Методические указания по выполнению лабораторного практикума дисциплина Сети эвм и телекоммуникации
 Скачать 389.91 Kb.
|
|
Кафедра: «Информационные системы» А.И. Фролов СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА Дисциплина – «Сети ЭВМ и телекоммуникации» Специальность 220400 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» Печатается по решению редакционно-издательского совета ОрелГТУ Орел 2006 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ А.И. Фролов СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА Дисциплина – «Сети ЭВМ и телекоммуникации» Специальность 220400 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» Печатается по решению редакционно-издательского совета ОрелГТУ Орел 2006 Автор: к.т.н., доцент кафедры «Информационные системы» А.И. Фролов Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Информационные системы» И.С. Константинов Методические указания содержат описание шести лабораторных работ по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации». Посвящены выработке у сту- дентов навыков программирования с использованием наиболее распространен- ных сетевых протоколов и изучению принципов построения компьютерных се- тей. Методические указания содержат теоретические сведения по рассматри- ваемым вопросам, практические примеры и справочную информацию, необхо- димую для выполнения лабораторных работ. Методические указания предназначены для студентов очной формы обу- чения специальности 220400 «Программное обеспечение вычислительной тех- ники и автоматизированных систем». Редактор Г.А. Константинова Технический редактор Д.Е.Суханов Орловский государственный технический университет Лицензия ИД 00670 от 5.01.2000 АНО «ОрелГТУ-РЦФИО» Подписано к печати 20 апреля 2006 г. Формат 60 × 84 1\16 Печать офсетная . Усл. печ. л. 4,5. Тираж _____ экз. Заказ №__________ Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ОрелГТУ © ОрелГТУ, 2006 © АНО «ОрелГТУ-РЦФИО», 2006 © Фролов А.И., 2006 Содержание 1 Расчет конфигурации сети Ethernet ................................................................ 5 1.1 Критерии корректности конфигурации....................................................... 5 1.2 Методика расчета времени двойного оборота и уменьшения межкадрового интервала.............................................................................. 6 1.3 Пример расчета конфигурации сети............................................................ 8 1.4 Задание на лабораторную работу ................................................................ 9 1.5 Справочные данные IEEE .......................................................................... 16 1.6 Контрольные вопросы................................................................................ 17 2 Изучение структуры IP-адреса....................................................................... 18 2.1 Типы адресов стека TCP/IP........................................................................ 18 2.2 Классы IP-адресов ...................................................................................... 19 2.3 Особые IP-адреса........................................................................................ 21 2.4 Использование масок в IP-адресации........................................................ 22 2.5 Задание на лабораторную работу .............................................................. 24 2.6 Контрольные вопросы................................................................................ 24 3 Взаимодействие прикладных программ с помощью транспортного протокола TCP.................................................................................................. 25 3.1 Транспортный протокол TCP .................................................................... 25 3.2 Транспортный протокол UDP.................................................................... 27 3.3 Порты, мультиплексирование и демультиплексирование ....................... 28 3.4 Логические соединения.............................................................................. 30 3.5 Программирование обмена данными на основе транспортных протоколов .................................................................................................. 31 3.6 Пример реализации простейшего клиент-серверного приложения на основе сокетов ............................................................................................ 35 3.7 Задание на лабораторную работу .............................................................. 36 3.8 Справочные данные ................................................................................... 37 3.9 Контрольные вопросы................................................................................ 38 4 Взаимодействие прикладных программ с помощью протокола электронной почты SMTP .............................................................................. 39 4.1 Модель протокола, команды и коды ответов SMTP ................................ 39 4.2 Кодировка сообщений ............................................................................... 41 4.3 Процесс передачи сообщений ................................................................... 42 4.4 Пример последовательности команд почтовой транзакции .................... 44 4.5 Задание на лабораторную работу.............................................................. 46 4.6 Справочные данные ................................................................................... 47 4.7 Контрольные вопросы ............................................................................... 49 5 Взаимодействие прикладных программ с помощью протокола электронной почты POP3 ............................................................................... 50 5.1 Модель протокола РОР3, его назначение и стадии РОР3-сессии ........... 50 5.2 Формат сообщений .................................................................................... 51 5.3 Процесс получения сообщений. Команды и ответы протокола РОР3.... 52 5.4 Задание на лабораторную работу.............................................................. 54 5.5 Справочные данные ................................................................................... 54 5.6 Контрольные вопросы ............................................................................... 57 6 Взаимодействие прикладных программ с помощью протокола передачи данных FTP...................................................................................... 58 6.1 Назначение и модели работы протокола FTP........................................... 58 6.2 Особенности управления процессом обмена данными ........................... 60 6.3 Команды и ответы протокола FTP ............................................................ 62 6.4 Задание на лабораторную работу.............................................................. 63 6.5 Справочные данные ................................................................................... 64 6.6 Контрольные вопросы ............................................................................... 67 Список рекомендуемой литературы ................................................................. 68 Приложение А (обязательное) Пример оформления титульного листа отчета по лабораторной работе.......................................................................... 69 5 1 Расчет конфигурации сети Ethernet Цель работы: изучение принципов построения сетей по стандарту Ethernet и приобретение практических навыков оценки корректности их конфи- гурации. Необходимое оборудование: калькулятор. 1.1 Критерии корректности конфигурации Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, гарантирует корректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уров- ня). Основные характеристики и ограничения технологии Ethernet приведены в таблицах 1.1 и 1.2. Наиболее часто приходится проверять ограничения, связанные с длиной отдельного сегмента кабеля, а также количеством повторителей и общей дли- ной сети. Правила «5-4-3» для коаксиальных сетей и «4 хабов» для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой «запас прочности» сети. Например, если посчитать время двойного оборота в сети, состоящей из 4 повторителей 10Base-5 и 5 сегментов максимальный длины 500 м, то окажется, что оно составляет 537 битовых ин- тервала. А так как время передачи кадра минимальной длины (вместе с преам- булой), составляющей 72 байт, равно 575 битовым интервалам, то видно, что разработчики стандарта Ethernet оставили 38 битовых интервала в качестве за- паса для обеспечения надежности. Тем не менее в документах комитета IEEE 802.3 утверждается, что и 4 дополнительных битовых интервала создают доста- точный запас надежности. Комитет IEEE 802.3 приводит исходные данные о задержках (таблицы 1.3 и 1.4), вносимых повторителями и различными средами передачи данных, для тех специалистов, которые хотят самостоятельно рассчитывать максимальное количество повторителей и максимальную общую длину сети, не довольствуясь 6 теми значениями, которые приведены в правилах «5-4-3» и «4 хабов». Особен- но такие расчеты полезны для сетей, состоящих из смешанных кабельных сис- тем, например, коаксиала и оптоволокна, на которые правила о количестве по- вторителей не рассчитаны. При этом максимальная длина каждого отдельного физического сегмента должна строго соответствовать стандарту, то есть 500 м для «толстого» коаксиала, 100 м для витой пары и т. д. Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической при- роды, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий: − количество станций в сети – не более 1024; − максимальная длина каждого физического сегмента – не более величи- ны, определенной в соответствующем стандарте физического уровня; − время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети – не более 575 битовых ин- тервала; − сокращение межкадрового интервала (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители – не больше, чем 49 битовых интервала (так как при отправке кадров конечные узлы обеспе- чивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 - 49 = 47 бито- вых интервала). Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяю- щие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м. 1.2 Методика расчета времени двойного оборота и уменьшения межкадрового интервала Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах (таблица 1.3). Битовый интервал обозначен как bt. 7 Комитет 802.3 старался максимально упростить выполнение расчетов, по- этому данные, приведенные в таблице, включают сразу несколько этапов про- хождения сигнала. Например, задержки, вносимые повторителем, состоят из задержки входного трансивера, задержки блока повторения и задержки выход- ного трансивера. Тем не менее в таблице все эти задержки представлены одной величиной, названной базой сегмента. Чтобы не нужно было два раза складывать задержки, вносимые кабелем, в таблице даются удвоенные величины задержек для каждого типа кабеля. В таблице используются также такие понятия, как левый сегмент, правый сегмент и промежуточный сегмент. Поясним эти термины на примере сети, приведенной на рисунке 1.1. Левым сегментом называется сегмент, в котором начинается путь сигнала от выхода передатчика конечного узла. На рисунке 1.1 это сегмент 1. Затем сигнал проходит через промежуточные сегменты 2-5 и до- ходит до приемника наиболее удаленного узла наиболее удаленного сегмента 6, который называется правым. Именно здесь в худшем случае происходит столк- новение кадров и возникает коллизия. Рисунок 1.1 – Пример сети Ethernet, состоящей из сегментов различных физи- ческих стандартов 8 С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, кото- рая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый). База правого сегмента, в котором возни- кает коллизия, намного превышает базу левого и промежуточных сегментов. Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сиг- нала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах. Расчет PDV заключается в вычислении задержек, вносимых каждым от- резком кабеля (приведенная в таблице задержка сигнала на 1 м кабеля умножа- ется на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превы- шать 575. Так как левый и правый сегменты имеют разные величины базовой за- держки, то в случае различных типов сегментов на удаленных краях сети необ- ходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сег- мента сегмент одного типа, а во второй – сегмент другого типа. Результатом можно считать максимальное значение PDV. Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV. Для расчета PVV также можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE и приведенными в таб- лице 1.4. 1.3 Пример расчета конфигурации сети В примере крайние сегменты сети принадлежат к одному типу – стандарту 10Base-T, поэтому двойной расчет не требуется. Приведенная на рисунке 1.1 сеть в соответствии с правилом «4 хабов» не является корректной – в сети между узлами сегментов 1 и 6 имеются 5 хабов, 9 хотя не все сегменты являются сегментами 10Base-FB. Кроме того, общая дли- на сети равна 2800 м, что нарушает правило 2500 м. Рассчитаем значение PDV. Левый сегмент 1: 15,3 (база) + 100∙0,113 = 26,6 Промежуточный сегмент 2: 33,5 + 1000∙0,1 = 133,5 Промежуточный сегмент 3: 24 + 500∙0,1 = 74,0 Промежуточный сегмент 4: 24 + 500∙0,1 = 74,0. Промежуточный сегмент 5: 24 + 600∙0,1 = 84,0 Правый сегмент 6: 165 + 100∙0,113 = 176,3. Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 568,4. Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть проходит по критерию времени двойного оборота сигнала несмотря на то, что ее общая длина превышает 2500 м, а количество повторителей больше 4. Рассчитаем значение PVV. Левый сегмент 1 10Base-T: сокращение в 10,5 bt. Промежуточный сегмент 2 10Base-FL: 8. Промежуточный сегмент 3 10Base-FB: 2. Промежуточный сегмент 4 10Base-FB: 2. Промежуточный сегмент 5 10Base-FB: 2. Сумма этих величин дает значение PVV, равное 24,5, что меньше предель- ного значения в 49 битовых интервала. В результате сеть соответствует стандартам Ethernet по всем параметрам. 1.4 Задание на лабораторную работу 1. Ознакомиться с теоретическим материалом. 2. Произвести оценку конфигурации сети в соответствии с вариантом: 10 − по физическим ограничениям: на длину сегмента, на длину сети, прави- ло «4 хаба» («5 хабов» для 10Base-FB); − по времени двойного оборота сигнала в сети; − по уменьшению межкадрового интервала. 3. По результатам расчетов сделать вывод о корректности конфигурации сети Ethernet. 4. По результатам работы оформить отчет. Содержание отчета: исходные данные, расчеты указанных параметров, выводы. 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 500 Сегмент 2 + 300 Сегмент 3 + 400 Сегмент 4 + 1000 Сегмент 5 + 300 Сегмент 6 + 400 Сегмент 7 + 100 Сегмент 8 + 50 Сегмент 9 + 100 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 3 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 2 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 1 11 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 700 Сегмент 2 + 400 Сегмент 3 + 400 Сегмент 4 + 700 Сегмент 5 + 200 Сегмент 6 + 500 Сегмент 7 + 80 Сегмент 8 + 100 Сегмент 9 + 80 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 1000 Сегмент 2 + 200 Сегмент 3 + 200 Сегмент 4 + 400 Сегмент 5 + 300 Сегмент 6 + 200 Сегмент 7 + 100 Сегмент 8 + 100 Сегмент 9 + 40 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 3 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 2 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 3 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 3 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 2 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 2 12 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 600 Сегмент 2 + 400 Сегмент 3 + 200 Сегмент 4 + 800 Сегмент 5 + 500 Сегмент 6 + 800 Сегмент 7 + 50 Сегмент 8 + 100 Сегмент 9 + 50 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 400 Сегмент 3 + 500 Сегмент 4 + 1100 Сегмент 5 + 1100 Сегмент 6 + 600 Сегмент 7 + 100 Сегмент 8 + 100 Сегмент 9 + 100 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 5 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 3 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 2 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 4 13 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 500 Сегмент 3 + 500 Сегмент 4 + 1000 Сегмент 5 + 1000 Сегмент 6 + 500 Сегмент 7 + 80 Сегмент 8 + 80 Сегмент 9 + 100 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 1000 Сегмент 3 + 1000 Сегмент 4 + 600 Сегмент 5 + 600 Сегмент 6 + 400 Сегмент 7 + 60 Сегмент 8 + 60 Сегмент 9 + 90 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 7 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 6 14 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 900 Сегмент 3 + 900 Сегмент 4 + 700 Сегмент 5 + 700 Сегмент 6 + 500 Сегмент 7 + 70 Сегмент 8 + 70 Сегмент 9 + 100 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 400 Сегмент 3 + 500 Сегмент 4 + 1100 Сегмент 5 + 1100 Сегмент 6 + 600 Сегмент 7 + 100 Сегмент 8 + 100 Сегмент 9 + 100 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 9 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 8 15 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 500 Сегмент 3 + 500 Сегмент 4 + 1000 Сегмент 5 + 1000 Сегмент 6 + 500 Сегмент 7 + 80 Сегмент 8 + 80 Сегмент 9 + 100 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 1000 Сегмент 3 + 1000 Сегмент 4 + 600 Сегмент 5 + 600 Сегмент 6 + 400 Сегмент 7 + 60 Сегмент 8 + 60 Сегмент 9 + 90 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 11 Концентратор 1 Концентратор 2 Концентратор 4 Концентратор 5 Концентратор 6 Концентратор 7 Узел 1 Узел 2 Узел 3 Сегмент 1 Сегмент 3 Сегмент 4 Сегмент 5 Сегмент 6 Сегмент 7 Сегмент 8 Сегмент 9 Вариант 10 16 10 Base-FB 10 Base-FL 10 Base-T Длина, м Сегмент 1 + 600 Сегмент 3 + 600 Сегмент 4 + 900 Сегмент 5 + 1000 Сегмент 6 + 500 Сегмент 7 + 70 Сегмент 8 + 80 Сегмент 9 + 90 |