевых устройств со средой передачи с соответствии с принятыми прасилами обмена информацией. Сетевым устройством может быть компьютер пользователя, сетевой сервер, рабочая станция и т.д. Набор выполняемых адаптером функций зависит от конкретного сетевого протокола. Ввиду того, что сетевой адаптер и в физическом, и в логическом смысле находится между устройством и сетевой средой, его функции можно разделить на функции сопряжения с сетевым устройством и функции обмена с сетью. Количественный и качественный состав функций сопряжения с сетевым устройством определяется его назначением и функциональной схемой. Если в качестве сетевого устройства выступает компьютер, то связь с сетевой средой можно реализовать двумя способами: через системную магистраль (шину) или через внешние интерфейсы (последовательные или параллельные порты). Наиболее распространенным является способ сопряжения через шину (в основном ISA или PCI). При этом адаптер буферизует данные, поступающие с системной магистрали, и вырабатывает внутренние управляющие сигналы.
Сетевой коммутатор (жарг. свич, свитч от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Маршрутизатор или роутер— сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.
Сетевой шлюз— аппаратный маршрутизатор или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы (например, локальной и глобальной).
10) Открытая система. Модель ISO/OSI. Уровни модели OSI.
На основе многоуровневого подхода была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых систем. Т. е. средства сетевого взаимодействия представлены в виде иерархически организованного множества модулей. Модули нижнего уровня решают вопросы, связанные с надёжной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку между двумя соседними узлами и в пределах все сети. На самом верхнем уровне работают модули, предоставляющие доступ к различным прикладным службам.
Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в различных узлах, называются протоколом. Совокупность всех протоколов, достаточных для организации взаимодействия в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Правила взаимодействия соседних уровней, находящихся в одном узле, называются интерфесом.
В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации и в частности ISO разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Эта модель сыграла значительную роль в развитии компьютерных сетей.
Открытая система – это система, построенная в соответствии с открытыми (общедоступными) спецификациями, соответствующими стандартам, принятым в реузльтате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами; т. е. открытая система – это свободно доступная информация по всем параметрам вычислительной сети.
Модель OSI опреляет уровни взаимодействия открытых систем, даёт стандартные названия уровням и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней.
 |
1. Физический уровень – отвечает за передачу бит по физическим каналам. На этом уровне учитываются: тип канала связи (коаксиал, витая пара, оптоволокно или радиоволна); характеристики физической среды (полоса пропускания, помехозащищённость, волновое сопротивление); характеристики электрических сигналов (уровни напряжения и тока, крутизна фронтов импульсов, тип кодирования и скорость передачи сигнала). Функции физического уровня реализуются во всех сетевых устройствах. В компьютере функции физического уровня реализуются сетевым адаптером (сетевой картой).
2. Канальный уровень – выполняет две функции: проверка доступности среды передачи (обязательная функция) и обнаружение и коррекция ошибок (необязательная функция). Этот уровень обеспечивает доставку сообщений только между двумя узлами в сети с базовой топологией (кольцо, звезда или общая шина). В компьютере функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевой карты и драйвера.
етевой уровень– служит для организации единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. Главная задача уровня – выбор правильного маршрута (маршрутизация). Также сетевой уровень реашет задачу согласования разных технологий, создаёт барьеры на пути нежелательного трафика. Поддерживает два вида протоколов: сетевые (для реализации продвижения пакетов через сеть) и протоколы маршрутизации (для сбора информации о топологии межсетевых соединений). На канальном и физическом уровнях сообщение чаще называется кадром или дейтаграммой, а на сетевом уровне – пакетом.
4. Транспортный уровень – обеспечивает передачу данных с заданной степенью надёжности. Имеет пять характеристик: срочность сообщения, возможность восстановления прерванной связи, наличие средств мультиплексирования сообщений (объединение нескольких сообщений в одно и обратно), способность обнаружения ошибок, исправление ошибок (путём повторной пересылки пакета).
Протоколы четырёх нижних уровней (физического, канального, сетевого и транспортного) называются транспортной подсистемой или сетевым траспортом, т. к. они решают задачу транспортировки с заданием уровня качества. Остальные три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
5. Сеансовый уровнь – обспечивает управлением диалогом, т. е. фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации (вставка контрольных точек в длинные сообщения), чтобы в случае отказа начать передачу с последней контрольной точки.
6. Представительный уровень– осуществляет контроль за формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом её содержание. Например, преодолевает синтаксические различия в представлениях данных, различия в кодах символов. Выполняет шифрование и дешифрование данных.
7. Прикладной уровень– это, по сути, набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи получают доступ к разделяемым ресурсам (принтерам, файлам, гипертекстовым Web-страницам и пр.)
Три нижних уровня (физический, канальный, сетевой) являютсясетезависимыми,т. е. их протоколы тесно связаны с технической реализацией сети и коммуникационным оборудованием. Переход на оборудование другой технологии означает полную смену этих протоколов.
Три верхних уровня (сеансовый, представительный, прикладной) являются сетенезависимыми, т. е. мало зависят от технической реализации сети, на них работают сетенезависимые протоколы.
Транспортный уровень является промежуточным. Он скрывает детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позваоляет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств.
11) Стандартные стеки коммуникационных протоколов. Стек TCP/IP.
Наиболее известными стеками протоколов являются: стек протоколов OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB.
Стек TCP/IP. Был разработан по инициативе Министерства обороны США. Изначально создавался для Интернета, поэтому имеет много особенностей, дающих ему преимущество перед другими протоколами, когда речь идёт о необходимости построения сетей, включающих глобальные связи. Особенности стека:
1) способность фрагментировать пакеты;
2) гибкая система адресации (позволяет проще, чем другие протоколы, включать в составную сеть сети разных технологий);
3) экономное использование широковещательных рассылок (широковещательная рассылка означает, что сообщение от одного компьютера пойдёт на все остальные компьютеры, следовательно, будет засорение трафика; в TCP/IP это устранено)
Недостатки стека:
1) высокая сложность настройки;
2) высокие требования к ресурсам. Мощные функциональные возможности стека TCP/IP требуют для своей реализации больших вычислительных затрат. Гибкая система адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети разнообразных централизованных служб типа DNS, DHCP. Каждая из этих служб направлена на облегчение администрирования сети, но в то же время сама требует пристального внимания со стороны администраторов.
12) Характеристики вычислительных систем. Понятие QoS.
Возможности ЭВМ определяются такими характеристиками, как операционные ресурсы, емкость памяти, быстродействие, производительность, надежность и стоимость.
QoS (англ. Quality of Service — качество обслуживания) — этим термином в области компьютерных сетей называют вероятность того, что сеть связи соответствует заданному соглашению о трафике, или же, в ряде случаев, неформальное обозначение вероятности прохождения пакета между двумя точками сети.
Для большинства случаев качество связи определяется четырьмя параметрами:
Полоса пропускания (Bandwidth), описывает номинальную пропускную способность среды передачи информации, определяет ширину канала. Измеряется в bit/s (bps), kbit/s (Kbps), Mbit/s (Mbps), Gbit/s (Gbps).
Задержка при передаче пакета (Delay), измеряется в миллисекундах.
Колебания (дрожание) задержки при передаче пакетов — джиттер.
Потеря пакетов (Packet loss). Определяет количество пакетов, потерянных в сети во время передачи.
13)14)Линии связи. Классификация ЛС. Характеристики ЛС.
Проводные линии связи:
Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи.
Кабельные линии связи:
Кабельные линии связи имеют довольно сложную структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. В компьютерных сетях используются три типа кабелей.
Витая пара (twisted pair) — кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.
Коаксиальный кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.
Кабельные оптоволоконные каналы связи. Оптоволоконный кабель (fiber optic) – это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.
Беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи) каналы передачи данных:
Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.
15) Технология Token Ring. Основные характеристики. Алгоритм метода доступа к среде. Форматы кадров. Физический уровень технологии.
Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 году. В 1985 году комитет IEEE 802 разработал для этой технологии стандарт 802.5. Долгое время IBM использовала технологию Token Ring как свою основную сетевую технологию построения локальных сетей. Однако в последнее время в продукции компании IBM всё чаще доминируют представители семейства Ethernet.
Сети Token Ring работают с двумя скоростями передачи данных – 4 и 16 Мбит/с. Базовой топологией технологии Token Ring является «кольцо». Смешение в одном кольце рабочих станций, работающих на разных скоростях, не допустимо.
В технологии Token Ring используется маркерный способ доступа (или метод детерминированного доступа). Он основан на использовании кадра специального формата, который обычно называется маркером доступа или токеном. Компьютер имеет право пользоваться разделяемой средой и передавать в неё данные только тогда, когда он владеет токеном.
Получив маркер (или токен), рабочая станция анализирует его и если у неё отсутствуют данные для передачи, то продвигает токен к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении токена (маркера) изымает его из кольца и тем самым, получив маркер, получает и право доступа к физической среде для передачи своих данных. Затем эта станция выдаёт в кольцо последовательно по битам кадр данных, которые необходимо передать. Этот кадр снабжается адресами приёмника и источника.
Передаваемые данные проходят по кольцу всегда строго в одном направлении от одной станции к другой. Все станции кольца ретранслируют кадр побитно. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приёма. Станция, выдавшая этот кадр данных в кольцо, получив его с подтверждением приёма, изымает свой кадр из кольца и передаёт в сеть новый маркер (токен), давая возможность другим станциям передавать свои данные.
Время владения токеном (маркером) ограничено, после истечения этого срока компьютер обязан прекратить передачу собственных данных и передать токен далее по кольцу другому компьютеру. Рабочая станция может успеть передать за время удержания токена один или несколько кадров в зависимости от размера кадров и времени удержания токена. Обычно время удержания токена по умолчанию равно 10 мс. Максимальный размер кадра в сетях, поддерживающих скорость передачи данных 4 Мбит/с, как правило, равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с – 16 Кбайт.
Помимо основного кольца в сетях Token Ring может поддерживаться и другая топология – «звезда»: если в узлы кольца поместить концентраторы, а к ним уже подключать рабочие станции. Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Концентраторы в сети могут быть активными и пассивными (MAU и MSAU). Пассивный концентратор (MSAU) просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный концентратор не выполняет. Роль усилителя сигналов в этом случае выполняет непосредственно сетевой адаптер. Активный же концентратор (MAU) уже выполняет функцию регенерации сигналов и поэтому его можно назвать повторителем.
Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабеля: экранированную витую пару (STP типа 1), неэкранированную витую пару (UTP категории 3 и категории 6), а также волоконно-оптический кабель.
- При использовании экранированной витой пары STP типа 1 допускается объединять в кольцо до 260 станций. Длина сегмента от концентратора до рабочей станции составляет 100 м. Длина сегмента между концентраторами составляет 730 м (если они активные) и 100 м (если они пассивные).
- При использовании неэкранированной витой пары UTP категории 3 допускается объединять в кольцо до 72 станций. Длина сегмента от концентратора до рабочей станции составляет 45 м. Длина сегмента между концентраторами составляет 365 м (если они активные) и 45 м (если они пассивные).
16) Технология FDDI. Основные характеристики. Алгоритм метода доступа к среде. Стек протоколов. Особенности передачи асинхронного трафика.
Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface – распределённый интерфейс передачи данных по оптоволокну) – это первая технология локальных сетей, в которой в качестве среды передачи данных стал применяться волоконно-оптический кабель. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring. Однако в FDDI основные идеи технологии Token Ring ещё более развиты и усовершенствованы. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой следующие цели:
1)повысить скорость передачи данных до 100 Мбит/с;
2)повысить отказоустойчивость сети за счёт стандартных процедур восстановления её после отказов различного рода – повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения помех на линии и т. п.;
3)максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафика.
Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец (топология – «двойное кольцо»), которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец – это основное средство повышения отказоустойчивости в сети FDDI. Рабочие станции и концентраторы сети могут быть подключены либо к одному, либо к обоим кольцам сразу (одиночное или двойное подключение, соответственно). Как правило (хотя и не обязательно), концентраторы имеют двойное подключение, а станции – одиночное. Чтобы устройства легче было правильно присоединять к сети, их разъёмы маркируются. Разъёмы типа А и В должны быть у устройств с двойным подключением; разъём М (Master) имеется у концентратора для одиночного подключения к станции, а у станции ответный разъём имеет тип S (Slave).
В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного кольца, этот режим называется сквозным или транзитным. Вторичное кольцо в этом режиме не используется.
В случае какого-либо отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется с вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется режимом свёртывания колец. Операция свёртывания производится средствами концентраторов или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (против часовой стрелки), а по вторичному – в обратном (по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключёнными к приёмникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.
Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов её элементов. При множественных же отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.
В сети FDDI, так же как и в сети Token Ring поддерживается маркерный метод доступа. Он основан на использовании кадра специального формата, который обычно называется маркером доступа или токеном. Компьютер имеет право пользоваться разделяемой средой и передавать в неё данные только тогда, когда он владеет токеном. Отличия в методах доступа состоят в том, что в сети FDDI время удержания токена одной рабочей станцией не является постоянной величиной (как в сети Token Ring). Это время зависит от загрузки кольца – при небольшой загрузке оно растёт, а при перегрузках может снижаться до нуля. Однако это действует лишь в случае асинхронного трафика. Для синхронного же трафика время удержания токена по-прежнему остаётся фиксированной величиной.
В сети FDDI поддерживается скорость передачи данных 100 Мбит/с, частота 125 МГц. Каждая рабочая станция в сети является ещё и повторителем сигнала, поэтому сигнал многократно усиливается, за счёт чего увеличивается и общая протяжённость сети – до 100 км. При использовании многомодового оптоволокна максимальная длина между узлами – 2 км, при использовании одномодового оптоволокна –
10-40 км. Максимальное число рабочих станций с двойным подключением в кольце – 500.
Технология FDDI разрабатывалась для ответственных участков сетей – на магистральных соединениях между крупными сетями, например сетями зданий, а также для подключения к сети высокопроизводительных серверов. Поэтому главным для разработчиков было обеспечить высокую скорость передачи данных, отказоустойчивость и большие расстояния между узлами в сети. Все эти цели были достигнуты. В результате технология FDDI получилась очень качественной, но и весьма дорогой. Основная область применения FDDI – это магистрали сетей, состоящих из нескольких зданий, а также сети масштаба крупного города (то есть сети класса MAN).
17) IP-адресация. Классы IP-адресов. Автоматизация назначения IP-адресов.
IP-адреса (сетевые адреса) – это основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передаёт пакеты между сетями. IP-адреса имеют фиксированный и компактный формат, предназначенный для использования в больших сетях. В этих адресах поддерживается двухуровневая иерархия, т. е. адрес делится на старшую часть (номер сети) и младшую часть (номер узла). Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями на основании номера сети (т. е. по номеру сети назначения каждый очередной маршрутизатор находит IP-адрес следующего маршрутизатора и т. д.), а номер узла используется уже после доставки сообщения в нужную сеть.
· Если IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он называется неопределённым
· Если в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел-отправитель.
· Если IP-адрес состоит только из единиц, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такой адрес называется ограниченным широковещательным (ограниченным – потому что за пределы данной сети пакет не выйдет).
· Если в поле номера узла стоят все единицы, то пакет с таким адресом рассылается всем узлам сети, номер которой указан в адресе назначения. Такой тип адреса называется широковещательным.
· IP-адрес, первый байт которого равен 127 (127.х.х.х) называется адресом обратной петли.
Также, говоря об IP-адресах, важно отметить тот факт, что все IP-адреса делятся на пять классов: A, B, C, D, E. Три из них – А, В и С – используются для адресации сетей, а два – D и Е – имеют специальное назначение. Признаком, на основании которого IP-адрес относится к тому или иному классу, являются значения нескольких первых битов адреса.
· Класс А – адрес начинается с двоичного нуля. Номер сети занимает один байт, а номер узла – три. Сети класса А имеют номера от 1 до 126. Значение 0 первого байта не используется, а значение 127 зарезервировано для специальных целей. Сетей класса А сравнительно немного, зато количество узлов в них достигает 224.
· Класс В– первые два бита имеют значение 10. Под номер сети отводится два байта и под номер узла тоже два байта. Сети класса В имеют номера от 128.0 до 191.255. Сетей класса В больше, чем класса А, однако размеры из меньше. Максимальное количество узлов – 216.
· Класс С– первые три бита имеют значение 110. Под номер сети отводится три байта, под номер узла – один байт. Сети класса С имеют номера в диапазоне от 192.0.0 до 223.255.255 Сети класса С наиболее распространены и имеют наименьшее максимальное число узлов – 28.
· Класс D– адрес начинается с битовой последовательности 1110. Это особый групповой адрес. Адреса классов А, В и С являются индивидуальными, т. к. используются для идентификации отдельных узлов сети, а групповой адрес идентифицирует группу узлов, которые в общем случае могут принадлежать разным сетям. Если в пакете в качестве адреса назначения указывается IP-адрес класса D, то пакет дожжен быть доставлен всем узлам, которые входят в группу.
· Класс Е– адрес начинается с последовательности 11110. Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.
Для нормальной работы сети каждому сетевому интерфейсу компьютера и маршрутизатора должен быть назначен IP-адрес. В рамках локальной сети ручное назначение IP-адресов является весьма трудоёмким. Автоматизировать процесс назначения IP-адресов может протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол динамического конфигурирования хостов.
Протокол DHCP работает в соответствии с моделью клиент-сервер. Во время старта системы компьютер, являющийся DHCP-клиентом, посылает в сеть широковещательный запрос на получение IP-адреса. DHCP-сервер откликается и посылает сообщение-ответ, содержащее IP-адрес и некоторые другие конфигурационные параметры.
При этом сервер DHCP может работать в трёх различных режимах:
1)Ручное назначение статических адресов
2)Автоматическое назначение статических адресов
3)Автоматическое распределение динамических адресов.
18) Настройка Windows XP для работы в LAN.
Для начала, нам нужно убедиться, что все провода подключены верно, о чем нам скажет появившееся активное подключение по локальной сети в меню Панель управления - Сетевые подключения.
В случае отсутствия подключения, проверьте, правильно ли обжаты патч-кабеля, а также включен ли свитч в розетку. Итак, иконка компьютеров загорелась, что дает нам возможность приступить к настройке.
Выбираем активное сетевое подключение и жмем на него правой клавишей мыши - Свойства.
подключением, в котором мы должны выбрать Протокол Интернета (TCP/IP) и нажать кнопку Свойства.
По-умолчанию, все сетевые настройки недоступны (они определяются автоматически, что нам не подходит) - включаем переключатель Использовать следующий IP-адрес, после чего становятся доступны к редактированию поля ниже.
Первое поле IP-адрес должно указать системе виртуальный сетевой адрес компьютера (это как ваш домашний адрес в компьютерном мире), вводим следующие значения: 192.168.1.* - где * является любым целым числом от 1 до 255. Удобно задавать данные значения по порядку, чтобы в будущем не путаться с адресами компьютеров в офисе или дома.
Следующее поле, необходимое к заполнению Маска подсети - в нашем случае она едина для всех компьютеров нашей локальной сети: 255.255.255.0
Остальные поля оставляем пустыми - обычно они используются для создания компьютера-шлюза Интернета, управления почтовыми записями и так далее. Жмем ОК и повторяем те же действия на всех остальных компьютерах.
После того, как IP-адреса и маски подсети заданы на всех компьютерах, нам необходимо присвоить каждому из них уникальное имя и единую рабочую группу. Это достаточно просто и быстро. Для этого нам необходимо отыскать на рабочем столе значок Мой компьютер и зайти в его Свойства, кликнув по нему правой клавишей мыши и выбрав соответствующий пункт в появившемся контекстом меню. В открывшемся окне перейдите во вкладку Имя компьютера.
Можете ознакомиться с текущим именем, после чего жмите кнопку Изменить.
В поле ввода имени компьютера задайте уникальное желаемое имя, например PK1 или OFFICE4. Ниже можете увидеть два поля, из которых нас интересует лишь второе рабочая группа: задаем единое для всех компьютеров, подключенных в сеть, имя, например MYGROUP. Сохраняем все изменения и перезагружаем каждый компьютер. Наша локальная сеть настроена, необходимо ее проверить установлено ли соединение, «видят» ли компьютеры друг друга:
Нажимаем Пуск-Выполнить, набираем
ping 192.168.0.1 -t (если делаем это на компьютере с адресом 192.168.0.2) или
ping 192.168.0.2 -t (если делаем это на компьютере с адресом 192.168.0.1)
если после этого пошли строчки «Ответ от …», значит компьютеры «видят» друг друга.
19) Методы коммутации. Коммутация каналов, пакетов.
4) Анализ сетевой работы ПК. Программы и сетевые команды.
5) Виртуальные локальные сети. Способы создания VLAN.
6) Способы организации доступа в Интернет.
7) Методы удаленного администрирования. Технология Wake-on-LAN.
8) Построение системы комплексной защиты информации.
9) Беспроводные сети. Технологии Radio Ethernet, Wi-Fi, WPA.
10) Методика поиска и устранения неисправностей в компьютерных сетях.
11) Монтаж коннекторов RJ-45 на кабель UTP5e.
12) Сеть из двух компьютеров. Организация общего доступа к ресурсам.
13) Сетевой адаптер: назначение, устройство, принцип работы, установка и настройка.
14) ADSL-модем: назначение, устройство, принцип работы, установка и настройка.
15) Сетевые команды и утилиты. Принцип работы.