Курс лекции по компьютерным сетям

Рекомендовано Дальневосточным региональным
учебно-методическим центром в качестве учебного пособия
для студентов вузов региона

Владивосток
2000

УДК

Жеретинцева Н.Н. Курс лекций по компьютерным сетям – Владивосток: ДВГМА, 2000. – 158 с.

Курс лекций посвящен компьютерным сетям, даны основные понятия сетевой терминологии, описаны виды архитектуры, приводится описание топологии и методов доступа. Описаны основные компоненты ЛВС

(сетевые адаптеры, сетевые операционные системы, сетевые службы и др.) и требования, предъявляемые к сетям. Концепция построения сетей представлена на основе семиуровневой базовой эталонной модели передачи данных в сетях (ISO). Даны понятия физической среды связи, линии связи и каналов связи, приведены типы физических сред передачи данных в сетях. Описаны популярные стеки протоколов. А также даются сведения по сетевому оборудованию.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, изучающих курс «Компьютерные сети».

Ил. 42, табл. 7.

Рецензенты:

Здор В.В., д.т.н., профессор, генеральный директор ООО «Фордевинд»;

Сафин В.И., доцент, к.ф-м.н., заведующий кафедрой информационных технологий ДВГАЭУ

© Жеретинцева Н.Н.

© Дальневосточная государственная морская академия
им. адм. Г. И. Невельского, 2000

Оглавление

Введение................................................................................................ 4

Лекция 1. Обзор и архитектура вычислительных сетей..................... 6

Тема 1. Основные определения и термины...................................... 6

Тема 2. Преимущества использования сетей................................... 8

Тема 3. Архитектура сетей............................................................. 10

Архитектура терминал – главный компьютер........................... 10

Одноранговая архитектура......................................................... 11

Архитектура клиент – сервер...................................................... 12

Выбор архитектуры сети............................................................. 14

Вопросы к лекции........................................................................ 14

Лекция 2. Семиуровневая модель OSI............................................... 16

Тема 1. Взаимодействие уровней модели OSI............................... 16

Тема 2. Прикладной уровень (Application layer).......................... 19

Тема 3. Уровень представления данных (Presentation layer)........ 21

Тема 4. Сеансовый уровень (Session layer).................................... 22

Тема 5. Транспортный уровень (Transport Layer)........................ 23

Тема 6. Сетевой уровень (Network Layer)...................................... 24

Тема 7. Канальный уровень (Data Link)........................................ 26

Тема 8. Физический уровень (Physical Layer)................................ 28

Тема 9. Сетезависимые протоколы................................................ 30

Тема 10. Стеки коммуникационных протоколов........................... 31

Вопросы........................................................................................... 31

Лекция 3. Стандарты и стеки протоколов......................................... 33

Тема 1. Спецификации стандартов................................................. 33

802.1.............................................................................................. 33

802.2.............................................................................................. 33

802.3.............................................................................................. 33

802.4.............................................................................................. 34

802.5.............................................................................................. 35

802.6.............................................................................................. 35

802.7.............................................................................................. 35

802.8.............................................................................................. 35

802.9.............................................................................................. 35

802.10............................................................................................ 36

802.11............................................................................................ 36

802.12............................................................................................ 36

Тема 2. Протоколы и стеки протоколов........................................ 36

Сетевые протоколы...................................................................... 37

Транспортные протоколы........................................................... 37

Прикладные протоколы............................................................... 38

Тема 3. Стек OSI.............................................................................. 38

Тема 4. Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP............ 39

Уровень Приложения................................................................... 40

Уровень транспорта..................................................................... 41

Протокол управления передачей (TCP)...................................... 41

Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP)........................ 42

Межсетевой уровень.................................................................... 42

Протокол Интернета IP................................................................ 42

Адресация в IP-сетях.................................................................... 43

Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP........................ 43

Протокол ICMP............................................................................ 44

Протокол IGMP............................................................................ 44

NDIS.............................................................................................. 44

Уровень сетевого интерфейса...................................................... 44

Вопросы........................................................................................... 45

Лекция 4. Топология вычислительной сети и методы доступа......... 46

Тема 1. Топология вычислительной сети....................................... 46

Виды топологий........................................................................... 46

Общая шина................................................................................. 47

Кольцо.......................................................................................... 48

Звезда............................................................................................ 48

Тема 2. Методы доступа................................................................. 49

CSMA/CD..................................................................................... 50

TPMA............................................................................................ 51

TDMA........................................................................................... 52

FDMA........................................................................................... 53

Вопросы........................................................................................... 54

Лекция 5. ЛВС и компоненты ЛВС.................................................... 56

Тема 1. Основные компоненты....................................................... 56

Тема 2. Рабочие станции................................................................. 57

Тема 3. Сетевые адаптеры.............................................................. 58

Тема 4. Файловые серверы............................................................. 58

Тема 5. Сетевые операционные системы........................................ 60

Тема 6. Сетевое программное обеспечение................................... 60

Тема 7. Защита данных................................................................... 61

Тема 8. Использование паролей и ограничение доступа.............. 61

Тема 9. Типовой состав оборудования локальной сети................ 61

Вопросы........................................................................................... 62

Лекция 6. Физическая среда передачи данных.................................. 64

Тема 1. Кабели связи, линии связи, каналы связи......................... 64

Тема 2. Типы кабелей и структурированные кабельные системы 65

Тема 3. Кабельные системы............................................................ 66

Тема 4. Типы кабелей...................................................................... 67

Кабель типа «витая пара» (twisted pair)..................................... 67

Коаксиальные кабели................................................................... 68

Оптоволоконный кабель.............................................................. 68

Тема 5. Кабельные системы Ethernet.............................................. 69

10Base-T, 100Base-TX................................................................. 69

10Base2......................................................................................... 70

10Base5......................................................................................... 70

Тема 6. Беспроводные технологии................................................. 71

Радиосвязь.................................................................................... 71

Связь в микроволновом диапазоне............................................. 71

Инфракрасная связь..................................................................... 71

Вопросы........................................................................................... 71

Лекция 7. Сетевые операционные системы........................................ 73

Тема 1. Структура сетевой операционной системы...................... 74

Клиентское программное обеспечение........................................ 75

Редиректоры................................................................................. 75

Распределители............................................................................ 75

Имена UNC................................................................................... 76

Серверное программное обеспечение......................................... 76

Клиентское и серверное программное обеспечение................... 76

Выбор сетевой операционной системы....................................... 77

Тема 2. Одноранговые NOS и NOS с выделенными серверами... 78

Тема 3. NOS для сетей масштаба предприятия............................. 80

Сети отделов................................................................................. 80

Сети кампусов.............................................................................. 81

Корпоративные сети.................................................................... 81

Тема 4. Сетевые ОС NetWare фирмы Novell.................................. 82

Назначение ОС NetWare.............................................................. 82

Структурная схема OC................................................................ 82

Сетевая файловая система............................................................ 83

Основные сетевые возможности.................................................. 83

Защита информации..................................................................... 84

Тема 5. Семейство сетевых ОС Windows NT................................. 85

Структура Windows NT............................................................... 85

Сетевые средства.......................................................................... 86

Состав Windows NT..................................................................... 86

Свойства Windows NT................................................................. 87

Области использования Windows NT......................................... 88

Тема 6. Семейство ОС UNIX.......................................................... 88

Программы................................................................................... 90

Ядро ОС UNIX............................................................................. 90

Файловая система......................................................................... 91

Принципы защиты....................................................................... 91

Идентификаторы пользователя и группы пользователей.......... 91

Защита файлов............................................................................. 92

Тема 7. Обзор Системы Linux........................................................ 92

Графический интерфейс пользователя........................................ 93

Работа с сетью.............................................................................. 93

Сетевые файловые системы.......................................................... 94

Почта............................................................................................ 94

Вопросы........................................................................................... 94

Лекция 8. Требования, предъявляемые к сетям................................. 96

Тема 1. Производительность.......................................................... 96

Тема 2. Надежность и безопасность............................................... 97

Тема 3. Прозрачность..................................................................... 98

Тема 4. Поддержка разных видов трафика................................... 99

Тема 5. Управляемость................................................................. 100

Управление эффективностью..................................................... 100

Управление конфигурацией....................................................... 100

Управление учетом использования ресурсов........................... 101

Управление неисправностями.................................................... 101

Управление защитой данных..................................................... 101

Тема 6. Совместимость................................................................. 102

Вопросы......................................................................................... 103

Лекция 9. Сетевое оборудование..................................................... 104

Тема 1. Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card).... 104

Назначение................................................................................. 104

Настройка сетевого адаптера и трансивера.............................. 104

Функции сетевых адаптеров...................................................... 106

Базовый, или физический, адрес............................................... 107

Типы сетевых адаптеров............................................................ 107

Тема 2. Повторители и концентраторы....................................... 109

Планирование сети с хабом....................................................... 111

Преимущества концентратора................................................... 111

Тема 3. Мосты и коммутаторы..................................................... 112

Различие между мостом и коммутатором................................. 113

Коммутатор................................................................................ 114

Коммутатор локальной сети...................................................... 115

Тема 4. Маршрутизатор............................................................... 116

Различие между маршрутизаторами и мостами...................... 117

Тема 5. Шлюзы.............................................................................. 118

Вопросы......................................................................................... 119

Русские термины............................................................................... 120

Английские термины......................................................................... 133

Английские сокращения................................................................... 144

Литература........................................................................................ 153

Введение

Курс представляет собой введение в сетевую тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, сетевых компонентов в простой и доступной форме. Здесь приведены виды топологии, используемые для физического соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между информационными системами. Приводятся типы сетевого оборудования, их назначение и принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для организации сетей. Изучаются наиболее популярные сетевые операционные системы, их достоинства и недостатки. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.

Для подготовки курса проработан большой объем информации, расположенной на информационно-поисковых серверах Internet, и использовалась литература, приведенная в списке. Основные термины и определения в лекциях взяты из справочника Якубайтиса «Информационные сети и системы» [1].

В первой лекции даны основные понятия сетевой терминологии, территориальное разделение сетей, понятие информационной и коммуникационной сетей и основные типы архитектуры. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5].

Во второй лекции объясняется передача данных в сети на основе семиуровневой базовой эталонной модели связи открытых систем (OSI). Представлен каждый уровень, его функции и протоколы, используемые на каждом уровне. За основу лекции были взяты материалы сервера http://www.citmgu.ru и информация из [1], [2], [5], [7], [11], [12].

Лекция 3 посвящена спецификации стандартов IEEE802. Здесь же дано понятие стеков протоколов и приведены наиболее популярные стеки протоколов. В стеках протоколов перечислены протоколы каждого уровня. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [13], [14], [15].

В четвертой лекции дается понятие топологии, приводятся виды топологий, их достоинства и недостатки, здесь же описаны методы доступа к каналу связи и их использование. Для лекции использовалась информация из [1], [5], [13], [16], [28].

В пятой лекции описаны компоненты локальной вычислительной сети: рабочие станции и серверы, адаптеры, сетевые операционные системы, коммуникационные каналы, сетевое программное обеспечение и др. компоненты. Даны типы серверов. При подготовке большей частью использовалась информация из [1], [2], [5], [11], [13].

В шестой лекции даны понятия физической среды передачи данных, виды сред. Перечислены типы кабелей и описано назначение кабельной структурированной системы. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29].

Лекция седьмая посвящена сетевым операционным системам, их назначению, перечислены их функции, приведены популярные СОС (NetWare фирмы Novell, Windows NT фирмы Microsoft, UNIX фирмы Bell Laboratory), их структура и применение. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [9], [11], [21].

В лекции восьмой описаны требования, предъявляемые к сетям: производительность, надежность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка трафика, управляемость, защита данных, совместимость. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [4], [5], [11], [13], [16]

В лекции девятой описано сетевое оборудование, предназначенное для передачи данных на всех уровнях модели OSI. При подготовке лекции были взяты материалы из [1], [2], [5], [22], [28], [30], [31],[32].

«Курс лекций по компьютерным сетям» предназначен для курсантов, студентов и преподавателей высших учебных заведений.