Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей

1.

Сети и системы телекоммуникаций
Основы организации сетей
ИМКН УрФУ

2.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
План
Проблемы создания сетей
Многоуровневая организация сетей
Службы, интерфейсы и протоколы
Архитектура сети и стек протоколов
Инкапсуляция
2

3.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Проблемы создания сетей
• Надёжность
• Развитие сети
• Распределение ресурсов
• Качество обслуживания
• Безопасность
3

4.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Надёжность сетей
• Ошибки при передаче по сети
• Искажение передаваемых данных
• Потеря сообщений
• Нарушение порядка передачи сообщений
• Поиск рабочего пути через сеть
• Несколько путей от источника к адресату
• Часть оборудования может выходить из строя
4

5.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Развитие сети
• Масштабируемость
• Рост числа устройств в сети
• Объединение сетей
• Разные механизмы адресации
• Разные размеры сообщений
• Нарушение порядка передачи сообщений
5

6.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Распределение ресурсов
• Распределение пропускной способности сети
• Статическое
• Динамическое
• Управление потоком
• Быстрый
отправитель
перегрузит
данными
медленного получателя
• Скопление
—
перегрузка
сети
большим
количеством одновременных отправлений
6

7.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Качество обслуживания
• Что такое качество обслуживания в сети?
• Качество
разное
для
разных
типов
нагрузки
• Файлы
• Отсутствие искажения данных
• Допустимы задержки
• Видео, голос
• Минимальная задержка
• Допустимы небольшие искажения
7

8.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Безопасность
• Перехват информации, передаваемой по сети
• Пароли
• Поддельные узлы сети
• Фальшивый сайт банка
• Изменение сообщений
• Было: «Снимите с моего счёта $10»
• Стало: «Снимите с моего счёта $1000»
8

9.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Как строить сети?
• Создание сети — сложная задача
• Проблем при создании сетей очень много
• Как
организовать
сеть
так,
чтобы
все
перечисленные проблемы были решены?
9

10.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Организация сети
• Сложную
задачу
строительства
сети
нужно
разбить на несколько более простых задач
• Сети организуются в наборы уровней
• Каждый последующий уровень возводится над
предыдущим
• Цель
уровня
—
предоставление
сервиса
вышестоящему уровню
10

11.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Уровни сети
Хост 1
Хост 2
Уровень 4
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 2
Уровень 1
Уровень 1
Среда передачи данных
11

12.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Преимущества уровней
• Декомпозиция задачи
Почти неразрешимая задача создания сети делится
на ряд более простых задач
• Изоляция решений, возможность смены технологий:
Задача
—
заменить
медные
кабели
в
сети
оптическими (или даже Wi-Fi)
Меняется только уровень, взаимодействующий со
средой
Остальное ПО переписывать не нужно
12

13.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Терминология
• Сервис
• Интерфейс
• Протокол
• Инкапсуляция
• Стек протоколов
• Архитектура сети
13

14.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис
• Сервис определяет, что именно делает уровень
• Примеры сервисов:
• Надёжная передача потока данных
• Согласование форматов передаваемых данных
• Поиск маршрута между сетями
• Сервис не определяет:
• Как именно уровень реализует сервис
• Как получить доступ к данному уровню
14

15.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Протокол
• Протокол уровня n — правила и соглашения,
используемые для связи уровня n одного хоста с
уровнем n другого хоста.
15

16.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Протоколы сети
Хост 1
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 1
Хост 2
Протокол уровня 4
Протокол уровня 3
Протокол уровня 2
Протокол уровня 1
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 1
Среда передачи данных
16

17.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Интерфейс
• Интерфейс — набор примитивных операций,
предоставляемых нижним уровнем верхнему
17

18.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Интерфейсы сети
Хост 1
Хост 2
Уровень 4
Уровень 4
Интерфейс 3/4
Интерфейс 3/4
Уровень 3
Уровень 3
Интерфейс 2/3
Интерфейс 2/3
Уровень 2
Уровень 2
Интерфейс 1/2
Интерфейс 1/2
Уровень 1
Уровень 1
Среда передачи данных
18

19.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Интерфейс и протокол
• Интерфейс:
• Реальное общение внутри хоста
• Уровень N вызывает функции уровня N-1
• Программист
создает
сокет
и
записывает
в
него
данные
• Протокол:
• Виртуальное общение между хостами
• Реально соединяются только уровни, работающие с
физической средой
19

20.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис, интерфейс, протокол
• Сервис — что делает уровень?
• Интерфейс — как использовать возможности
уровня?
• Протокол — как уровень это делает?
20

21.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис, интерфейс, протокол
• Зачем разделять эти понятия?
21

22.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис, интерфейс, протокол
• Зачем разделять эти понятия?
• Разделение интерфейса и реализации
• Реализацию
можно
менять
без
ущерба
для
пользователей
22

23.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис, интерфейс, протокол
• Зачем разделять эти понятия?
• Разделение интерфейса и реализации
• Реализацию
можно
менять
без
ущерба
для
пользователей
• Объектно-ориентированное программирование:
• Объявление класса открыто (интерфейс)
• Реализация методов класса закрыта
23

24.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Сервис, интерфейс, протокол
• Зачем разделять эти понятия?
• Разделение интерфейса и реализации
• Реализацию
можно
пользователей
менять
без
ущерба
для
• Внутри хоста:
• Интерфейс остается постоянным
• Протокол может меняться
• Между хостами:
• Протокол остается постоянным
• Интерфейсы могут меняться
24

25.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Архитектура сети
• Архитектура
сети
—
набор
уровней
и
протоколов сети
• Интерфейсы не входят в архитектуру!
• Стек
протоколов
организованный
достаточный
—
иерархически
набор
протоколов,
для
организации
взаимодействия по сети
25

26.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Инкапсуляция
• Инкапсуляция
вышестоящего
—
включение
уровня
в
сообщения
сообщение
нижестоящего уровня
• Сообщение: заголовок + данные + концевик
26

27.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Инкапсуляция
Хост 2
Хост 1
Уровень 3
З2
З1
Уровень 2
З2
К1
З1
К1
Уровень 1
Среда передачи данных
27

28.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Заголовок и протокол
• Заголовок — средство виртуального общения
между уровнями
• Протокол
реализуется
через
заголовки
сообщений
28

29.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Итоги
Проблемы создания сетей
Многоуровневая организация сетей
Службы, интерфейсы и протоколы
Архитектура сети и стек протоколов
Инкапсуляция
29

30.

Сети и системы телекоммуникаций. Основы организации сетей
Вопросы?
30