RS-триггер — триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.

S – set(установка), R – reset(сброс).

Схема асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ.

S	R	Q
		прежнее значение
		запрещено

D-триггер (D от англ. delay — задержка) — запоминает состояние входа и выдаёт его на выход.

D	Q(t)

Регистр

надо 2 шины

00 D3

01 D2

10 D1

11 D0

В триггер D1 запишется

Компьютерные сети:

Базовая модель взаимодействия открытых систем OSI.

OSI (Open System Interconnection) - семиуровневая модель взаимодействия открытых систем. Введена ISO (International Standardization Organization, международной организацией по стандартизации) для описания способов коммуникации между сетевыми устройствами. Основана на уровневых протоколах. Функции любого узла сети разбиваются на уровни. Внутри каждой системы взаимодействие идет между уровнями по вертикали. Межсистемное взаимодействие логически происходит по горизонтали между соответствующими уровнями. Реально же из-за отсутствия непосредственных связей производится спуск до нижнего уровня в источнике, связь через физическую среду и подъем до соответствующего уровня в приемнике информации.

7. Прикладной уровень. Высший уровень модели. Обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста(текст с сылками), используется для получения информации с веб-сайтов ;

FTP (File Transfer Protocol) - обеспечивает пересылку файлов;

POP3 (Post Office Protocol Version 3) - используется почтовым клиентом для получения сообщений электронной почты с сервера;

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) - предназначен для передачи элек-ой почты в сетях TCP/IP;

Telnet (эмуляция терминала) - сетевой протокол для реализации текстового интерфейса по сети.

6. Уровень представления данных. Определяет способы обработки данных: шифрование/дешифрование, кодирование/декодирование, форматирование, сжатие/распаковку и т.д.

SSL (Secure Sockets Layer, уровень защищённых сокетов) - это криптографический протокол, который обеспечивает установление безопасного соединения между клиентом и сервером.

RDP (Remote Desktop Protocol — протокол удалённого рабочего стола) — протокол прикладного уровня, использующийся для обеспечения удалённой работы пользователя с сервером, на котором запущен сервис терминальных подключений.

5. Сеансовый уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных, поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений и обеспечивает последовательность пакетов в сетевом диалоге. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

NetBIOS (Network Basic Input/Output System) - протокол для работы в локальных сетях на персональных ЭВМ, разработан в виде интерфейса, который не зависит от фирмы-производителя.

Обеспечивает регистрацию и проверку сетевых имен; установление и разрыв соединений; связь с гарантированной доставкой информации; связь с негарантированной доставкой информации; поддержку управления и мониторинга драйвера и сетевой карты.

Удалённый вызов процедур (или Вызов удалённых процедур) (Remote Procedure Call (RPC)) — класс технологий, позволяющих компьютерным программам вызывать функции или процедуры в другом адресном пространстве (как правило, на удалённых компьютерах).

4. Транспортный уровень. Этот уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

Transmission Control Protocol (TCP) (протокол управления передачей) это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета. В отличие от UDP гарантирует, что приложение получит данные точно в такой же последовательности, в какой они были отправлены, и без потерь.

UDP(User Datagram Protocol-протокол пользовательских датаграмм)-транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. UDP не гарантирует доставку пакета. Это позволяет ему гораздо быстрее и эффективнее доставлять данные для приложений, которым требуется большая пропускная способность линий связи, либо требуется малое время доставки данных.

3. Сетевой уровень – установление сеанса. Задачи уровня:

- Определение адресов, трансляция физических и сетевых адресов, обеспечение межсетевого взаимодействия;

- Поиск пути от источника к получателю или между двумя промежуточными устройствами;

- Установление и обслуживание логической связи между узлами для установления связи как ориентированной, так и не ориентированной на соединение.

ARP (Address Resolution Protocol) - преобразует аппаратные адреса в сетевые;

IPX (Internetwork Packet Exchange) - базовый протокол NetWare, отвечающий за адресацию и маршрутизацию пакетов, обеспечивающий сервис для SPX;

IP (Internet Protocol) - используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому.

2. Канальный уровень отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень, поэтому на данном уровне предусмотрены средства адресации, позволяющие однозначно идентифицировать отправителя и получателя во всем множестве абонентов, подключенных к общему физическому каналу. В функции данного уровня также входит упорядочивание передачи с целью обеспечения возможности параллельного использования одного физического канала несколькими парами абонентов. Кроме того, средства кан ур обеспечивают проверку ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем. Большинство фун-ий кан ур выполняются устройствами передачи данных (напр, сетевым адаптером).

IEEE ввел деление канального уровня на 2 подуровня:

-LLC (Logical-Link Control) - является интерфейсом сетевого уровня и скрывает подробности технической реализации физического уровня. Осуществляет управление передачей данных и обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению;

-MAC (Media Access Control) - осуществляет фрагментацию информации, пришедшей с LLC подуровня и следит за тем, чтобы при передачи кадра физ. ур. не было коллизий(два или более устройства в сети начинают одновременную передачу). Если наблюдается коллизия, то МАС уровень осуществляет повторную передачу, а в случаи невозможности передачи данных МАС уровень информирует вышестоящие уровни о том, что невозможно передать данные.

На приемной стороне МАС уровень приемника проверяет принятую информацию(на этом уровне проверяется наличие ошибок) и передаёт её в выше стоящий уровень.

На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой

Ethernét— пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне.

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (network interface controller) —периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

1. Физический уровень. Осуществляется кодирование информации, пришедшей с канального уровня, в последовательность электрических или оптических сигналов для передачи по витой паре или по оптоволоконному кабелю. Определяет тип используемого оборудования (типы кабелей и разъемов, назначение контактов и т.д.) Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне.

В реальных сетях далеко не всегда возможно практическое разделение систем на уровни модели ISO с возможностью обращения приложений к каждому из них, однако соотнесение функциональных модулей с уровнями модели помогает осмыслению возможностей взаимодействия разнородных систем.

Протоколы стека TCP/IP.

Стек протоколов TCP/IP — набор протоколов, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции (метод построения сетевых протоколов, при котором логически независимые функции сети абстрагируются от нижележащих механизмов). Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

TCP/IP - самый распространенный в настоящее время набор протоколов, применяемых в сетях. Для этого есть ряд причин:

1. Это наиболее завершенный стандартизированный стек сетевых протоколов;
2. Более удобная система сетевой адресации;
3. Возможность фрагментации пакетов;
4. Небольшое количество широковещательных сообщений;
5. Поддержка всех основных сетевых технологий, множества протоколов.

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня:

Физический уровень.

На данном уровне TCP/IP поддерживает работу с основными технологиями локальных сетей – Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth и т.д.

Технология Ethernet - пакетная технология передачи данных, самая распространенная технология локальных сетей. В сетях Ethernet применяется алгоритм CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) для прослушивания линии, распознавания коллизии и прерывания передачи. Все компьютеры сети имеют доступ к общей шине через встроенный в каждый компьютер сетевой адаптер.

Устройство локальной сети Ethernet получают сообщение, а затем проверяет, совпадает ли адрес назначения с собственным адресом устройства. Если адреса совпадают, то сообщение принимается, в противном случае сообщение передается другому устройству.

Сетевой уровень.

ARP (Address Resolution Protocol) – Он отвечает за преобразование сетевых IP-адресов в аппаратные MAC-адреса.

ICMP (Internet Control Message Protocol) – для передачи сообщений об ошибках, диагностики доступности сетевого узла и маршрута доставки пакетов (его использует популярная утилита ping).

IGMP (Internet Group Management Protocol) – для управления группами компьютеров. Например, при передачи в сетях потокового видео/звука для снижения нагрузки на сеть пакет посылается по специальному адресу сразу нескольким компьютерам (т.н. многоадресная рассылка).

IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол, один из самых важных в стеке TCP/IP. Отвечает за доставку IP-дейтаграмм (пакеты на уровне IP), обеспечивая передачу пакета из одной сети в другую.

В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта).

IPv6 позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Размер адреса 128 бит.

Заголовок IP-пакета: Версия, длина заголовка, идентификатор пакета, время жизни, флаги, смещение фрагмента в потоке данных, протокол следующего уровня, контрольная сумма заголовка.

Транспортный уровень.

TCP(Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) – основной протокол транспортного уровня. Обеспечивает установку соединения между отправителем и получателем, разбиение крупного блока информации на небольшие TCP-пакеты и их гарантированную доставку получателю (в нужном порядке и без ошибок). Т.о. TCP используется в том случае, если важно обеспечить целостность передачи данных.

UDP (User Datagram Protocol) не устанавливает соединения перед передачей информации и не обеспечивает надежной доставки данных. Работает быстрее протокола TCP. Его используют там, где важнее скорость передачи (контроль целостности информации в таком случае осуществляет приложение, использующее протокол UDP).

Данные в TCP передаются пакетами. Пакет в TCP иначе называется сегментом. Каждый сегмент имеет следующую структуру:

Положение каждого сегмента в потоке фиксируется номером последовательности (sequence number).

Номер подтверждения - содержит номер последовательности, ожидаемый получателем в следующий раз. Помечает этот сегмент как подтверждение получения.

Смещение данных - определяет размер заголовка пакета TCP.

Флаги – управляющие биты:

SYN — синхронизация номеров последовательности при создании канала.

ACK — поле «Номер подтверждения» задействовано.

PSH — (англ. Push function) инструктирует получателя протолкнуть данные, накопившиеся в приемном буфере, в приложение пользователя.

RST — оборвать соединения, сбросить буфер (очистка буфера).

FIN (англ. final, бит) — флаг, будучи установлен, указывает на завершение соединения.

Окно – в этом поле содержится число, определяющее в байтах размер данных, которые получатель готов принять.

Этапы работы протокола TCP:

1. устанавливает соединение между компьютерами по определенным портам (порт – логический канал с определенным номером, обеспечивающий текущее взаимодействие между отправителем и получателем). Процесс называется «тройным рукопожатием»:

- клиент инициализирует начало сеанса, посылая сегмент с номером последовательности и флагом SYN;

- сервер получает сегмент, запоминает номер последовательности и пытается создать сокет (буферы и управляющие структуры памяти) для обслуживания нового клиента. В случае успеха сервер посылает клиенту сегмент с номером последовательности и флагами SYN и ACK. В случае неудачи сервер посылает клиенту сегмент с флагом RST;

- если клиент получает сегмент с флагом SYN, то он запоминает номер последовательности и посылает сегмент с флагом ACK.

2.на компьютере-отправителе разбивает информацию на пакеты, нумерует их и передает получателю по протоколу IP.

3.на компьютере-получателе проверяет, все ли пакеты получены, а если пакет пропущен или поврежден, запрашивает у отправителя повторную пересылку.

4.после получения всех пакетов закрывает соединение, собирает пакеты в нужном порядке и передает полученные данные приложению более высокого уровня. Процедура закрытия TCP-соединения подразумевает освобождение памяти, выделенной для буферов и переменных, и может происходить по инициативе любой из сторон. Например, закрытие TCP-соединения клиентской стороной. Клиентский процесс генерирует команду закрытия соединения, которая приводит к отправке TCP-клиентом специального сегмента. В заголовке этого сегмента флаг FIN установлен в 1. Получив данный сегмент, сервер подтверждает это. Затем сервер отсылает клиенту завершающий сегмент, в котором бит FIN также установлен в 1; в свою очередь, получение этого сегмента подтверждается клиентом. После этого все ресурсы соединения на обеих сторонах освобождаются.

Прикладной уровень.

Для протоколов прикладного уровня резервируются определенные порты. Вот некоторые из этих протоколов:

NTP (Network Time Protocol) – протокол сетевого времени, исп. для синхронизации системных часов компьютеров в сетях (порт 123, протокол UDP).

DNS (Domain Name System или Service) – служба доменных имен, используется для преобразования понятных людям имен компьютеров в IP-адреса (порт 53, TCP и UDP).

Telnet– протокол обеспечения терминального доступа к удаленным компьютерам (23, TCP).

FTP (File Transfer Protocol)- протокол передачи файлов. Исп. для эффективной и надежной передачи файлов между клиентом и сервером (20 и 21, TCP).

HTTP(HyperText Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста описывает каким способом нужно представлять данные (текстовые, аудио, видео и т.п.) на веб-серверах, как к ним обращаться с помощью браузера и как передавать эти данные (80, TCP).

Адресация в IP.

IP-адрес – это сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам, каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками.

Например, адрес 10100000010100010000010110000011 записывается как

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131.

IP-адрес состоит из номера сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть. Положение границы сетевой и хостовой части (обычно оно характеризуется количеством бит, отведенных на номер сети) может быть различным, определяя различные типы IP-адресов, которые рассматриваются ниже.

Классовая модель

В классовой модели IP-адрес может принадлежать к одному из четырех классов сетей. Каждый класс характеризуется определенным размером сетевой части адреса, кратным восьми, таким образом, граница между сетевой и хостовой частями IP-адреса в классовой модели всегда проходит по границе октета. Принадлежность к тому или иному классу определяется по старшим битам адреса.

Класс А. Старший бит адреса равен нулю. Размер сетевой части равен 8 битам. Всего в пространстве адресов IP - 128 сетей по адресов класса A. Т.к. старший бит адреса нулевой, то все IP-адреса этого класса имеют значение старшего октета в диапазоне 0 — 127, который является также и номером сети.

Класс В. Два старших бита адреса равны 10. Размер сетевой части равен 16 битам. Таким образом, может существовать всего примерно сетей класса В, каждая сеть обладает адресным пространством на хостов. Значения старшего октета IP-адреса лежат в диапазоне 128 — 191, при этом номером сети являются два старших октета.

Класс С. Три старших бита адреса равны 110. Размер сетевой части равен 24 битам. Количество сетей класса С - примерно , адресное пространство каждой сети рассчитано на хоста. Значения старшего октета IP-адреса лежат в диапазоне 192 - 223, а номером сети являются три старших октета.

Класс D. Сети со значениями старшего октета IP-адреса от 224.х.х.х до 255.255.255.х. Зарезервированы для адресов многоадресной рассылки и специальных целей.

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

· если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет: 0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0.

· если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет: 0 0 0 0 .......0.номер узла.

· если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast): 1111.....................11

· если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast): Номер сети.1111................11

· адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Бесклассовая модель (CIDR)

CIDR (CIDR – Classles Inter Domain Routing, бесклассовая междоменная маршрутизация) - метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям,

с помощью произвольного положения границы сеть-хост внутри IP-адреса.

Такой IP-адрес имеет вид 10.96.0.0/11. Число после косой черты означает количество единичных разрядов в маске подсети.

Например, для IP-адреса 129.64.134.5 указана маска 255.255.128.0, то есть в двоичном виде IP-адрес это 10000001.01000000.10000110.00000101, а маска 11111111.11111111.10000000.00000000.

17 последовательных двоичных единиц в маске «наложенные» на IP-адрес делят его на две части:

Номер сети: 10000001.01000000.1

Номер узла: 0000110.00000101.

В десятичной форме записи номера сети и узла, дополненные нулями до 32 бит, выглядят, соответственно, как 129.64.128.0 и 0.0.6.5.

Наложение маски можно интерпретировать как выполнение логической операции «И» (AND). В предыдущем примере номер сети полученный из адреса является результатом выполнения логической операции AND с маской.

VLSM (Variable Length Subnet Mask ) -маска подсети переменной длины.

Двоичная маска	Десятичная маска	VLSM	Кол-во узлов
1…1000 1…10000 1…100000 1…1000000 1…10000000 1…1.00000000 1…10.00000000 1…100.00000000	255.255.255.248 255.255.255.240 255.255.255.224 255.255.255.192 255.255.255.128 255.255.255.0 255.255.254.0 255.255.252.0	/29 /28 /27 /26 /25 /24 /23 /22

В настоящее время классовая модель считается устаревшей и маршрутизация и (большей частью) выдача блоков IP-адресов осуществляются по модели CIDR, хотя классы сетей еще прочно удерживаются в терминологии.

IP-адрес – это сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.

IP-адреса принято записывать разбивкой всего адреса по октетам, каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками.

Например, адрес 10100000010100010000010110000011 записывается как

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131.

IP-адрес состоит из номера сети, который занимает старшую область адреса, и номера хоста в этой сети, который занимает младшую часть. Положение границы сетевой и хостовой части (обычно оно характеризуется количеством бит, отведенных на номер сети) может быть различным, определяя различные типы IP-адресов, которые рассматриваются ниже.