КОНСПЕКТ_ЛЕКЦИЙ_Сети_и_телекоммуникации (Конспект лекции)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

«Сети и телекоммуникации»

Оглавление

1. ПРОФИЛИ ПРОТОКОЛОВ INTERNET________________________ 4

1.1. Определения_______________________________________________ 4

1.2. Тракт телеобработки данных (ТОД).____________________________ 5

1.3 Функции тракта ТОД_________________________________________ 9

2. БАЗОВЫЕ ПРОФИЛИ ПРОТОКОЛОВ INTERNET И СЕМИУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ______________________________ 11

2.1 Наборы функций тракта ТОД_________________________________ 11

2.2 Тракт ТОД и модель OSI (К)__________________________________ 12

2.2 Модель OSI  и Internet(К)_____________________________________ 14

2.4 Базовые профили протоколов Internet___________________________ 22

3.КАНАЛЬНЫЕ ПРОТОКОЛЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЕТЕЙ_____ 28

3.1 Технология Ethernet_________________________________________ 28

3.2 Форматы кадров Ethernet_____________________________________ 32

3.3 Схема протокола логического контроля соединения (LLC)__________ 41

4.  ПРОТОКОЛ ARP И RARP__________________________________ 43

4.1 Протокол ARP_____________________________________________ 43

4.2.  ARP-таблица для преобразования адресов______________________ 43

4.3 Формат сообщения ARP_____________________________________ 45

4.4.  Порядок преобразования адресов в ARP- таблице________________ 46

4.5 Протокол RARP____________________________________________ 49

5. АДРЕСАЦИЯ В INTERNET__________________________________ 59

5.1 Базовая адресация в Internet.__________________________________ 59

5.2 Имена сетей и узлов.________________________________________ 61

5.3.  Подсети__________________________________________________ 62

5.4 Маска подсети_____________________________________________ 65

5.5.  IP-таблица маршрутов______________________________________ 78

6. ЗАГОЛОВОК ДЕЙТАГРАММЫ IPV4_________________________ 79

7. ЗАГОЛОВОК ДЕЙТАГРАММЫ IP V.6________________________ 88

8 ФУНКЦИИ СЕТЕВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ____________________ 97

8.1 Таблицы маршрутизации.____________________________________ 97

8.2. Прямая IP-маршрутизация.___________________________________ 97

8.3.  Косвенная маршрутизация___________________________________ 99

8.4 Формирование таблиц IP-маршрутизации_______________________ 103

9. МАРШРУТИЗАЦИЯ ПРОТОКОЛА IP_______________________ 106

9.1.  Сетевая маршрутизация____________________________________ 106

9.2 Протокол RIP_____________________________________________ 111

10. ПРОТОКОЛ OSPF_______________________________________ 125

11. ЗАГОЛОВОК И ПРОТОКОЛ UDP__________________________ 136

11.1 Протокол UDP___________________________________________ 136

12.  ПРОТОКОЛ TCP________________________________________ 140

12.1 Формат заголовка ТСР_____________________________________ 145

12.2. Протокол TCP. Установление соединения_____________________ 150

12.3 Протокол TCP. Передача данных.____________________________ 151

12.4 Механизм окна TCP. Управление потоком данных_______________ 156

13. СОКЕТЫ_______________________________________________ 170

13.1 Основы сокетов__________________________________________ 170

13.2 Серверы________________________________________________ 173

13.3 Локальные сокеты________________________________________ 174

13.4 Internet-Domain сокеты_____________________________________ 178

13.5 Пары сокетов____________________________________________ 181

14 WWW___________________________________________________ 182

14.1. Концепция Word Weide Web (Web или WWW)  .________________ 182

14.2  Гипертексты_____________________________________________ 182

14.3 HTML__________________________________________________ 184

14.4 WWW-архитектура._______________________________________ 190

14.5 URL (Universal Resource Locator)._____________________________ 192

14.6 Протокол HTTP__________________________________________ 197

ЛИТЕРАТУРА:______________________________________________ 202

1. ПРОФИЛИ ПРОТОКОЛОВ INTERNET

1.1. Определения

Вычислительная сеть (ВС)– ассоциация территориально распределенных компьютеров, объединенных средствами коммутации и каналами связи. (см. рис.1.1)

Сети передачи данных (СПД) – обобщенное понятие, определяющее сеть связи и включающее в свой состав средства коммутации и каналы связи. (см.рис.1.2)

Средства коммутации – технические устройства, обеспечивающие подключение и взаимодействие компьютеров и каналов связи.

Абонент (пользователь) ВС – человек-оператор или прикладная программа, которые являются источниками и/или потребителями информации вычислительной сети.

Узел ВС – обобщенное понятие технического устройства, выполняющего определенные сетевые функции.

Терминальный узел – техническое устройство, часто персональный компьютер с необходимым программным обеспечением, подключенный к КВ и используемый абонентом для ввода и вывода информации.

Коммутирующий узел – техническое средство, обычно на базе специализированного компьютера, которое осуществляет сопряжение компьютеров и каналов связи и поддерживает обмен данными в требуемых режимах.

Сервер (server) – сетевой компьютер, предоставляющий абонентам ВС услуги по хранению, поиску и передаче информации.

Хостмашина (host) (рабочая машина) – сетевой компьютер, предоставляющий абонентам ВС услуги по информационно-вычислительной обработке данных.

Рис. 1.1.Схема вычислительной сети

Рис. 1.2 Схема ВС и СПД

1.2. Тракт телеобработки данных (ТОД).

Типовой тракт телеобработки данных (ТОД) представляет фрагмент вычислительной сети (см.рис. 1.2), который состоит из следующих узлов (см.рис. 1.3):

Хостмашины (Н) или сервера (S) (см.рис. 1.4),

коммутирующего узла (Соm),

 аппаратуры передачи данных (АПД),

линии связи (ЛС),

терминального узла (Т).

Рис. 1.3 Схема типового тракта телеобработки данных(ТОД)

Любую, даже самую сложную структуру ВС можно рассматривать как множество трактов телеобработки данных, обеспечивающих взаимодействие терминальных узлов Т с соответствующими хостмашинами (Н) или серверами (S), которые  предоставляют информационно-вычислительные ресурсы.

Следовательно, для понимания функционирования любой ВС достаточно знать технические и функциональные характеристики типового тракта телеобработки данных.

Кратко напомним особенности технической реализации узлов, входящих в состав ТОД.

Хостмашины (Н), сервера (S) и терминальные узлы (Т) (см. рис.1.4) представляют собой компьютер, который содержат в своем составе:

ПР- процессор

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, хранящее: данные в  регистрах (Рег), программы операционной системы(ОС), канальные программы(КПр)

НЖМД – накопитель на жестком магнитном диске

ОШ – общая шина

К1, К2 - многопортовые контроллеры внешних устройств

КЛ – клавиатура

Мон – монитор

М – мышь

П – принтер

НГМД – накопитель на гибком магнитном диске

Современные компьютеры оснащены многопортовыми контроллерами (КК), которые выступают в качестве коммутирующих узлов (Com)  и обеспечивают взаимодействие с АПД при построении территориально распределенной сети (WAN), либо с контроллерами локальной вычислительной сети  (КЛВС), при построении локальной вычислительной сети (LAN).

Рис. 1.4 Схема компьютера ВС (хост, сервер, терминал)

Одним из часто реализуемых представителей АПД при построении WAN  является модем.

Модем (модулятор-демодулятор) является устройством, преобразующим последовательные цифровые сигналы в аналоговые и наоборот. Схема подключения модема представлена на рис.

Рис.1.5. Схема подключения модема

Модуляция передаваемого сигнала – это изменение одного или нескольких параметров несущего синусоидального колебания (амплитуды, частоты, фазы) в соответствии со значением передаваемой двоичной информации.

         Линии связи образуют физическую среду передачи сигналов, к которой относятся телефонная пара, витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, «эфир» электромагнитных полей.

         АПД, включающие аппаратные средства и необходимое программное обеспечение, вместе с линиями связи линии связи обеспечивают реализацию каналов связи, которые по функциональным особенностям разделяются на симплексные, дуплексные и полудуплексные.

Симплексный канал связи обеспечивает передачу информации только в одном направлении (телевидение).

Дуплексный канал связи обеспечивает передачу информации одновременно и независимо в двух направлениях (поддержка диалога).

Полудуплексный канал связи обеспечивает передачу информации поочередно: то в одном, то в другом  направлении (обычно спецсвязь).

При передаче данных могут использоваться два принципа связи: коммутация линий связи и коммутация пакетов.

При коммутации линий на время передачи данных организуется физическое соединение нескольких линий связи.

На рис. 1.6 приведен пример, трех коммутируемых каналов, состоящих из трех участков. При этом по линии, соединяющей два центра коммутации линий (ЦКД-Л) организовано три канала связи. На время установления соединения каждому коммутируемому каналу выделен ресурс производительности:

- каналу терминал Т 1 -  хост Н1 выделена производительность 9600 бит/ с;

- каналу принтер Пр - хост Н1 выделена производительность 300 бит/ с;

- каналу хост Н2 - терминал Т 2 выделена производительность 2400 бит/ с;

Рис.1.6 Коммутация линий связи

При коммутации пакетов в каждом коммутирующем узле имеется буфер, в котором каждое передаваемое сообщение (пакет данных), может ожидать освобождения очередного канала для передачи данных .

Рис. 1.7. Коммутация пакетов

На примере, представленном на рис.1.7, показано, что можно сократить число каналов за счет объединения в одном канале потоков данных различных групп пользователей.

1.3 Функции тракта ТОД

При функционировании вычислительной сети  абоненты используют 2 режима работы: локальный и удаленный

При локальном режиме работы абонент посредством клавиатуры и мыши осуществляет взаимодействие с прикладной программой (ПП1), записанной в накопителе на жестком магнитном диске НЖМД. При изменении ПП1 на ПП2 выполняются следующие упрощенно представленные процедуры:

Исходное состояние: взаимодействуют ПР - Рег(ОЗУ) – ОС –ПП1

Команда М изменения ПП: М – КВВ – ПР

ПР - Рег(ОЗУ) – ОС –ПП2

При режиме удаленного подключения к ПП2, расположенной на удаленном сервере, абонент посредством клавиатуры и мыши осуществляет выполнение следующих упрощенно представленных процедур: