Курс лекции по компьютерным сетям
Оглавление
Введение................................................................................................ 4
Лекция 1. Обзор и архитектура вычислительных сетей..................... 6
Тема 1. Основные определения и термины...................................... 6
Тема 2. Преимущества использования сетей................................... 8
Тема 3. Архитектура сетей............................................................. 10
Архитектура терминал – главный компьютер........................... 10
Одноранговая архитектура......................................................... 11
Архитектура клиент – сервер...................................................... 12
Выбор архитектуры сети............................................................. 14
Вопросы к лекции........................................................................ 14
Лекция 2. Семиуровневая модель OSI............................................... 16
Тема 1. Взаимодействие уровней модели OSI............................... 16
Тема 2. Прикладной уровень (Application layer).......................... 19
Тема 3. Уровень представления данных (Presentation layer)........ 21
Тема 4. Сеансовый уровень (Session layer).................................... 22
Тема 5. Транспортный уровень (Transport Layer)........................ 23
Тема 6. Сетевой уровень (Network Layer)...................................... 24
Тема 7. Канальный уровень (Data Link)........................................ 26
Тема 8. Физический уровень (Physical Layer)................................ 28
Тема 9. Сетезависимые протоколы................................................ 30
Тема 10. Стеки коммуникационных протоколов........................... 31
Вопросы........................................................................................... 31
Лекция 3. Стандарты и стеки протоколов......................................... 33
Тема 1. Спецификации стандартов................................................. 33
802.1.............................................................................................. 33
802.2.............................................................................................. 33
802.3.............................................................................................. 33
802.4.............................................................................................. 34
802.5.............................................................................................. 35
802.6.............................................................................................. 35
802.7.............................................................................................. 35
802.8.............................................................................................. 35
802.9.............................................................................................. 35
802.10............................................................................................ 36
802.11............................................................................................ 36
802.12............................................................................................ 36
Тема 2. Протоколы и стеки протоколов........................................ 36
Сетевые протоколы...................................................................... 37
Транспортные протоколы........................................................... 37
Прикладные протоколы............................................................... 38
Тема 3. Стек OSI.............................................................................. 38
Тема 4. Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP............ 39
Уровень Приложения................................................................... 40
Уровень транспорта..................................................................... 41
Протокол управления передачей (TCP)...................................... 41
Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP)........................ 42
Межсетевой уровень.................................................................... 42
Протокол Интернета IP................................................................ 42
Адресация в IP-сетях.................................................................... 43
Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP........................ 43
Протокол ICMP............................................................................ 44
Протокол IGMP............................................................................ 44
NDIS.............................................................................................. 44
Уровень сетевого интерфейса...................................................... 44
Вопросы........................................................................................... 45
Лекция 4. Топология вычислительной сети и методы доступа......... 46
Тема 1. Топология вычислительной сети....................................... 46
Виды топологий........................................................................... 46
Общая шина................................................................................. 47
Кольцо.......................................................................................... 48
Звезда............................................................................................ 48
Тема 2. Методы доступа................................................................. 49
CSMA/CD..................................................................................... 50
TPMA............................................................................................ 51
TDMA........................................................................................... 52
FDMA........................................................................................... 53
Вопросы........................................................................................... 54
Лекция 5. ЛВС и компоненты ЛВС.................................................... 56
Тема 1. Основные компоненты....................................................... 56
Тема 2. Рабочие станции................................................................. 57
Тема 3. Сетевые адаптеры.............................................................. 58
Тема 4. Файловые серверы............................................................. 58
Тема 5. Сетевые операционные системы........................................ 60
Тема 6. Сетевое программное обеспечение................................... 60
Тема 7. Защита данных................................................................... 61
Тема 8. Использование паролей и ограничение доступа.............. 61
Тема 9. Типовой состав оборудования локальной сети................ 61
Вопросы........................................................................................... 62
Лекция 6. Физическая среда передачи данных.................................. 64
Тема 1. Кабели связи, линии связи, каналы связи......................... 64
Тема 2. Типы кабелей и структурированные кабельные системы 65
Тема 3. Кабельные системы............................................................ 66
Тема 4. Типы кабелей...................................................................... 67
Кабель типа «витая пара» (twisted pair)..................................... 67
Коаксиальные кабели................................................................... 68
Оптоволоконный кабель.............................................................. 68
Тема 5. Кабельные системы Ethernet.............................................. 69
10Base-T, 100Base-TX................................................................. 69
10Base2......................................................................................... 70
10Base5......................................................................................... 70
Тема 6. Беспроводные технологии................................................. 71
Радиосвязь.................................................................................... 71
Связь в микроволновом диапазоне............................................. 71
Инфракрасная связь..................................................................... 71
Вопросы........................................................................................... 71
Лекция 7. Сетевые операционные системы........................................ 73
Тема 1. Структура сетевой операционной системы...................... 74
Клиентское программное обеспечение........................................ 75
Редиректоры................................................................................. 75
Распределители............................................................................ 75
Имена UNC................................................................................... 76
Серверное программное обеспечение......................................... 76
Клиентское и серверное программное обеспечение................... 76
Выбор сетевой операционной системы....................................... 77
Тема 2. Одноранговые NOS и NOS с выделенными серверами... 78
Тема 3. NOS для сетей масштаба предприятия............................. 80
Сети отделов................................................................................. 80
Сети кампусов.............................................................................. 81
Корпоративные сети.................................................................... 81
Тема 4. Сетевые ОС NetWare фирмы Novell.................................. 82
Назначение ОС NetWare.............................................................. 82
Структурная схема OC................................................................ 82
Сетевая файловая система............................................................ 83
Основные сетевые возможности.................................................. 83
Защита информации..................................................................... 84
Тема 5. Семейство сетевых ОС Windows NT................................. 85
Структура Windows NT............................................................... 85
Сетевые средства.......................................................................... 86
Состав Windows NT..................................................................... 86
Свойства Windows NT................................................................. 87
Области использования Windows NT......................................... 88
Тема 6. Семейство ОС UNIX.......................................................... 88
Программы................................................................................... 90
Ядро ОС UNIX............................................................................. 90
Файловая система......................................................................... 91
Принципы защиты....................................................................... 91
Идентификаторы пользователя и группы пользователей.......... 91
Защита файлов............................................................................. 92
Тема 7. Обзор Системы Linux........................................................ 92
Графический интерфейс пользователя........................................ 93
Работа с сетью.............................................................................. 93
Сетевые файловые системы.......................................................... 94
Почта............................................................................................ 94
Вопросы........................................................................................... 94
Лекция 8. Требования, предъявляемые к сетям................................. 96
Тема 1. Производительность.......................................................... 96
Тема 2. Надежность и безопасность............................................... 97
Тема 3. Прозрачность..................................................................... 98
Тема 4. Поддержка разных видов трафика................................... 99
Тема 5. Управляемость................................................................. 100
Управление эффективностью..................................................... 100
Управление конфигурацией....................................................... 100
Управление учетом использования ресурсов........................... 101
Управление неисправностями.................................................... 101
Управление защитой данных..................................................... 101
Тема 6. Совместимость................................................................. 102
Вопросы......................................................................................... 103
Лекция 9. Сетевое оборудование..................................................... 104
Тема 1. Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card).... 104
Назначение................................................................................. 104
Настройка сетевого адаптера и трансивера.............................. 104
Функции сетевых адаптеров...................................................... 106
Базовый, или физический, адрес............................................... 107
Типы сетевых адаптеров............................................................ 107
Тема 2. Повторители и концентраторы....................................... 109
Планирование сети с хабом....................................................... 111
Преимущества концентратора................................................... 111
Тема 3. Мосты и коммутаторы..................................................... 112
Различие между мостом и коммутатором................................. 113
Коммутатор................................................................................ 114
Коммутатор локальной сети...................................................... 115
Тема 4. Маршрутизатор............................................................... 116
Различие между маршрутизаторами и мостами...................... 117
Тема 5. Шлюзы.............................................................................. 118
Вопросы......................................................................................... 119
Русские термины............................................................................... 120
Английские термины......................................................................... 133
Английские сокращения................................................................... 144
Литература........................................................................................ 153
Введение
Курс лекций по компьютерным сетям базируется на программе «Основы сетевых технологий» В.Г. Олифер, Н.А. Олифер, размещенной по адресу http://www.citmgu.ru/courses/f9101.html.
Курс представляет собой введение в сетевую тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, сетевых компонентов в простой и доступной форме. Здесь приведены виды топологии, используемые для физического соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между информационными системами. Приводятся типы сетевого оборудования, их назначение и принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для организации сетей. Изучаются наиболее популярные сетевые операционные системы, их достоинства и недостатки. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.
Для подготовки курса проработан большой объем информации, расположенной на информационно-поисковых серверах Internet, и использовалась литература, приведенная в списке. Основные термины и определения в лекциях взяты из справочника Якубайтиса «Информационные сети и системы» [1].
В первой лекции даны основные понятия сетевой терминологии, территориальное разделение сетей, понятие информационной и коммуникационной сетей и основные типы архитектуры. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5].
Во второй лекции объясняется передача данных в сети на основе семиуровневой базовой эталонной модели связи открытых систем (OSI). Представлен каждый уровень, его функции и протоколы, используемые на каждом уровне. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5], [7], [11], [12].
Лекция 3 посвящена спецификации стандартов IEEE802. Здесь же дано понятие стеков протоколов и приведены наиболее популярные стеки протоколов. В стеках протоколов перечислены протоколы каждого уровня. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [13], [14], [15].
В четвертой лекции дается понятие топологии, приводятся виды топологий, их достоинства и недостатки, здесь же описаны методы доступа к каналу связи и их использование. Для лекции использовалась информация из [1], [5], [13], [16], [28].
В пятой лекции описаны компоненты локальной вычислительной сети: рабочие станции и серверы, адаптеры, сетевые операционные системы, коммуникационные каналы, сетевое программное обеспечение и др. компоненты. Даны типы серверов. При подготовке большей частью использовалась информация из [1], [2], [5], [11], [13].
В шестой лекции даны понятия физической среды передачи данных, виды сред. Перечислены типы кабелей и описано назначение кабельной структурированной системы. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29].
Лекция седьмая посвящена сетевым операционным системам, их назначению, перечислены их функции, приведены популярные СОС (NetWare фирмы Novell, Windows NT фирмы Microsoft, UNIX фирмы Bell Laboratory), их структура и применение. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [9], [11], [21].
В лекции восьмой описаны требования, предъявляемые к сетям: производительность, надежность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка трафика, управляемость, защита данных, совместимость. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [4], [5], [11], [13], [16]
В лекции девятой описано сетевое оборудование, предназначенное для передачи данных на всех уровнях модели OSI. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [22], [28], [30], [31],[32].
«Курс лекций по компьютерным сетям» предназначен для курсантов, студентов и преподавателей высших учебных заведений.