Лекция 1. Системы телеобработки данных Лекция 2. Классификация и архитектура информационновычислительных сетей
 Скачать 1.06 Mb.
|
|
Инфокоммуникационные системы и сети. Лекции (ч.1) Источник proginfo.github.io- Оглавление Лекция №1. Системы телеобработки данных Лекция №2. Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей Лекция№3 Понятие сетевой модели. Сетевая модель OSI. 1 Лекция№4 Понятие протокола. Принципы работы протоколов разных уровней. Лекция№5. Состав и характеристики линий связи. Беспроводные линии связи. Лекция№6 Виды и характеристики кабелей. Стандарты кабелей. 27 Лекция№7 Ethernet: на витой паре, на коаксиальном (толстом и тонком) кабеле. 31 Лекция№8 Проблемы с сетевым доступом. Поиск компьютеров в сети 35 Лекция№9 TCPdump и TCP 40 Лекция№10 Диагностика сетевых проблем 43 Лекция№11 Фрагментация пакетов 47 Лекция№12 Понятие аудита информационной безопасности 51 Лекция№13 Материальное и программно-техническое обеспечение сети 55 Лекция№14 Повышение производительности локальных сетей 59 Лекция№15 Протокол DHCP 64 Лекция№16 Консольное управление коммуникационными устройствами 68 Лекция№17 Управление файловой системой и учетными записями в сети 74 Лекция№18 Прикладные протоколы стека TCP/IP 78 Лекция№19 Методы передачи данных в глобальных сетях 84 Лекция №1. Системы телеобработки данных Эволюция компьютерных сетей. Появление первых вычислительных машин Многотерминальные системы глобальные сети Наследие телефонных сетей Сети передачи данных, называемые также вычислительными или компьютерными сетями, являются результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий (рис.1.1): С одной стороны, сети передачи данных представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.  Рис. 1.1. Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий. Итак, компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, которое предоставляет пользователям сети доступ к ресурсам этого набора компьютеров; сеть могут образовывать компьютеры разных типов — небольшие микропроцессоры, рабочие станции, мини-компьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры; передачу сообщений между любой парой компьютеров сети обеспечивает коммуникационная система, которая может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства; компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером, как с автономным, и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети. Появление первых вычислительных машин Идея компьютера была предложена английским математиком Чарльзом Бэбиджем (Charles Babbage) в середине девятнадцатого века. Однако его механическая "аналитическая машина" по-настоящему так и не заработала. Подлинное рождение цифровых вычислительных машин произошло вскоре после окончания второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. Для этого периода характерно следующее: компьютер представлял собой скорее предмет исследования, а не инструмент для решения каких-либо практических задач из других областей; одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины; программирование осуществлялось исключительно на машинном языке; не было никакого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм; операционные системы еще не появились, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Многотерминальные системы — прообраз сети Терминальные комплексы могли располагаться на большом расстоянии от процессорных стоек, соединяясь с ними с помощью различных глобальных связей — модемных соединений телефонных сетей или выделенных каналов. Для поддержки удаленной работы терминалов в операционных системах появились специальные программные модули, реализующие различные (в то время, как правило, нестандартные) протоколы связи. Такие вычислительные системы с удаленными терминалами сохраняя централизованный характер обработки данных, в какой-то степени являлись прообразом современных компьютерных сетей (рис.1.3), а соответствующее системное программное обеспечение — прообразом сетевых операционных систем.  Рис. 1.3. Многотерминальная система — прообраз вычислительной сети. Многотерминальные централизованные системы уже имели все внешние признаки локальных вычислительных сетей, однако по существу ими не являлись, так как сохраняли сущность централизованной обработки данных автономно работающего компьютера. Первые сети — глобальные Хотя теоретические работы по созданию концепций сетевого взаимодействия велись почти с момента появления вычислительных машин, значимые практические результаты по объединению компьютеров в сети были получены лишь в конце 60-х, когда с помощью глобальных связей и техники коммутации пакетов удалось реализовать взаимодействие машин класса мэйнфреймов и суперкомпьютеров (рис.1.4). Эти дорогостоящие компьютеры хранили уникальные данные и программы, обмен которыми позволил повысить эффективность их использования.  Рис. 1.4. Объединение удаленных супер-ЭВМ глобальными связями. В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в общую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET послужила отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети — Internet. Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных ОС с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Такие ОС можно считать первыми сетевыми операционными системами. Таким образом, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно, находящиеся в различных городах и странах. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей, такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов и маршрутизация пакетов в составных сетях. Наследие телефонных сетей Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и глобальных сетей — телефонных. Главным результатом создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях. Роль персональных компьютеров в эволюции компьютерных сетей Создание персональных компьютеров послужило мощным катализатором для бурного роста локальных сетей, поскольку появилась отличная материальная основа в виде десятков и сотен машин, принадлежащих одному предприятию и расположенных в пределах одного здания. Новые возможности пользователей локальных сетей Разработчики локальных сетей привнесли в организацию работы пользователей много нового. Так, стало намного проще, чем в глобальных сетях, получать доступ к сетевым ресурсам — в локальной сети пользователю не приходится запоминать сложные идентификаторы разделяемых ресурсов. Для этих целей система предоставляет список ресурсов в удобной для восприятия форме, например в виде древовидной графической структуры ("дерева" ресурсов). Еще один прием, позволяющий оптимизировать работу в локальной сети, состоит в том, что после соединения с удаленным ресурсом пользователь получает возможность обращаться к нему с помощью тех же команд, которые он применял при работе с локальными ресурсами на компьютере. Следствием (и в то же время движущей силой) такого прогресса стало появление огромного количества непрофессиональных пользователей, освобожденных от необходимости изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. Таблица. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей
Вопросы: Эволюция компьютерных сетей. Появление первых вычислительных машин Многотерминальные системы глобальные сети Наследие телефонных сетей Лекция №2. Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей План: Централизованная обработка данных. Распределенная обработка данных Системы «терминал — хост» Классификация вычислительных сетей Централизованная обработка данных Система централизованной обработки данных  При централизованных формах, когда у пользователей нет непосредственного контакта с ЭВМ, его роль сводится к передаче исходных данных на обработку, получению результатов, выявлению и устранению ошибок. Централизованная обработка информации наряду с рядом положительных сторон (высокая степень загрузки и высокопроизводительное использование оборудования, квалифицированный кадровый состав операторов, программистов, инженеров, проектировщиков вычислительных систем и т.п.) имела ряд отрицательных черт, порожденных прежде всего отрывом конечного пользователя (экономиста, плановика, нормировщика и т.п.) от технологического процесса обработки информации. В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач. Распределенная обработка данных Didtributed Data Processing (DDP) - обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.При этом пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах  Система распределенной обработки данных Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений: многомашинные вычислительные комплексы (МВК); компьютерные (вычислительные) сети. Многомашинный вычислительный комплекс — группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационновычислительный процесс. Системы «терминал — хост» С созданием интерактивных терминальных устройств, появилась возможность совместной работы пользователей в реальном масштабе времени. Основные этапы развития систем доступа к информационным ресурсам ,представлены на рис. 1.1, включают следующие схемы.  Рис. 1.1. Варианты коллективного использования информационно-вычислительных ресурсов: а — локальный хост; 6 — удаленный хост; в — глобальная сеть; г — коммуникации ПК — ПК; д — локальная сеть; е — Internet Классификация вычислительных сетей Классификации — процесс группирования (отнесения к тому или иному типу) объектов изучения в соответствии с их общими признаками. Каждый реальный объект может быть наделен множеством признаков. Субъективный характер любой классификации проявляется в том, что имеется некоторый произвол при выборе среди этого множества признаков тех, которые будут использованы для классификации, то есть при выборекритериев классификации. Итак, начнем с самой разветвленной классификации компьютерных сетей, в которой в качестве критериев классификации используются различные технологические характеристики сетей, такие как топология, метод коммутации, метод продвижения пакетов, тип среды передачи и др. Такая классификация может быть названа классификацией в технологическом аспекте. 1.Поскольку до недавнего времени выбор технологии, используемой для построения сети, был в первую очередь обусловлен ее территориальным масштабом, мы начнем нашу классификацию с технологических признаков компьютерной сети, обусловленных территорией покрытия. В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса: глобальные (WAN – Wide Area Network); региональные (MAN – Metropolitan Area Network); локальные (LAN – Local Area Network). Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступак этим ресурсам. Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, которые находятся на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки исотни километров. Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К В зависимости от функциональной роли в составной сети сети делятся на три класса: сети доступа, магистральные сети и сети агрегирования трафика. Сети доступа — это сети, предоставляющие доступ индивидуальным и корпоративным абонентам от их помещений (квартир, офисов) до первого помещения (пункта присутствия) оператора сети связи или оператора корпоративной сети. Другими словами, это сети, ответственные за расширение глобальной сети до помещений ее клиентов. Магистральные сети — это сети, представляющие собой наиболее скоростную часть (ядро) глобальной сети, которая объединяет многочисленные сети доступа в единую сеть. Сети агрегирования трафика — это сети, агрегирующие данные от многочисленных сетей доступа для компактной передачи их по небольшому числу каналов связи в магистраль. Сети агрегирования обычно используются только в крупных глобальных сетях, где они занимают промежуточную позицию, помогая магистральной сети обрабатывать трафик, поступающий от большого числа сетей доступа. В сетях среднего и небольшого размера сети агрегирования обычно отсутствуют. Вопросы: Централизованная обработка данных. Распределенная обработка данных Системы «терминал — хост» Классификация вычислительных сетей |