Интернет. Введение

Типовая система передачи данных
Data Terminal Equipment (DTE ) – устройство (хост), генерирующее или принимающее информацию;
Data Communication Equipment (DCE) –устройство, осуществляющее передачу данных.
Физическая среда передачи
DCE
DTE
DCE
DTE
Вывод: коммутатор не может заблокировать информацию на основании правил, но потерять может!

Классификация
По территориальной распространенности:
Локальная сеть ( LAN – Local Area Network);
Городская сеть ( MAN – Metropolitan Area Network);
Глобальная сеть ( WAN – Wide Area Network).
Локальная сеть (LAN – Local Area Network) - компьютерная сеть, в которой соединенные между собой компьютеры находятся в ограниченном пространстве, таком как школа, компьютерная лаборатория или офисное здание;

Пропускная способность сетей
Дальнейшее увеличение полосы пропускания смог обеспечить альтернативный подход – волновое мультиплексирование WDM (Wavelength Division Multiplexing).
Вывод из картинки:
Трафик интернет превышает трафик локальных сетей;
Используемая пропускная способность приближается к доступной.
За предыдущие годы многократно выросли потребности людей в обмене информацией. Во много раз увеличилась скорость сетей передачи данных и их географический охват. Быстрая и надежная передача видео, голоса и данных приобрела исключительную важность для развития многих сторон жизни современного человека,
государственного управления, промышленности и общества в целом.

Пропускная способность сетей
Прогнозы Cisco® Visual Networking Index (VNI): http://ciscovni.com/forecast-widget/index.html
Трафик, передаваемый по сотовым сетям
Индекс развития визуальных сетевых технологий за 2013-2018 гг.
Влияние мобильных устройств/подключений
Согласно ежегодному прогнозу Cisco ("Индекс визуальных сетевых технологий Cisco"), к 2018 году объем мобильного трафика возрастет в 13 раз и составит 11,2 эксабайта в месяц, или 134 эксабайта в год (один эксабайт равен квинтильону байт).
Смартфоны, ноутбуки и другие портативные устройства к 2017 году будут генерировать 93% трафика.
М2М-трафик (GPS-навигация, системы слежения, медицинские приложения) составит 5% от общего объема трафика. 2% -телефонные разговоры.
В 2012 году только 14 процентов устройств (1 млрд) могли работать по протоколу IPv6. К 2017 году число таких устройств увеличится до 41 процента (4,2 млрд).

Сетевые архитектуры
Локальные сети
Ethernet (описывается стандартами IEEE группы 802.3);
Token Ring;
ARCnet;
FDDI
(Fiber Distributed Data Interface);
CDDI
(Copper Distributed Data Interface).
Ethernet (буквально «эфирная сеть») - семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей, описываемых стандартами IEEE группы 802.3.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и эл.сигналы на физ. уровне, формат кадров и протоколы управл. доступом к среде – на канальном уровне модели OSI. В середине 90-х годов Ethernet вытеснил устаревшие технологии – ARCnet и Token Ring.
Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер (как в технологии Token Ring). Дублирование повышает надёжность системы, стандарт применяется в магистральных каналах связи.

Глобальные сети
SLIP (Serial Line Internet Protocol),
PPP (Point-to-Point Protocol) - поддерживает шифрование ECP и RFC1968. Используется в различных типах физических сетей: нуль-модемный кабель, телефонная линия, сотовая связь и т. д.):
PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet) – подвид для подключения по Ethernet;
PPPoA (Point-to-Point Protocol over ATM);
протокол управления линией связи (LCP);
протокол управления сетью (NCP);
протоколы аутентификации (PAP, CHAP);
многоканальный протокол PPP (MLPPP).
X.25, Frame Relay;
ISDN (Integrated Services Digital Network);
ATM (Asynchronous Transfer Mode).
Сетевые архитектуры
SLIP-устаревший протокол сейчас используют PPP.
PPP-двухточечный протокол канального уровня OSI для установления прямой связи между двумя узлами сети, может обеспечить аутентификацию соединения, шифрование и сжатие данных.
ISDN -цифровая сеть с интеграцией служб. Позволяет совместить услуги телефонной связи и обмена данными.
ATM - асинхронный способ передачи данных) высокопроизво-дительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера. Заметим, что технология Gigabit Ethernet, начинает конкурировать с ATM.

Элементы построения сети
Cтруктурированная кабельная система (СКС)
провода, разъемы, терминаторы, фильтры…
Каналообразующее оборудование:
концентратор (hub) - вытеснен коммутатором;
коммутатор (switch) – соединяет узлы компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети;
маршрутизатор (router) - специализированный сетевой компьютер, пересылающий пакеты данных между сегментами сети (связывает разнородные сети различных архитектур);
мост (bridge) - устарел, по функциональности аналогичен коммутатору, мост обрабатывает трафик, используя центральный процессор, коммутатор - использует коммутационную матрицу;
репитер, конвертор, модем…
СКС - совокупность кабелей связи, коммутационного оборудования и методики их совместного использования, выполненная в соответствии с требованиями нормативных документов…
Каналы можно разделить на непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые).
По направлению передачи различают:
симплексные (радиотрансляция, телевидение);
полудуплексные (рация);
дуплексные (телефон).

Топология сети
Теперь, когда мы познакомились с основными компонентами локальной сети, поговорим о топологии. Сетевая топология – это схема, описывающая месторасположение и способы подключения сетевых устройств.
Существует три основных вида топологии сети: Шина, Кольцо и Звезда.
При шинной топологии все компьютеры сети подключаются к одному общему кабелю.
Для объединения ПК в единую сеть с помощью топологии «Кольцо», осуществляется их последовательное соединение между собой, при этом последний компьютер подключается к первому.
Несмотря на то, что топология «Звезда» позволяет достаточно быстро изменять сетевую структуру ее необходимо продумывать заранее, сообразуясь с планировкой помещения, количеством объединяемых устройств и способами их подключения к сети.
Это позволит минимизировать риски, связанные с покупкой оборудования (неподходящего или избыточного) и оптимизировать сумму ваших финансовых затрат.

Топология «Общая шина»
быстро монтируется, так как подключение осуществляется через центральный кабель;
дешевизна;
простота настройки;
неполадки в рабочих станциях - не отражаются на работе сети.
обрыв центрального кабеля или выход из строя терминаторов - приводит к неработоспособности всей сети;
трудность в определении неисправностей;
добавление рабочей станции приводит к уменьшению производительности сети.
дешевизна - из-за небольшого количества кабелей и сетевых устройств;

Топология сети «Кольцо»
«Двойное Кольцо» - два оптических волокна с встречно-направленными каналами передачи данных
неисправный узел удаляет себя из кольца до тех пор, пока не восстановится, кольцо в точке отказа
становится одинарным.
«Кольцо» - устройства связаны друг с другом по сети, образующей кольцо:
сигналы проходят только в одном направлении;
устройство работает как повторитель, усиливающий сигнал перед передачей его на следующее устройство в кольце;
если устройство выходит из строя, кольцо нарушается.

Топология «Кольцо»
Простота установки;
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
Возможность устойчивой работы при интенсивной загрузке сети;
Выход из строя одной рабочей станции и другие неполадки отражаются на работоспособности всей сети;
Сложность конфигурирования и настройки;
Сложность поиска неисправностей;
Необходимость иметь две сетевые платы на каждой рабочей станции;
Добавление/удаление станции требует временной остановки работы сети.
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Топология сети «Звезда»
100Base-T
повышена надежность сети;
упростило задачи управления и сопровождения сети;
Широкие возможности расширения сети.
Следующим шагом стала разработка стандарта 10Base-T с топологией типа «звезда», в которой каждый узел подключался отдельным кабелем к центральному устройству — концентратору(hub). Концентратор работал на физическом уровне модели OSI и повторял сигналы, поступавшие с одного из его портов на все остальные активные порты, предварительно восстанавливая их.
Использование концентраторов позволило повысить надежность сети, т.к. обрыв какого-нибудь кабеля не влек за собой сбой в работе всей сети.
среда передачи – разделяемая, все устройства находятся в одном домене коллизий;
общее количество концентраторов и соединяемых ими сегментов ограничено временными задержками;
Мост разработан компанией Digital Equipment Corporation (DEC) в начале 1980-х годов. Мост не просто пересылал пакеты данных между сегментами, а анализировал и передавал их только в том случае, если такая передача действительно была необходима, то есть адрес рабочей станции назначения принадлежал другому сегменту. Таким образом, мост изолировал трафик одного сегмента от трафика другого, уменьшая домен коллизий и повышая общую производительность сети.

Топология «Звезда»
неполадки рабочих станций - не отразятся на работе сети;
простая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
высокая скорость работы сети;
расширенные возможности администрирования.
поломка центрального концентратора ведет к выходу из строя сети или ее отдельного сегмента;
требуется больше кабеля, по сравнению с другими технологиями;
количество подключаемых рабочих станций ограничено количеством портов в концентраторе.
высокая скорость работы (производительность) сети: при условии правильного проектирования

Топология «Полносвязная»
выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.
громоздкое построение сети;
использование большого количества коммуникационных портов;
для прокладки сети зачастую требуется значительно больше кабеля, чем для большинства других топологий.

Правила, Управляющие Коммуникациями
Теперь поговорим о сетевых протоколах, определяющих правила, которые управляют коммуникациями по сети, а также о том, как эти протоколы взаимодействуют между собой.
Наборы протоколов – наборы правил, котрорые работают совместно, чтобы помочь разрешить проблему.
Уровень содержания
Уровень правил
Физический уровень
Давай дружить?
Набор протоколов диалога:
Использование общего языка;
Ожидание своей очереди;
Уведомление о завершении реплики.
Для примера, рассмотрим общение двух людей лицом к лицу. Мы можем использовать три уровня, чтобы описать это занятие. На нижнем уровне, Физическом… уровне, есть два человека, каждый из которых может произносить слова вслух. На втором уровне, уровне Правил…, мы имеем соглашение говорить на общем языке. На верхнем уровне…, уровне Содержания, мы имеем фактически произносимые слова – содержание коммуникации.

Сетевые протоколы
Наборы сетевых протоколов описывают:
формат или структура сообщения;
метод, посредством которого сетевые устройства обмениваются информацией о маршрутах с другими сетями;
как и когда сообщения об ошибках и системные сообщения передаются между устройствами;
установка и завершение сеансов передачи данных.
На человеческом уровне некоторые правила коммуникации формальны, а другие легко понимаемы, или являются неявными. Для устройств же, чтобы успешно общаться, набор сетевых протоколов должен описывать точные требования и взаимодействия.
Наборы сетевых протоколов описывают такие вещи как:...

Наборы (стеки) протоколов и индустриальные стандарты
Стандарты – протоколы и соглашения, которые являются широко распространенными и общепринятыми.
Часто протоколы, cоставля-ющие стек, ссылаются на другие протоколы или индустриальн. стандарты. Стандарт – процесс или протокол, который одобрен сетевой индустрией и ратифицирован организацией по стандартизации, такой как Сообщество Инженеров Электричества и Электроники (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers или IEEE) или Целевая Группа Инженерной Поддержки Интернета (англ. Internet Engineering Task Force или IETF) .
Примером использования набора протоколов является взаимодействие между веб сервером и веб браузером. В процессе обмена информацией между ними используется ряд протоколов и стандартов. Различные протоколы работают вместе для гарантии того, что обе стороны получают и понимают полученные сообщения. Примерами этих протоколов являются:…
Веб сервер
Стек сетевых протоколов

Взаимодействие протоколов
Протокол Приложения:
Протокол передачи ГиперТекста (англ. HyperText Transfer Protocol, HTTP);
Транспортный Протокол:
Протокол Контроля Передачи (англ. Transmission Control Protocol, TCP);
Сетевой Протокол:
Интернет Протокол ( англ. Internet Protocol или IP);
Протоколы Сетевого Доступа:
Для физических соединений управляют тем, как сигналы посылаются по соединению и как они интерпретируются получающими их клиентами. Трансиверы (приемо-передатчики) на сетевых картах подчиняются стандартам для используемого типа соединения.
Стек сетевых протоколов
Протокол Приложения: HTTP управляет процессом взаимодействия веб сервера и веб клиента , определяет содержимое и форматирование запросов и ответов, которыми обмениваются клиент и сервер. Клиент и веб сервер имеют ПО, реализующее HTTP как часть приложения. Протокол HTTP полагается на другие протоколы, которые управляют транспортировкой сообщений между клиентом и сервером.
Протоколы Сетевого Доступа:
описывают две основных функции: управление каналом данных и физическая передача данных по соединению.
Протоколы управления каналом данных принимают пакеты от IP и форматируют их для передачи по соединению.

Серверы и клиенты
Клиент-серверная архитектура характеризуется наличием двух взаимодействующих самостоятельных процессов - клиента и сервера, которые, в общем случае, могут выполняться на разных компьютерах, обмениваясь данными по сети.
Процессы, реализующие некоторую службу, например службу файловой системы или базы данных, называются серверами (servers).
Можно сказать, что любая компьютерная сеть по сути является сетью клиент-сервер. Пользователь, подключивший свой компьютер к Интернет, будет иметь дело с сетью клиент-сервер, и даже если компьютер не имеет выхода в сеть, его программное обеспечение, да и сам он, скорее всего, организованы по схеме клиент-сервер.

DCOM - модель составных объектов
Позволяет одним программам выполнять операции над объектами данных используя процедуры других программ. В основе лежит технология OLE
(Object Linking and Embedding)-технология предназначена для «внедрения и связывания объектов».
Большинство внутренних и сетевых специфических серверов Windows работают через универсальные серверы (RPC, (D-)COM).
Серверы и клиенты
Универсальные серверы - вид серверной программы, не предоставляющий никаких услуг самостоятельно:
inetd (internet super-server daemon)
демон сервисов IP;
RPC (Remote Procedure Call)
система интеграции серверов процедурами, доступными через унифицированный интерфейс.
Прикладные клиент-серверные технологии Windows:
(Distributed) Component Object Model
COM - работает в пределах одного компьютера;
DCOM - доступна удаленно через RPC.
Active-X - расширение COM и DCOM для создания мультимедиа-приложений.
В трехуровневой модели третий уровень , реализует бизнес-правила, зависящие от решаемой задачи.
Наличие нескольких уровней позволяет гибко, с минимальными затратами адаптировать приложение к изменяющимся требованиям бизнеса.
Как правило, каждый сервер обслуживает один (или несколько схожих) протоколов. Серверы можно классифицировать по типу услуг, которые они предоставляют…

Распространенные протоколы TCP/IP
Самые распространенные протоколы Прикладного уровня TCP/IP – это те, которые обеспечивают возможность обмена пользовательской информацией.
Эти протоколы указывают формат и контрольную информацию, необходимую для многих общих функций интернет-коммуникаций.
DNS сервер
Telnet сервер
E-mail сервер
DHCP сервер
Веб сервер
FTP сервер
Telnet, терминальный протокол эмуляции, используется для предоставления удаленного доступа к серверам и сетевым устройствам. Например, для выполнения каких-либо действий на компьютере без необходимости физически находиться за ним, это экономит время и обеспечивает возможность администрировать большой парк устройств одним человеком.
HTTP сервер