textarchive.ru

Главная > Лекция


Курс лекции по предмету

Вычислительные комплексы

системы и сети

Алматы
2009

Курс лекций посвящен компьютерным сетям, даны основные понятия сетевой терминологии, описаны виды архитектуры, приводится описание топологии и методов доступа. Описаны основные компоненты ЛВС (сетевые адаптеры, сетевые операционные системы, сетевые службы и др.) и требования, предъявляемые к сетям. Концепция построения сетей представлена на основе семиуровневой базовой эталонной модели передачи данных в сетях (ISO). Даны понятия физической среды связи, линии связи и каналов связи, приведены типы физических сред передачи данных в сетях. Описаны популярные стеки протоколов. А также даются сведения по сетевому оборудованию.

Предназначено для студентов колледжей и высших учебных заведений, изучающих курс «Вычислительные комплексы системы и связи».

Оглавление

Введение 8

Лекция 1. Обзор и архитектура вычислительных сетей 9

Тема 1. Основные определения и термины 9

Тема 2. Преимущества использования сетей 10

Тема 3. Архитектура сетей 11

Архитектура терминал – главный компьютер 12

Одноранговая архитектура 12

Архитектура клиент – сервер 13

Выбор архитектуры сети 15

Вопросы к лекции 15

Лекция 2. Семиуровневая модель OSI 17

Тема 1. Взаимодействие уровней модели OSI 17

Тема 2. Прикладной уровень (Application layer) 20

Тема 3. Уровень представления данных (Presentation layer) 21

Тема 4. Сеансовый уровень (Session layer) 22

Тема 5. Транспортный уровень (Transport Layer) 22

Тема 6. Сетевой уровень (Network Layer) 23

Тема 7. Канальный уровень (Data Link) 24

Тема 8. Физический уровень (Physical Layer) 25

Тема 9. Сетезависимые протоколы 27

Тема 10. Стеки коммуникационных протоколов 27

Вопросы 28

Лекция 3. Топология вычислительной сети и методы доступа 29

Тема 1. Топология вычислительной сети 29

Виды топологий 29

Общая шина 30

Кольцо 30

Звезда 31

Тема 2. Методы доступа 31

CSMA/CD 31

TPMA 32

TDMA 34

FDMA 34

Вопросы 35

Лекция 4. Стандарты и стеки протоколов 36

Тема 1. Спецификации стандартов 36

802.1 36

802.2 36

802.3 36

802.4 37

802.5 37

802.6 37

802.7 37

802.8 38

802.9 38

802.10 38

802.11 38

802.12 38

Тема 2. Протоколы и стеки протоколов 38

Сетевые протоколы 39

Транспортные протоколы 39

Прикладные протоколы 39

Тема 3. Стек OSI 39

Тема 4. Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP 40

Уровень Приложения 41

Уровень транспорта 42

Протокол управления передачей (TCP) 42

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 43

Протокол IGMP 43

NDIS 44

Уровень сетевого интерфейса 44

Вопросы 44

Лекция 5. Назначение уровня сетевого интерфейса стека TCP/IP. Физическая среда передачи данных 45

Тема 1. Кабели связи, линии связи, каналы связи 45

Тема 2. Типы кабелей и структурированные кабельные системы 45

Тема 3. Кабельные системы 46

Тема 4. Типы кабелей 46

Кабель типа «витая пара» (twisted pair) 47

Коаксиальные кабели 47

Оптоволоконный кабель 48

Тема 5. Кабельные системы Ethernet 48

10Base-T, 100Base-TX 48

10Base2 49

10Base5 49

Тема 6. Беспроводные технологии 49

Радиосвязь 49

Связь в микроволновом диапазоне 49

Инфракрасная связь 50

Вопросы 50

Лекция 6. Сетевое оборудование 51

Тема 1. Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card). 51

Назначение. 51

Настройка сетевого адаптера и трансивера 51

Функции сетевых адаптеров 52

Базовый, или физический, адрес 53

Типы сетевых адаптеров 53

Тема 2. Повторители и концентраторы 54

Планирование сети с хабом 55

Преимущества концентратора 56

Тема 3. Мосты и коммутаторы 56

Различие между мостом и коммутатором 57

Коммутатор 57

Коммутатор локальной сети 58

Тема 4. Маршрутизатор 59

Различие между маршрутизаторами и мостами 60

Тема 5. Шлюзы 60

Вопросы 61

Лекция 7. ВС и компоненты ЛВС 61

Тема 1. Основные компоненты 61

Тема 2. Рабочие станции 62

Тема 3. Сетевые адаптеры 63

Тема 4. Файловые серверы 63

Тема 5. Сетевые операционные системы 64

Тема 6. Сетевое программное обеспечение 65

Тема 7. Защита данных 65

Тема 8. Использование паролей и ограничение доступа 65

Тема 9. Типовой состав оборудования локальной сети 65

Вопросы 66

Лекция 8. Сетевые операционные системы 67

Тема 1. Структура сетевой операционной системы 68

Клиентское программное обеспечение 68

Редиректоры 69

Распределители 69

Имена UNC 69

Серверное программное обеспечение 69

Клиентское и серверное программное обеспечение 69

Выбор сетевой операционной системы 70

Тема 2. Одноранговые NOS и NOS с выделенными серверами 71

Тема 3. NOS для сетей масштаба предприятия 72

Сети отделов 73

Сети кампусов 73

Корпоративные сети 73

Тема 4. Сетевые ОС NetWare фирмы Novell 74

Назначение ОС NetWare 74

Структурная схема OC 74

Сетевая файловая система 74

Основные сетевые возможности 75

Защита информации 75

Тема 5. Семейство сетевых ОС Windows NT 76

Структура Windows NT 76

Сетевые средства 76

Состав Windows NT 77

Свойства Windows NT 77

Области использования Windows NT 78

Тема 6. Семейство ОС UNIX 78

Программы 79

Ядро ОС UNIX 79

Файловая система 80

Принципы защиты 80

Идентификаторы пользователя и группы пользователей 80

Защита файлов 80

Тема 7. Обзор Системы Linux 81

Графический интерфейс пользователя 81

Работа с сетью 81

Сетевые файловые системы 81

Почта 82

Вопросы 82

Лекция 9. Требования, предъявляемые к сетям 83

Тема 1. Производительность 83

Тема 2. Надежность и безопасность 84

Тема 3. Прозрачность 84

Тема 4. Поддержка разных видов трафика 85

Тема 5. Управляемость 85

Управление эффективностью 86

Управление конфигурацией 86

Управление учетом использования ресурсов 86

Управление неисправностями 86

Управление защитой данных 86

Тема 6. Совместимость 87

Вопросы 87

Русские термины 90

Английские термины 98

Английские сокращения 105

Литература 110

Введение

Курс лекций по компьютерным сетям базируется на программе «Основы сетевых технологий» В.Г. Олифер, Н.А. Олифер, размещенной по адресу /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 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 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, WindowsNT фирмы Microsoft, UNIX фирмы BellLaboratory), 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.

Лекция 1.Обзор и архитектура вычислительных сетей

Тема 1.Основные определения и термины

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Сети обычно находится в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:

  • Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

  • Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

  • сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

  • каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

  • различного рода преобразователи сигналов;

  • сетевое оборудование.

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей:

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

Рис. 1.1 Информационные и коммуникационные сети

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться – рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.

Каналы связи (datalink) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.

Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.

Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа. Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).

В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией. Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер, архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д. Все эти понятия будут рассмотрены более подробно при дальнейшем изучении курса.

Тема 2.Преимущества использования сетей

Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации рис. 1.2.

Рис. 1.2 Использование периферийного оборудования

С помощью сетей можно разделять ресурсы и информацию. Ниже перечислены основные задачи, которые решаются с помощью рабочей станции в сети, и которые трудно решить с помощью отдельного компьютера:

Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства, включая:

принтеры;

плоттеры;

дисковые накопители;

приводы CD-ROM;

дисководы;

стримеры;

сканеры;

факс-модемы;

Компьютерная сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы:

каталоги;

файлы;

прикладные программы;

игры;

базы данных;

текстовые процессоры.

Компьютерная сеть позволяет работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных. Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС, можно использовать в других сетях.

Совместное использование ресурсов обеспечит существенную экономию средств и времени. Например, можно коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с дискетами к единственному принтеру при отсутствии сети.

Организация электронной почты. Можно использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады и сообщения другим пользователям.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ Общая характеристика учебных программ по специальности 5В070300 – «Информационные системы» Присуждаемые степени -

    Документ
    ... , 2009 ж. ... М.М. Курслекцийпо дисциплине «Компьютерные сети». ... системы и сети – М., Статистика, 2007 – 400 с Тынымбаев С.Т.Вычислительные машины, системы, комплексы и сети. Учебник для ВУЗов, 2-ое изд – Алматы ... Содержание курса /предмета/: Предмет и ...
  2. Общая характеристика учебных программ по специальности 5В070300 – «Информационные системы» Присуждаемые степени -

    Документ
    ... , 2009 ж. ... М.М. Курслекцийпо дисциплине «Компьютерные сети». ... системы и сети – М., Статистика, 2007 – 400 с Тынымбаев С.Т.Вычислительные машины, системы, комплексы и сети. Учебник для ВУЗов, 2-ое изд – Алматы ... Содержание курса /предмета/: Предмет и ...
  3. Общая характеристика учебных программ по специальности 5В070300 – «Информационные системы» Присуждаемые степени -

    Документ
    ... , 2009 ж. ... М.М. Курслекцийпо дисциплине «Компьютерные сети». ... системы и сети – М., Статистика, 2007 – 400 с Тынымбаев С.Т.Вычислительные машины, системы, комплексы и сети. Учебник для ВУЗов, 2-ое изд – Алматы ... Содержание курса /предмета/: Предмет и ...
  4. Информационный пакет программ обучения по специальности 5в070300 – «информационные системы»

    Документ
    ... 2009 ... физика курсы. – Алматы, ... по использованию комплекса CREDO. «Организация безбумажной технологии с использованием комплекса ... курса: Предмет ... системы и предпосылки их создания. Организация вычислительныхсетей ... Курслекцийпо дисциплине «Компьютерные сети» ...
  5. Проект ingsat

    Документ
    ... современность. Алматы, Казахстан. ... лекцийпо дисциплине Вычислительные машины, системы и сети ... Курслекцийпо теории организаций. М., 2005. 70 c.doc Игнацкая М.А. Курслекцийпокурсу ... системы в Кыргызской Республике на 2006 - 2009 ... комплекспопредмету ...

Другие похожие документы..