СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ. Министерствообразованияинаукироссийскойфедерации
 Скачать 4.29 Mb.
|
|
Раздел 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТЕЙ ЭВМ ...... 7 1.1. Основные понятия и терминология ............................................... 7 1.1.1. Понятие сети ЭВМ ...................................................................... 7 1.1.2. Данные и информация................................................................. 8 1.1.3. Средства вычислительной техники ........................................... 9 1.1.4. Средства телекоммуникаций ...................................................... 13 1.1.5. Понятия архитектуры и технологии компьютерной сети ....... 14 1.2. Состав и типы компьютерных сетей ............................................. 15 1.2.1. Состав компьютерной сети ......................................................... 15 1.2.2. Классификация сетей ЭВМ ........................................................ 16 1.2.3. Администрирование компьютерных сетей ............................... 20 1.2.4. Типы данных ................................................................................ 20 1.3. Многоуровневая организация вычислительных сетей .............. 22 1.3.1. Требования к организации компьютерных сетей..................... 22 1.3.2. Понятия процесса и уровня ........................................................ 23 1.3.3. Модель взаимодействия открытых систем (OSI-модель) ....... 24 1.3.3.1. Физический уровень ......................................................... 24 1.3.3.2. Канальный уровень ........................................................... 25 1.3.3.3. Сетевой уровень ................................................................ 26 1.3.3.4. Транспортный уровень ..................................................... 26 1.3.3.5. Сеансовый уровень ........................................................... 27 1.3.3.6. Уровень представления .................................................... 27 1.3.3.7. Прикладной уровень ......................................................... 28 1.3.3.8. Процесс передачи сообщений в OSI-модели ................. 28 1.3.4. IEEE-модель локальных сетей ................................................... 29 1.3.5. Понятия интерфейса и протокола .............................................. 30 1.3.6. Протокольные блоки данных (PDU).......................................... 31 1.3.7. Сетевая операционная система .................................................. 32 1.4. Принципы структурной организации компьютерных сетей .... 34 1.4.1. Сетевые топологии ...................................................................... 34 1.4.2. Сравнительный анализ топологий ............................................. 37 1.5. Принципы функциональной организации компьютерных сетей ...................................................................................................... 41 1.5.1. Коммутация .................................................................................. 41 1.5.1.1. Коммутация каналов ......................................................... 42 1.5.1.2. Коммутация сообщений ................................................... 44 1.5.1.3. Коммутация пакетов ......................................................... 45 1.5.1.4. Коммутация ячеек ............................................................. 49 1.5.2. Способы передачи пакетов ......................................................... 50 1.5.2.1. Дейтаграммная передача .................................................. 51 1.5.2.2. Виртуальный канал ........................................................... 53 1.5.3. Маршрутизация ........................................................................... 54 393 1.5.3.1. Таблица маршрутизации .................................................. 54 1.5.3.2. Модель маршрутизатора .................................................. 55 1.5.3.3. Классификация методов маршрутизации ....................... 56 1.5.3.4. Простые методы маршрутизации .................................... 56 1.5.3.5. Методы фиксированной маршрутизации ....................... 59 1.5.3.6. Методы адаптивной маршрутизации .............................. 60 1.5.4. Задачи управления трафиком ..................................................... 61 1.5.5. Методы управления трафиком на физическом уровне ........... 63 1.5.5.1. Способы разделения кадров ............................................. 63 1.5.5.2. Бит-стаффинг ..................................................................... 63 1.5.6. Управление трафиком на канальном уровне ............................ 64 1.5.6.1. Квитирование .................................................................... 64 1.5.6.2. Тайм-аут ............................................................................. 65 1.5.6.3. Скользящее окно ............................................................... 67 1.5.7. Управление трафиком на высших уровнях OSI-модели ......... 68 1.6. Параметры и характеристики компьютерных сетей ................. 69 1.6.1. Параметры компьютерных сетей ............................................... 69 1.6.2. Характеристики компьютерных сетей ...................................... 70 1.6.2.1. Характеристики производительности ............................. 71 1.6.2.2. Характеристики оперативности....................................... 72 1.6.2.3. Характеристики надежности............................................ 73 1.6.2.4. Стоимостные характеристики ......................................... 74 1.6.2.5. Локальные характеристики СВ ....................................... 74 1.7. Сетевые протоколы ........................................................................... 75 1.7.1. TCP/IP ........................................................................................... 75 1.7.2. XNS ............................................................................................... 76 1.7.3. IPX ................................................................................................. 77 1.7.4. AppleTalk ...................................................................................... 77 1.7.5. DECnet .......................................................................................... 77 1.7.6. SNA ............................................................................................... 78 1.7.7. Сопоставление коммуникационных моделей и протоколов .. 78 Раздел 2. СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ .................................. 80 2.1. Основные понятия техники связи .................................................. 80 2.1.1. Телекоммуникация ...................................................................... 80 2.1.2. Сигналы ........................................................................................ 82 2.1.3. Спектр ........................................................................................... 84 2.1.4. Полоса пропускания .................................................................... 85 2.1.5. Модуляция .................................................................................... 86 2.2. Система связи ..................................................................................... 87 2.2.1. Системы связи на основе непрерывного канала ...................... 88 2.2.2. Системы связи на основе дискретного канала ......................... 89 2.2.3. Классификация каналов связи.................................................... 89 2.2.4. Характеристики каналов связи .................................................. 90 2.2.5. Многоканальные системы связи ................................................ 91 2.2.6. Методы мультиплексирования .................................................. 92 394 2.2.6.1. Частотное мультиплексирование .................................... 92 2.2.6.2. Временное мультиплексирование ................................... 93 2.2.6.3. Волновое мультиплексирование ...................................... 94 2.3. Методы модуляции и кодирования данных ................................. 95 2.3.1. Методы модуляции непрерывных данных ............................... 96 2.3.1.1. Аналоговая модуляция ..................................................... 96 2.3.1.2. Импульсная модуляция .................................................... 97 2.3.2. Методы модуляции дискретных данных .................................. 99 2.3.3. Цифровое кодирование ............................................................... 100 2.3.3.1. Особенности передачи цифровых сигналов ................... 101 2.3.3.2. Требования к методам цифрового кодирования ............ 108 2.3.3.3. Потенциальный код без возврата к нулю (NRZ) .......... 109 2.3.3.4. Биполярный импульсный код (RZ) ................................. 110 2.3.3.5. Биполярное кодирование с альтернативной инверсией (AMI) ................................................................... 111 2.3.3.6. Потенциальный код с инверсией при единице (NRZI) .................................................................................... 112 2.3.3.7. Манчестерский код ........................................................... 112 2.3.3.8. Дифференциальный манчестерский код ......................... 112 2.3.3.9. Код трехуровневой передачи MLT-3 .............................. 113 2.3.3.10. Пятиуровневый код PAM-5 ............................................ 113 2.3.4. Логическое кодирование ............................................................. 113 2.3.4.1. Избыточное кодирование ................................................. 114 2.3.4.2. Скремблирование .............................................................. 115 2.4. Кабельные линии связи .................................................................... 116 2.4.1. Электрические кабельные линии связи ..................................... 117 2.4.1.1. Основные электромагнитные характеристики электрических кабелей связи .............................................. 117 2.4.1.2. Витая пара .......................................................................... 119 2.4.1.3. Коаксиальный кабель ...................................................... 120 2.4.2. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) ........................... 121 2.4.2.1. Оптическое волокно .......................................................... 122 2.4.2.2. Волоконно-оптический кабель ...................................... 125 2.4.2.3. Оптические компоненты .................................................. 125 2.4.2.4. Особенности ВОЛС .......................................................... 126 2.4.2.5. Применение ВОЛС в ЛВС ................................................ 128 2.4.2.6. Способы сращивания оптических волокон .................... 128 2.4.2.7. Перспективы ВОЛС .......................................................... 129 2.4.3. Кабельные системы ..................................................................... 130 2.4.4. Структурированные кабельные системы .................................. 130 2.5. Беспроводные системы связи .......................................................... 132 2.5.1. Общие принципы организации беспроводной связи ............... 132 2.5.1.1. Виды беспроводной связи ................................................ 132 2.5.1.2. Характеристики ЭПИ ........................................................ 133 2.5.1.3. Условия распространения ЭПИ разных частот ............. 133 395 2.5.1.4. Диапазоны радиоволн ....................................................... 134 2.5.1.5. Свойства радиоволн разных диапазонов ........................ 134 2.5.2. Наземная радиосвязь ................................................................... 137 2.5.3. Радиорелейные линии связи ....................................................... 138 2.5.4. Спутниковые системы связи ...................................................... 139 2.5.4.1. Общие сведения ................................................................ 139 2.5.4.2. Классификация спутниковых систем по типу орбиты ................................................................................... 141 2.5.4.3. Геостационарная орбита ................................................... 142 2.5.4.4. Высокоэлиптическая орбита ............................................ 143 2.5.4.5. Низкоорбитальные ССС ................................................... 144 2.5.5. Беспроводные сети на ИК-лучах ............................................... 145 2.6. Телекоммуникационные сети .......................................................... 145 2.6.1. Классификация телекоммуникационных сетей ....................... 145 2.6.2. Передача данных на основе телефонных сетей ....................... 147 2.6.3. Модемная связь ............................................................................ 151 2.6.3.1. Принципы организации модемной связи ....................... 151 2.6.3.2. Модемные стандарты ....................................................... 151 2.6.3.3. Классификация модемов .................................................. 152 2.6.4. Цифровые сети с интегральным обслуживанием (ISDN- технология) .................................................................................... 153 2.6.5. Технологии xDSL ........................................................................ 156 2.6.6. Мобильная телефонная связь ..................................................... 159 2.6.6.1. Принципы организации сотовой связи ........................... 159 2.6.6.2. Поколения мобильной сотовой связи ............................. 161 2.6.6.3. Поколение 1G .................................................................... 161 2.6.6.4. Поколение 2G .................................................................... 162 2.6.6.5. Поколение 2.5G ................................................................. 166 2.6.6.6. Поколение 3G .................................................................... 167 2.6.6.7. Поколение 3.5G ................................................................. 168 2.6.6.8. Поколение 4G .................................................................... 169 2.6.7. Цифровые выделенные линии.................................................... 170 2.6.7.1. Плезиохронная цифровая иерархия ................................ 170 2.6.7.2. Синхронная цифровая иерархия ...................................... 173 Раздел 3. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ ....................... 177 3.1. Принципы организации ЛВС .......................................................... 177 3.1.1. Характерные особенности ЛВС ................................................. 177 3.1.2. Состав ЛВС .................................................................................. 177 3.1.3. Топологии ЛВС ............................................................................ 179 3.1.4. Архитектуры ЛВС ....................................................................... 180 3.1.4.1. Одноранговые (равноранговые) сети .............................. 181 3.1.4.2. Сети типа "клиент-сервер" ............................................... 181 3.1.4.3. Серверы ЛВС ..................................................................... 182 3.1.5. Многосегментная организация ЛВС ......................................... 182 3.1.5.1. Использование нескольких сетевых адаптеров ............. 182 396 3.1.5.2. Повторители ....................................................................... 183 3.1.5.3. Концентраторы .................................................................. 184 3.1.6. Методы управления доступом в ЛВС ....................................... 184 3.1.7. Стандарты локальных сетей ....................................................... 187 3.2. ЛВС Ethernet ...................................................................................... 188 3.2.1. Общие сведения ........................................................................... 188 3.2.2. Физический уровень ЛВС Ethernet ............................................ 190 3.2.2.1. Спецификация 10Base-5 ................................................... 190 3.2.2.2. Спецификация 10Base-2 ................................................... 192 3.2.2.3. Спецификация 10Base-Т ................................................... 193 3.2.2.4. Спецификация 10Base-F ................................................... 195 3.2.3. Канальный уровень ЛВС Ethernet .............................................. 196 3.2.3.1. Кадр Ethernet II (Ethernet DIX) ......................................... 196 3.2.3.2. Кадр Raw 802.3 (IEEE 802.3/Novell) ................................ 198 3.2.3.3. Кадр 802.3/LLC (кадр 802.3/802.2) .................................. 199 3.2.3.4. Кадр Ethernet SNAP ........................................................... 199 3.2.3.5. Алгоритм определения типа кадра .................................. 200 3.2.3.6. Протокол CSMA/CD ......................................................... 201 3.2.4. Многосегментные ЛВС Ethernet ................................................ 204 3.2.4.1. Условие корректности ЛВС ............................................. 204 3.2.4.2. Расчёт времени двойного оборота (PDV) ....................... 206 3.2.4.3. Расчёт уменьшения межкадрового интервала (PVV) .... 207 3.2.5. Расчет показателей производительности ЛВС Ethernet .......... 208 3.2.6. Достоинства и недостатки ЛВС Ethernet .................................. 209 3.3. Высокоскоростные технологии Ethernet ....................................... 209 3.3.1. Fast Ethernet .................................................................................. 209 3.3.1.1. Спецификации 100Base-ТX и 100Base-FX. .................... 210 3.3.1.2. Спецификация 100Base-Т4. .............................................. 211 3.3.1.3. Правила построения многосегментных ЛВС Fast Ethernet ................................................................................... 211 3.3.2. 100VG-AnyLAN ........................................................................... 212 3.3.3. Gigabit Ethernet ............................................................................. 215 3.3.4. 10Gigabit Ethernet ......................................................................... 216 3.3.5. 40Gigabit Ethernet и 100Gigabit Ethernet .................................... 217 3.4. ЛВС Token Ring .................................................................................. 218 3.4.1. Общие сведения ........................................................................... 218 3.4.2. Структурная организация Token Ring ....................................... 219 3.4.3. Функциональная организация Token Ring ................................ 220 3.4.4. Форматы кадров ........................................................................... 222 3.4.4.1. Начальный и концевой разделители ............................... 223 3.4.4.2. Управление доступом ....................................................... 223 3.4.4.3. Управление кадром ........................................................... 224 3.4.4.4. Адреса ................................................................................. 225 3.4.4.5. Данные ................................................................................ 225 3.4.4.6. Контрольная сумма ........................................................... 225 397 3.4.4.7. Статус кадра....................................................................... 226 3.4.5. Достоинства и недостатки ЛВС Token Ring ............................. 226 3.5. ЛВС FDDI............................................................................................. 227 3.5.1. Общие сведения ........................................................................... 227 3.5.2. Структурная организация сети FDDI ........................................ 227 3.5.3. Функциональная организация FDDI ......................................... 229 3.5.4. Форматы кадров ........................................................................... 230 3.5.5. Технические характеристики FDDI ........................................... 231 3.5.6. Достоинства и недостатки FDDI ................................................ 232 3.6. Беспроводные ЛВС ............................................................................ 232 3.6.1. Общие принципы построения беспроводных ЛВС ................. 232 3.6.2. Методы передачи данных ........................................................... 233 3.6.2.1. Ортогональное частотное мультиплексирование .......... 233 3.6.2.2. Расширение спектра скачкообразным изменением частоты .................................................................................. 234 3.6.2.3. Прямое последовательное расширение спектра ............ 235 3.6.2.4. Множественный доступ с кодовым разделением .......... 236 3.6.3. Технология WiFi .......................................................................... 238 3.6.4. Технология WiМах ...................................................................... 239 3.6.5. Беспроводные персональные сети ............................................. 241 3.6.5.1. Технология Bluetooth ........................................................ 241 3.6.5.2. Технология ZigBee ............................................................ 242 3.6.6. Беспроводные сенсорные сети ................................................... 243 3.6.7. Сравнение беспроводных технологий ...................................... 244 |