МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С. П. КОРОЛЕВА» (СГАУ)

«Сети ЭВМ». Курс лекций (2007 год).

Записано и набрано студентами факультета информатики со слов Еленева Д.В.

Самара 2007-2008

Классификация информационно-вычислительных сетей. 3

Сети данных общего пользования. Способы коммутации 4

Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС, OSI). 4

Аналоговые каналы передачи данных. Способы модуляции 5

Амплитудная модуляция. 6

Частотная и фазовая модуляции. 6

Квадратурно-амплтудная модуляция. 6

Цифровые каналы передачи данных. 6

Спутниковые каналы передачи данных. 7

Сотовые системы связи (мобильные системы) 7

Кодирование информации в ЛВС 9

Объединение и разделение каналов по времени и частоте. 11

Методы контроля правильности передачи информации. 11

Стек протоколов TCP/IP 12

Протокол Telnet 14

Функции протокола IP. 14

Система IP-адресов. 14

Бесклассовая модель. 15

Функции протокола TCP. 16

Функции протокола UDP. 16

Маршрутизация. 17

Внутришлюзовые протоколы маршрутизации. 19

Внешние протоколы маршрутизации. 20

Топология локальных сетей. 21

Технологии локальных сетей 23

Сети Ethernet. 23

Сети (технологии) Fast-Ethernet. 23

Методы доступа к среде передачи данных. 24

Метод CSMA/CD. 24

Метод TPMA. 25

Метод TDMA. 25

Метод FDMA. 25

Сети Token Ring. 26

Сети FDDI. 26

Среды передачи информации 27

Коаксиальный кабель. 27

Кабели на основе витых пар. 28

Оптоволоконный кабель. 29

Сети Gigabit Ethernet 30

Уровни передачи. 31

Сжатие данных. 32

Алгоритм Хаффмана 32

Классификация информационно-вычислительных сетей.

Информационно-вычислительная сеть (ИВС) представляет собой систему компьютеров, объединенных между собой каналом передачи данных. Основное назначение ИВС – обеспечить эффективное предоставление различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети за счет организации удобного и надежного доступа к ресурсам этой сети. Большая часть услуг ИВС в настоящее время относится к информационному обеспечению. Информационные системы, построенные на баз ИВС, должны обеспечить эффективное выполнение следующих задач:

• Хранение и обработка данных.

• Организация доступа пользователя к данным.

• Передача данных и результатов обработки пользователю.

Эффективность решения перечисленных задач обеспечивается:

1. распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами;

2. возможным наличием централизованной БД наряду с распределенными базами данных;

3. высокой надежностью работы системы, которая обеспечивается резервированием ее элементов;

4. возможностью оперативного перераспределения нагрузки в пиковые временные периоды;

5. специализацией отдельных узлов сети на решение задач определенного класса;

6. решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети;

7. оперативным информационным обеспечением клиентов.

ИВС должна обеспечивать выполнение всех возложенных на нее функций как по доступу к ресурсам, так и по совместной работе узлов сети, а так же поддерживать все требуемые протоколы и стандарты работы.

К основным показателям качества ИВС относятся:

1. производительность – среднее количество запросов пользователей сети, выполняемых за единицу времени;

2. надежность – техническая характеристика ИВС, характеризующаяся временем наработки на отказ;

3. безопасность – способность сети обеспечивать защиту информации от несанкционированного доступа;

4. прозрачность – невидимость внутренней архитектуры для конечного пользователя;

5. масштабируемость – возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

В зависимости от размера сети, ИВС подразделяются на локальные(ЛВС, LAN), региональные(РВС, MAN), глобальные(ГВС, WAN-Wide).

Локальная сеть – сеть, абоненты которой находятся на небольшом (10-15 км) расстоянии друг от друга. Обычно ЛВС привязывается к конкретному объекту: офису, зданию и т.д.

Региональные сети связывают между собой абонентов различных регионов, областей или небольших стран. Расстояние между абонентами РВС – десятки и сотни километров.

Глобальные сети предназначены для объединения абонентов, находящихся на значительном удалении друг от друга.

Сети данных общего пользования. Способы коммутации

Сети данных общего пользования (СДОП) создаются и эксплуатируются специально для нужд передачи данных. До появления СДОП единственным доступным методом для передачи данных между удаленными пользователями было применение коммутируемых телефонных сетей общего пользования. Использование коммутируемых соединений является достаточно неудобным, поскольку они имеют сравнительно невысокую скорость передачи данных и дороги при вызовах на дальние расстояния.

Существует два основных типа СДОП:

1. Сети данных с коммутацией пакетов (СДКП).

2. Сети данных с коммутацией каналов (СДКК).

Они имеют различные стандарты. Все эти стандарты относятся, в основном, к трем нижним уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем.

В результате установления любого соединения в сети с коммутацией каналов образуется отдельный физический коммутационный канал, соединяющий аппаратуру вызвавшего и вызванного абонентов, который используется в течение всего периода передачи данных исключительно двумя этими абонентами. Примером сети с коммутацией каналов является коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Для соединения с коммутацией каналов характерна эффективность обеспечения пользователей каналом передачи данных, обладающим фиксированной скоростью передачи данных, что в с вою очередь вынуждает обоих абонентов работать с этой скоростью передачи данных. Кроме того, для передачи данных в сети с коммутацией каналов необходимо предварительно установить соединение.

В СДКП два взаимосвязанных абонента могут работать с различной скоростью, т.к. скорость передачи данных в сеть определяется независимо для каждого из абонентов. Никакое физическое соединение в сетях данных с коммутацией пакетов не устанавливается. Вместо этого абонент сначала собирает все подлежащие передаче данные в один или несколько блоков сообщений, называемых пакетами, которые включают сетевые адреса передающего и принимающего абонента. Затем абонент передает эти пакеты последовательно своему локальному центру с коммутацией пакетов (ЦКП). ЦКП при получении пакета сначала запоминает его, а затем анализирует содержащийся в пакете адрес получателя. Каждый ЦКП содержит таблицу или справочник маршрутов, который определяет выходные пути каждого сетевого адреса. ЦКП, получив пакет, передает его дальше по соответствующему звену. Аналогично действуют все ЦКП, находящиеся на пути к получателю. После получения пакета конечным ЦКП, который определяется по содержащемуся в пакете адресу получателя, пакет передается конечному адресату. Для обеспечения достаточно быстрого ответа при передаче данных по сетям с коммутацией пакетов, устанавливают ограничение на максимальную длину передаваемого пакета. Еще одно существенное отличие между СДКК и СДКП заключается в том, что СДКК не позволяет управлять потоком передаваемых данных и производить контроль ошибок (эти функции должны выполняться пользователями). В СДКП ЦКП обеспечивает в каждом звене управление потоком и ошибками.