Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 2. Сети в ЭВМ

УДК 004.7(075.8) ББК 32.973.202я73 С501 Рецензенты: зав. кафедрой вычислительной техники МЭИ 1ТУ), д-р техн. наук, проф. В. В. Топорков; декан факультета вычислительной математики и кибернетики Казанского госуниверситета, зав. кафедрой системного анализа и информационных технологий, проф. Р. Х Лат»гное; зав. кафедрой теоретической информатики 'Ярославского государственного универ- ситета им П. Г.Демидона, д-р физ.-мат.

наук, проф. Вый Соколов Смелянский Р.Л. С501 Компьютерные сети: учебник для студ. высш. учеб. заведений: в 2 т. Т. 2. Сети ЭВМ / Р.Л. Смелянский. — М.: Издательский центр «Академия», 201!. — 240 с. 18ВХ 978-5-7695-7153-4 Рассмотрены эталонная модель взаимодействия открытых систем и модель ТСР21Р, протоколы 1Р»4 и 1Ртб, алресация в Интернете, протоколы АКР и КАКР, алгоритмы маршрутизации, протоколы К!Р, К1Рт2, 05РР, ВОР, маршрутизация н сетях МРьв, оптимизация и функционирование транспортного уровня, протоколы ТСР и 1)ОР, основные вопросы безопасности информации в сетях ЭВМ, а также такие приложения, как Ргмв, 874МР, электронная почта, протокол РТР, организация и основные протоколы )Уог)д Ъуибе )ЧеЬ, понятия тлеЬ-сервиса и основные компоненты архитектуры 5ОА.

Для студентов учреждений высшего профессионального образования. УДК 004.71075.8) ББК 32.973.202я73 Оригинал-микст данного издания является собственностью Издательского иентри Лкидемия, и его воспроизведение любым способом без согласил !1 правообладателя затгреигается Ю Смелянский Р Л., 20П 1ввгч 978-5-7695-7153-4 (т 2) с образовательно-излатлвьский мантр «Академии, 20п 1ВВГЧ 978-5-7695-7152-7 © Оформлеаие. Издательский центр Академия» 20И ПРЕДИСЛОВИЕ Данный учебник написан на основе материалов лекций по курсу «Компьютерные сети», который читается на факулыете «Вычислительная математика и кибернетика» (ВМиК) Московского государственного университета им. М.В.

Ломоносова. Учебник, прежде всего, предназначен для подготовки специалистов и бакалавров по направлениям «Прикладная математика и информатика» и «чзундаментальная информатика и информационные технологии», а также он может быть использован для подготовки специалистов и бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника». Основной целью курса «Компьютерные сети» т. 2 «Сети ЭВМ» является приобретение студентами знаний и навыков в следующих областях: ° теоретические основы архитектурной и системотехнической организации вычислительных сетей, построение сетевых протоколов; ° основы Интернет-технологий; ° методы и средства обеспечения информационной безопасности компьютерных сетей; ° конфигурирование локальных сетей, реализация сетевых протоколов с помощью программных средств.

В учебнике не рассматриваются сетевые операционные системы, поскольку, во-первых, сегодня само понятие сетевой операционной системы выглядит странно, так как любая современная операционная система предполагает наличие функциональности для поддержки сетевого взаимодействия, во-вторых, на эту тему уже достаточно много издано, а в-третьих, на факультете ВМиК курсу «Компьютерные сети» предшествуют курсы «Операционные системы», «Базы данных» и»Программирование на языке 1а»а», На факультете ВМиК МГУ при изучении курса «Компьютерные сети» используется практикум, включающий в себя пять лабораторных заданий. Организация изучения курса на факультете ВМ иК также предусматривает систему промежуточного контроля знаний студентов. Для этой цели было разработано около 1 200 контрольных вопросов и задач.

(Автор готов полелиться презентационными материалами, а также материалами для практических упражнений и промежуточного контроля с желаюшими, для чего достаточно обратиться по адресу апзеЮСБ. МЯЗ. ЯЗ.) По окончании изучения второй части рассматриваемого курса студенты должны иметь представление о совремсннгях системах международной и отечественной стандартизапии, стандартах построения компьютерных сетей, напрамсниях развития сетей лолжны знатгл ° эталонную модель взаимодействия открытых систем. основы сетевых стеков ОБ1 и ТСР/!Р, схему организации и основные принципы функционирования современных сетей, методы и алгоритмы работы сетевых протоколов лля локальных, городских и региональных сетей; ° принципы организации и функционирования сетевого уровня, протоколы ! Рх4 и !Ряб, адресацию в Интернете, алгоритмы АКР и КАКР маршрутизации К!Р, К!Рх2, ОБРЕ иерархическую маршрутизацию и протокол ВОР, маршрутизацию в сетях МР!.Б; методы оптимизации функционирования транспортного уровня и настройки протоколов ТСР и 1з ОР; ° основные вопросы безопасности информации в сетях ЭВМ и методы их решения (включая алгоритмы и методы шифрования данных в сетях), вопросы аутентификации в сетях (включая организацию электронно-цифровой подписи), системы обнаружения атак, технологию Ъ'Р)ч; * основы функционирования прикладных протоколов в Интернете )таких как О)х)Б, Б)х)МР), организацию и основные протоколы функционирования электронной почты.

протокол ЕТР, организацию и основпыс протоколы функционирования %от!с) ЖЫе %еЬ, понятия тгеЬ-сервиса и основные компоненты архитектуры БОА . Изучение данного курса предполагает наличие определенного объема знаний, т.е. студент должен знать архитектуру современных вычислительных систем, организацию и функционирование операционной системы Ошх и ее файловой системы, организацию и функционирование систем управления базами данных, элементы теории массового обслуживания (теории очередей).

основы дискретной математики в части теории графов и сетей, а также основы теории автоматов. Также студент должен иметь практический опыт программирования (желательно знать язык .!аяа) и уметь строить математические модели с использованием указанных ранее разделов математики. Несколько слов необходимо сказать об истории создания данного курса. В мае 1995 г.

перел автором была поставлена задача создать за лето курс по компьютерным сетям. Ясно, что за такой срок написать курс невозможно, поэтому я посвятил эти лва месяца изучению соответствуюшей литературы, которую а то время можно было найти на книжных полках. Надо сказать, что выбор был не так уж и велик. Воспользовавшись командировкой в США, я провел несколько дней в книжных магазинах Сан-Франциско, выбирая учебник, который можно было бы взгп ь за основу курса. Просмотрев немало книг, я остановил свой выбор на книге Тененбаума (ТапепЬашп А. Б. Сотршег ХегногМ, 2-пд ег1111оп, Ргеппсе На!1, !988) по следуюшим соображениям: * широта охвата материала; ° сбалансированность глубины и общности подачи материала, ° наличие ясной и доступной логики изложения; * обилие ссылок на первоисточники; * хороший язык изложения; возможность получения электронных версий рисунков, что было немаловажно при подготовке презентаций лля лекций.

Однако темпы развития сетевых технологий и глубины их проникновения в общество столь велики, что материал курса постоянно прихолилось дополнять, включать в него новые технологии, новые сетевые средства, протоколы. Каждый год курс дополнгпся и изменялся.

Изменялась при этом и организация изучаемого материала. Так, например, к концу 1990-х гг. стало ясно, что системы передачи данных представляют собой самостоятельную часть сетей, предназначенную для формирования канала для сетевого уровня. При этом в них и возникает задача маршрутизации, но уровень ее сложности сушественно ниже, чем нв сетевом уровне.

Используемые в этих системах решения ближе к вопросам телефонии и коммутации, чем к сложным алгоритмам маршрутизации с многокритериальной оптимизацией, которые используются на сетевом уровне, и к сложным алгоритмам управления транспортными соединениями на транспортном уровне. Совершенствуя курс, автор также постарался учесть тенденцию разделения процессов построения и оптимизации маршрута и коммутации потоков данных на сетевом уровне, нашедшую отражение в концепции МРЕ8-сетей.

Зта тенденция вызвана все возрастающими размерами компьютерной сети и ростом вычислительных затрат на процессы маршрутизации. Наконец, осталось самое приятное — поблагодарить всех тех, кто помогал автору, критиковал материал, способствуя улучшению курса. Прежде всего, хотелось бы поблагодарить студентов третьего потока факультета ВМиК, которые слушали курс в 1995 — 2008 гг, и своими замечаниями, критикой способствовали его улучшению. Автор также очень признателен Д. Гамаюнову, помогавшему работать с рукописью и предоставившему часть материалов по вопросам сетевой безопасности, А. Петухову, предоставившему материалы по%еЬ-технологиям, Д. Козлову и М.

Забежайло — за обсуждение и конструктивные предложения отдельных частей курса, Н. Трусову и Е. Капинус— за работу по подготовке рукописи. Особенно хотел бы отметить доброжелательность 1О.В.Коровина, без поддержки которого эта книга вряд ли появилась бы. Москва август 2010 Р..7. Смелянский Глава 1 МОДЕЛЬ И ПРИМЕРЫ СЕТЕЙ ЭВМ 1.1. Модель сети ЭВМ 1.1.1. Общие сведении Организация сети ЭВМ (см. т. 1 данного учебника) представляет собой совокупносп системы передачи данных (СПД), транспортной среды и абонентских машин (рис.