Многоуровневая модель внутрисетевого взаимодействия. Понятие открытой системы. Модель OSI.

Современная сеть - это сложный аппаратно-программный комплекс с определенной структурой внутреннего взаимодействия. Для анализа используется метод декомпиляции, когда сетевая структура разбивается на несколько слоев или уровней, каждый из которых реализует набор функций для вышележащего уровня, срывает от вышележащего уровня детали реализации этих уровней.

Хост 1 Хост2 визуальный канал

Интерфейс абстракция, описывающая характер и

функции, интерфейсы внутрисетевого

…. ……

Среда передачи

Задачи внутрисетевого взаимодействия:

1) Адресация

2) Правила переноса данных

3) Контроль ошибок

4) Нумерация пакетов и данных

5) Управление потоком в случае разных побочностей ПК

6) Мультиплексирование (механизм использования пакетов для различных сеансов)

7) Маршрутизация

Модель OSI - это концептуальная схема внутрисетевого использования. 7 уровней.

Открытая система - это аппаратура и/или программное обеспечение, которое обеспечивает переносимость и совместимость, а часто и их вместе с другими компьютерными системами.

7. Сетевой интерфейс: понятие, функции. Физический адрес.

7. Сетевые адаптеры: понятие, функции. Кодирование-декодирование сигнала в кабеле. МАС-адрес. Сетевой адаптер – устройство, соединяющее ПК со средой передачи. Состоит из аппаратной части и встроенного ПО. Функции сетевой платы: 1. Физический интерфейс (гальваническая развязка ПК и физической среды передачи). Гальваническая развязка – бесконтактная передача сигнала.

2. Доступ к каналу связи. Осуществляется контроль состояния кабеля (занят/нет). 3. Передача/приём импульсов из кабеля. Кодирование/декодирование данных. Процесс преобразования сигналов, "удобных для компьютера", в сигналы, которые могут быть переданы по сети, называется физическим кодированием, а обратное преобразование - декодированием. Преобразование параллельного кода последовательное (при передаче) и обратное (при приёме).

МАС-адрес - это уникальный 48битный код, присваиваемый каждой единице компьютерного оборудования. В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого (сетевого) уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях TCP/IP).

8. Кодирование-декодирование аналоговых и цифровых сигналов.

8. Кодирование/декодирование данных. Процесс преобразования сигналов, "удобных для компьютера", в сигналы, которые могут быть переданы по сети, называется физическим кодированием, а обратное преобразование - декодированием. Преобразование параллельного кода последовательное (при передаче) и обратное (при приёме).

9. Адресация в КС. Числовые и символьные адреса. Адресное пространство. Плоская и иерархическая структура адресного пространства. Адреса физические и сетевые, протокол ARP.

9. Адресация – механизм идентификации узла в сетевой среде. На практике производится адресация не узлов, а сетевых интерфейсов, т.к. сетевой узел может иметь несколько интерфейсов. Адресное пространство – множество всех допустимых адресов в некоторой системе адресации. Структура адресного пространства: линейная (плоская) – все узлы нумеруются; иерархическая.

Плоское адресное пространство, например, МАС-адресация. МАС-адрес – 48 битовое двоичное число, для удобства представления записанное в виде 12ти 16дцатиричных цифр. øø-Сø-DF – 11-47-9F. (øø-Сø-DF – физический адрес сетевого интерфейса - 11-47-9F). МАС-адрес выдаёт IEEE. IEEE - Институт инженеров по электротехнике и электронике (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers) — международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике.

1. Номер производителя;

2. Диапазон адресов для данного производителя, т.е. номер интерфейса 2­⁴⁸₌16¹².

FF-FF-FF-FF-FF-FF – широковещательный пакет (предназначен для всех узлов данной подсети).

Иерархическое адресное пространство, например, IP-адресация. Иерархическая адресация состоит из вложенных друг в друга подгрупп адресов, последовательно уточняющих конечного адресата. IP-адрес иерархии содержит номер сети, в котором находится узел и сам номер узла.

10. Коммутационное оборудование КС: повторитель, концентратор, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз. Функции, соответствие уровням модели OSI.

10. Коммутационное оборудование КС: повторитель, концентратор, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз. Функции, соответствие уровням модели OSI.

Маршрутизатор (router) - блок взаимодействия, служащий для выбора маршрута передачи данных в корпоративных и территориальных сетях. С помощью маршрутизаторов могут согласовываться не только канальные протоколы, как это имеет место при применении мостов, но и сетевые протоколы. Маршрутизаторы содержат таблицы и протоколы маршрутизации в отличие от других узлов (узлы, имеющие адреса и, следовательно, доступные по сети, называют хостами), которые могут содержать лишь локальные таблицы соответствия IP-адресов физическим адресам сетевых контроллеров в локальной сети.

Шлюз (gateway - межсетевой преобразователь) - блок взаимодействия, служащий для соединения информационных сетей различной архитектуры и с неодинаковыми протоколами. В шлюзах предусматривается согласование протоколов всех семи уровней ЭМВОС. Примерами шлюзов могут быть устройства, соединяющие ЛВС типа Ethernet с сетью SNA, используемой для связи больших машин фирмы IBM. Часто под шлюзом понимают сервер, имеющий единственный внешний канал передачи данных.

Концентраторы предназначены для объединения в сеть многих узлов. Так, концентраторами являются хабы в 10Base-T или Token Ring. Хабы могут быть пассивными или активными, в последнем случае в хабе имеются усилители-формирователи подводимых сигналов. Однако такие концентраторы создают общую среду передачи данных без разделения трафика.

Коммутаторы в отличие от концентраторов предназначены для объединения в сеть многих узлов или подсетей с возможностью создания одновременно многих соединений. Они называются также переключателями (свитчами - switches). Коммутаторы используются также для связи нескольких ЛВС с территориальной сетью. Один коммутатор может объединять несколько как однотипных, так и разнотипных ЛВС.

Использование коммутаторов вместо маршрутизаторов (там, где это возможно) позволяет существенно повысить пропускную способность сети. Коммутатор работает с локальными МАС-адресами, в нем имеется таблица соответствия МАС-адресов и портов. Кроме того, между разными портами коммутатора образуется несколько соединений, по которым пакеты могут передаваться одновременно..В то же время маршрутизатор оперирует IP-адресами и таблицами маршрутизации и выполняет сложные алгоритмы маршрутизации.

Повторитель (repeater) - аппаратное устройство, функционирующее на физическом уровне эталонной модели OSI и обеспечивающее соединение двух сегментов одной и той же компьютерной сети.
Повторители реализуют одну из самых простых форм межсетевого обмена. Они просто регенерируют, или повторяют, пакеты данных между кабельными сегментами. По сути повторители физически расширяют сеть. Кроме того, они обеспечивают высокий уровень отказоустойчивости, осуществляя электрическую развязку сетей, вследствие чего проблема, возникшая в одном кабельном сегменте, не затрагивает другие сегменты. Однако вместе с пакетами они повторяют и помеховый сигнал, не делая различий между ним и пакетами данных.

Мосты Термином "мост" (bridge) принято обозначать средства, предназначенные для передачи пакетов данных из одной сети в другую. С функциональной точки зрения, мосты относятся ко второму (канальному) уровню эталонной модели OSI. Мосты позволяют программам и протоколам, работающим на более высоких уровнях, рассматривать объединение нескольких сетей как одно целое. Наряду с передачей данных, мосты могут также выполнять их фильтрацию.
Мосты регулируют трафик, фильтруя пакеты данных на основе адреса получателя пакета. Когда получатель пакета расположен внутри локальной сети, мост не пересылает этот пакет. Если же адрес получателя отдаленный, то есть указывает на узел из другой рабочей группы, то этот пакет данных мост пропускает. Применение мостов позволяет сократить объем данных, передаваемых по каждой из сетей, за счет удаления сообщений, не относящихся к той или иной сети. Это приводит к повышению производительности и к увеличению надежности и безопасности передачи данных, и, в то же время, позволяет сохранить прозрачную связь между сетями.

Коммутатором (switch) называется устройство, предназначенное для перенаправления входной информации на один из выходов. Например, на входе коммутатора могут поступать пакеты данных, а выход может быть подключен к шине Ethernet: такой коммутатор будет называться коммутатором Ethernet
Коммутатор должен располагать средствами организации необходимых соединений, а также средствами преобразования входной информации в корректный выходной формат.
В настоящее время коммутаторы постепенно вытесняют устаревшие и менее гибкие устройства межсетевой коммуникации - в частности, мосты и шлюзы. Если, например, шлюз может использоваться для соединения только двух сетей, то аналогичный по назначению коммутатор допускает соединение сразу нескольких.

В связи с более широкими функциональными возможностями коммутаторы должны также располагать большей вычислительной мощностью. В мощных коммутаторах часто устанавливается сразу несколько процессоров. Некоторые коммутаторы работают на мощных и производительных миникомпьютерах.

11. Сети канального уровня Ethernet. Формат кадра Ethernet. Спецификации кабельных сред.