Адресация в инфокоммуникационных сетях. Модель межсетевого взаимодействия – модель OSI. Промышленные сетевые

1. Лекция 9. Адресация в инфокоммуникационных сетях. Модель межсетевого взаимодействия – модель OSI. Промышленные сетевые

стандарты
Лекция по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети»
Преподаватель: к.т.н., доцент,
доцент кафедры автоматизации и информационных систем
Грачев Виталий Викторович

2. IP-адрес

Слайд 1
IP-адрес
IP-адрес - уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе
стека протоколов TCP/IP.
В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса; в случае работы в локальной
сети требуется уникальность адреса в пределах сети.
В версии протокола IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта, а в версии протокола IPv6 IP-адрес
имеет длину 16 байт.
IPv4. В 4-й версии IP-адрес представляет собой 32-битовое число. Удобной формой записи
IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел значением от 0 до 255,
разделённых точками, например, 192.168.0.3.
IPv6. В 6-й версии IP-адрес (IPv6) является 128-битовым. Внутри адреса разделителем
является двоеточие (напр. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Ведущие нули
допускается в записи опускать. Нулевые группы, идущие подряд, могут быть опущены,
вместо них ставится двойное двоеточие (fe80:0:0:0:0:0:0:1 можно записать как fe80::1).
Более одного такого пропуска в адресе не допускается.

3. IP-адрес. Типы адресации

Слайд 2
IP-адрес. Типы адресации
Есть два способа определения того, сколько бит отводится на маску подсети, а сколько — на
IP-адрес.
Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов
XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество
адресов в сети определяется маской подсети.
IP-адрес называют статическим (постоянным, неизменяемым), если он назначается
пользователем в настройках устройства, либо назначается автоматически при подключении
устройства к сети и не может быть присвоен другому устройству.
IP-адрес называют динамическим (непостоянным, изменяемым), если он назначается
автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограниченного
промежутка времени, указанного в сервисе назначавшего IP-адрес (DHCP).
Для получения IP-адреса клиент может использовать один из следующих протоколов:
BOOTP (RFC 951), DHCP (RFC 2131), IPCP (RFC 1332), Zeroconf (RFC 3927), RARP (RFC 903).

4. MAC-адрес

Слайд 3
MAC-адрес
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде, также Hardware
Address) - уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного
оборудования или некоторым их интерфейсам в компьютерных сетях Ethernet.
При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта
(равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный
номер (MAC-адрес), «прошитый» в ней при изготовлении. Этот номер используется для
идентификации отправителя и получателя фрейма; и предполагается, что при появлении в
сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому
администратору не придётся настраивать этому компьютеру MAC-адрес вручную.
Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в
координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из 16777216 (224) адресов и,
по мере исчерпания выделенных адресов, может запросить новый диапазон.
Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя.
Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу

5. Символьный адрес (DNS)

Слайд 4
Символьный адрес (DNS)
Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM.
Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени
машины, имени организации, имени домена.
Такой адрес, называемый также DNS- именем, используется на прикладном уровне,
например, в протоколах FTP или telnet.
DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая
иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet.
Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному
символьному имени узла.
Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center.
Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной
основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166.
Единый каталог Интернета находится у SRI International (Калифорния, США).

6. Символьный адрес (DNS)

Слайд 5
Символьный адрес (DNS)
Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для
различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:
• com - коммерческие организации (например, microsoft.com);
• edu - образовательные (например, mit.edu);
• gov - правительственные организации (например, nsf.gov);
• org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);
• net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net);
• biz – бизнес цели.
Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает
свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим
организациям.
Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя
внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост (ПК,
поключенный к Интернету и имеющий IP-адрес) в сети Internet однозначно определяется
своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает
имена всех доменов по направлению от хоста к корню.
Пример полного DNS-имени : citint.dol.ru.

7. Символьный адрес (DNS)

Слайд 6
Символьный адрес (DNS)

8. Понятие «протокол», «интерфейс» в инфокоммуникационных сетях

Слайд 7
Понятие «протокол», «интерфейс» в
инфокоммуникационных сетях

9. Сетевая модель OSI

Слайд 8
Сетевая модель OSI
Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model ) - сетевая модель стека
сетевых протоколов OSI/ISO (ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99). Посредством данной модели различные
сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни
взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком
взаимодействии.

10. Сетевая модель OSI

Слайд 9
Сетевая модель OSI

11. Иерархическая модель пирамиды распределенной ИУС

Слайд 10
Иерархическая модель пирамиды распределенной ИУС

12. Протоколы Modbus

Слайд 11
Протоколы Modbus

13. История создания Modbus

Слайд 12
История создания Modbus
Компания Modicon разработала Modbus для использования в её контроллерах с
программируемой логикой. Впервые спецификация протокола была опубликована в 1979
году. Это был открытый для всех стандарт, который показывает формат сообщений и
способы их передачи в сети, состоящей из различных электронных изделий.
Изначально контроллеры Modicon использовали следующий интерфейс RS-232. Позже стал
применяться интерфейс RS-485, так как он обеспечивает наиболее высокую надёжность,
позволяет вводить более длинные линии связи и подключать к одной линии несколько
устройств.
Под обозначениями RS-232, RS-422 и RS-485 понимаются интерфейсы для цифровой передачи
данных. Стандарт RS-232 более известен как обычный СОМ порт компьютера или
последовательный порт (хотя последовательным портом также можно считать Ethernet,
FireWire и USB). Интерфейсы RS-422 и RS-485 широко применяются в промышленности для
соединения различного оборудования.

14. Интерфейс RS-232

Слайд 13
Интерфейс RS-232
Основные характеристики RS-232:
- расстояние передачи до 15 м;
- скорость передачи данных до 115200 бит/с;
- тип передачи «точка-точка» (master-slave)
- можно подключить только одно ведомое устройство (slave);
- синхронный или асинхронный режим передачи данных;
- аппаратный или программный метода управления обменом данных.

15. Интерфейс RS-232

Слайд 14
Интерфейс RS-232
Типы разъемов RS-232:
Изначально стандарт описывал применение 25-контактного соединителя, типа DB25.
DTE-устройство должно оснащаться вилкой (male — «папа»), DCE-устройство — розеткой
(female — «мама»). Позднее, с появлением IBM PC, стали использовать усеченный вариант
интерфейса и 9-контактные соединители DB9, наиболее распространенные в настоящее время
1
2
3
4
5
6
7
- Carrier Detect (CD) Наличие несущей частоты
- Received Data (RD) Принимаемые данные
- Transmitted Data (TD) Передаваемые данные
- Data Terminal Ready (DTR) Готовность ООД
- Signal Ground Общий
- Data Set Ready (DSR) Готовность ОПД
- Request To Send (RTS) Запрос на передачу

16. Интерфейс RS-422

Слайд 15
Интерфейс RS-422
Основные характеристики RS-422:
- повышенная стойкость к помехам;
- большая дистанция передачи данных – до 1200 метров;
- скорость передачи данных зависит от расстояния: при расстоянии между узлами сети всего 10
метров скорость передачи может достигать 10 Мбит/с, при максимальном расстоянии в 1200
метров –10 кбит/с;
- поддержка топологии «точка–точка;
- необходим согласующий резистор (терминатор).

17. Интерфейс RS-485

Слайд 16
Интерфейс RS-485
Основные характеристики RS-485:
- расстояние до 1200 метров.
- в качестве среды передачи возможно использование 2- и 4-сигнальных проводов.
- скорость передачи данных в среднем до 115200 бит/с и зависит от удаленности сетевых узлов
(например, возможна скорость передачи до 10 Мбит/с при расстоянии между узлами 15 м).
- топология «точка–точка» или «точка – много точек».
- максимальное число узлов до 256 устройств.
- необходим согласующий резистор (терминатор)..

18. Интерфейс RS-485

Слайд 17
Интерфейс RS-485