Сети ЭВМ и телекоммуникации
Стандарты,
OSI/RM,
IEEE 802,
введение в TCP/IP
NETS and OSs
Сети ЭВМ и телекоммуникации
Литература для подготовки к экзамену:
http://www.internet.lv/
Олифер В. и Н. Базовые технологии локальных сетей.
Олифер В. и Н. Введение в IP-сети.
Брежнев А.Ф., Смелянский Р.Л. Семейство протоколов TCP/IP.
Д. Комер. Межсетевой обмен с помощью TCP/IP.
Курс "CISCO Internetworking Technology Overview".
Стэн Шатт. Мир компьютерных систем.
А.Микуцкий. Основы технологии АТМ.
Спирин А.А. Введение в технику волоконно-оптических сетей.
Бабаевский П. Тестирование кабельных систем Категорий 5е и 6.
Разъемы и кабели Ethernet (Технологии Ethernet).
Медведовский И., Семьянов П., Леонов Д. Атака через INTERNET.
Rev. 05.09.2016
NETS and OSs
Пособие по лаб. работам
Смотри на:
http://net.academy.lv/
NETS and OSs
Стандарты, их роль
Стандарты -- правила для производителей. Назначение: обеспечить
совместимость продукции.
Открытые системы: многоплатформенность (гетерогенность),
открытость, переносимость, совместимость.
Множество организаций, выпускающих стандарты (ISO, ГОСТ и ТУ),
комитеты, консорциумы, сообщества.
Лицензирование, General Public License.
NETS and OSs
Разработчики стандартов
• American National Standards Institute
коммуникации: коды, алфавиты, сигнальные схемы;
микрокомпьютеры: языки программирования, SCSI, драйвера ansi.sys;
осн. стандарты и спецификации: интерфейс Token Ring, CSMA/CD,
SQL, алгоритмы шифрования.
• Comite Consultatif Internationale de Telegraphie et
Telephonie (ITU - International Telecommunications Union)
Протоколы CCITT (МККТТ - рус.) относятся к модемам, сетям,
передаче факсимильных сообщений.
15 исследовательских групп: A и B раб. процедуры, термины и
определения, I ISDN, K и L защита оборудования, R-U
терминальные и телеграфные услуги, V передача данных по
телефонным сетям, X сети передачи данных.
NETS and OSs
Разработчики стандартов
• CCITT (продолжение)
v.22 полнодуплексная модемная передача 1200 бит/с,
v.22bis 2400 бит/с
v.28 стандарт интерфейса RS-232
v.32 асинхр. и синхронная передача 4800-9600 бит/с,
v.32bis до 14400
v.35 высокоскоростная передача по комбинированным цепям.
v.42 проверка ошибок
v.42bis сжатие данных
v.terbo 19200 бит/с
v.34 28800 бит/с, v.34+ до 33600 бит/с
x2, k56flex > v.90, v.92 до 56кбит/с (асимметричные)
X.200 (ISO 7498) эталонная модель OSI
X.25 (ISO 7776) сети с коммутацией пакетов
X.400 (ISO 10021) обмен сообщениями (электронная почта, не Интернет)
X.500 (ISO 9594) служба каталогов
X.700 (ISO 9595) Common Management Information Protocol
NETS and OSs
Разработчики стандартов
• Institute of Electrical and Electronic Engineers
Комитеты, 802 (февраль 1980) (до 802.17)
IEEE 802.1: Bridging (Networking) and Network Management (VLAN)
IEEE 802.2: Logical Link Control (Upper Part of Data Lnk Layer)
IEEE 802.3: Ethernet (CSMA/CD)
IEEE 802.4: Token Bus (Disbanded)
IEEE 802.5: Defines the MAC Layer for a Token Ring (Inactive)
IEEE 802.6: Metropolitan Area Networks (Disbanded)
IEEE 802.7: Broadband LAN using Coaxial Cable (Disbanded)
IEEE 802.8: Fiber Optic TAG (Disbanded)
IEEE 802.9: Integrated Services LAN (Disbanded)
IEEE 802.10: Interoperable LAN Security (Disbanded)
NETS and OSs
Разработчики стандартов
• Institute of Electrical and Electronic Engineers (продолжение)
IEEE 802.11: Wireless LAN & Mesh (Wi-Fi Certification)
IEEE 802.12: Demand Priority (Disbanded)
IEEE 802.13: Not Used
IEEE 802.14: Cable Modems (Disbanded)
IEEE 802.15: Wireless PAN
IEEE 802.15.1: (Bluetooth Certification)
IEEE 802.15.4: (ZigBee Certification)
IEEE 802.16: Broadband Wireless Access (WiMAX Certification)
IEEE 802.16e: (Mobile) Broadband Wireless Access
IEEE 802.17: Resilient Packet Ring
IEEE 802.18: Radio Regulatory TAG
IEEE 802.19: Coexistence TAG
IEEE 802.20: Mobile Broadband Wireless Access
IEEE 802.21: Media-Independent Handoff
IEEE 802.22: Wireless Regional Area Network
IEEE 802.23: Emergency Services Working Group
IEEE 802.24: Smart Grid TAG New (November, 2012)
IEEE 802.25: Omni-Range Area Network (Not Yet Ratified)
NETS and OSs
Разработчики стандартов
• International Standards Organization
Идеальная модель взаимодействия открытых систем (Open Systems
Interconnection Reference Model, OSI/RM )
• Open Software Foundation
создает программные среды, объединяя технологии разл. производителей.
Unix-подобная ОС - OSF/1, OSF/Motif - граф. интерфейс.
• SQL Access Group
совместно с ISO разрабатывает стандарты, определяющие взаимодействие
интерфейсных и прикладных систем (в архитектуре клиент-сервер)
NETS and OSs
Модель OSI/RM
APPLICATION
PRESENTATION
SESSION
TRANSPORT
NETWORK
DATA LINK
PHYSICAL
Layer 7
Layer 6
Layer 5
Layer 4
Layer 3
Layer 2
Layer 1
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
OSI/RM
1984 г. OSI/RM метод описания сетевых сред и открытых
архитектур.
Цель: стандартизация и простота написания драйверов определенного
уровня, возможность организации стеков протоколов.
NETS and OSs
Уровни в модели OSI/RM
прикладной
Общий доступ к сети, поток данных, Ex: telnet.
представления
данных
Определяет формат для обмена данными (переводчик),
перевод данных свыше в общепринятый стандарт,
шифрование, смена кодовой таблицы, сжатие данных.
сеансовый
Установление, использование и завершение сеанса связи,
распознавание имен и защита, расстановка checkpoints,
чтоб в случае неудачной передачи начинать с плохого
места, некорректное завершение сеанса.
транспортный
Гарантирует доставку сегментов без ошибок, в той же
последовательности, без потерь и дублирования. Сигнал
подтверждения приема.
NETS and OSs
Уровни в модели OSI/RM
сетевой
Адресация и маршрутизация пакетов в глобальных сетях.
На основании конкретных сетевых условий, приоритета
услуги определяется маршрут пакета, перегрузки. Деление
на более мелкие пакеты, если адаптер компьютера не может
передавать пакеты поступившей длины. Принимающая
сторона их обратно соберет.
канальный
Передача кадров с сетевого в среду передачи (паралл. в
послед. и наоборот), иногда спец. кодирование. Кадр
содержит: адреса получателя и отправителя, управляющую
инфу (данные о верхнем уровне), данные и CRC поле.
Сетевой уровень считает передачу данных безошибочной.
физический
Сырой поток битов. Электрический, оптический,
механический (разъемы) и функциональный (способ
передачи данных) интерфейсы сетевой платы с кабелем.
Устанавливается длительность передачи каждого бита и
правила перевода его в эл.- и опти- сигналы.
NETS and OSs
OSI и архитектура компьютеров
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
Пользователь
Операционная
система
Драйверы
Аппаратура
NETS and OSs
OSI и сетевые устройства
NETS and OSs
OSI и IEEE Project 802
В соответствие с расширением OSI/RM
канальный уровень делится на два
подуровня:
LLC - Logical Link Control (подуровень
управления логической связью)
MAC - Medium Access Control (контроль
доступа к среде передачи)
Различия у сетевых архитектур находятся на канальном (MACподуровень) и физическом уровнях.
Project 802 разрабатывался для канального и физического уровней.
LLC:
802.2,
MAC:
802.3 (CSMA/CD),
802.4 (шинная сеть с передачей маркера),
802.5 (кольцо с передачей маркера),
802.12 (по приоритету доступа),
802.17 (устойчивое кольцо с пакетной коммутацией).
NETS and OSs
Структура пакетов (кадров)
Название порций данных для различных уровней:
прикладной - поток байт / структурированные данные,
транспортный - сегмент данных,
сетевой - пакет,
канальный — кадр
физический - биты.
Перед подачей в сеть все данные разбиваются на пакеты. На каждом
уровне к пакету добавляется доп. форматирующая или адресная
информация. На принимающей стороне по мере поднимания пакета по
уровням эта информация отсекается.
Сетевая карта обеспечивает формирование пакетов (> пакет > пакет >
пакет >), их передачу и сбор с контролем ошибок.
Основные компоненты пакета: адрес источника, адрес места назначения,
передаваемые данные, инструкции о дальнейшем маршруте, информация
по сбору фрагментированного пакета из кадров, информация для
коррекции ошибок передачи.
NETS and OSs
OSI/RM
сигналы!
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/OSI+RM
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Osi-model-jb.png
NETS and OSs
Структура пакетов (кадров)
Разделы:
заголовок (сигнал о самом факте передачи пакета, адреса источника и
получателя, информация для идентификации вложенных данных),
данные (от десятков байтов до нескольких килобайтов),
трейлер (CRC поле, отправитель вставляет контрольную сумму по всему
пакету (кадру), после получения она вычисляется и сравнивается с
исходной).
Преамбула
кадра
Заголовки
шести уровней
Данные
Трейлер
канального уровня
NETS and OSs
Передача данных по сети
Формирование пакета происходит последовательно на всех
уровнях, при получении пакета отсечение.
инкапсуляция!
ПРИКЛАДНОЙ
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
Среда передачи
Виртуальная связь между соответствующими уровнями для
удаленных машин (прозрачное взаимодействие на нижних уровнях).
NETS and OSs
Взаимодействие в глоб. сетях
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
A
B
устройства сетевого уровня
NETS and OSs
Протоколы
Протоколы набор правил и процедур, регулирующих порядок
осуществления некоторой связи.
1)
2)
3)
Их много. Есть преимущества и недостатки.
Работают на разных уровнях OSI RM. Если, например, протокол
работает на физ. уровне, значит, он обеспечивает прохождение
пакетов через плату адаптера в сетевой кабель.
Несколько протоколов могут работать совместно (стек).
Маршрутизируемые и немаршрутизируемые протоколы.
NETS and OSs
Стеки протоколов
Уровень
OSI/RM
Прикладн.
Apple
Computer
DECnet
Microsoft
Networking
Novell
Netware
AppleTalk
Filling
Protocol
Network
Application
Server
Message
Block
Netware Core
Protocols
Сеансовый
AppleTalk
Session
Protocol
Session
NetBIOS
NetBIOS
Транспорт.
AppleTalk
Transaction
Protocol
End
Communications
Сетевой
Datagram
Delivery
Protocol
Routing
Физическ.
Xerox XNS
Прикладные программы, напр. почтовый клиент, веб-сервер, сетевые утилиты
Представл.
Канальный
TCP/IP
Internet
Telnet, SMTP,
FTP, HTTP…
Control and
Process
Interaction
TCP
UDP
NetBEUI
Sequenced
Packet
Exchange
Internet
Packet
Exchange
Sequenced
Packet
Protocol
Internet
Protocol (IP)
Internet
Datagram
Protocol
Сетевые архитектуры: Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, LocalTalk, др.
Лекции
Среда передачи: витая пара, оптоволокно, радиоволны…
Практика
NETS and OSs
TCP/IP
NETS and OSs
OSI/RM vs TCP/IP
NETS and OSs
IP-адреса и сети
IP-адрес – это 4-х байтовое число(!) (от 0 до 232-1). Его записывают в
десятично-точечном виде. Значение каждого байта выражено десятичным
числом от 0 до 255. Байты друг от друга разделяются точкой. Слева
записываются старшие байты, справа - младшие.
Примерами могут служить 10.0.1.31, 65.200.17.0, 192.168.1.1 и т.д.
IP 0.0.0.0
b 00000000 00000000 00000000 00000000
dec 0
IP 10.0.0.0
bin 00001010 00000000 00000000 00000000
dec 167772160=227+225
IP 10.255.255.255
dec 184549375=227+225+223+222+221+...+22+21+20
bin 00001010 11111111 11111111 11111111
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
NETS and OSs
IP-адреса и сети
Для IP-адреса 129.127.51.47 с маской 19 битов:
номер сети -- 129.127.32.0
номер хоста -- 0.0.19.47
NETS and OSs
Маршрутизация
ПРИКЛАДНОЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
NETS and OSs
Маршрутизация
IP-пакет от компьютера 1 должен быть доставлен компьютеру 2. При
движении по сетям (через маршрутизаторы) IP-адреса отправителя и
получателя внутри IP-пакета не изменяются.
NETS and OSs
URI, порты TCP и UDP
•
•
Universal Resource Identifier (URI)
<scheme>:<scheme specific part>
http://www.gde-to.tut:3128/~brewery
ftp://anonymous:[email protected]/films/a.avi
Parts
– Scheme or protocol
– User name
– :Password
– DNS name of the host
– :TCP port
– Path to and name of resource (index.html)
TCP и UDP порты (2 байта, значение от 0 до 65535).
Порты разделяют на именованные (закрепленные соответствующими RFC за
определенными сервисами) и неименованные, а также привилегированные и
для динамического присвоения (номер порта больше 1023). При установлении
соединения номер исходящего порта выдает операционная система.
NETS and OSs
DNS, порт 53 (ping lab127.ru)
Перед запуском процедуры тестирования связи
(посредством утилиты ping) компьютер с IP-адресом
172.20.176.62 (MAC-адрес сетевого интерфейса
90-E6-BA-71-0B-8C), на котором была запущена
утилита, послал DNS-запрос серверу ns.karelia.ru
(на МАС-адрес маршрутизатора
00-0С-CE-CE-4E-4D).
NETS and OSs
DNS (ping lab127.ru)
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
00-0C-CE-CE-4E-4D
90-E6-BA-71-0B-8C
08-00
45-00
00-37
07-03-00-80
11
68-85
AC-14-B0-3E
C2-55-AC-85
D6-82
00-35
00-23-DE-74
19-31
01-00…00-01
MAC-адрес получателя
MAC-адрес отправителя
тип вложения: IP
версия IP, длина заголовков, сервис
длина IP датаграммы (55 байтов)
фрагментация, флаги, TTL
тип вложения: UDP
контрольная сумма
IP-адрес отправителя (172.20.176.62)
IP-адрес получателя (194.85.172.133)
UDP-порт отправителя (порт 54914)
UDP-порт назначения (порт 53 DNS)
длина и контрольная сумма
ID и флаги
DNS-запрос на lab127.ru типа A
NETS and OSs
Уровень по модели OSI/RM?
ПРИКЛАДНОЙ
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
• Почтовый сервер
• Антенна
• Полоса пропускания кабеля
• Роуминг в GSM
• Кадр WiFi
• Маршрутизация
• RCPT TO:
• Архивация данных "на лету"
• Интернет
• Проверка на ошибочность передачи
• TCP/IP
• Стандарт UWB (IEEE 802.15.4a)
• IP-датаграмма
• Сбор данных в сетях датчиков
• Компрессия звука в GSM связи
• Подтверждение приема данных
• Преамбула кадра Ethernet
NETS and OSs
