7. Основні технологічні положення

8. Інформації структури

9. Приклади

10. Обговорення питаннь

Перелік нових термінів

Відкритою може бути названа будь-яка система (комп'ютер, обчислювальна мережа, ОС, програмний пакет, інші апаратні і програмні продукти), яка побудована у відповідності до відкритих специфікацій.

Специфікацією в обчислювальній техніці вважають формалізований опис апаратних або програмних компонентів, способів їх функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації, особливих характеристик.

Під відкритими специфікаціями розуміють опубліковані, загальнодоступні специфікації, що відповідають стандартам і прийняті в результаті досягнення згоди після всебічного обговорення всіма зацікавленими сторонами.

На кінець 70-х років у світі вже існувала велика кількість фірмових стеків комунікаційних протоколів, серед яких можна назвати, наприклад, такі популярні стеки, як DECnet, TCP/IP і SNA.

Академічний підхід до створення нового стека почався з розробки моделі OSI і тривав сім років (з 1977 по 1984 рік).

На початку 80-х років (ISO) International Standards Organization, a також International Telecommunications Union (ITU) і деякі інші, — розробили стандартну модель взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI).

Переваги при побудові двох мереж із дотриманням принципів відкритості

5. Можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів різних виробників, які дотримуються одного і того же стандарту;

6. Безболісна заміна окремих компонентів мережі іншими, більш сучасними,

що дозволяє мережі розвиватися з мінімальними витратами;

7. Легкість з’єднання однієї мережі з іншою.

Модель 081 визначає

• рівні взаємодії систем в мережах з комутацією пакетів;

• стандартні назви рівнів;

• функції, які має виконувати кожен рівень.

Модель 081 не містить опису реалізацій конкретного набору протоколів.

Модель 081 описує тільки системні засоби взаємодії, що реалізуються операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами.

Модель не включає засобів взаємодії прикладних програм кінцевих користувачів. Важливо розрізняти рівень взаємодії прикладних програм і прикладний рівень семирівневої моделі.

Модель взаємодії відкритих систем 081/180

Компьютер 1

Компьютер 2

І 7 І 6 І 5 І 4 | З | 2П>«—НТІ 2 І З І 4 | 5 | 6 [ 7 [ ]

і

Сообщение -

Передача по сети

І|' І 7 І 6 | 5 | 4 І З І 2 І

„ „ информация

Слаид-л^л_МіТ

8

Полезная Заголовки со служебной информацией

и. VyO.On.IVW., /ми А ^\_/X X

АБВ

1ІТ1І

тії

Прикладной уровень Уровень представлення Сеансовый уровень

Данные

пользователя

Перекодированные данные пользователя

Заголовок	Данные
прикладных	пользователя
данных
1 Прикладные	данные

	Заголовок TCP	Прикладные данные
	Сегмент TCP
Заголовок IP	Заголовок TCP	Прикладные данные
IP-датаграмма ( пакет )

< Б4 КЬ

Заголовок Ethernet	Заголовок IP	Заголовок TCP	Прикладные данные	Окончание кадра Ethernet
14 байт	20 байт	20 байт	Переменная длина	4 байта
		46-1500 байт
4.	К а	д р Е t h е	г п е t

Термін ’’блок даних” - кадр - (frame) позначає блок інформації, джерелом і пунктом призначення якого є об'єкти канального рівня, він характеризує одиницю інформації канального рівня.

Термін "пакет” (packet) позначає блок інформації, в якого джерело і пункт призначення - об'єкти мережного рівня.

Термін «сегмент», « дейтаграмма», «пакет» - може бути використаний при позначенні блоків даних на червертому рівні.

Термін "повідомлення” (message) позначає інформаційний блок, в якого об'єкти джерела і місця призначення знаходяться вищим за мережний рівень. Термін "повідомлення” використовується також для позначення окремих інформаційних блоків нижчих рівнів, які мають спеціальне, добре сформульоване призначення.

Відповідає за передачу потоку бітів по фізичних каналах зв'язку, таких як коаксіальний кабель, кручена пара, оптоволоконний кабель або цифровий територіальний канал.

Фізичний рівень не вдається в зміст інформації, яку він передає. Для нього ця інформація являє собою однорідний потік бітів, які потрібно доставити без викривлень і у відповідності із заданою тактовою частотою (інтервалом між сусідніми бітами).

Функції фізичного рівня реалізуються на всіх пристроях, що підключені до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером або послідовним портом.

Прикладом протоколу фізичного рівня є специфікації 100Ва8Є-ТХ технології ЕШетеІ;, яка визначає в якості використовуваного кабелю неекрановану кручену пару категорії 5 з, роз'єм Ю-45, максимальну довжину фізичного сегменту 100 метрів, манчестерський код для представлення даних у кабелі, а також деякі інші характеристики середи і електричних сигналів.

PDU носить назву кадр (frame).

Функції засобів канального рівня визначаються по-різному для локальних и глобальних мереж

В локальних мережах канальний рівень повинен забезпечувати доставку кадру між будь-якими вузлами мережі. При цьому вважається, що мережа має типову топологію, наприклад спільну шину, кільце, зірку або дерево (ієрархічну зірку). Прикладами технологій локальних мереж, застосування яких обмежено типовими топологіями, є Ethernet, FDDI, Token Ring.

В глобальних мережах канальний рівень повинен забезпечувати доставку кадру тільки між двома сусідніми вузлами, що з'єднані індивідуальною лінією зв'язку. Прикладами двокрапкових протоколів (як часто називають такі протоколи) можуть бути широко розповсюджені протоколи РРР і HDLC. На основі двокрапкових зв'язків можуть бути побудовані мережі із довільною топологією.

Задачі канального рівня

виявлення і корекція помилок. Для цього канальний рівень фіксує межі кадру, поміщаючи спеціальну послідовність бітів у його початок і кінець, а потім додає до кадру контрольну суму, яка називається також контрольною послідовністю кадру (Frame Check Sequence, FCS). Контрольна сума обчислюється за деяким алгоритмом як функція від усіх байтів кадру. За значенням FCS вузол призначення зможе визначити, чи були викривлені дані кадру в процесі передачі по мережі.

Виправлення кадрів за рахунок повторної передачі пошкоджених кадрів

Перевірка доступності середи. Перед тим, як переправити кадр до фізичного рівня для безпосередньої передачі даних в мережу, канальному рівню може знадобитись перевірити доступність середи. Функції перевірки доступності розділюваної середи іноді виділяють в окремий підрівень управління доступом к середи (Media Access Control, MAC).

Адреси, з якими працює протокол канального рівня, використовуються для доставки кадрів тільки в межах цієї мережі, а для переміщення пакетів між мережами застосовуються адреси вже наступного, мережного рівня.

Слайд-лекції ОКМ В. Саєнко., ХНУРЕ, 2011 13

. мй .

XJ . V/ttt-niVU., /VJL A J А А_/, jL.\J X X

Слайд “JIV^JYXJ,!! V/

14

8. зв'язати між собою мережі;

9. доставка пакету до користувача;

10. маршрутизація (пошук шліхів).

Дані, котрі необхідно передати через складену мережу, доповнюються заголовком мережного рівня.

Дані разом із заголовком утворюють пакет — так називається PDU мережного рівня.

Заголовок пакета мережного рівня має уніфікований формат, що не залежить від форматів кадрів канального рівня тих мереж, котрі можуть входити в складену мережу, і несе поряд з іншою службовою інформацією дані про адрес призначення цього пакета.

Для того, щоб протоколи мережного рівня могли доставляти пакети будь- якому вузлу складеної мережі, ці вузли повинні мати адреси, унікальні в межах даної складеної мережі. Такі адреси називаються мережними або глобальними (приклад, IP адреса).

Слайд-лекції ОКМ В. Саєнко., ХНУРЕ, 2011 15

Слайд-

Приклад складеної мережі

Забезпечує прикладним програмам або верхнім рівням стеку — прикладному, представлення і сеансовому — передачу даних з тим ступенем надійності, якого вони потребують. Модель 081 визначає п'ять класів транспортного сервісу: від нижчого класу 0 до вищого класу 4. Ці види сервісу відрізняються якістю послуг, що надаються: терміновістю, можливістю встановлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох.

Вибір класу сервісу транспортного рівня визначається:

• в якому степеню задача забезпечення надійності вирішується самими прикладними програмами і протоколами більш високих, ніж транспортний, рівнів.

• надійністю системи транспортування даних в мережі, яка забезпечується рівнями, розташованими нижче транспортного, — мережним, канальним і фізичним.

забезпечує управління взаємодією сторін: фіксує, яка із сторін є активною на даний момент, і надає засоби синхронізації сеансу. Ці засоби дозволяють в ході довгих передач зберігати інформацію про стан цих передач у вигляді контрольних точок, щоб на випадок відмови можна було повернутись назад до останньої контрольної точки, а не починати все з початку. На практиці лише деякі прикладні програми використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів. Функції цього рівня часто об'єднують із функціями прикладного рівня і реалізують в одному протоколі.

Рівень представлення (presentation layer)

забезпечує представлення інформації, що передається по мережі, не змінюючи при цьому її змісту. Завдяки рівню представлення інформація, що передається прикладним рівнем однієї системи, завжди «зрозуміла» прикладному рівню іншої системи. За допомогою засобів даного рівня протоколи прикладних рівнів можуть здолати синтаксичні відмінності в представленні даних або ж відмінності в кодах символів, наприклад кодів ASCII і ANSI, UNICODE .

	ASCII	ANSI
А	80-10- 00-00-00	С0 - 11-00-00-00
Б	-81-10-00-00-01	С1- 11-00-00-01
В	82-10 000 010	С2- 11-00-00-10

це, в дійсності, просто набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі отримують доступ до розділюваних ресурсів, таких як файли, принтери або гіпертекстові веб-сторінки, а також організовують свою спільну роботу, наприклад, по протоколу електронної пошти. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням.

Існує дуже велике різноманіття протоколів і відповідних служб прикладного рівня.

Найбільш розповсюджені реалізації мережних файлових служб:

• NFS і FTP у стеку TCP/IP

• SMB в Microsoft Windows

• NCP в операційній системі Novell NetWare.

Стандартизація мереж

Суть мережі — з'єднання різного обладнання, а саме, проблема сумісності тут є однією із найбільш гострих. Без узгодження всіма виробниками загальноприйнятих стандартів для устаткування і протоколів прогрес у справі «побудови» мереж був би неможливий. Тому весь розвиток комп'ютерної галузі, в решті решт, відображено в стандартах — будь-яка нова технологія тільки тоді набуває «законного» статусу, коли її зміст закріплюється у відповідному стандарті.

В комп'ютерних мережах ідеологічною основою стандартизації є розглянута вище модель взаємодії відкритих систем (OSI).

• ISO ( International Standardization Organization) - міжнародна організація, що розробляє стандарти OSI ( Open System Interface) - стандарт ISO.

• IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - інститут інженерів по електротехніці і електроніці - американський інститут, що займається розробкою стандартів.

• The Comiti Consultative International de Telegraphique et Telephonique (CCITT); this organization is nowadays called the Telecommunication Standardization Sector (T) of the International Telecommunication Union (ITU); the International Telecommunications Union (ITU-T)

• The Internet Engineering Task Force (IETF) та Internet Architecture Board (IAB)

• The Distributed Management Task Force (DMTF).

Компьютер В

Компьютер А

Приложение конечного пользователя

Приложение конечного пользователя

Сетенезависимые протоколы

0

II

■А

ПрИКЛаДНОЙ урС'Е: еНЬ

Прикладной уровень

Уро в єн ь п редста вле ния

Уровень представления

Сеансовый уров ень

Сеансовый уровень

V

о

II

Транспортный уровень

Сетезависимые протоколы

Транспортный уровень

О

II

Кіоммунікационньїе устройства сети

Сетевой уровень

Сетевой уровень

Сетев ой уровень

Ка нал ьны й ур ов е нь

Канальный уровень

Канальный уровень

Ф №и ч ески й уров ень

Ф изический уровень

Физический уровень

-У"

п

О

«Йіїическое

ПОД'ІСЙДИНЙІ-ІІЙ к

сетевому

оі5ор'і,ідовзникі

Сеть передачи данных

Модель OSI IBM/Microsoft TCP/IP Novell Стек OSI

Прикладной		SMB		Telnet, FTP, SNMP, SMTP, WWW				Х.400, Х.500, РТАМ
Представления						NCP, SAP		Протокол уровня представления ОБ!
Сеансовый		NetBIOS		TCP				Сеансовый протокол ОБ!
Транспортный						SPX		Транспортный протокол ОБ!
Сетевой				IP, RIP, OSPF		IPX, RIP, NLSP		ЕЗ-ЕБ, 15-18
Канальный		802.3 (Ethernet), 802.5 (Token Ring), FDDI, Fast Ethernet, SLIP, 100VG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP
Физический .		Коаксиал, экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно, радиоволны

1 ■ Физический уровень

2.Канальный уровень

Подуровень	управления	каналом (LLC)
Подуровень	управления	доступом ( MAC)

СлИ

Концепція IEEE

Модель сетевой архитектуры Канального уровня

802.1 Модель OSI и управление сетью
						Уровень	LLC
802.2 Управление логическим каналом (LLC) (Logical Link Control )
802.8 Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection		802.4 Сеть шинной топологии с маркерным доступом (Token bus)		802.5 Сеть кольцевой топоогии с маркерным доступом (Token ring )		Уровень MAC ( Media Access Control )

802.1	Міжмережна взаємодія, введення (загальні положення для ЛВС), управління мережею
802.2	Управління LLC, описує стандарт управління логічною ланкою даних Datalink (рівні 3 і частково 2)
802.3	Багаторазовий доступ CSMA/CD, стандарт на мережі із загальним випадковим доступом (близький до нього протокол Ethernet)
802.4	Локальна мережа Token Bus,- протокол маркерного доступу із загальною шиною ( Arcnet)
802.5	Локальна мережа Token Ring, протокол кільцевої мережі
802.6	Середні і міські мережі MAN, кільцеві мережі з тактованим доступом. ( С.Р. Розширений стандарт протоколів для управління маршрутизаторами)
802.7	Консультативна технічна порада з широкосмуговою передачею даних
802.8	Консультативна технічна порада з волоконної оптики
802.9	Мережі для спільної передачі мови і даних
802.10	Мережевий захист
802.11, 16	Безпровідні мережі
802.12	Локальні мережі з пріоритетним доступом за запитом 100basevg- ANYLAN
802.x Слайд-лекції	-ШМ D. Саьнки., ХІІУРЕ, 2011

Концепція

IEEE

Відповідність популярних стеків протоколів моделі OSI

Модель OSI IBM/Microsoft TCP/IP Novell Стек OSI

Прикладной		SMB		Telnet, FTP, SNMP, SMTP, WWW				Х.400, Х.500, РТАМ
Представления						NCP, SAP		Протокол уровня представления 051
Сеансовый		NetBIOS		TCP				Сеансовый протокол ОБ1
Транспортный						SPX		Транспортный протокол 051
Сетевой				IP, RIP, OSPF		IPX, RIP, NLSP		ЕЗ-ЕБ, 15-15
Канальный	. .	802.3 (Ethernet), 802.5 (Token Ring), FDDI, Fast Ethernet, SLIP, 100VG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP
Физический		Коаксиал, экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно, радиоволны

Послуги комп'ютерної мережі

• Транспортні послуги полягають в передачі інформації між користувачами мережі в незмінному вигляді. При наданні транспортних послуг мережа не вносить ніяких змін в інформацію, що передається,

і передає її отримувачу в тому вигляді, в якому вона надійшла в мережу від відправника. Прикладом транспортної послуги глобальних мереж є об'єднання локальних мереж клієнтів.

• Інформаційні послуги полягають у наданні користувачу деякої нової інформації. Для надання інформаційних послуг застосовуються різні інформаційні технології: програмування, бази даних, файлові архіви, веб-сервіс, електронна пошта.

Види допоміжних протоколів

протоколи маршрутизації, такі як RIP, OSPF, BGP. Без цих протоколів маршрутизатори не зможуть просувати пакети, оскільки таблиця маршрутизації буде пустою.

протоколи перетворення адрес. Тут працює протокол DNS, котрий перетворює символьні імена вузлів в IP-адреси. Протокол DHCP дозволяє призначати IP-адреси вузлам динамічно, а не статично.

протоколи для управління мережею. В стеку TCP/IP є протокол SNMP (Simple Network Management Protocol — простий протокол управління мережею), котрий дозволяє автоматично збирати інформацію про помилки і відмови пристроїв, а також протокол telnet, за допомогою якого можна віддалено конфігурувати комутатор або маршрутизатор.

Висновки

• Основою розвитку комп'ютерних мереж є принцип відкритих систем

• Основною моделлю взаємодії відкритих систем є модель OSI.

• Взаємодію будь-яких систем можна представити шаровою структурою, що складається з семи шарів.

• Кожен шар перетворення інформаційного повідомлення додає свій заголовок.

• Заголовок інформаційного блоку містить поле адреси, поле інформації, що управляє, і поле перевірочного коду.

• Інформаційні блоки мають назви: повідомлення, блок, сегмент, пакет, кадр.

• Усі інформаційні блоки у рамках стека протоколу вкладені один в одного (властивість інкапсуляції).

• Взаємодія в комп'ютерних мережах описується стандартами.

• Основною організацією по стандартизації технологій взаємодії в Інтернет мережах являється IETF.

• Основними стандартами для Інтернет являються RFC документи

• Концепція IEEE розширює канальний рівень моделі OSI у рамках стандартів IEEE 802.

Запитання і завдання

• Що стандартизує модель OSI?

• Чи можна представити ще один варіант моделі взаємодії відкритих систем с іншою кількістю рівнів, наприклад 8 або 5?

• Нижче перераховані оригінальні (англомовні) назви семи рівнів моделі OSI. Відмітьте, які із назв рівнів не відповідають стандарту?

physical layer, data-link layer, network layer, transport layer, seances layer, esentation layer, application layer.

• Які з приведених тверджень ви вважаєте помилковими: протокол — це програмний модуль, який вирішує задачу взаємодії систем;

протокол — це формалізований опис правил взаємодії, які включають послідовність обміну повідомленнями і їх формати;

терміни «інтерфейс» і «протокол», по суті, є синонімами.

• На якому рівні моделі OSI працює прикладна програма?

1. Як ви вважаєте, протоколи транспортного рівня встановлюються тільки на кінцевих вузлах, тільки на проміжному комунікаційному устаткуванні (маршрутизаторах) або і там, і там?

2. На якому рівні моделі 081 працюють мережні служби?

3. Нижче перераховані деякі мережні пристрої: маршрутизатор; комутатор; міст; повторювач; мережний адаптер; концентратор. У якому з цих пристроїв реалізуються функції фізичного рівня моделі 081? Канального рівня? Мережного рівня?

4. Яка назва традиційно використовується для одиниці передачі даних на кожному з рівнів? Заповніть таблицю.

	Пакет	Сообщение	Кадр	Поток	Сегмент
Канальный уровень
Сетевой уровень
Транспортный уровень
Сеансовый уровень
Уровень представления
Прикладной уровень

СЛс

3

1. Дайте визначення відкритої системи.

2. Нехай маловідома невелика компанія пропонує потрібний вам продукт з характеристиками, які переважають характеристики аналогічних продуктів відомих фірм. В якому з перерахованих варіантів ваші дії можна вважати узгодженими з принципом відкритих систем:

11. прийму пропозицію, перевіривши прикладену документацію і

впевнившись, що в ній вказані характеристики, які переважають відомі аналоги;

12. прийму пропозицію тільки після того, як проведу тестування і впевнюсь,

що характеристики дійсно краще;

13. в любому випадку відмовлюсь на користь продукта відомої фірми,

оскільки останній точно дотримується стандартів, а значить буде менше проблем із сумісністю;

14. відмовлюсь від продукту невідомої компанії, оскільки є ризик її

зникнення, а значить, можуть бути проблеми з підтримкою.

8. Яка організація розробила стандарти мереж ЕШетеІ?

9. Який з адміністративних підрозділів Інтернету безпосередньо

Слайд-лекції ОКМ • г> В. Саєнко., ХНУРЕ, 2011 34

займається стандартизацією?

• Які з перерахованих термінів є синонімами: стандарт; специфікація; RFC; ніякі.

• До якого типу стандартів можуть відноситись сучасні документи RFC:

15. до стандартів окремих фірм; до державних стандартів;

16. до національних стандартів; до міжнародних стандартів.

• Яка організація стояла у витоків створення і стандартизації стеку TCP/IP?

• Визначте основні особливості стеку TCP/IP.

• Порівняйте функції самих нижніх рівнів моделей TCP/IP та OSI.

• Дайте визначення транспортних і інформаційних послуг.

• Які протоколи відносяться до шару управління (control plane)? А до шару менеджменту (management plane)?

• Чи повинні маршрутизаторами підтримуватись протоколи транспортного рівня?

• Нехай на двох комп'ютерах встановлено ідентичне програмне і апаратне забезпечення за виключенням того, что драйвери мережних адаптерів Ethernet підтримують різні інтерфейси з протоколом мережного рівня IP. Чи будуть ці комп'ютери нормально взаємодіяти, якщо

їх з'єднати в мережу?

Слайд-лекції ОКМ В. Саєнко., ХНУРЕ, 2011 35

18. Як організувати взаємодію двох комп'ютерів, якщо у них

відрізняються протоколи:

фізичного і канального рівнів; мережного рівня; прикладного рівня.

19. Опишіть ваші дії у випадку, коли вам необхідно перевірити, на якому

етапі знаходиться процес стандартизації технології MPLS?

20. Дізнайтеся, у якому напрямку IETF працює в теперішній час

найбільш інтенсивно (за критерій можна використати, наприклад, кількість робочих груп).

Література

1. Олифер В., Олифер Н. Комп’ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи.\ - ред. 3, ред.4, СПб.: Пітер. 2005, 2010 - 672 с.

2. Сталлингс В. Комп’ютерні мережі, протоколи та технології Інтернету. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -832 с

3. Спортак М., Паппас Ф. Комп’ютерні мережі та мережеві технології. СПб: ООО^мДИА-СОФТ^м, 2005. - 720 с

4. Палмер М., Синклер Р. Проектування та впровадження комп’ютерних мереж. Уч. Пособ. - 2е вид. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -752 с

5. Столлингс В. Комп’ютерні системи передачі даных\6-е видання - М.: Видавничий дім Вільямс, 2002. - 928 с.

Інтернет ресурси

1. http://citforum.ru/nets/switche/osi.shtml

2. http://www.glossary.rU/c ^і-Ьіп/^^^2. cgi?RIt(uwsg.outt:l!xlyo

3. http://citforum.univ.kiev.ua/nets/glossary/_terms.shtml

4. http://citforum.univ.kiev.ua/nets/switche/osi.shtml

ОРГАНІЗАЦІЯ КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ

Кабельні системи. Повторювані,

мультиплексори, концентратори, комутатори,

роутери

Лекція 3

Лектор: Володимир Саєнко

Харків, ХНУРЕ, каф. ІУС, 2011

Зміст:

11. Розподіл обладнання за протоколами мережі

12. Обладнання мереж

13. Сегменти

14. NIC - Мережна карта

15. Repeater - Концентратор

16. Міст -bridge

17. Комутатори локальних мереж - switch

18. Комутатори які не керуються (для LAN)

19. Комутатори які керуються

20. Шасі - комутатор

21. Маршрутизатор - Router

22. Шлюз -GATEway

23. Приклади мереж

Введення

Мета лекції - вивчити технології використання апаратних компонентів комп’ютерних мереж

Предмет вивчення - технології використання апаратних компонентів комп’ютерних мереж