Лекция по "Компьютерным сетям"

ГОУ СПО УниКИТ

«Компьютерные сети» основной курс

Москва, 2012г.

Бандин  Антон

18.06.2012

 
 

 

Оглавление

Эталонные модели 3

Эталонная модель OSI 3

Уровень передачи данных(канальный уровень) 4

Сетевой уровень 5

Транспортный уровень 5

Сеансовый уровень. 5

Уровень представления. 6

Прикладной уровень. 6

Эталонная модель tcp/ip 6

Межсетевой уровень (интернет уровень). 7

Транспортный уровень. 7

Прикладной уровень 7

Уровень Хост-сетевой. 8

Адресация 9

Локальные адреса 9

Сетевые ip адреса 9

Доменные имена 10

Формат IP адреса 10

Использование масок при ip адресации 12

Порядок назначение Ip-адресов 13

Назначение адресов автономной сети. 13

Централизованное распределение адресов 13

Адресация и технология CIDR. 14

Отображение ip-адресов на локальные адреса. 16

Литература: 17 

 

 

Эталонные модели

Обсудив многоуровневые сети в общих чертах, пора рассмотреть  несколько примеров. Следующих двух разделах описываются два  важных архитектурных типа – эталонные  модели OSI и TPC/IP. Несмотря на то что  протоколы, связанные с эталонной моделью OSI, используется сейчас очень редко, сама модель до сих пор весьма актуальна, а свойства её уровней, которые будут обсуждаться в этом разделе, очень важны. В эталонной модели TCP/IP  все наоборот – сама модель сейчас почти не используется, а её протоколы являются едва ли не самыми распространенными. Исходя из этого, мы обсудим подробности, касающиеся обеих моделей. К тому же иногда приходится больше узнавать из поражений, чем из побед.

Эталонная модель OSI

Эталонная модель OSI (за исключением физической среды) показана на рисунке 1.16.

Эта модель основана на разработке Международной организации  по стандартизации и является первым шагом к международной стандартизации протоколов, используемых на различных  уровнях (Day and Zimmerman 1893). Затем она была пересмотрена в 1995 году. Называется эта структура эталонной моделью взаимодействия открытых систем ISO (ISO OSI(Open System Interconnection) Reference Model), поскольку она связывает открытые системы, то есть системы, открытые для связи с другими системами. Для краткости мы будем называть эту модель просто «модель OSI».

   Модель OSI имеет семь уровней. Появление именно такой структуры было обусловлено  следующими соображениями.

1. Уровень должен создаваться по мере необходимости отдельного уровня абстракции.
2. Каждый уровень должен выполнять строго определенную функцию.
3. Выбор функции для каждого уровня должен осуществляться с учетом создания стандартизированных международных протоколов.
4. Границы между уровнями должны выбираться так, чтобы поток данных между интерфейсами бы минимальным.
5. Количество уровней должно быть достаточно большим, чтобы различные функции не объединялись в одном уровне без необходимости, но не слишком высоким, чтобы архитектура не оставалась громоздкой.

Далее мы обсудим  каждый уровень модели, начиная с  самого нижнего. Обратите внимание: модель OSI не является сетевой архитектурой, поскольку она не описывает службы и протоколы, используемые на каждом уровне. Тем  не менее ISO также разработала  стандарты для каждого уровня, хотя эти стандарты не входят в  саму эталонную модель. Каждый из них  был опубликован как отдельный  международный стандарт.

Физический  уровень.

Физический  уровень занимается реальной передачей обработанных битов по каналу связи. При разработке сети необходимо убедиться, что когда одна сторона передает единицу, то принимающая сторона получает также единицу, а не ноль.

Принципиальными вопросами  здесь являются следующие:

1. какое напряжение должно использоваться для отображения единицы, а какое – для нуля;
2. сколько микросекунд длится бит; может ли передача производиться одновременно в двух направлениях;
3. как устанавливается начальная связь и как она прекращается, когда обе стороны закончили свои задачи;
4. из какого количества проводов должен состоять кабель и какова функция каждого провода.

 Вопросы разработки  в основном связаны с механическими,  электрическими и процедурными  интерфейсами, а также с физическим  носителем.

Уровень передачи данных(канальный уровень)

Основная задача уровня передачи данных – быть способным передавать <сырые>  данные физического уровня по надежной линии связи, свободной от необнаруженных ошибок с точки зрения вышестоящего сетевого уровня. Уровень выполняет эту задачу при помощи разбиения входных данных на кадры, обычный размер которых колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч байт. Кадры данных передаются последовательно с обработкой кадров подтверждения,  отсылаемых обратно получателем.

     Еще одна проблема, возникающая на уровне передачи данных ( а так же и на большей части более высоких  уровней), - как не допустить ситуации, когда быстрый передатчик  заваливает приемник данными. Должен быть предусмотрен некий механизм регуляции, который  информировал бы передатчик о наличии  свободного места в буфере приемника  на текущий момент. Часто подобное  управление  объединяется с механизмом обработки ошибок.

     В широковещательных  сетях существует еще одна проблема уровня передачи данных: как управлять  доступом  к совместно используемому  каналу. Эта проблема разрешается  введением специального дополнительного  подуровня уровня передачи данных –  подуровня доступа к носителю.

Сетевой уровень

Сетевой уровень занимается управлением операциями подсети. Важнейшим моментом здесь является определение маршрутов пересылки пакетов от источника к пункту назначения. Маршруты могут быть жестко заданы в виде таблиц и редко меняться. Кроме того, они могут задаваться в начале каждого соединения, например терминальной сессии. Наконец, они могут быть в высокой степени динамическими, то есть вычисляемыми заново для каждого пакета с учетом текущей загруженности сети.

     Если  в подсети одновременно присутствует слишком большое количество пакетов, то они могут закрыть дорогу друг другу, образуя заторы в узких  местах. Недопущение подобной закупорки  также является задачей сетевого уровня. В более общем смысле сетевой  уровень занимается предоставлением  определенного уровня сервиса(это  касается задержек, времени передачи, вопросов синхронизации).

     При путешествии пакета из одной сети в другую также может возникнуть ряд проблем. Так, способ адресации, применяемый в одной сети, может  отличаться от принятого в другой. Сеть может вообще отказаться принимать  пакеты из-за того, что они слишком  большого размера. Также могут различаться  протоколы, и тд.  Именно сетевой  уровень должен разрешать все  эти проблемы, позволяя объединять разнородные сети.

     В широковещательных  сетях проблема маршрутизации очень  проста , поэтому в них сетевой  уровень очень примитивный или  вообще отсутствует.

Транспортный  уровень

Основная функция  транспортного уровня – принять данные от сеансового уровня, разбить их при необходимости на небольшие части, передать их сетевому уровню и гарантировать, что эти части в правильном виде прибудут по назначению. Кроме того, все это должно быть сделано эффективно и таким образом, чтобы изолировать более высокие уровни от каких-либо изменений в аппаратной технологии.

     Транспортный  уровень также определяет тип  сервиса, предоставляемого сеансовому уровню и, в конечном счете, пользователям  сети. Наиболее популярной разновидностью транспортного соединения является защищенный от ошибок канал между  двумя узлами, поставляющий сообщения  или байты в том порядке, в  каком они были отправлены. Однако транспортный уровень может предоставлять  и другие типы сервисов, например пересылку  отдельных сообщений без гарантии соблюдения порядка их доставки или  одновременную отправку сообщения  различным адресатам по принципу широковещания. Тип сервиса определяется при установке соединения.

     Транспортный  уровень является настоящим сквозным уровнем, то есть доставляющим сообщения  от источника адресату. Другими словами, программа на машине-источнике поддерживает связь с подобной программой на другой машине при помощи заголовков сообщений и управляющих сообщений. На более низких уровнях для поддержки этого соединения устанавливаются соединения между всеми соседними машинами, через которые проходит маршрут сообщений. Различие между уровнями с 1-го по 3-й, действующими по принципу звеньев цепи, и уровнями с 4-го по 7-й, являющимися сквозными.

Сеансовый уровень.

Сеансовый уровень  позволяет пользователям различных  компьютеров устанавливать сеансы связи друг с другом. При этом предоставляются различные типы сервисов, среди которых управление диалогом(отслеживание очередности передачи данных), управление маркерами(предоставляющие одновременное выполнения критичной операции несколькими системами) и синхронизация (установка служебных меток внутри длинных сообщений, позволяющих после устранения ошибки продолжить передачу с того места, на котором оно оборвалось).

Уровень представления.

В отличие от более  низких уровней, задача которых –  достоверная передача битов и  байтов, уровень предоставления занимается по большей части синтаксисом и семантикой передаваемой информации. Чтобы было возможно общение компьютеров с различными представлениями данных, необходимо преобразовать форматы данных друг в друга, передавая их по сети в неком стандартизированном виде. Уровень предоставления занимается этими преобразованиями, предоставляя возможность определения и изменения структур данных более высокого уровня(например, записей баз данных).

Прикладной  уровень.

Прикладной  уровень содержит набор популярных протоколов, необходимых пользователям. Одним из наиболее популярных является протокол передачи гипертекста htpp(гипертекст транспорт протокол) который составляет технологию всемирной паутины. Когда браузер запрашивает веб-страницу, он передает её имя(адрес) и рассчитывает на то, что сервер будет использовать htpp , сервер в ответ отсылает страницу.

Другие прикладные протоколы используются  для передачи файлов, электронной почты, сетевых  рассылок и т.д. . 

Эталонная модель tcp/ip

 

Эта эталонная модель реализована в компьютерной сети Arpanet, которая является прародителем нынешних сетей, а так же всемирной интернет.