- •Два корня сетей передачи данных. Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий.
- •Краткая характеристика уровней модели iso/osi: Network, Data Link, Physical.
- •1. Два корня сетей передачи данных. Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий.
- •2. Краткая характеристика уровней модели iso/osi: Network, Data Link, Physical.
- •Понятие сеть. Понятие компьютерной, телекоммуникационной, информационной сети. Классификация компьютерных сетей. Сближение локальных и глобальных сетей.
- •Многоуровневая структура стека tcp/ip: история и перспективы стека tcp/ip.
- •1. Понятие сеть. Понятие компьютерной, телекоммуникационной, информационной сети. Классификация компьютерных сетей. Сближение локальных и глобальных сетей.
- •Основы среды передачи данных: основные термины и определения (среда передачи данных, линия передачи данных, блоки взаимодействия, канал передачи данных и т.Д.).
- •Многоуровневая структура стека tcp/ip: стек протоколов tcp/ip (прикладной, транспортный, уровень межсетевого взаимодействия, уровень сетевых интерфейсов)
- •2. Уровни стека tcp/ip.
- •Основы среды передачи данных: характеристики линии связи.
- •Многоуровневая структура стека tcp/ip: сетезависимые и сетенезависимые уровни протоколов. Схема взаимодействия двух узлов через составную сеть.
- •1. Характеристики линий связи.
- •Методы передачи дискретных данных на физическом уровне.
- •Протокол межсетевого взаимодействия ip: формат пакета ip, управление фрагментацией.
- •1. Методы передачи дискретных данных на физическом уровне
- •2. Формат пакета ip.
- •Методы передачи данных канального уровня.
- •Адресация в ip- сетях: типы адресов стека tcp/ip, зарезервированные, общественные и частные ip адреса, специальные адреса, classfull и classless адреса.
- •2. Адресация в ip- сетях.
- •Структурированная кабельная система.
- •Сетевые префиксы. Вычисление network, broadcast и хост адресов. Понятие subnet mask, основы выделения подсетей (расчет количества узлов и подсетей).
- •2. Сетевые префиксы.
- •Кабели на основе «витых пар», коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Строение и характеристики. Бескабельные каналы связи.
- •Маршрутизация в сетях tcp/ip. Таблица маршрутизации, одношаговый подход к маршрутизации.
- •1. Кабели на основе витых пар.
- •Виды топологий. Методы доступа к среде передачи данных.
- •Статическая и динамическая маршрутизация.
- •2. Статическая и динамическая маршрутизация.
- •Физическая структуризация транспортной инфраструктуры сетей. Причины и оборудование.
- •Классификация и краткая характеристика протоколов динамической маршрутизации.
- •2. Классификация и краткая характеристика протоколов динамической маршрутизации.
- •Логическая структуризация транспортной инфраструктуры сетей. Причины и оборудование.
- •Адресация в ip- сетях: порядок назначения ip-адресов; централизованное распределение и автоматизация процесса назначения. Протокол dhcp..
- •1. Логическая структуризация сети.
- •2. Адресация в ip-сетях.
- •Иерархическая сетевая модель построения компьютерной сети. Преимущества ее использования.
- •Адресация в ip- сетях: протоколы разрешения ip-адресов; отображение физических адресов на ip-адреса: протоколы arp и rarp. Пример сетевого взаимодействия.
- •1. Иерархическая сетевая модель.
- •2. Протоколы разрешения адресов.
- •Основы коммутации: общая задача коммутации. Коммутация каналов.
- •Организация доменов и доменных имен в ip сетях: понятие домена и доменного имени, иерархическая система доменных имен.
- •Основы коммутации: коммутация пакетов; сети с виртуальными каналами и дейтаграммные сети. Коммутация сообщений. Постоянная и динамическая коммутация
- •Организация доменов и доменных имен в ip сетях: система доменных имен dns (bind и программа named; алгоритм (кэширующий и не кэширующий) разрешения имен).
- •1. Коммутация пакетов.
- •Локальные вычислительные сети на базе технологии Ethernet: история развития, место в модели osi, структура кадра Ethernet. Физический уровень Ethernet, FastEthernet. Технология GigabitEthernet.
- •Сетевые службы: определение и общая характеристика сетевых служб.
- •1. Локальные вычислительные сети на базе технологи Ethernet.
- •Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (csma/cd). Построение lan на основе повторителя и коммутатора, домен коллизий. Коммутация кадров, основные процессы коммутатора.
- •Системы распределенной обработки информации: характеристика основных свойств распределенных информационных систем; виды архитектуры распределенных информационных систем.
- •Роль стандартизации в концепции открытых сетей. Иерархический многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.
- •Протокол ssh: основные понятия, возможности развития.
- •1. Роль стандартизации в концепции открытых сетей. Иерархический многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия.
- •Понятие открытой системы. Понятие открытая спецификация. Классификация стандартов, основные организации по стандартизации.
- •Семейство протоколов iPse: цели разработки, обзор системы.
- •1. Понятие открытой системы. Понятие открытая спецификация. Классификация стандартов, основные организации по стандартизации.
- •Модель сетевого взаимодействия iso/osi: основные элементы, структура, взаимодействие уровней.
- •Базовые и полные функциональные профили: профили среды распределенных информационных систем; категории и виды профилей.
- •Краткая характеристика уровней модели iso/osi: Application, Presentation, Session, Transport.
- •Базовые и полные функциональные профили: комплекс базовых профилей.
- •1. Прикладной уровень (Application)
Методы передачи дискретных данных на физическом уровне.
Протокол межсетевого взаимодействия ip: формат пакета ip, управление фрагментацией.
1. Методы передачи дискретных данных на физическом уровне
При передаче дискретных данных по узкополосному каналу тональной частоты, используемому в телефонии, наиболее подходящими оказываются способы аналоговой модуляции, при которых несущая синусоида модулируется исходной последовательностью двоичных цифр. Эта операция осуществляется специальными устройствами — модемами.
Для низкоскоростной передачи данных применяется изменение частоты несущей синусоиды. Более высокоскоростные модемы работают на комбинированных способах квадратурной амплитудной модуляции (QAM), для которой характерны 4 уровня амплитуды несущей синусоиды и 8 уровней фазы. Не все из возможных 32 сочетаний метода QAM используются для передачи данных, запрещенные сочетания позволяют распознавать искаженные данные на физическом уровне.
На широкополосных каналах связи применяются потенциальные и импульсные методы кодирования, в которых данные представлены различными уровнями постоянного потенциала сигнала либо полярностями импульса или его фронта. При использовании потенциальных кодов особое значение приобретает задача синхронизации приемника с передатчиком, так как при передаче длинных последовательностей нулей или единиц сигнал на входе приемника не изменяется и приемнику сложно определить момент съема очередного бита данных. Наиболее простым потенциальным кодом является код без возвращения к нулю (NRZ), однако он не является самосинхронизирующимся и создает постоянную составляющую.
Наиболее популярным импульсным кодом является манчестерский код, в котором информацию несет направление перепада сигнала в середине каждого такта. Манчестерский код применяется в технологиях Ethernet и Token Ring.
Для улучшения свойств потенциального кода NRZ используются методы логического кодирования, исключающие длинные последовательности нулей. Эти методы основаны:
на введении избыточных бит в исходные данные (коды типа 4В/5В);
скрэмблировании исходных данных (коды типа 2B1Q).
Улучшенные потенциальные коды обладают более узким спектром, чем импульсные, поэтому они находят применение в высокоскоростных технологиях, таких как FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.
2. Формат пакета ip.
Основу транспортных средств стека протоколов TCP/IP составляет протокол межсетевого взаимодействия - Internet Protocol (IP). К основным функциям протокола IP относятся:
перенос между сетями различных типов адресной информации в унифицированной форме,
сборка и разборка пакетов при передаче их между сетями с различным максимальным значением длины пакета.
Пакет IP состоит из заголовка и поля данных. Заголовок пакета имеет следующие поля:
Номер версии
Длина заголовка (обычно 20 байт)
Резервное поле (служебные цели)
Тип сервиса (задание приоритета пакета)
Общая длина (весь размер пакета)
Поле «флаги» (можно ли фрагментировать пакет)
Смещение фрагментов.
Время жизни пакета
Контрольная сумма для заголовка
Адрес источника и адрес назначения (IP)
Максимальная длина пакета: 65535
Длина пакета определеяется сетевой технологией и типом сети
Управление фрагментацией
Протоколы транспортного уровня (протоколы TCP или UDP), пользующиеся сетевым уровнем для отправки пакетов, считают, что максимальный размер поля данных IP-пакета равен 65535, и поэтому могут передать ему сообщение такой длины для транспортировки через интерсеть. В функции уровня IP входит разбиение слишком длинного для конкретного типа составляющей сети сообщения на более короткие пакеты с созданием соответствующих служебных полей, нужных для последующей сборки фрагментов в исходное сообщение.
В большинстве типов локальных и глобальных сетей определяется такое понятие как максимальный размер поля данных кадра или пакета, в которые должен инкапсулировать свой пакет протокол IP. Эту величину обычно называют максимальной единицей транспортировки - Maximum Transfer Unit, MTU. Сети Ethernet имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI - 4096 байт, а сети Х.25 чаще всего работают с MTU в 128 байт.
Работа протокола IP по фрагментации пакетов в хостах и маршрутизаторах иллюстрируется.
Пусть компьютер 1 связан с сетью, имеющей значение MTU в 4096 байтов, например, с сетью FDDI. При поступлении на IP-уровень компьютера 1 сообщения от транспортного уровня размером в 5600 байтов, протокол IP делит его на два IP-пакета, устанавливая в первом пакете признак фрагментации и присваивая пакету уникальный идентификатор, например, 486. В первом пакете величина поля смещения равна 0, а во втором - 2800. Признак фрагментации во втором пакете равен нулю, что показывает, что это последний фрагмент пакета. Общая величина IP-пакета составляет 2800+20 (размер заголовка IP), то есть 2820 байтов, что умещается в поле данных кадра FDDI.
Рис.7.1. Фрагментация IP-пакетов при передаче между сетями с разными максимальными размерами пакетов. К1 и Ф1 канальный и физический уровень сети 1, К2 и Ф2 канальный и физический уровень сети 2
Далее компьютер 1 передает эти пакеты на канальный уровень К1, а затем и на физический уровень Ф1, который отправляет их маршрутизатору, связанному с данной сетью.
Маршрутизатор видит по сетевому адресу, что прибывшие два пакета нужно передать в сеть 2, которая имеет меньшее значение MTU, равное 1500. Вероятно, это сеть Ethernet. Маршрутизатор извлекает фрагмент транспортного сообщения из каждого пакета FDDI и делит его еще пополам, чтобы каждая часть уместилась в поле данных кадра Ethernet. Затем он формирует новые пакеты IP, каждый из которых имеет длину 1400 + 20 = 1420 байтов, что меньше 1500 байтов, поэтому они нормально помещаются в поле данных кадров Ethernet.
В результате в компьютер 2 по сети Ethernet приходит четыре IP-пакета с общим идентификатором 486, что позволяет протоколу IP, работающему в компьютере 2, правильно собрать исходное сообщение. Если пакеты пришли не в том порядке, в котором были посланы, то смещение укажет правильный порядок их объединения.
Отметим, что IP-маршрутизаторы не собирают фрагменты пакетов в более крупные пакеты, даже если на пути встречается сеть, допускающая такое укрупнение. Это связано с тем, что отдельные фрагменты сообщения могут перемещаться по интерсети по различным маршрутам, поэтому нет гарантии, что все фрагменты проходят через какой-либо промежуточный маршрутизатор на их пути.
При приходе первого фрагмента пакета узел назначения запускает таймер, который определяет максимально допустимое время ожидания прихода остальных фрагментов этого пакета. Если таймер истекает раньше прибытия последнего фрагмента, то все полученные к этому моменту фрагменты пакета отбрасываются, а в узел, пославший исходный пакет, направляется сообщение об ошибке с помощью протокола ICMP.
Билет 6