Сети. Основные понятия

Глава 5. Разделы и цели
5.1. Сетевые компоненты и типы сетей
Описать компоненты и типы компьютерных сетей.
Охарактеризовать типы сетей.
Описать типы Интернет-соединений.
5.2. Сетевые протоколы, стандарты и службы
Описать сетевые протоколы, стандарты и службы.
Описать назначение и характеристики протоколов транспортного уровня.
Рассказать о важной роли нумерации портов приложений.
Рассказать о протоколах беспроводной связи.
Объяснить, что такое сетевые службы.

Глава 5. Разделы и цели (продолжение)
5.3. Сетевые устройства
Описать назначение устройств в сети.
Описать основные сетевые устройства.
Описать устройства безопасности.
Описать другие сетевые устройства.
5.4. Сетевые кабели
Описать характеристики сетевых кабелей.
Описать инструменты для обслуживания сетей и их назначение.
Описать назначение и характеристики типовых медных сетевых кабелей и их разъемов.
Описать назначение и характеристики типовых волоконных сетевых кабелей и их разъемов.

5.1. Сетевые компоненты и типы сетей

Типы сетей
Значки обозначения сетей
Значки обозначения
промежуточных устройств
Значки обозначения
сетевых сред
Значки обозначения хост-устройств

Типы сетей
Топологии сетей и их описание
PAN (персональная сеть). Как правило, использует Bluetooth для подключения мышей, клавиатур, телефонов и планшетов.
LAN (локальная сеть). Проводная сеть, состоящая из коммутатора и сетевых устройств, работающая в ограниченном радиусе.
VLAN (виртуальная LAN). Эта сеть расширяет возможности обычных LAN и группирует пользователей с учетом административных границ, например, по отделам или этажам.
WLAN (беспроводная LAN). Эта сеть соединяет беспроводные устройства и использует точку доступа.

Типы сетей
Топологии сетей и их описание
WMN (беспроводная ячеистая сеть).
Эта сеть соединяет точки беспроводного доступа, расширяя охват беспроводной сети.
MAN (муниципальная сеть). Эта сеть работает в городской среде.
WAN (глобальная сеть). Эта сеть работает
на большой географической территории.
VPN (виртуальная частная сеть). Это способ соединения с сетью, например, со служебной сетью, через незащищенную сеть.

Типы подключения к сети Интернет
Краткая история технологий подключения
Аналоговый телефонный доступ (наборный доступ). В данном случае используется аналоговый модем для вызова другого модема.
ISDN (цифровая сеть с интегрированными услугами). У этой сети полоса пропускания шире, чем при наборном доступе. Эта сеть может передавать голос, видео и данные.
Широкополосная технология. В данном случае используются различные частоты для передачи нескольких сигналов в одной среде.

Типы подключения к сети Интернет
DSL, кабельная и волоконно-оптическая линии
DSL (цифровая абонентская линия).
Эта постоянно активная технология использует телефонные линии. Голос и данные передаются на разных частотах; требуется фильтр для порта, соединяемого с телефоном.
Кабельная линия. Кабельный модем используется для соединения с обычной сетью кабельного ТВ; сеть доступна подписчикам.
Волоконная линия. Мощные широкополосные соединения традиционно используются
в магистральных сетях, в крупных корпоративных сетях и ЦОДах, а на сегодняшний день также применяются для домашнего Интернета.

Типы подключения к сети Интернет
Беспроводной доступ к Интернету в зоне прямой видимости
Беспроводной доступ в зоне прямой видимости. Это постоянно активная технология, использующая для соединения с Интернетом радиосигналы.
На траектории движения сигналов не должны находиться никакие препятствия.
На уровень сигнала и качество связи могут влиять погодные условия.

Типы подключения к сети Интернет
Спутниковая линия связи
Спутниковая линия связи. Широкополосная технология для удаленных районов.
Использует спутниковые тарелки.
Этот вариант не подходит для приложений, чувствительных к времени выполнения, включая видеоигры, интернет-телефонию (VoIP) и видеоконференции.

Типы подключения к сети Интернет
Сотовая сеть
Сотовая сеть использует вышки сотовой связи для формирования сети, которая обслуживает телефонную и Интернет-связь.

Типы подключения к сети Интернет
Мобильная точка доступа и раздача Интернета с мобильного телефона
Опция мобильного телефона, дающая другому устройству возможность подключения к сети Интернет через Wi-Fi, Bluetooth или кабель USB.
Другое устройство использует сотовое подключение телефона для соединения с сетью Интернет.
Такое соединение называется раздачей подключения
к сети или точкой доступа.
Мобильная точка доступа формируется, когда сотовый телефон разрешает устройствам Wi-Fi устанавливать подключение и использовать мобильную сеть передачи данных.

5.2. Сетевые протоколы, стандарты и службы

Видео. Протоколы транспортного уровня
Протоколы транспортного уровня
Видео. Протоколы транспортного уровня
В этом видео рассказывается о протоколах транспортного уровня:
• TCP
• UDP
• Порядковые номера

Протоколы транспортного уровня
Модель TCP/IP

Протоколы транспортного уровня
TCP
Три базовые операции для обеспечения надежности:
Нумерация и отслеживание сегментов данных.
Подтверждение полученных данных.
Повторная отправка неподтвержденных данных по истечении определенного
периода времени.

Протоколы транспортного уровня
UDP
Очень незначительные дополнительные нагрузки и проверка данных
Протокол доставки с максимальными усилиями (негарантированная доставка)
Отсутствует подтверждение того, что данные получены в точке назначения

Протоколы транспортного уровня
Видео. Номера портов приложений
Видео. Номера портов приложений
В этом видео представлена нумерация портов приложений.
• Порт источника
• Порт назначения
• Известные номера портов

Номера портов приложений
Классификация номеров портов приложений

Номера портов приложений
Классификация номеров портов приложений (продолжение)

Протоколы беспроводной связи
Протоколы WLAN

Протоколы беспроводной связи
Bluetooth, NFC и RFID
Bluetooth
PAN может охватывать до 7 устройств
802.15.1
Радиочастотный диапазон от 2,4 до 2,485 ГГц
RFID
Для идентификации объектов используются пассивные или активные метки
Пассивные метки. Для активации и считывания
меток требуется RFID-сканер.
Активные метки. Для трансляции идентификатора
в радиусе до 100 метров используется аккумулятор.
Радиочастотный диапазон составляет
от 125 МГц до 960 МГц
NFC (беспроводная связь ближнего радиуса действия)
Для возможности обмена данными устройства должны находиться на близком расстоянии
Эта технология используется, в частности, для платежей, распечатки данных и оплаты парковок

Протоколы беспроводной связи
Zigbee и Z-Wave
Zigbee
Для управления клиентскими устройствами, подключенными к беспроводной ячеистой сети, требуется ZigBee Coordinator.
Для управления устройствами обычно используется приложение на сотовом телефоне.
Стандарт IEEE 802.15.4
Частота от 868 МГц до 2,4 ГГц в радиусе
до 20 метров, 65 000 устройств, скорость передачи данных до 250 Кб/с.
Z-Wave
Внутрифирменный стандарт, но есть общедоступная версия
К беспроводной ячеистой сети можно подключить 232 устройства при скорости передачи данных
до 100 Кб/с.

Протоколы беспроводной связи
Поколения мобильной связи
1G/2G – Первое поколение поддерживало только аналоговые вызовы. В 2G появились цифровая передача голоса, конференц-связь и идентификация вызывающего абонента. Скорость связи была ниже 9,6 Кб/с.
Стандарт 2.5G поддерживает веб-браузеры, короткие аудио- и видео-ролики при скорости
до 237 Кб/с.
В 3G доступна полнопоточная трансляция музыки и видео на скоростях до 2 Мб/с.
В 4G поддерживаются IPv6, передача голосовых данных по IP, игровые сервисы
и высококачественная мультимедийная связь на скорости до 672 Мб/с.
Принцип долгосрочного развития (LTE) обеспечивает соблюдение скоростных стандартов 4G и повышение качества связи в движении. Обеспечивается скорость до 100 Мб/с
в движении и до 1 Гб/с в стационарном положении.
Стандарт 5G поддерживает дополненную реальность (AR), виртуальную реальность (VR), умные дома, умные автомобили и обмен данными между устройствами. Обеспечивается скорость до 3 Гб/с при получении данных и до 1,5 Гб/с при передаче данных.

Сетевые службы
Видео. Сетевые службы
Видео. Сетевые службы
В этом видео описаны сетевые службы:
DHCP
DNS
HTTP

Сетевые службы
Роли клиента и сервера
Файловый клиент
и файловый сервер
Веб-клиент и веб-сервер
Почтовый клиент
и почтовый сервер

Сетевые службы
Сервер DHCP
Сервер DCHP предоставляет сведения об IP-адресах.

Сетевые службы
Сервер DNS
Сервер DNS преобразует доменные имена, например, cisco.com, в IP-адрес.

Сетевые службы
Сервер печати
Сервер печати
Может управлять несколькими принтерами
Предоставляет клиентский доступ к ресурсам печати
Дает возможность централизованно управлять заданиями на печать
Дает обратную связь сетевым клиентам

Сетевые службы
Файловый сервер
Файловый сервер дает клиентам возможность доступа к файлам
с использованием конкретного протокола.
FTP (протокол передачи файлов)
FTPS (защищенный протокол передачи файлов)
SFTP (протокол защищенной оболочки передачи файлов)
SCP (защищенный протокол копирования)

Сетевые службы
Веб-сервер
Веб-сервер предоставляет
веб-ресурсы, используя указанные протоколы
Протокол передачи гипертекста (HTTP)
Порт TCP 80
Защищенный HTTP (HTTPS)
Защита данных на уровне сокетов (SSL)
Безопасность на транспортном уровне (TLS)
Порт TCP 443

Сетевые службы
Почтовый сервер
Сообщения электронной
почты хранятся в базах данных
на почтовых серверах
Клиенты поддерживают информационное взаимодействие, связываясь с сервером
Протокол, используемый для отправки электронной почты
Упрощенный протокол передачи почты (SMTP)
Протоколы, используемые для получения электронной почты
Протокол почтового офиса (POP)
Протокол доступа к Интернет-сообщениям (IMAP)

Сетевые службы
Прокси-сервер
Прокси-сервер действует от имени клиента, тем самым маскируя реальный внутренний хост
Используется для кеширования часто посещаемых веб-страниц

Сетевые службы
Сервер аутентификации
Аутентификация, авторизация и учет (AAA) — предоставляет возможность доступа к сетевому устройству или к конкретной сети

Сетевые службы
Сервер Syslog
В Syslog хранятся сетевые сообщения, отправленные сетевыми устройствами.

5.3. Основные сетевые устройства

Основные сетевые устройства
Видео. Основные сетевые устройства
Видео. Основные сетевые устройства
В этом видео описаны основные сетевые устройства:
• Коммутаторы
• Маршрутизаторы

Основные сетевые устройства
Сетевая интерфейсная плата
Современные компьютеры имеют возможность проводного и/или беспроводного соединения с сетью.

Основные сетевые устройства
Повторители, мосты и концентраторы
Повторители также именуют ретрансляторами, поскольку они повторно генерируют сигнал для последующей пересылки.
Концентратор принимает данные через один порт, а затем передает эти данные
на все остальные порты.
Мост разделяет сеть на два или несколько сегментов и отслеживает устройства
в каждом из сегментов.

Коммутаторы сети Ethernet фиксируют MAC-адреса каждого устройства, подключенного
к коммутатору.
Данные направляются
на конкретное устройство,
если MAC-адрес этого устройства указан в таблице MAC-адресов.
Управляемые коммутаторы применяются в рабочих средах компаний и имеют дополнительные функции.
Неуправляемые коммутаторы применяются в домашних или
в небольших служебных сетях.
Основные сетевые устройства
Коммутаторы
Коммутатор

Беспроводные точки доступа (AP) предоставляют доступ к беспроводной
сети в ограниченном радиусе.
Основные сетевые устройства
Беспроводные точки доступа

Основные сетевые устройства
Маршрутизаторы
Маршрутизаторы обеспечивают соединение сетей.
Маршрутизаторы используют IP-адреса для переадресации трафика в другие сети.
Интегрированные маршрутизаторы работают как многоцелевые устройства с функциями коммутации и беспроводной связи.
Небольшой офис
Центр обработки данных
Интернет

Устройства безопасности
Видео. Устройства безопасности
Видео. Устройства безопасности
В этом видео показаны устройства безопасности
• Межсетевой экран
• Интегрированный маршрутизатор
• Списки ACL
• IDS
• IPS

Устройства безопасности
Межсетевые экраны
Межсетевой экран защищает данные и устройства, соединенные с сетью.
Межсетевые экраны используют списки контроля доступа (ACL), т. е. правила,
на основании которых данные пропускаются (получают разрешение) или отклоняются.

Устройства безопасности
IDS и IPS
Система обнаружения вторжений (IDS) контролирует трафик и работает пассивно.
Система предотвращения вторжений (IPS) осуществляет активный мониторинг трафика
и необходимые вмешательства.

Системы унифицированного управления угрозами (UTM) — это системы безопасности, функционирующие
по принципу «все в одном». Они могут выполнять следующие функции (конкретный состав функций зависит
от поставщика):
Межсетевой экран
IDS/IPS
Дополнительная защита от атак нулевого дня, DoS, DDoS и шпионского ПО
Прокси-сервер и почтовые фильтры
Управление доступом к сети
VPN
Устройства безопасности
UTM

Устройства безопасности
Сервер управления оконечными устройствами
Сервер управления оконечными устройствами осуществляет мониторинг оконечных устройств — ПК, ноутбуков, серверов, планшетов, принтеров и т. д.

Другие сетевые устройства
Системы предыдущих поколений и встроенные системы
Системы предыдущих поколений — это сетевые устройства, которые продолжают работать, но не обеспечены поддержкой.
Встроенная система — это устройство, встроенное в другой объект, например,
в прибор. В системах предыдущих поколений и встроенных системах
имеются встроенные микрочипы.
Системы предыдущих поколений
и встроенные системы могут создавать
риск нарушения безопасности.

Другие сетевые устройства
Коммутационная панель
Участок, служащий
для централизованного подсоединения сетевых кабелей. Коммутационные кабели служат для соединения с другой коммутационной панелью, которая соединяется с другим коммутационным шкафом или с устройством, например, с установленным поблизости коммутатором.

Другие сетевые устройства
Питание по Ethernet и Ethernet по линии питания
Коммутатор PoE
Источник питания от сети Ethernet
Ethernet по линии питания или по электросети — технология, использующая имеющуюся электропроводку для формирования сети.
Сетевой кабель
Питание по Ethernet (PoE) — стандарт кабельного электропитания устройств, например, AP, камер и IP-телефонов.
Источник питания от сети Ethernet
может быть подсоединен к сетевому
кабелю и соединяться другим кабелем
с устройством, получающим электропитание.

Другие сетевые устройства
Облачный сетевой контроллер
Облачный сетевой контроллер — это удаленное устройство, дающее возможность управлять сетевыми устройствами, например, коммутаторами
или точками доступа.

5.4. Сетевые кабели

Инструменты для работы с сетью
Видео. Инструменты для работы с сетевыми кабелями
Видео. Инструменты для работы с сетевыми кабелями
В этом видео показаны инструменты для работы с сетевыми кабелями:
Обжимные щипцы для кабелей
Инструменты для снятия изоляции
Кабельные разъемы
Инструмент для заделки кабеля
Тестер сетевых кабелей
Тонер и контактный щуп

Инструменты для работы с сетью
Инструменты для работы с сетью и их описания
Кусачки или боковые кусачки
Инструменты для снятия изоляции
Обжимные щипцы используются для безопасной фиксации разъемов RJ-45
Инструменты для заделки кабеля используются для оконечной запрессовки кабелей.

Инструменты для работы с сетью
Инструменты для работы с сетью и их описания (продолжение)
Мультиметр
Генератор тонового сигнала
Адаптер закольцовывания
используется для проверки портов
Кабельный тестер
Анализатор Wi-Fi

Медные кабели и разъемы
Типы кабелей
Типы кабелей, используемые для сетевых соединений
Витые пары
Коаксиальные
Волоконно-оптические

Медные кабели и разъемы
Коаксиальные кабели
Коаксиальный кабель
Медный или алюминиевый
Используется в системах кабельного ТВ и в спутниковых коммуникационных системах
Коаксиальный кабель сложнее
в установке, дороже и труднее поддается ремонту, чем витая пара

Медные кабели и разъемы
Витые пары
Типы витых пар
Неэкранированная витая пара (UTP)
Экранированная витая пара (STP)
UTP
Самый распространенный вариант
Четыре пары проводов с цветовой кодировкой
Неэкранированная витая пара
не обеспечивает защиту
от электромагнитных помех (EMI)
и радиочастотных помех (RFI)
STP
Обеспечивает более эффективную защиту от EMI и RFI
Сложнее в установке и дороже
Кабельные соединения UTP
Кабельные соединения STP

Медные кабели и разъемы
Классификация витых пар
Кабель UTP категории 5
Кабель UTP категории 5e
Кабель UTP категории 6

Медные кабели и разъемы
Витые пары
В кабельном соединении сетевого устройства
с настенной розеткой
или коммутационной панели
с коммутатором оба конца кабеля должны соответствовать одному стандарту.
T568A
T568B

Медные кабели и разъемы
Видео. Компоновка и тестирование сетевого кабеля
Видео. Изготовление и тестирование сетевого кабеля
В этом видео рассматривается изготовление и тестирование сетевого кабеля:
Шаг 1: Отрежьте участок кабеля нужной длины.
Шаг 2: Зачистите кабель, чтобы обнажить провода.
Шаг 3: Расплетите провода витой пары и, если необходимо, снимите струну и сепаратор.
Шаг 4: Скомпонуйте провода в соответствии с цветовой кодировкой и обрежьте их до нужной длины.
Шаг 5: Вставьте концы проводов в разъем RJ-45.
Шаг 6: Убедитесь в том, что концы проводов доходят до торца разъема RJ-45.
Шаг 7: Зафиксируйте разъем RJ-45 на кабеле.
Шаг 8: Проверьте проводимость кабеля.

Медные кабели и разъемы
Компоновка и тестирование сетевого кабеля
В этой лабораторной работе вам предстоит скомпоновать и протестировать прямой кабель UTP для сети Ethernet.
Примечание. В прямом кабеле цвета проводов контакта 1 и остальных контактов на одном конце совпадают с цветами проводов контакта 1
и остальных контактов на другом конце кабеля. Кабель будет скомпонован по стандарту TIA/EIA T568A или T568B для сети Ethernet. Этот стандарт определяет распределение проводов по цветам. Прямые кабели обычно используются для прямого подключения хоста к коммутатору или
к настенной панели в офисе.

Волоконно-оптические кабели и разъемы
Волоконно-оптические кабели
Волоконно-оптические кабели
Используют свет
для передачи данных
Нечувствительны
к электромагнитным
и радиочастотным помехам

Волоконно-оптические кабели и их разъемы
Типы оптоволоконных носителей
Одномодовое оптоволокно (SMF)
Небольшой сердечник
Для эмиссии одного светового пучка используется лазерная технология
Большие расстояния
Многомодовое оптоволокно (MMF)
Крупный сердечник
Для эмиссии света используются светодиоды
Свет излучается под разными углами
Стоимость ниже
Пропускная способность до 10 Гб/с, расстояние до 550 метров
ОДНОМОДОВОЕ ОПТОВОЛОКНО
МНОГОМОДОВОЕ ОПТОВОЛОКНО

Волоконно-оптические кабели и их разъемы
Разъемы волоконно-оптического кабеля