- •Информационные технологии в менеджменте Позиционные системы счисления
- •Перевод целых чисел
- •Перевод правильных дробей
- •Перевод неправильных дробей
- •Двоичная арифметика
- •Формы представления чисел в компьютере
- •Представление чисел с плавающей запятой
- •Прямой, обратный и дополнительный коды
- •Представление информации в компьютере.
- •В упакованном формате
- •В распакованном формате
- •Принцип программного управления
- •Логические основы функционирования компьютеров
- •Основные законы алгебры логики:
- •Анализ комбинационных схем
- •Синтез комбинационных схем
- •Информационные технологии
- •Аппаратное обеспечение информационных технологий
- •Поколения компьютеров - история развития вычислительной техники
- •Нулевое поколение: Механические вычислители
- •Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)
- •Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)
- •Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)
- •Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)
- •Пятое поколение: 1990 – настоящее время
- •Шестое и последующие поколения
- •Типы компьютеров: персональные, микроконтроллеры, серверы, мейнфреймы и др.
- •Персональные компьютеры (пк)
- •Игровые компьютеры
- •Карманные компьютеры
- •Микроконтроллеры
- •Серверы
- •Суперкомпьютеры
- •Рабочие станции
- •История персональных компьютеров
- •Архитектура компьютера
- •Принципы фон Неймана (Архитектура фон Неймана)
- •Принципы фон Неймана
- •Как работает машина фон Неймана
- •Основные принципы работы компьютера
- •Устройство и назначение процессора
- •Устройство процессора
- •Работа процессора
- •Характеристики процессора
- •Оперативная память компьютера (озу, ram)
- •Назначение озу
- •Особенности работы озу
- •Логическое устройство оперативной памяти
- •Типы оперативной памяти
- •Вид модуля оперативной памяти
- •Контроллеры и шина
- •Магнитные диски
- •Материнские платы
- •Клавиатура
- •Периферийные устройства персонального компьютера
- •Форматы dvd дисков.
- •Флэш память
- •Основные характеристики
- •Принцип действия
- •Slc и mlc приборы
- •Ресурс записи
- •Срок хранения данных
- •Скорость чтения и записи
- •Особенности применения
- •Применение
- •Преимущества
- •Недостатки
- •Общие принципы построения вычислительных сетей
- •Вычислительные сети – как распределенные системы
- •Основные программные и аппаратные компоненты сети
- •Основные проблемы построения сетей
- •Структуризация как средство построения больших сетей
- •Логическая структуризация сети
- •Отдел 2
- •Сетевые службы
- •Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
- •Ограничения мостов и коммутаторов
- •Модель osi
- •Уровни модели osi Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Прикладной уровень
- •Особенности локальных, глобальных и городских сетей
- •Отличия локальных сетей от глобальных
- •Сети отделов, кампусов и корпораций
- •Сети отделов
- •Сети кампусов
- •Корпоративные сети
- •Понятие internetworking
- •Типы адресов стека tcp/ip
- •Классы ip-адресов
- •Связь доменных имен с ip – адресами
- •Система доменных имен dns
- •Технологии обслуживания пользователей в сетевых информационных системах История вопроса
- •Файл серверные технологии
- •Клиент – серверные технологии
- •Недостатки технологии клиент-сервер
Сетевые службы
Для конечного пользователя сеть – это не компьютеры, кабели и концентраторы и даже не информационные потоки, для него сеть — это, прежде всего, тот набор сетевых служб, с помощью которых он получает возможность просмотреть список имеющихся в сети компьютеров, прочитать удаленный файл, распечатать документ на «чужом» принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность предоставляемых возможностей насколько широк их выбор, насколько же удобны, надежны и безопасны — определяет для пользователя облик той или иной сети.
Кроме собственно обмена данными, сетевые службы должны решать и другие, более специфические задачи, например, задачи, порождаемые распределенной обработкой данных. К таким задачам относится обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах (служба репликации), или организация выделения одной задачи параллельно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур). Среди сетевых, служб можно выделить административные, то есть такие, которые в основном ориентированы не на простого пользователя, а на администратора и служат для организации правильной работы сети в целом. Служба администрирования учетных записей о пользователях, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети, система мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить среди прочего выполнение процедуры логического входа с последующей проверкой пароля, — все это примеры административных служб.
Принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
В стандартной модели взаимодействия открытых систем в функции сетевого уровня входит решение следующих задач:
Передача пакетов между конечными узлами в составных сетях;
Выбор маршрута передачи пакетов, наилучшего по некоторому критерию;
Согласование разных протоколов канального уровня, использующихся в отдельных подсетях составной сети.
Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей и выполняются на конечных узлах компьютерах, называемых хостами, а также на промежуточных узлах – маршрутизаторах, называемых шлюзами. Функции маршрутизаторов могут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.
Ограничения мостов и коммутаторов
Построение сложных сетей только на основе повторителей, мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения и недостатки.
• Во-первых, в топологии получившейся сети должны отсутствовать петли. Действительно, мост/коммутатор может решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. В то же время наличие избыточных связей, которые и образуют петли, часто необходимо для лучшей балансировки нагрузки, а также для повышения надежности сети за счет образования резервных путей.
• Во-вторых, логические сегменты сети, расположенные между мостами или коммутаторами, слабо изолированы друг от друга, а именно не защищены от так называемых широковещательных штормов. Если какая-либо станция посылает широковещательное сообщение, то это сообщение передается всем станциям всех логических сегментов сети. Защита от широковещательных штормов в сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, имеет количественный, а не качественный характер: администратор просто ограничивает количество широковещательных пакетов, которое разрешается генерировать некоторому узлу в единицу времени. Использование же механизма виртуальных сетей, реализованного во многих коммутаторах, хотя и позволяет достаточно гибко создавать изолированные по графику группы станций, но при этом изолирует их полностью, так что узлы одной виртуальной сети не могут взаимодействовать с узлами другой виртуальной сети.
• В-третьих, в сетях, построенных на основе мостов и коммутаторов, достаточно сложно решается задача управления трафиком на основе значения данных, содержащихся в пакете. В таких сетях это возможно только с помощью пользовательских фильтров, для задания которых администратору приходится иметь дело с двоичным представлением содержимого пакетов.
• В-четвертых, реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса назначения используется МАС-адрес, жестко связанный с сетевым адаптером.
• Наконец, возможностью трансляции протоколов канального уровня обладают далеко не все типы мостов и коммутаторов, к тому же эти возможности ограничены. В частности, в объединяемых сетях должны совпадать максимально допустимые размеры полей данных в кадрах, так как мостами и коммутаторами не поддерживается функция фрагментации кадров.
Наличие серьезных ограничений у протоколов канального уровня показывает, что построение на основе средств этого уровня больших неоднородных сетей является весьма проблематичным. Естественное решение в этих случаях — это привлечение средств более высокого, сетевого уровня.
Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов
Суть сети — это соединение разного оборудования, а значит, проблема совместимости является одной из наиболее острых. Без принятия всеми производителями общепринятых правил построения оборудования прогресс в деле «строительства» сетей был бы невозможен. Поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах — любая новая технология только тогда приобретает «законный» статус, когда ее содержание закрепляется в соответствующем стандарте.
В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем, ставшая своего рода универсальным языком сетевых специалистов.
Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием — декомпозиция, то есть разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Процедура декомпозиции включает в себя четкое определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В результате достигается логическое упрощение задачи, а кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения остальной части системы.
При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в следующем. Все множество модулей разбивают на уровни. Уровни образуют иерархию, то есть имеются вышележащие и нижележащие уровни. Множество модулей, составляющих каждый уровень, сформировано таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к модулям непосредственно примыкающего нижележащего уровня. С другой стороны, результаты работы всех модулей, принадлежащих некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. Такая иерархическая декомпозиция задачи предполагает четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему. В результате иерархической декомпозиции достигается относительная независимость уровней, а значит, и возможность их легкой замены.
Рис. 1.21. Многоуровневый подход — создание иерархии задач
Средства сетевого взаимодействия, конечно, тоже могут быть представлены в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модули нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами упомянутого нижележащего уровня. А на верхнем уровне работают модули, предоставляющие пользователям доступ к различным службам — файловой, печати и т. п. Конечно, это только один из множества возможных вариантов деления общей задачи организации сетевого взаимодействия на частные подзадачи.
Многоуровневый подход к описанию и реализации функций системы применяется не только в отношении сетевых средств. Такая модель функционирования используется, например, в локальных файловых системах, когда поступивший запрос на доступ к файлу последовательно обрабатывается несколькими программными уровнями. Запрос вначале анализируется верхним уровнем, на котором осуществляется последовательный разбор составного символьного имени файла и определение уникального идентификатора файла. Следующий уровень находит по уникальному имени все основные характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. Затем на более низком уровне осуществляется проверка прав доступа к этому файлу, а далее, после расчета координат области файла, содержащей требуемые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.
Рис. 1.22. Многоуровневая модель файловой системы
Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия имеет свою специфику, связанную с тем, что в процессе обмена сообщениями участвуют две машины, то есть в данном случае необходимо организовать согласованную работу Двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т. п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого — уровня передачи битов — до самого высокого, реализующего сервис для пользователей сети.
На рисунке ниже показана модель взаимодействия двух узлов. С каждой стороны средства взаимодействия представлены четырьмя уровнями. Процедура взаимодействия этих двух узлов может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней обеих участвующих сторон. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.
Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы — модулей соседних уровней в одном узле.
Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней — как правило, чисто программными средствами.
Программный модуль, реализующий некоторый протокол, часто для краткости также называют «протоколом». При этом соотношение между протоколом — формально определенной процедурой и протоколом — программным модулем, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.
Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами — концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. Действительно, в общем случае связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от типа устройства в нем должны быть встроенные средства, реализующие тот или иной набор протоколов.