Основные понятия теории компьютерных сетей. Лекция №19

1. Основные понятия теории компьютерных сетей

1.
2.
3.
4.
5.
Этапы развития вычислительных сетей
Вычислительные сети и распределенные
системы.
Основные программные и аппаратные
компоненты сети.
Модель взаимодействия открытых систем
(OSI).
Стек протоколов TCP/IP.

2. Эволюция вычислительных систем

• Пакетный режим(Системы пакетной обработки, как правило,
строились на базе мэйнфрейма - мощного и надежного компьютера
универсального
назначения.
Пользователи
подготавливали
перфокарты, содержащие данные и команды программ, и
передавали их в вычислительный центр)
• Многотерминальный режим(Вычислительная мощность оставалась
полностью централизованной, некоторые функции - такие как ввод и
вывод данных - стали распределенными)
• Глобальные сети(Компьютеры получили возможность обмениваться
данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является
базовым механизмом любой вычислительной сети. Суперкомпьютеры
обмениваются данными в автоматическом режиме)
• Локальные
сети(миникомпьютеры
получили
возможность
обмениваться данными в автоматическом режиме)
• Стандартные технологии локальных сетей(Ethernet, Token Ring,
ARCnet)

3. Распределенные системы

Основным признаком распределенной вычислительной системы
является наличие нескольких центров обработки данных.
• мультипроцессорные
компьютеры(В
мультипроцессорных
компьютерах имеется несколько процессоров, каждый из которых
может относительно независимо от остальных выполнять свою
программу. В мультипроцессоре существует общая для всех
процессоров
операционная
система,
которая
оперативно
распределяет вычислительную нагрузку между процессорами.
Взаимодействие между отдельными процессорами организуется
через общую оперативную память)
• многомашинные вычислительные комплексы(это вычислительный
комплекс, включающий в себя несколько компьютеров, каждый из
которых работает под управлением собственной операционной
системы, а программные и аппаратные средства связи компьютеров,
обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого
целого)

4. Распределенные системы

• компьютерные сети(Каждый компьютер работает под управлением
собственной операционной системы, а какая-либо «общая»
операционная
система,
распределяющая
работу
между
компьютерами
сети,
отсутствует.
Взаимодействие
между
компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через
сетевые адаптеры и каналы связи)
• GRID(это
форма
распределённых
вычислений,
в
которой
«виртуальный суперкомпьютер» представлен в виде кластеров,
соединённых с помощью сети, слабосвязанных гетерогенных
компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного
количества заданий)

5. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Компоненты:
• компьютеры(применяются компьютеры различных классов
- от персональных компьютеров до мэйнфреймов и
суперЭВМ);
• коммуникационное оборудование(Кабельные системы,
повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и
концентраторы);
• операционные
системы(концепции
управления
локальными и распределенными ресурсами положены в
основу сетевой ОС);
• сетевые приложения(сетевые базы данных, почтовые
системы, средства архивирования данных).

6. Модель взаимодействия открытых систем OSI (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION)

Протоколы, связанные с эталонной моделью OSI, используются сейчас
очень редко. Сама модель до сих пор весьма актуальна, а свойства ее
уровней очень важны. В эталонной модели TCP/IP все наоборот - сама
модель сейчас почти не используется, а ее протоколы являются едва ли не
самыми распространенными
DNS, HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP
TCP, UDP, SPX
IP, IPX, RIP IP, RIP IPX, OSPF, NLSP
Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet, Wi-Fi
6

7. Модель взаимодействия открытых систем OSI (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION)

Уровни 1-4 реализуют функции передачи данных. Они обеспечивают
транспортировку битов сообщения от одного пользователя к другому, но
не выполняют никакие манипуляции с этими битами. Остальные уровни
связаны с обработкой бит.
Физический уровень. На этом уровне осуществляется физическое
соединение ЭВМ. Этот уровень определяет:
• Способ передачи данных;
• Скорость передачи данных(максимальную) и характеристики сигнала;
• Топологию сети.
Канальный уровень. Формирует из данных передаваемых 1-м уровнем
специальные кадры и их последовательности. На этом уровне
осуществляется управление доступом к передающей среде, если
несколько машин используют одну и ту же линию связи.
7

8. Модель взаимодействия открытых систем OSI (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION)

Сетевой уровень вводиться для обеспечения соединения между
несколькими сетями. На этом уровне формируется виртуальная сеть,
связывающая компьютеры, находящиеся в различных сетях. Сообщения
сетевого уровня принято называть пакетами Этот уровень обеспечивает
передачу пакетов между абонентами, которые находятся в разных сетях.
Важнейшей задачей этого уровня является определение маршрутов
пересылки пакетов.
Транспортный уровень. Основная функция – принять данные от верхних
уровней, разбить их при необходимости на небольшие части, передать их
сетевому уровню и гарантировать, что эти части в правильном виде
прибудут по назначению. Он обеспечивает взаимодействие между
процессами на объединенных машинах и сквозную транспортировку
данных между двумя пользователями, находящиеся в сеансе общения.
8

9. Модель взаимодействия открытых систем OSI (OPEN SYSTEM INTERCONNECTION)

Сеансовый уровень. На сеансовом уровне устанавливаются и
поддерживаются диалог между процессами пользователей. На этом уровне
стандартизованы процессы установки сеанса, возобновления и его
завершение. Разновидностей диалога может быть несколько: обмен по
очереди, диалог с прерыванием друг друга. На этом уровне
устанавливается продолжительность сеанса связи.
Уровень
представления
данных
осуществляет
интерпретацию
передаваемых во время диалога данных. Осуществляется перекодировка
символов (если нужно), редактирование сообщений (добавление
заголовков, изменение типов шрифта), шифрование и уплотнение.
Прикладной уровень определяет работу прикладных программ и определен
в наименьшей степени. На этом уровне осуществляется работа с
распределенными базами данных, управление передачей файлов,
электронная почта.
9

10. Стек TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol ) Соответствие модели OSI

10