Презентация "Основы сетей передачи данных" 11 класс скачать бесплатно

Презентация "Основы сетей передачи данных" 11 класс


Подписи к слайдам:
Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии

Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии

  • Лекция №2
  • Основы сетей передачи данных
  • Подготовила: учитель информатики
  • МБОУ СОШ № 37
  • Туренко Екатерина Леонидовна

Основы сетей передачи данных

  • Физическая передача данных по линиям связи
    • Характеристики физических каналов
    • Типы физических каналов
  • Адресация узлов сети
  • Коммутация
  • Маршрутизация
  • Мультиплексирование и демультиплексирование
  • Разделяемая среда передачи данных
  • Масштабируемость и расширяемость

Характеристики физических каналов

  • Предложенная нагрузка — это поток данных, поступающий от пользователя на вход сети. Предложенную нагрузку можно характеризовать скоростью поступления данных в сеть.
  • Скорость передачи данных — это фактическая скорость потока данных, прошедшего через сеть.
  • Емкость канала связи, называемая также пропускной способностью, представляет собой максимально возможную скорость передачи информации по каналу.

Типы физических каналов

  • Дуплексный канал обеспечивает одновременную передачу информации в обоих направлениях.
  • Полудуплексный канал также обеспечивает передачу информации в обоих направлениях, но не одновременно, а по очереди. То есть в течение определенного периода времени информация передается в одном направлении, а в течении следующего периода — в обратном.
  • Симплексный канал позволяет передавать информацию только в одном направлении. Часто дуплексный канал состоит из двух симплексных каналов.

Адресация узлов сети

  • Адреса можно классифицировать следующим образом:
    • уникальный адрес используется для идентификации отдельных интерфейсов;
    • групповой адрес идентифицирует сразу несколько интерфейсов;
    • данные, направленные по широковещательному адресу, должны быть доставлены всем узлам сети;
    • в новой версии протокола определен адрес произвольной рассылки, где данные, посланные по адресу, должны быть доставлены не всем адресам данной группы, а любому из них.

Адресация узлов сети

  • Адреса могут быть числовыми (например, 129.26.255.255 или 81.la.ff.ff) и символьными (site.domen.ru, willi-winki).
  • Символьные адреса (имена) предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку.
  • Интерфейс – формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
    • Физический интерфейс определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов.
    • Логический интерфейс – набор информационных сообщений и правил обмена данными.

Адресация узлов сети

  • Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.
  • Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) организацию или иерархическую организацию.
    • При плоской организации множество адресов никак не структурировано. Примером плоского числового адреса является МАС-адрес, предназначенный для однозначной идентификации сетевых интерфейсов в локальных сетях.
    • При иерархической организации адресное пространство организовано в виде вложенных друг в друга подгрупп, которые, последовательно сужая адресуемую область, в конце концов, определяют отдельный сетевой интерфейс.
    • Типичными представителями иерархических числовых адресов являются сетевые IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть — номер сети и младшую — номер узла.

Адресация узлов сети

  • Для преобразования адресов из одного вида в другой используются специальные вспомогательные протоколы, которые называют протоколами разрешения адресов.
  • Проблема установления соответствия между адресами различных типов может решаться централизованными и распределенными средствами.
    • При централизованном подходе в сети выделяется один или несколько компьютеров, в которых хранится таблица соответствия имен различных типов. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен с запросами, чтобы по символьному имени найти числовой номер необходимого компьютера.
    • При распределенном подходе каждый компьютер сам хранит все назначенные ему адреса разного типа. Все компьютеры сети сравнивают содержащийся в запросе адрес с собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий искомый аппаратный адрес. Такая схема использована в протоколе разрешения адресов ( ARP) стека TCP/IP.

Коммутация

  • Каким способом передавать данные между конечным узлами (пользователями)?
  • Коммутация – это соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов.
    • коммутация пакетов (данные разделяются на небольшие порции(пакеты), которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета).
  • Маршрут –последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю.

Коммутация

  • В данной сети узлы 2 и 4, непосредственно между собой не связанны и вынуждены передавать данные через транзитные узлы, например, узлы 1 и 5.
  • Узел 1 должен выполнить передачу данных между своими интерфейсами А и В, а узел 5 — между интерфейсами F и В.
  • В данном случае маршрутом является последовательность: 2-1-5-4,
  • где 2 — узел-отправитель, 1 и 5 — транзитные узлы, 4 — узел-получатель.
  • 2
  • 4

Коммутация

  • Информационным потоком называется непрерывная последовательность данных, объединенных набором общих признаков.
  • Весь поток входящих в транзитный узел данных разделяется на подпотоки, каждый из которых передается на интерфейс, соответствующий маршруту продвижения данных.

Задачи коммутации

  • определение потоков и соответствующих маршрутов;
  • фиксация маршрутов в таблицах сетевых устройств;
  • распознавание потоков и передача данных между интерфейсами одного устройства;
  • мультиплексирование/демультиплексирование потоков;
  • разделение среды передачи данных.

Классификация методов коммутации

  • Коммутируемые сети
  • Сети с
  • коммутацией каналов
  • Сети с
  • коммутацией пакетов
  • Дейтаграммные сети
  • (без установления
  • соединений)
  • Сети с установлением
  • логических соединений
  • Сети с установлением
  • логических соединений
  • без фиксации маршрутов
  • Сети с установлением
  • виртуальных каналов

Дейтаграммная передача в коммутируемых сетях

  • Дейтаграммный способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга (каждый пакет рассматривается сетью как независимая единица передачи – дейтаграмма).
  • Функционирует на основе таблиц коммутации, содержащих набор адресов назначения и адресную информацию, определяющую следующий по маршруту (транзитный или конечный) узел.
  • В одной и той же сетевой технологии могут быть задействованы разные способы передачи данных.
  • Пример: Для передачи данных между отдельными сетями, составляющими Интернет, используется дейтаграммный протокол IP.
  • Недостатки: При таком методе нет гарантии доставки пакета (доставка с максимальными усилиями).

Логическое соединение в коммутируемых сетях

  • Процедура обработки данных определяется не для отдельного пакета, а для всего множества пакетов, передаваемых в рамках каждого логического соединения.
  • Пакеты, принадлежащие одному и тому же соединению, имеющие одни и те же адреса отправления и назначения, могут перемещаться по разным независимым друг от друга маршрутам.
  • Пример: протокол TCP устанавливает логические соединения без фиксации маршрута.

Виртуальный канал в коммутируемых сетях

  • Если в число параметров соединения входит маршрут, то все пакеты, предаваемые в рамках данного соединения, должны проходить по указанному пути.
  • Такой единственный заранее проложенный фиксированный маршрут, соединяющий конечные узлы в сети с коммутацией пакетов, называют виртуальным каналом.
  • Функционируют на основе таблиц коммутации, которые гораздо короче, чем в дейтаграммных сетях (содержат записи не обо всех возможных адресах назначения, а только о виртуальных каналах) и каждый пакет помечается меткой (идентификатор виртуального канала).
  • Пример: сети АТМ и Frame Relay поддерживают виртуальные каналы и входят в состав Интернета.

Маршрутизация

  • Задача маршрутизации включает в себя две подзадачи:
    • определение маршрута;
    • оповещение сети о выбранном маршруте.
  • Определить маршрут — это значит выбрать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату.

Маршрутизация

  • Между парой взаимодействующих сетевых интерфейсов существует множество путей.
  • Выбор останавливают на одном оптимальном маршруте. В качестве критериев оптимальности могут выступать:
    • пропускная способность;
    • загруженность каналов связи;
    • количество промежуточных транзитных узлов;
    • надежность каналов и транзитных узлов

Маршрутизация

  • Маршрут может определяться эмпирически («вручную») администратором сети. Однако эмпирический подход к определению маршрутов мало пригоден для большой сети со сложной топологией.
  • В этом случае используются автоматические методы определения маршрутов. Для этого конечные узлы и другие устройства сети оснащаются специальными программными средствами.

Маршрутизация

  • Для передачи, трафика между конечными узлами А и С существуют два альтернативных маршрута: А-1-2-3-С и А-1-3-С. По топологии выбор очевиден — маршрут А-1-3-С, который имеет меньше транзитных узлов.
  • Каналы 1-2 и 2-3 обладают пропускной способностью 100 Мбит/с, а канал 1-3 — только 10 Мбит/с. Если мы хотим, чтобы информация передавалась по сети с максимально возможной скоростью, то нам нужно выбрать маршрут А-1-2-3-С, хотя он и проходит через большее количество промежуточных узлов. То есть можно сказать, что маршрут А-1-2-3-С является «более коротким».
  • А
  • С

Мультиплексирование и демультиплексирование

  • Мультиплексирование –это объединение нескольких отдельных потоков в общий (суммарный, агрегированный).
  • Демультиплексирование – это разделение суммарного потока на несколько составляющих его потоков.

Мультиплексирование и демультиплексирование

  • Мультиплексор -
  • коммутатор, который имеет несколько входных интерфейсов и один выходной
  • Демультиплексор -
  • коммутатор, который имеет один входной интерфейс и несколько выходных

Разделяемая среда передачи данных

  • Проблема совместного использования канала несколькими интерфейсами разрешается разделением каналов связи между интерфейсами.
  • Совместно используемый несколькими интерфейсами физический канал называют разделяемым (разделяемая среда передачи данных).
  • Разделяемая среда передачи данных часто используется в локальных сетях (технология Ethernet). Удешевление сети, но потеря производительности.

Разделяемая среда передачи данных

  • Разделяемый физический канал связи
  • Передача данных в разные стороны, но только попеременно.

Разделяемая среда передачи данных

  • Разделяемой средой называется физическая среда передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно, радиоволны), к которой непосредственно подключено несколько конечных узлов сети и которой они могут пользоваться только по очереди.
  • В основе сетевых технологий Ethernet, FDDI, Token Ring лежит принцип разделяемой среды.
  • Сегодня существует интерес к разделяемым средам, о чем свидетельствуют
    • домашние проводные сети,
    • персональные радиосети новой технологии Bluetooth, предназначенные для объединения всех «компьютеризированных» устройств личного пользования (телевизор, мобильный телефон),
    • локальные сети Radio Ethernet, применяемые для подключения пользователей к Интернету в аэропортах, вокзалах и других местах скопления мобильных пользователей.

Масштабируемость и расширяемость

  • Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
  • Расширяемость означает возможность добавления отдельных компонентов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов кабелей и замены существующей аппаратуры более мощной.

Ethernet – пример стандартной сетевой технологии

  • Топология. В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология — общая шина.
  • Способ коммутации. В технологии Ethernet используется дейтаграммная коммутация пакетов.
  • Коаксиальный кабель

Ethernet – пример стандартной сетевой технологии

  • Полудуплексный способ передачи. Разделяемая среда Ethernet представляет собой полудуплексный канал передачи. Сетевой адаптер выполняет операции передачи данных и их приема попеременно.
  • Адресация. Каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый МАС-адрес). Адрес Ethernet является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется.

Выводы:

  • В сетях соединение пользователей осуществляется путем коммутации через сеть транзитных узлов.
  • При этом должны быть решены следующие задачи:
    • определение потоков данных и маршрутов для них,
    • мультиплексирование и демультиплексирование потоков.

Контрольные вопросы и задания

  • К какому типу можно отнести следующие адреса:
    • www.olifer.net;
    • 20-34-а2-00-с2-27;
    • 128.145.23.170.
  • Объясните различия между разделением среды передачи данных и мультиплексированием.
  • Какие из утверждений о маршруте верны:
    • Маршруты определяются администратором и заносятся вручную в специальные таблицы.
    • Маршрут – это последовательность узлов, лежащих на пути от отправителя к получателю.
    • Из нескольких маршрутов всегда выбирается оптимальный.
    • Таблица маршрутов строится автоматически сетевым программно-аппаратным обеспечением.
    • Все предыдущие утверждения верны.
    • Все предыдущие утверждение неверны.

Словарь

  • Компьютерная сеть
  • Мэйнфрейм
  • Коммутация
  • Коммутация каналов
  • Коммутация пакетов
  • Сетевые технологии
  • Конвергенция сетей
  • Локальная сеть
  • Глобальная сеть
  • Сетевая плата
  • Концентратор
  • Коммутатор
  • Витая пара
  • Сервер
  • Модем
  • Протокол
  • Мост
  • Виртуальный канал
  • Топология
  • Архитектура сети
  • Модель OSI
  • МодельTCP/IP
  • Стек протоколов
  • Доменная система имен (DNS)
  • Шлюз
  • Брандмауэр
  • Маршрутизатор
  • Хост-машина
  • Провайдер
  • Адресное пространство
  • Информационный поток
  • Маршрут
  • Маршрутизация
  • Мультиплексирование
  • Демультиплексирование
  • Мультиплексор
  • Демультиплексор
  • Разделяемая среда передачи данных
  • Масштабируемость
  • Расширяемость
  • Дейтаграмма
  • Локальный адрес
  • Сетевой адрес
  • Символьный адрес
  • URL-адрес
  • Групповые адреса
  • Маска подсети
  • Технология CIDR
  • Шифрование
  • Аутентификация
  • Авторизация
  • Аудит