![Для решения проблемы придется отказаться от идеи единой однородной разделяемой среды [3].](https://s0.showslide.ru/s_slide/e6a9/45ef97cb-8913-4654-a0de-36c8ab082b4f.jpeg.webp "ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА")
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА АЛ–ХОРАЗМИЙ КАФЕДРА «КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ» Введение в коммуникацию данных 1. Основные понятия, классификация, назначение и типы компьютерных сетей 2. Общие принципы построения сетей 3. Сетевая коммутация и конвергенция 4. Сеть интернет 1 – ЛЕКЦИЯ T АШКЕНТ - 202 5 Лектор: Назаров А.И., корпус F, a.705 Предмет : Коммуникация данных KA ФЕДРА : Компьютерные системы Email:alisher.n а zarov.1958@mail.ru
2 1. Основные понятия, классификация и типы компьютерных сетей Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров взаимосвязанных через каналы передачи данных для обеспечения обмена информацией и коллективного доступа пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам сети [1]. Компьютеры уже не так давно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности, тем самым создавая необходимость в обеспечении различных программ обеспечением. С появлением персональных компьютеров вопрос коммуникации данных приняли глобальный характер. Благодаря специальным программным и аппаратным средством стало возможным организовать взаимодействие между людьми отдельными друг от друга на расстояние в десятки тысяч километров. 1. Behrouz A. Forouzan. Data Communications and Networking. P.5
Глобальная компьютерная сеть Региональные, корпоративные и Интернет
Назначение КС заключаются в следующем : Размещение информационных ресурсов на одном компьютере, обеспечивая доступ к ним с рабочих мест Управляющие действия на рабочих местах выполняются по единым правилам Пользователи получают доступ к информации в режиме реального времени Многопользовательский режим Совместное использование периферийных устройств 2. Функциональные задачи КС Физическая передача сигналов по линиям связи Надежное распознавания сигналов на приемном конце линии 3. Задача взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого 4. Последовательная передача сигналов для контроля каждого бита данных
Разделение ресурсов Разделение данных Разделение программных средств Разделение ресурсов процессора Многопользовательский режим Преимущества использования сетей :
С централизованным управлением В такой сети выделяется специальный компьютер, осуществляющий общее управление работой сети - сервер Хранит данные о конфигурации сети, а также совместно используемые программы Принимает информацию, которую нужно переслать от одного компьютера к другому Выполняет роль шлюза (передающим устройством) к другим сетям Сервер может быть выделенным или не выделенным. Одноранговая сеть Одноранговые – не содержат в своем составе выделенных серверов. Функции управления распределяются между рабочими станциями. Такие сети имеют одно достоинство – простота обслуживания.
Информация в компьютерных сетях передается по каналам связи в виде отдельных блоков (пакетов), имеющих начало и конец. Способы оформления таких пакетов устанавливаются протоколом передачи данных (коммуникационным протоколом) Пакет, адресованный абоненту, передается от одного узла к другому, поэтому при передаче должен быть указан адрес ближайшего узла и адрес получателя. Задачу доставки пакета адресату выполняет транспортный протокол Трафик сети – процесс прохождения сигналов по каналам связи – иногда называют общий объем передаваемой информации Брандмаузер - обеспечивает ограничение доступа к сетевым ресурсам
Сетевым драйвером называется программа, взаимодействующая с сетевым адаптером- переводит команды процессора в команды, понятные сетевому адаптеру и наоборот Сетевой модуль – системная программа, которая выполняет обработку пакетов в соответствии с тем или иным коммуникационным протоколом Коммутатор – узел сети, с помощью которого соединяются две сети, построенные по одинаковой технологии Маршрутизатор (пакетный коммутатор)– соединяет две или несколько сетей, построенные в том числе по разной технологии. Он хранит таблицу адресов всей сетевой структуры. Они выбирают оптимальный маршрут передачи сообщений, имеет свой сетевой адрес и может использоваться для промежуточного хранения информации Шлюз – связывает две сети с разными протоколами передачи данных и разными типами сетевого оборудования Мультиплексор – сетевой модуль, который дублирует сообщение и передает его сразу по нескольким маршрутам, а также объединяет сообщения, поступающих по разным каналам в один
Первые сегменты сети дл я коммутации данных [2] Стандарт 1 0Base-5- коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, ( «толстый» коаксиал ). Волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина 500 м (без повторителей ) James F. Kurose Computer Network ing.University of Massachusetts, Amherst 2021, p.489 Терми-натор Адаптер Трансивер Компьютер Терми-натор адаптер Трансивер Компьютер …… Репитор Ненагружаемый сегмент 50 Ом 50 Ом … … Нагружаемый сегмент
10Base-2 на основе коаксиальныго кабеля диаметром 0,25 дюйма, (« тонким» коаксиалом). Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).
Технология Ethernet (802.3) 10 Base-T : Скорость передачи по шине 10 Мбит/с. В домене коллизий (сегменте) не может быть более 1024 узлов. Не более 4 концентраторов между любыми двумя станциями. Максимальная длина кабеля между узлами 100 м.
2. Общие принципы построения сетей При построении больших сетей однородная структура связей использование типовых структур порождает различные ограничения, важнейшими из которых являются: ограничения на длину связи между узлами; ограничения на количество узлов в сети; ограничения на интенсивность трафика, который генерируют узлы сети.
![Для решения проблемы придется отказаться от идеи единой однородной разделяемой среды [3].](https://s0.showslide.ru/s_slide/e6a9/45ef97cb-8913-4654-a0de-36c8ab082b4f.jpeg "ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА")
При использовании моста пользователи одного сегмента разделяют полосу, а пользователи разных сегментов - используют независимые среды. 4. Behrouz A. Forouzan. Data Communications and Networking. P.407 3. Сетевая коммутация с помощью сетевых компонентов Логическая структуризация сети с помощью моста.
Мост соединяет два лог. сегмента. Сегмент 1 составляют ПК, подключенные с помощью одного отрезка коаксиального кабеля к порту 1 моста, а сегмент 2 - ПК, подключенные с помощью другого отрезка коаксиального кабеля к порту 2 моста. Каждый порт моста работает как конечный узел своего сегмента за одним исключением - порт моста не имеет собственного МАС - адреса.
Функции доступа к среде при приеме и передаче кадров выполняют микросхемы MAC, которые идентичны микросхемам сетевого адаптера
Сетевой коммутатор (от англ. switch — переключатель ) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю [4]. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI. Коммутаторы для рабочих групп обеспечивают выделенную полосу при соединении любой пары узлов, подключенных к портам коммутатора. Если порты имеют одинаковую скорость, получатель пакета должен быть свободен, чтобы не возникло блокировки. 5. Behrouz A. Forouzan. Data Communications and Networking. P.407
Поддерживая на каждый порт по крайней мере то число адресов, которые могут присутствовать в сегменте, коммутатор обеспечивает для каждого порта выделенную полосу 10 Mbps Физическое соединение "точка-точка" между коммутаторами рабочих групп и узлами 10 Base -T обычно выполняется неэкранированным кабелем на основе скрученных пар. Коммутаторы рабочих групп могут работать со скоростью 10 или 100 Mbps для различных портов. Основным преимуществом коммутаторов для рабочих групп является высокая производительность сети на уровне рабочей группы за счет предоставления каждому пользователю выделенной полосы канала (10 Mbps ).
Принцип работы коммутатора Алгоритм работы свитчей построен на системе самообучения, что улучшает адресную передачу файлов между всеми устройствами в системе (компьютеры, ноутбуки, оргтехника, принтеры ). Перед началом работы свитч создает таблицу коммутации, привязывая каждому порту тот MAC-адрес, от которого запитывается конкретное устройство. При первичном подключении таблица пустая, а коммутатор обучается процессам, параллельно записывая данные в табличку и определяя основной хост (головную систему). В дальнейшем, если на один из портов поступит сигнал для определенного MAC, который ассоциируется у свитча с одним из портов, информация сразу же будет у конечного адресата. Если же MAC и порт не связаны, а фрейм пришел — его разбросают по всем свободным портам, таким образом определив нужный. Чем больше портов коммутатора занято, тем ниже загрузка, выше скорость передачи, меньше задержки. Назаров А.И. Коммуникация данных. Учебное пособие. ТУИТ, 2019. с.31
Маршрутиза́тор (от англ. R outer ) — сетевое устройство, позволяющее читать заголовки пакетов сетевых протоколов, которые принимаются каждым его портом (IPX, IP, AppleTalk ) с последующим принятием решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу, имеющие номер сети и номер узла. Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост. Маршрутизатор Назаров А.И. Коммуникация данных. Учебное пособие. ТУИТ, 2019. с.74
Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. Принцип работы
— аппаратный маршрутизатор (англ. gateway) или программное обеспечение для сопряжения компьютерных сетей, использующих разные протоколы, архитектуры и сетевые среды. Обычно шлюзы работают на прикладном уровне модели OSI, но могут использоваться транспортный, сеансовый и представительский. Сетевой шлюз со встроенным коммутатором. Сетевой шлюз
Сетевая конвергенция Анализ основных направлений развития коммуникаций неразрывно связан с такими процессами как конвергенция. Конвергенция – это процесс постепенного сближения различных по своему назначению технологий и служб связи с целью унификации оборудования и расширения функциональных возможностей [6]. Конвергентные услуги – это интеграция всех услуг (интернет, мультимедиа, электронной почты, оперативной пересылки сообщений, мобильной коммерции с голосовыми услугами. 6. Behrouz A. Forouzan. Data Communications and Networking. P.904
Конвергенция телекоммуникационных сетей В результате конвергенции различные сети связи будут иметь единый транспорт, функции управления сеансами, функции работы с клиентами. Приложения обретут большую самостоятельность Сегодня региональные сети, сотовые сети, Интернет, сети вещания практически независимы друг от друга. В ТфОП операторы связи обеспечивают полный цикл работ, в сотовых сетях и Интернете вне их контроля более или менее находится значительная часть приложений, в вещательных сетях связисты обеспечивают только транспортную составляющую
Концепция сетей связи NGN Понятие сетей связи нового поколения NGN ( Next Generation Network ) появилось когда трафик данных оказался важнее речевого трафика, а информационные ресурсы становятся стратегическим ресурсом наравне с природными ресурсами. В этих условиях жизненно важной задачей становится обеспечение максимально широкого доступа населения к информационным ресурсам. NGN поддерживает универсальную подвижность, которая обеспечивает постоянное и повсеместное предоставление услуг пользователям. NGN обеспечивает свободный доступ пользователей к сетям и конкурирующим поставщикам услуг и/или выбираемым ими услугам.
Концепция сетей связи NGN В основу концепции NGN положена идея о создании универсальной сети, которая бы позволяла переносить любые виды информации, такие как речь, видео, аудио, графику и т. д., а также обеспечивать возможность предоставления неограниченного спектра инфокоммуникационных услуг – ИКУ. Одной из основных характеристик NGN служит развязка между информационными услугами и услугами транспортировки, что позволяет предлагать их отдельно и развивать независимо. Поэтому в архитектуре NGN должно быть четкое разделение между функциями предоставления информационных услуг и функциями транспортировки. NGN позволяет предоставлять как существующие, так и новые услуги вне зависимости от используемой сети и типа доступа. Сетевой основой сетей связи следующего поколения являются мультисервисные сети – сети, в которых различные виды услуг используют общие ресурсы передачи, коммутации, эксплуатации, управления.
30 Возможности компьютерной сети 1. Создание единого информационного пространства которое способно охватить и применять для всех пользователей информацию созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распараллеливание и контроль выполнения работ и обработки данных по ним. 2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет. 3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (информация архива) с помощью создания глобальной базы данных. 4. Обработка документов и построения на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки глобальных отчетов. 5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.
Сеть Интернет – Всемирная компьютерная сеть, составленная из локальных и глобальных компьютерных сетей, объединенных на основе стандартных соглашений о способах обмена информацией и единой системой адресации Слово Интернет происходит от словосочетания Interconnected networks (связанные сети),то есть в узком смысле это глобальное сообщество малых и больших сетей. Обращаясь в Интернет, мы пользуемся услугами Интернет-провайдера или ISP (Internet Service Provider – поставщик услуг Интернета). ISP — это организация, которая имеет собственную высокоскоростную сеть, объединенную с другими сетями по всему земному шару. Провайдер подключает к своей сети клиентов, которые становятся частью сети данного провайдера и одновременно частью всех объединенных сетей, которые и составляют Интернет. ISP-провайдеры — это крупные компании, которые в нескольких населенных пунктах имеют так называемые точки присутствия (POP — Point of Presence)— точки, в которых расположено аппаратное обеспечение провайдера для подключения к Интернету его клиентов, может иметь десятки точек присутствия в разных городах и тысячи клиентов. Существуют также местные провайдеры, предоставляющие услуги в одном городе.
32 Сейчас есть две основных их разновидности. Под подключением WAN (Wide Area Network) подразумевают объединение удаленных физически друг от друга компьютеров, а также простой выход в Интернет, в то время как LAN – это закрытая сеть на основе компьютеров и полностью изолирована от каких-либо других соединений. Однако, на ранних этапах развития компьютеров, нужды в LAN-сетях не было – их заменяли стандартные комплексы из мейнфреймов и терминалов, хотя удаленная передача данных была крайне важным и приоритетным направлением исследований. James F. Kurose Computer Network ing University of Massachusetts, Amherst 2021, p. 3.
Отдельные сети обмениваются между собой по протоколам TCP/IP, обеспечивающим надежную передачу информации. Передача данных осуществляется небольшими пакетами В случае необходимости посылка пакета дублируется. Маршрут движения пакета определяется в момент передачи и может меняться от пакета к пакету. На месте получения сообщение восстанавливается из нескольких пакетов. Коммуникационный протокол IP – протокол сетевого уровня, описывающий формат пакета данных. Транспортный протокол TCP – предназначен для контроля передачи и целостности передаваемой информации. James F. Kurose Computer Network ing University of Massachusetts, Amherst 2021, p. 227.
Список литературы 1. Behrouz A. Forouzan. Data Communications and Networking. P.1107. 2. James F. Kurose Computer Network ing University of Massachusetts, Amherst 2021, p.764. 3. Назаров А.И. Коммуникация данных. Учебное пособие. ТУИТ, Издательство: Алокачи. 2019. с.116.
