Посвящается 50-летию кафедры ТУ

Оглавление

Введение. 7

1 Распределенная обработка информации.. 9

1.1 Понятие и задачи создания компьютерных сетей. 9

1.2 Иерархия сетей. Локальные и глобальные сети. 12

1.3 Топологии сетей. 14

1.4 Компоненты сетей. Сети передачи данных. 16

1.5 Характеристики ИВС.. 18

1.6 Требования к организации ИВС и основные понятия сетевой обработки информации. Технология клиент-сервер. 20

1.6.1 Процессы.. 20

1.6.2 Многоуровневая организация сети. 22

1.6.3 Модель OSI 23

1.6.4 Структурасообщений. 26

1.6.5 Протоколы.. 28

1.6.6 Режимы передачи данных в сетях. 30

1.6.7 Дейтаграммы и виртуальные каналы.. 33

2 Методы доступа в сетях передачи данных.. 37

2.1 Доступ абонентских систем к моноканалу. 37

2.2 Методы доступа в сетях с шинной топологией. 38

2.3 Методы доступа в кольцевых сетях. 42

2.4 Модель IEEE Project 802. 44

2.4.1 Категории стандартов IEEE 802. 46

2.4.2 Расширения модели OSI 48

2.5 Сети шинной топологии. 49

2.5.1 Сеть Ethernet и стандарт IEEE-802.2. 49

2.5.2 Сети с маркерным методом доступа (стандарт IEEE 802.4) 51

2.6 Кольцевые сети. 59

2.6.1 Сети с маркерным методом доступа (стандарт IEEE 802.5) 59

2.6.2 Сети с методом тактируемого доступа (стандарт ISO/DIS 8802/7) 65

2.7 Высокоскоростные системные интерфейсы и локальные сети. 69

2.7.1 Fast Ethernet 69

2.7.2 Ceть FDDI 71

2.7.3 100VG-Any LAN.. 78

2.7.4 Гигабитные сети. 81

2.8 Сети с беспроводным доступом. 82

3 Протоколы обмена и передачи данных.. 88

3.1 Иерархия протоколов. Стеки протоколов. 88

3.2 Распространенные стеки протоколов. 90

3.3 Разделение протоколов по уровням. 92

3.4 Стек протоколов TCP/IP. 95

3.4.1 Общее описание протоколов, входящих в стек TCP/IP. 95

3.4.2 Протокол канального уровня SLIP (Serial Line IP) 97

3.4.3 Протокол канального уровня РРР (Point to Point Protocol) 99

3.4.4 Другие протоколы канального уровня. 100

3.4.5 IP протокол. 100

3.4.6 Преобразование IPадресов в физические адреса оконечных устройств. 112

3.4.7 Протоколы транспортного уровня TCP и UDP. 113

3.5 Стек протоколов фирмы Novell 121

3.5.1 Краткое описание протоколов стека IPX/SPX.. 122

3.5.2 Протокол IPX.. 123

3.5.3 Протокол SPX.. 125

3.5.4 ODI и NDIS. 128

3.6 Стек протоколов фирмы AppleTalk. 130

3.7 Стек протоколов фирмы Lan Manager 132

4 Программные средства работы в сети. Сетевые операционные системы (Сетевые ОС) 135

4.1 Классификация ОС.. 135

4.2 Структура сетевой операционной системы.. 137

4.3 Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами. 141

4.4 Семейство операционных систем UNIX.. 143

4.5 Сетевые продукты фирмы Novell 145

4.6 ОС Windows. 151

5 Аппаратные средства работы сети. Коммутация в сетях.. 156

5.1 Расширение локальных сетей. Компоненты сети. 156

5.2 Повторители. 157

5.3 Мосты.. 159

5.4 Маршрутизаторы.. 164

5.5 Шлюзы.. 171

5.6 Расширение сетей. Интеграция сетей. 174

5.6.1 Сеть передачи информации для организации и проведения массовых процедур оценки качества знаний. 175

6 Маршрутизация.. 178

6.1 Понятие алгоритма маршрутизации. 178

6.2 Классификация алгоритмов маршрутизации. 179

6.3 Протоколы маршрутизации. 183

6.3.1 RIP. 183

6.3.2 OSPF. 189

6.3.3 IGRP. 195

6.3.4 EIGRP. 203

6.3.5 BGP. 204

6.3.6 Бесклассовая интердоменная маршрутизация (CIDR) 209

6.3.7 Политика маршрутизации. 210

7 Технологии INTERNET. Сервис в сетях.. 213

7.1 Организационные структуры INTERNET. 213

7.2 Услуги INTERNET. 214

7.3 Протоколы передачи аудио и видеоданных. 216

7.4 Метаданные. 217

7.5 Ping и Finger 219

7.6 TELNET. 220

7.7 FTP. 222

7.8 X-windows. 224

7.9 WWW... 226

7.10 Гипертекст (HTML) 227

7.11 WHOIS. 231

7.12 X.500. 232

8 Принципы и форматы упаковки данных аудио- и видеосигналов.. 234

8.1 Алгоритмы сжатия. 235

8.1.1 PNG.. 237

8.1.2 JPEG.. 238

8.1.3 Фрактальные методы.. 239

8.1.4 Вэйвлеты (Wavelets) 241

8.2 Стандарты MPEG.. 241

8.2.1 Стандарт MPEG-1. 242

8.2.2 MPEG-2. 245

8.2.3 MPEG-4. 247

8.2.4 MPEG-7. 250

9 Список литературы.. 253

10 Список терминов.. 255

Посвящается 50-летию кафедры ТУ

Введение

Появление компьютерных сетей можно рассматривать как важный шаг в развитии компьютерной техники на пути расширения ее возможностей, а, следовательно, и на пути расширения интеллектуальных возможностей человека в самых различных сферах его деятельности. Этим объясняется тот интерес, который проявляется к компьютерным сетям специалистами различных областей науки и техники.

Стремительный прорыв в области информационно-телеком­муникационных технологий был предопределен объединением двух научно-технических направлений вычислительной техники и электросвязи. Как известно, первые КОМПЬЮТЕРЫ предназначались для решения математических задач, однако вскоре стало очевидно, что главной сферой их применения должна стать обработка информации, при которой вычислительные машины уже не могут работать в автономном режиме, а должны взаимодействовать с другими компьютерами, с источниками и потребителями информации. Результатом этого явились информационно-вычислительные сети (ИВС) и сети передачи данных (СПД), которые к настоящему времени получили широкое распространение в мире.

Именно объединение вычислительной техники и связи повлекло за собой создание многих новых научно-технических направлений в области телекоммуникаций и информатики. И главное среди них — цифровая обработка сигналов, позволившая интегрировать различные виды и услуги связи в одной цифровой сети и полностью автоматизировать процессы информационного обмена на базе специализированных компьютеров.

К настоящему времени сформировались базовые принципы построения компьютерных сетей, которые и составляют основу данного курса лекций. Эти принципы рассматриваются в контексте современных и перспективных компьютерных сетей.

Опыт чтения подобных лекций позволяет утверждать, что настоящий курс будет полезен и доступен всем желающим получить или углубить знания в области компьютерных сетей. Материал излагается в таком виде и объеме, что его освоение требует минимальных знаний в области компьютерной техники.

Рассматриваются основные понятия и принципы распределенной обработки информации, понятия, цели и задачи создания компьютерных сетей. Особое внимание уделяется рассмотрению каналов передачи данных. Рассматривается организация передачи данных в системах телеобработки, назначение и роль протоколов, их многоуровневая структура.

В рамках архитектуры компьютерных сетей рассматривается идеология построения открытых систем, описывается Эталонная модель взаимодействия открытых систем, протоколы и меж-уровневые интерфейсы.

Особое внимание уделяется сетям передачи данных, как основной составляющей компьютерной сети. Дается сравнительная характеристика коммутации каналов, сообщений и пакетов в сетях передачи данных. Для сетей коммутации пакетов рассматрива.тся стандартные структуры кадров.

Приводятся основные топологии локальных сетей, методы доступа к передающей среде локальных сетей ЭВМ. Рассматриваются сети стандарта IEEE 802.3 и 802.4, в том числе методы доступа и структура сетевых контроллеров. В рамках кольцевых вычислительных сетей рассматриваются стандарты IEEE 802.5 и 802.7. Особое внимание уделяется перспективным высокоскоростным сетям FDDI, 100VG-AnyLAN и Fast Ethernet. Достаточно большое внимание уделяется вопросам маршрутизации и управления потоками в сетях передачи данных. Подробно рассматриваются протоколы различных уровней, в частности протокол IP и протоколы верхних сетевых уровней, в том числе и прикладного, среди которых выделяются протоколы передачи файлов, виртуального терминала и электронной почты.

Рассматриваются вопросы совместимости сетей, средства комплексирования и межсетевые протоколы. Приводится описание аппаратных и программных средств подключения локальных сетей к глобальным компьютерным сетям, средства комплексирования локальных сетей. Рассматривается идеология построения сетей Internet.

Список литературы содержит наименования основных книг по компьютерным сетям, позволяющих получить дополнительную информацию по интересующим вопросам.