Лекция №1 9

Лекции по курсу "Сети ЭВМ и Средства Телекоммуникаций"

Содержание

Лекции по курсу "Сети ЭВМ и Средства Телекоммуникаций" 1

Содержание 2

Лекция №1 9

Истории 10

Появление первых вычислительных машин 10

Многотерминальные системы — прообраз сети 11

Мини-компьютеры — предвестники локальных сетей 12

Появление стандартных технологий локальных сетей 13

Первые глобальные сети 14

Базовые понятия сетей ЭВМ 16

Классификация сетей ЭВМ 16

Топология сетей 17

Шина 17

Звезда 18

Кольцо 18

Смешанная топология. 19

Полносвязная топология 20

Одноранговые и многоранговые сети 21

Коммутация 23

Виды коммутации 25

Коммутация каналов 25

Коммутация пакетов 27

Коммутация сообщений 28

Эталонная модель OSI 28

Физический уровень 30

Канальный уровень 30

Сетевой уровень 31

Транспортный уровень 31

Сеансовый уровень(уровень сессии) 32

Представительский уровень (уровень представления) 32

Прикладной уровень(уровень прилодения) 33

Кодирование и передача информации 33

Способы контроля переданных данных 34

Алгоритмы сжатия данных 34

Лекция №2 35

Базовые понятия сетей ЭВМ 36

История  ETHERNET 37

Канальный уровень и Ethernet 38

Канальный уровень 38

Методы доступа к среде 39

Формат представления данных на физическом уровне Ethernet. 41

Канальный уровень взаимодействия в сетях Ethernet и IEE 802.3 42

Принципы организации взаимодействия на MAC уровне сетей Ethernet 43

Формат MAC – адреса технологий Ethernet 43

Режимы адресации и типы адресов технологий Ethernet и IEEE 802.3 43

Формат кадра 44

  • Структуры кадров, которые используются в технологиях Ethernet и IEEE 802.3 45

Формат кадра Ethernet II 45

  • Поле Преамбулы 45

  • Поле DA 45

  • Поле SA 45

  • Поле Тип 45

  • Поле Данные 46

  • Поле CRC 46

Формат кадра IEEE 802.3 46

  • Поле Преамбулы 46

  • Поле SFD 46

  • Поля DA и SA 47

  • Поле Length 47

  • Поле Данные 47

  • Поле FCS 47

  • Спецификации физического уровня технологий IEEE 802.3 47

Спецификация IEEE 802.3 10 Base 5 48

Спецификация IEEE 802.3 10 Base 2 49

Спецификация IEEE 802.3 10 Base T 50

Особенности реализации алгоритма CSMA/CD в 10 Base T 50

Основные принципы категорирования компонентов СКС 51

Некоторые характеристики UTP категории 5 52

  • Процедура контроля линии 53

Спецификации 100 Base Т (IEEE 803.3u) 54

Особенности формирования сигналов в технологиях 100 Base Т 54

  • Алгоритм 4В/5В 54

  • Алгоритм 8B/6T 56

Спецификация 100 Base ТX 58

Спецификация 100 Base FX 59

Спецификация 100 Base Т4 59

Лекция №3 61

Базовые понятия сетей ЭВМ 62

История 62

Сетевой уровень 63

IP 66

Заголовок IP-сегмента 69

Версия (Version) 69

Длина заголовка (Header Length) 69

Тип сервиса (Type of Service) 70

Длина сегмента (Total Length) 70

Идентификатор (Identification) 70

Flags ( DF, MF ) 70

Смещение фрагмента (Fragment Offset) 71

Время жизни (Time To Live) 71

Транспорт (Protocol) 71

Контрольная сумма заголовка (Header Checksum) 72

Адрес источника (Source Address) и адрес приемника (Destination Address) 72

Дополнительные данные заголовка (Options) 73

Данные выравнивания 73

Фрагментация IP-Сегментов 73

Исходный IP-сегмент 74

Дополнительные данные IP-заголовка 75

  • Предписываемый маршрут 75

  • Пройденный маршрут 75

  • Временные метки (time stamp) 75

  • Секретность 76

  • Флаг окончания 76

IP-адрес 77

Индификатор узла 77

Сетевая маска 79

  • Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS 80

Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP 81

Лекция №4 85

Транспортный уровень 86

Модель службы TCP 87

Протокол управления передачей TCP 88

Основные характеристики протокола TCP: 89

Заголовок TCP-пакета 89

  • Номер в последовательности (sequence number) 90

  • Номер подтверждения (acknowledgement number) 90

  • Длина TCP-заголовка (Data Offset) 90

  • Зарезервированное поле (Reserved) 90

  • Флаг URG 90

  • Флаг ACK 90

  • Флаг PSH 91

  • Флаг RSTYLE=" 91

  • Флаг SYN 91

  • Флаг FIN 91

  • Размер окна (Window) 91

  • Контрольная сумма (Checksum) 91

  • Указатель срочности (Urgent Pointer) 92

  • Дополнительные данные заголовка (Options) 92

Принцип "скользящего окна" 92

Важные данные 93

Номер порта 93

Этапы TCP-взаимодействия 94

Таймеры 99

  • Таймер повторной передачи 99

  • Таймер возобновления передачи 100

  • Таймер закрытия связи 100

  • Таймеры поддержки соединения 101

Алгоритмы повышения эффективности 101

  • Задержка подтверждения 101

  • Исключение малых окон 102

  • Исключение коротких TCP-пакетов 102

  • Алгоритм медленного старта 103

Лекция №4 104

Базовые понятия 105

Спутниковая связь 106

Виды орбит 107

Зона покрытия 108

Физические аспекты передачи данных по спутниковому каналу 109

  • Частотные диапозоны 109

  • Модуляция и помехоустойчивое кодирование 110

Особенностью спутниковых систем связи является необходимость работать в условиях сравнительно низкого отношения сигнал/шум, вызванного несколькими факторами: 110

  • Поляризация 111

Траспондер 111

Технологии DVB-S 111

Передача данных внутри MPEG-контейнера 112

Cтруктура MPEG-кадра 112

Лекция №5 113

Сетевое оборудование 114

Пассивное оборудование 114

Активное оборудование 115

Маршрутизация 116

Динамическая маршрутизация 117

Адаптивные алгоритмы 117

Централизированный 117

Изолированный 118

Распределенный 118

Маршрутизация по состоянию канала 119

Неадаптивные алгоритмы 119

Flow-Based Routing 119

Flooding (алгоритм «затопления») 122

Другие алгоритмы 123

Multipath Routing 123

Иерархическая маршрутизация 123

Протоколы динамической маршрутизации 124

Протокол OSPF 124

Протокол RIP 126

Протокол маршрутизации IGRP 128

Схемы маршрутизации 128

Адресация 130

Классовая адресация 130

Беcклассовая адресация 130

Диапазоны адресов 130

Вычисление диапазона адресов в подсети по адресу хоста и маске 134

Лекция №1

Истории

Появление первых вычислительных машин

История вычислений уходит глубокими корнями в даль веков так же, как и развитие человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен — все подобные действия связаны со счётом. Для подсчёта люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки и узелки. Потребность в поиске решений всё более и более сложных и сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые могли бы ему в этом помочь.

В 1812 году английский математик и экономист Чарльз Бэббидж начал работу над созданием, так называемой «разностной» машины, которая, по его замыслам, должна была не просто выполнять арифметический действия, а проводить вычисления по программе, задающей определённую функцию. В 1834 году Бэббидж приступил к созданию «аналитической» машины. Машина Бэббиджа предполагалась как чисто механическое устройство с паровым приводом. Она состояла из хранилища для чисел («склад»), устройства для производства арифметических действий над числами (Бэббидж назвал его «фабрикой») и устройства, управляющего операциями машины в нужной последовательности, включая перенос чисел из одного места в другое; были предусмотрены средства для ввода и вывода чисел. Однако его механическая "аналитическая машина" по-настоящему так и не заработала.

Подлинное рождение цифровых вычислительных машин произошло вскоре после окончания второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. Для этого периода характерно следующее:компьютер представлял собой скорее предмет исследования, а не инструмент для решения каких-либо практических задач из других областей;

  • одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины;

  • программирование осуществлялось исключительно на машинном языке;

  • не было никакого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм;

  • операционные системы еще не появились, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления.

В середине 50-ых годов XX века, когда ламповые компьютеры достигли «насыщения», ряд фирм объявил о работах по созданию транзисторных ЭВМ. Первоначально это вызвало скептицизм из-за того, что производство полупроводников будет сложным и дорогостоящим.

В этот период:выросло быстродействие процессоров, увеличились объемы оперативной и внешней памяти; компьютеры стали более надежными;появились первые алгоритмические языки, и, таким образом, к библиотекам математических и служебных подпрограмм добавился новый тип системного программного обеспечения — трансляторы;были разработаны первые системные управляющие программы — мониторы, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. При появлении ЭВМ второго поколения разработчики занялись разработкой и создание языков программирования, обеспечивающих удобный набор программ.

Многотерминальные системы — прообраз сети

Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще задолго до появления первых персональных компьютеров. К большим компьютерам (mainframes), присоединялись многочисленные терминалы (или "интеллектуальные дисплеи"). Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. Правда, интеллекта в этих терминалах было очень мало, практически никакой обработки информации они не делали, и основная цель организации связи состояла в том, чтобы разделить интеллект ("машинное время") большого мощного и дорогого компьютера между пользователями, работающими за этими терминалами. Многотерминальный режим использовался не только в системах разделения времени, но и в системах пакетной обработки. При этом не только оператор, но и все пользователи получали возможность формировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала. Такие операционные системы получили название систем удаленного ввода заданий.

Многотерминальные централизованные системы уже имели все внешние признаки локальных вычислительных сетей, однако по существу ими не являлись, так как сохраняли сущность централизованной обработки данных автономно работающего компьютера.

Затем были созданы микропроцессоры и первые микрокомпьютеры. Появилась возможность разместить компьютер на столе у каждого пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы подешевели. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии (магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Такой режим получил название режима обратного разделения времени.

Далее появились персональные компьютеры, которые отличались от первых микрокомпьютеров тем, что имели полный комплект достаточно развитой для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, не говоря уже о более совершенных средствах интерфейса пользователя (мониторы, клавиатуры, мыши и т.д.). На данном этапе сеть применялась не для снижения стоимости системы, а с целью более эффективного использования ресурсов, имеющихся в распоряжении компьютеров.

Но нагляднее всего преимущества сети проявляются в том случае, когда все пользователи активно работают с единой базой данных, запрашивая информацию из нее и занося в нее новую (например, в банке, в магазине, на складе). Никакими дискетами тут уже не обойдешься: пришлось бы целыми днями переносить данные с каждого компьютера на все остальные, содержать целый штат курьеров. А с сетью все очень просто: любые изменения данных, произведенные с любого компьютера, тут же становятся видными и доступными всем.

Без сети также невозможно обойтись в том случае, когда необходимо обеспечить согласованную работу нескольких компьютеров. Эта ситуация чаще всего встречается, когда эти компьютеры используются не для вычислений и работы с базами данных, а в задачах управления, измерения, контроля, там, где компьютер сопрягается с теми или иными внешними устройствами.

Мини-компьютеры — предвестники локальных сетей

В начале 70-х годов произошло важное событие, непосредственно повлиявшее на эволюцию компьютерных сетей.

В результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и богатые функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов.

Эмпирический закон Гроша утратил свою силу, так как десяток мини-компьютеров, имея ту же стоимость, что и мэйнфрейм, выполнял некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее.

С помощью мини-компьютеров осуществлялось управление технологическим оборудованием и выполнялись другие задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.

  1. Лекция 1 1

    Лекция
    Производство материалов более высокого качества и максимальной чистоты и как следствие улучшение устаревшей технологии жизненно необходимо из-за конкуренции со стороны производителей.
  2. Лекція №1 3

    Лекція
    Розвиток технічних систем (радіо техніки) пов’язані з постійним кількісним ускладненням радіоелектронних засобів. Причому ускладнення відбувається з інтенсивністю 2 рази за 3 роки.
  3. Лекция №1 (4)

    Лекция
    Фармакология – (греч. Pharmacon – лекарство) наука, изучающая взаимодействие химических соединений биологического и небиологического происхождения с организмом человека и животных.
  4. Лекция №1 (32)

    Лекция
    Электромагнитные процессы, протекающие в электротехнических устройствах, как правило, достаточно сложны. Однако во многих случаях, их основные характеристики можно описать с помощью таких интегральных понятий, как: напряжение, ток,
  5. Лекция №1 (57)

    Лекция
    Лечебно-профилактический эффект любого ЛС проявляется за счет усиления или торможения физиологических или биохимических процессов в организме. Это достигается следующим образом:
  6. Лекция n 1 (1)

    Лекция
    Среди многочисленных сложных проблем, которые изучает современное языкознание, важное место занимает изучение лингвистических аспектов межъязыковой речевой деятельности, которую называют «переводом» или «переводческой деятельно­стью».
  7. Лекция n 1 (2)

    Лекция
    Перевод - это несомненно очень древний вид человеческой деятельности. Как только в истории человечества образовались группы людей, языки которых отличались друг от друга, поя­вились и «билингвы», помогавшие общению между «разно­язычными» коллективами.
  8. Лекция 2 (7)

    Лекция
    Лексикология как раздел науки о языке. Синхрония и диахрония в лексикологии. Теоретическое и практическое значение лексикологии и ее связь с другими лингвистическими дисциплинами: фонетикой, морфологией, грамматикой, стилистикой, историей
  9. Лекция 2 (10)

    Лекция
    Васту-шастра основана на гармонии мироздания, которая выражается в лунном, солнечном и временном воздействии на сознание и физиологию человека. По этой причине эта наука тесным образом связана с ведической астрологией и аюрведой.

Другие похожие документы..