- •Курс лекций по дисциплине «информационные сети»
- •Тема 1.
- •Основные понятия информационных сетей. Класс информационных сетей как открытые информационные системы
- •1.1 Возникновение понятия открытости
- •1.2 Понятие открытой системы
- •1.3 Цель создания
- •1.4 Принципы построения
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 2. Модели и структуры информационных сетей
- •2.1 Топология
- •2.2 Топология сети типа "звезда"
- •2.3 Кольцевая топология
- •2.4 Шинная топология
- •2.5 Древовидная структура
- •2.6 Смешанные топологии
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 3. Информационные ресурсы сетей
- •3.1 Передающая среда
- •3.2 Коаксиальные передающие среды
- •3.3 Передающие среды на основе витой пары проводников
- •3.4 Кабельные системы для скоростной передачи данных
- •3.5 Волоконно-оптические передающие среды Преимущества волокна
- •3.6 Физические характеристики волоконно-оптических передающих сред Основные элементы оптического волокна
- •3.7 Затухание
- •3.8 Метод доступа и кадры для сетей Ethernet
- •Метод доступа и кадры для сетей Token Ring
- •3.9 Метод доступа и кадры для сетей arcNet
- •3.10 Метод доступа и кадры для сетей fddi
- •3.11 Управляющие узлы сетей
- •3.12 Форматы представления данных
- •3.13 Система основных транспортных протоколов Internet
- •3.14 Протокол udp (User Datagram Protocol)
- •3.15 Протокол ip
- •3.16 Протокол tcp (Transmission Control Protocol)
- •3.17 Протокол rip (Routing Information Protocol)
- •3.18 Протокол arp (Adress Resolution Protocol)
- •3.19 Протокол rarp (Reverse Adress Resolution Protocol)
- •3.20 Протокол bootp (boot strap Protocol)
- •3.21 Протокол icmp (Internet Control Massage Protocol)
- •3.22 Протоколы snmp (Simple Network Management Protocol) и cmot (Common Management Information Services and Protocol Over tcp/ip)
- •3.33 Протокол slip (Serial Line Internet Protocol)
- •3.34 Протокол cslip (Compressed Serial Line Internet Protocol)
- •3.35 Протокол ppp (Point To Point connection)
- •3.36 Основные сервисы сетевой среды Internet
- •3.37 Протокол и сервис dns (Domain Name Server)
- •3.38 Сервисы прикладного назначения
- •3.39 Протокол и сервис удаленного доступа Telnet
- •3.40 Протокол http и сервис www
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 4. Теоретические основы современных информационных систем. Базовая эталонная модель международной организации стандартов. Компоненты информационных сетей. Введение
- •4.1 Производительность
- •4.2 Расширяемость и масштабируемость
- •4.3 Прозрачность
- •4.4 Поддержка разных видов трафика
- •4.5 Управляемость
- •4.6 Совместимость
- •4.7 Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •4.8 Передача данных между уровнями мвос
- •4.9 Соединения.
- •4.10 Физические средства соединений
- •4.11 Порт
- •4.12 Канал
- •4.13 Компоненты информационной сети
- •Абонентская система
- •Ретрансляционная система
- •4.14 Ретрансляционные системы, осуществляющие коммутацию и маршрутизацию: Узел коммутации каналов
- •Узел коммутации пакетов
- •Узел смешанной коммутации
- •Узел интегральной коммутации
- •Коммутатор
- •4.15 Ретрансляционные системы, преобразующие протоколы Шлюз
- •Маршрутизатор
- •Объединение сетей
- •4.16 Административные системы
- •4.17 Управление конфигурацией сети и именованием
- •4.18 Обработка ошибок
- •4.19 Анализ производительности и надежности
- •4.20 Управление безопасностью
- •4.21 Учет работы сети
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 5. Моноканальные подсети и моноканал. Коммуникационные подсети. Многоканальные подсети. Циклические подсети. Узловые подсети.
- •5.1 Моноканальная сеть
- •5.2 Подсети. Маска подсети. Имена
- •5.3 Маска подсети
- •5.4 Маска подсети переменной длины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 6. Методы маршрутизации информационных потоков
- •6.1 Маршрутизаторы
- •6.2 Одношаговый подход к маршрутизации.
- •6.3 Пакет
- •6.4 Фиксированная маршрутизация. Простая маршрутизация. Адаптивная маршрутизация.
- •6.5 Прямая и косвенная маршрутизация
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 7. Сетевые службы. Модель распределенной обработки информации. Безопасность информации. Базовые функциональные профили. Полные функциональные профили.
- •7.1 Сетевая служба ds*
- •7.2 Сетевая служба edi
- •7.3 Сетевая служба ftam
- •7.4 Сетевая служба jtm
- •7.5 Сетевая служба mhs/motis
- •7.6 Сетевая служба nms
- •7.7 Сетевая служба oda
- •7.8 Сетевая служба vt
- •7.9 Модель распределенной обработки информации
- •7.10 Технологии распределенных вычислений.
- •7.11 Распределенная среда обработки данных
- •7.12 Безопасность информации
- •7.13 Базовые функциональные профили
- •7.14 Базовый функциональный профиль
- •7.15 Коллапсный функциональный профиль
- •7.16 Полные функциональные профили
- •7.17 Открытая сетевая архитектура
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 8. Методы коммутации информации. Протоколы реализации
- •8.1 Коммутация. Коммутация каналов
- •8.2 Коммутация сообщений
- •8.3 Коммутация пакетов
- •8.4 Коммутация пакетов в виртуальных каналах
- •8.5 Выделенные аналоговые и цифровые линии
- •8.6 Каналы
- •Аналоговые каналы
- •Соотношение между скоростью, качеством и типом канала
- •Высокоскоростное подключение по цифровым каналам
- •8.7 Применяемое оборудование
- •8.8 Последовательность действий по подключению Исследование возможности и предварительное согласование параметров подключения
- •8.9 Архитектура протоколов
- •Структура связей протокольных модулей
- •8.10 Потоки данных
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 9. Методы оценки эффективности информационных сетей
- •9.1 Показатели эффективности работы сети
- •Время реакции
- •Критерии, отличающиеся единицей измерения передаваемой информации
- •Критерии, отличающиеся учетом служебной информации
- •Критерии, отличающиеся количеством и расположением точек измерения
- •9.2 Факторы, определяющие эффективность сетей
- •Коаксиальный кабель
- •Широкополосный коаксиальный кабель
- •Еthernet- кабель
- •Сheapernеt-кабель
- •Оптоволоконные линии
- •Показатели трех типовых сред для передачи.
- •9.3 Типы и частота возникновения ошибок
- •9.4 Диагностика коллизий
- •Ошибки кадров Ethernet, связанные с длиной и неправильной контрольной суммой
- •Ошибки кадров Ethernet в стандарте rmon
- •Типичные ошибки при работе протоколов
- •Несоответствие форматов кадров Ethernet
- •9.5 Потери пакетов
- •Несоответствие разных способов маршрутизации в составной сети
- •9.6 Несуществующий адрес и дублирование адресов
- •9.7 Превышение значений тайм-аута и несогласованные значения тайм-аутов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 10. Сетевые программные и технические средства информационных сетей
- •10.1 Сетевые операционные системы
- •Требования к сетевым операционным системам.
- •10.2 Сети с централизованным управлением
- •10.3 Сети с децентрализованным управлением или одноранговые сети
- •10.4 Прикладные программы сети
- •10.5 Специализированные программные средства
- •10.6 Техническое обеспечение
- •10.7 Средства коммуникаций
- •10.8 Сетевые адаптеры
- •10.9 Концентратор (Hub)
- •10.10 Приемопередатчики (transceiver) и повторители (repeater)
- •10.11 Коммутаторы (switch), мосты (bridge) и шлюзы (gateway)
- •10.12 Маршрутизаторы
- •10.13 Коммутаторы верхних уровней
- •10.14 Модемы и факс-модемы (fax-modem)
- •10.15 Анализаторы лвс
- •10.16 Сетевые тестеры
- •10.17 Терминальное оборудование
- •Вопросы для самоконтроля:
8.7 Применяемое оборудование
Маршрутизаторы
Маршрутизатор (router) можно упрощенно рассматривать как некое устройство, обеспечивающее:
физическое подключение к себе каналов определенного типа;
передачу данных по этим каналам;
выбор маршрута, по которому надо передавать данные.
При этом не имеет значения, как именно устроен маршрутизатор. Главное - чтобы он справлялся с поставленными задачами. Часто возникает путаница в терминологии из-за того, что маршрутизатор можно сделать из обычного PC-совместимого компьютера путем установки в него необходимых плат (например, синхронных портов) и соответствующей настройки программного обеспечения. Естественно, помимо того, что функционально такой компьютер будет работать маршрутизатором, он способен выполнять и другие задачи. В то же время существуют специализированные устройства, называемые маршрутизаторами, которые предназначены только для выполнения упомянутого выше набора функций. Во многих случаях их применение является более целесообразным. Например, при необходимости обслуживания большого числа каналов, при сложных алгоритмах маршрутизации, при необходимости преобразования протоколов и т.д. Применение недорогих моделей маршрутизаторов конечными пользователями с несложной структурой собственной сети также является оправданным решением, так как, в этом случае уменьшаются затраты на поддержку работоспособности маршрутизатора и увеличивается надежность. Для подключения клиентов, построения сети и обслуживания внешних каналов мы используем маршрутизаторы фирмы Cisco System, Inc, являющейся лидером в области производства маршрутизаторов.
Использование PC в качестве маршрутизатора
Сразу учтите, что этот компьютер должен работать под управлением операционной системы Unix. Мы не утверждаем, что этого нельзя сделать при помощи других операционных систем. Мы говорим лишь о том, что под Unix'ом все это работает хорошо...
Первой проблемой, с которой Вам предстоит столкнуться при решении данной задачи, будет оснащение Вашего компьютера необходимым количеством портов нужных типов. В описании каждой операционной системы, как правило, присутствует список поддерживаемого оборудования, который Вам необходимо внимательно изучить, прежде чем покупать какие-либо устройства. Учтите также, что наличие устройства в списке поддерживаемых и заверения продавца о том, что продаваемое им устройство абсолютно совместимо с тем, которое Вы нашли в упомянутом списке, абсолютно не гарантирует того, что все это будет работать. Причиной тому может быть как то, что устройство оказалось не совсем совместимым, так и то, что драйвер указанного устройства может содержать ошибки. Поэтому рекомендуем Вам, по возможности, сначала собрать как можно больше информации.
Модемы
Как правило, заказывая цифровой канал, Вы сразу оговариваете тип интерфейса с обеих сторон. Это означает, что фирма, которая предоставляет Вам канал, устанавливает с Вашей стороны некое устройство, которое Вы непосредственно подключаете к маршрутизатору.
Если линия аналоговая, то с обеих сторон необходимо устанавливать модемы. Модем для аналоговой линии выбирается исходя из характеристик линии и желаемой скорости передачи данных. Учтите, что модель модема должна соответствовать количеству проводов в линии (два или четыре). В частности, далеко не все модемы могут работать по четырехпроводной линии. Для передачи данных по аналоговым линиям со скоростями до 33.6 Кбит/с используются модемы того же типа, что и применяемые для обычных коммутируемых телефонных каналов. Разница состоит в том, что помимо скоростных характеристик и прочих возможностей, необходимо обратить особое внимание на такие характеристики, как стабильность и отказоустойчивость в режиме длительной непрерывной эксплуатации. Не стоит пытаться сэкономить деньги, покупая дешевый модем для использования его на выделенной линии.
Для передачи данных по аналоговым линиям длиной 5-7 км со скоростями 64 Кбит/с и выше используются специальные модемы для коротких линий (Short Range Modems). Как правило, они имеют синхронный интерфейс. Очень широко используются модемы (и другое оборудование) фирмы RAD.
Компьютеры и операционные системы
Для полноценной работы в сети Вам понадобится компьютер для выполнения различных прикладных задач, связанных с работой Вашей организации в Internet. В число этих задач, в частности, входят:
сервер DNS для Ваших доменов;
передача, получение, перераспределение электронной почты;
работа с системой телеконференций USENET;
создание WWW и FTP серверов.
В качестве операционной системы для такого компьютера мы настоятельно рекомендуем использовать Unix. Мы не утверждаем, что это невозможно сделать, используя другие операционные системы. Возможно, что это так, но решения на базе Unix являются, как правило, надежными и проверенными. И это понятно, учитывая, что операционная система Unix очень давно органически связана с Internet и TCP/IP. Почти все сервис-провайдеры Internet используют именно Unix. Можно привести следующие ее преимущества:
лучшая устойчивость;
скромные по сравнению с многими операционными системами требования к ресурсам;
наличие нескольких свободно распространяемых (бесплатных) версий для PC-совместимых компьютеров;
огромное количество программного обеспечения, свободно (бесплатно) доступного в виде исходных текстов;
возможность получить консультацию у провайдера.
Пожалуй, единственным недостатком этой системы является кажущаяся сложность ее администрирования и работы в ней. Этот недостаток, пожалуй, спорный и является следствием того, что многие уже давно привыкли работать с "менюшечно-окошечным" интерфейсом и администрировать систему движениями мыши. Если последнее является решающим фактором, то о Unix можно забыть, хотя и это там присутствует в определенной мере. Но тому, кто умеет работать в DOS'е без Norton Commander'а и, вместо передвижения по многочисленным меню, иногда отредактировать конфигурационный файл текстовым редактором, можно порекомендовать выбрать Unix.
В качестве компьютера для выполнения связанных с Internet прикладных задач можно использовать обычный PC-совместимый или т.н. рабочую станцию. PC-совместимого компьютера с достаточным количеством оперативной памяти и дискового пространства зачастую вполне хватает. При выборе версии Unix'а для такого компьютера, обязательно обратите внимание на спецификацию, которой он соответствует. Хорошим решением будет использование системы LINUX.