Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы» - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Е. А. Коростелева Учебно-методическое пособие логомиры г. Хабаровск... 4 682.43kb.
Учебно-методическое пособие. Н. Новгород.: Вгипу, 2009. с 1 187.21kb.
Н. И. Лобачевского Ю. О. Плехова Ю. И. Ефимычев В. С. Кравченко инноватика... 11 796.2kb.
Программа компьютерные диски, электронные учебники учебно-методическое 1 145.11kb.
Учебно-методическое пособие для студентов очного и заочного отделения... 7 855.94kb.
Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию Дисциплина... 1 406.92kb.
Д. Р. Хайрутдинова История Татарстана и татарского народа с древнейших... 6 598.96kb.
Учебно-методическое пособие Издательство Казанского государственного... 1 532.01kb.
Учебно-методическое пособие для студентов филологических специальностей... 3 746.63kb.
Учебно-методическое пособие Печатается по решению Учебно-методической... 1 351.15kb.
Н. И. Лобачевского О. Н. Савинова Информационное планирование в этноконфессиональной... 1 194.84kb.
Nethasptm для администраторов сетей 2 381.13kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине - страница №1/18



«ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ»
Аннотация
Данное учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы».

В пособии последовательно рассматриваются причины возникновения компьютерных сетей и достоинства работы в них; понятия интерфейсов, протоколов и их стеков; семиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI; сравнение с нею популярных стеков протоколов TCP/IP, IPX/SPX и NetBEUI/SMB; основные аппаратные и программные компоненты компьютерных сетей; физические и логические топологии сетей.

Подробно рассматриваются принципы функционирования самых популярных сетевых технологий, включая и высокоскоростные, – Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet, а также определяющие их спецификации и стандарты.

Рассмотрены основные характеристики протоколов обмена данными и особенности работы этих протоколов на канальном уровне. Изучаются принципы функционирования коммуникационного сетевого оборудования физического и канального уровня: сетевых адаптеров, концентраторов и повторителей, мостов и коммутаторов, анализируются их основные и дополнительные функции.




Содержание


Содержание 3

Эволюция компьютерных сетей 6

Достоинства работы в сети 9

Разделение жестких дисков 9

Разделение принтеров и других устройств ввода - вывода 10

Разделение коммуникационных устройств 10

Разделение программных пакетов 10

Разделение данных 11

Многопользовательское программное обеспечение 11

Доступ к другим компьютерным системам 12

Аппаратные и программные компоненты сети 12

Понятие сети 12

Серверы 13

Рабочие станции 15

Сетевой адаптер 15

Сетевая операционная система 16

Коммуникационное оборудование 16

Повторители и концентраторы/хабы 16

Мосты 17

Коммутаторы 18

Маршрутизаторы 18

Шлюзы 19


Сетевые службы 20

Топологии физических и логических связей в сетях 20

Семиуровневая модель OSI 23

Многоуровневый подход 23

Стеки протоколов и интерфейсы взаимодействия в сети 23

Понятие об открытой системе 24

Модель взаимодействия открытых систем OSI 25

Базовые сетевые понятия 28

Стеки протоколов TCP/IP. IPX/SPX и NetBIOS/SMB 29

Стек TCP/IP 29

Стек IPX/SPX 30

Стек NetBIOS/SMB 30



Методы и протоколы передачи данных 32

Асинхронные протоколы 32

Синхронные протоколы 32

Символьно-ориентированные протоколы 33

Бит-ориентированные протоколы 33

Передача с установлением соединения и без установления соединения 34

Методы обнаружения и коррекции ошибок в сетях 35

Стандартные технологии локальных компьютерных сетей 38

Толстая Ethernet 39

Тонкая Ethernet 42

Ethernet на витой паре 43

Ethernet на оптоволоконном кабеле 46

Интегрированные сети Ethernet 46

Метод доступа к передающей среде CSMA/CD 47

Время двойного оборота и распознавание коллизий 49



Адресация в сети Ethernet 50

Реализация физического и канального уровней в сети Ethernet 50

Кодирование сигнала на физическом уровне. Манчестерский код 50

Подуровень MAC канального уровня 51

Подуровень LLC канального уровня 51



Типы кадров сети Ethernet 56

Формат кадра в оригинальной системе Ethernet 56

Формат кадра Ethernet RAW 802.3 57

Формат кадра стандарта Ethernet IEEE 802.3/LLC 57

Формат кадра Ethernet SNAP 58

Сеть Token Ring 58

Метод доступа к передающей среде 58

Управление сетью Token Ring 59

Пакеты Token Ring 61

Устройства MAU и кабельная проводка Token Ring 64

Сеть Arcnet 65

Высокоскоростные сетевые технологии 65

Сети FDDI и CDDI 66

Fast Ethernet и 100GV-AnyLAN 69

Fast Ethernet 69

100VG-AnyLAN 74

Gigabit Ethernet 75

Коммуникационные устройства канального и физического уровней 77

Сетевые адаптеры 77

Концентраторы 79

Управление концентратором по протоколу SNMP 81



Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов 83

Алгоритм работы прозрачного моста 84

Алгоритм работы моста с маршрутизацией от источника 85

Коммутаторы локальных сетей 87

Полнодуплексные протоколы локальных сетей 88

Техническая реализация коммутаторов 89

Характеристики коммутаторов 92

Дополнительные функции коммутаторов 93

Рекомендуемая литература 95



Эволюция компьютерных сетей


Концепция компьютерных сетей является логическим результатом развития компьютерных технологий.

Пакетные системы. Первые компьютеры 50-х годов – большие, громоздкие и дорогие – предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы с пользователями и использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки строились, как правило, на базе мэйнфрейма – мощного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды своих программ, и передавали их в вычислительный центр (ВЦ). Операторы ВЦ компоновали пакеты перфокарт, вводили их содержимое в компьютер, выполняли программы пользователей, а распечатанные результаты обычно выдавались пользователям на другой день.

В то время пакетный режим был самым эффективным режимом использования вычислительной мощности, т.к. он позволял выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем другие режимы. Во главу угла в пакетных системах ставилась эффективность работы самого дорогого устройства ЭВМ – процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.



Многотерминальные системы. По мере удешевления процессоров в начале
60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей, - начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени (рис.1).

Рис.1. Многотерминальная вычислительная система


В таких системах мэйнфрейм одновременно разделялся несколькими пользователями, а каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Время реакции системы на ввод пользователей выбиралось достаточно малым, чтобы любому пользователю не была слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей. Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции (такие как ввод и вывод данных) стали распределенными.

Такие многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за своим терминалом воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получать доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него создавалась иллюзия полного единоличного владения компьютером, ибо он мог запустить нужную ему программу в любой момент времени и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Но до появления настоящих компьютерных сетей еще нужно было пройти большой путь, т.к. многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все же сохраняли централизованный характер обработки.

С другой стороны, потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не созрела: на предприятии просто нечего было объединять в сеть, т.к. из-за большой стоимости вычислительной техники предприятия не могли позволить себе купить сразу несколько ЭВМ. В этот период выполнялся так называемый «закон Гроша», который эмпирически отражал уровень технологии того времени и утверждал, что производительность компьютера прямо пропорциональна квадрату его стоимости. Отсюда следует, что за одну и ту же сумму выгоднее купить одну мощную машину, чем несколько менее мощных ЭВМ с такой же суммарной производительностью.



Первые глобальные сети. Тем не менее, потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга в то время уже назрела. Началось все с решения более простой задачи – подключения к компьютеру терминалов, удаленных на сотни и даже тысячи километров. Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные линии связи с помощью модемов. Такие сети позволили пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса супер-ЭВМ.

Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа «терминал-компьютер» были реализованы и удаленные связи типа «компьютер-компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, электронной почты и др.

Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были предложены и отработаны на практике многие основные идеи и концепции современных компьютерных сетей: многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях и т.д.

Первые локальные сети. В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов – появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию миникомпьютеров. Закон Гроша перестал работать, т.к. десяток миникомпьютеров теперь выполнял некоторые сложные задачи быстрее мэйнфрейма, а стоимость миникомпьютеров была значительно меньше стоимости мэйнфрейма.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность закупать для себя миникомпьютеры, которые выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и др. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры предприятия работали автономно.

Со временем предприятия стали соединять свои миникомпьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные сети. Они во многом отличались от современных сетей и, прежде всего, разнообразными нестандартными устройствами сопряжения.

Создание стандартных технологий ЛВС. В середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития явились персональные компьютеры (ПК). Последние стали идеальными элементами для построения сетей – с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, с другой стороны, их индивидуальной мощности не хватало для решения ряда сложных задач. Кроме того, стояла проблема разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому ПК стали преобладать в локальных сетях, причем и в качестве сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей миникомпьютеры и мэйнфреймы. Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового и в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - теперь пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена, а после соединения с удаленным ресурсом с последним можно было работать точно так же, как и с локальным, используя стандартные средства ПК.



Современные тенденции. Сегодня разрыв между низкоскоростными глобальными и высокоскоростными локальными сетями постоянно сокращается из-за появления высокопропускных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появились службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует знаменитая глобальная сеть Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля появилось разнообразное коммуникационное оборудование – коммутаторы, шлюзы, маршрутизаторы. Благодаря активному оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам, которые сейчас используются в качестве мощных серверов.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее сетям информация – звук, видеоизображения, графика. Появление трафика реального времени, чувствительного к задержкам передаваемых пакетов, потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования (традиционные службы вычислительных систем, такие как передача файлов или электронная почта, создают малочувствительный к задержкам трафик, и все элементы сетей раньше разрабатывались в расчете на него).

Сегодня эти проблемы решаются разными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной для передачи такого трафика технологии АТМ. Однако, несмотря на значительные усилия в этом направлении, до заветной цели – слияния воедино сетевых, информационных, телевизионных, телефонных и других технологий - еще далеко.


следующая страница >>