Требования к компьютерной сети

ЛЕКЦИЯ №2
по дисциплине «Теория
информационных процессов и
систем»
Стандарты и
протоколы
вычислительных
сетей
1
Учебные вопросы:
1. Связь открытых систем
2. Протоколы сетевого взаимодействия
3. Требования к компьютерной сети
2
OSI (Open Systems Interconnection —
Связь открытых систем)
3
Физический уровень
Физический уровень (англ. physical layer) —
нижний уровень модели, который
определяет метод передачи данных,
представленных в двоичном виде, от
одного устройства (компьютера) к
другому.
Функции физического уровня реализуются на всех
устройствах, подключенных к сети.
Канальный уровень
• Канальный уровень (англ. data link
layer) осуществляет такие процедуры
управления, как определение начала и конца
блока, обнаружение ошибок передачи,
адресация сообщений и др.
Полученные с физического уровня данные,
представленные в битах, он упаковывает в кадры.
Сетевой уровень
• Сетевой уровень (англ. network layer) модели
предназначен для определения пути
передачи данных. Отвечает за трансляцию
логических адресов и имён в физические,
определение кратчайших маршрутов,
коммутацию и маршрутизацию, отслеживание
неполадок и «заторов» в сети.
Транспортный уровень
• Транспортный уровень (англ. transport layer)
модели предназначен для обеспечения
надёжной передачи данных от отправителя к
получателю.
(Например, передача данных без подтверждения
приема, доставка в пункт назначения нескольких
пакетов данных в надлежащей последовательности,
достоверность принятых данных).
Сеансовый уровень
• Сеансовый уровень (англ. session layer)
модели обеспечивает поддержание сеанса
связи, позволяя приложениям
взаимодействовать между собой длительное
время.
Уровень управляет созданием/завершением сеанса,
обменом информацией, синхронизацией задач,
определением права на передачу данных и
поддержанием сеанса в периоды неактивности
приложений.
Представительский уровень
• Представительский уровень (уровень
представления; англ. presentation layer) обеспечивает
преобразование протоколов и
шифрование/дешифрование данных.
Уровень включает функции, относящиеся к
используемому набору символов, кодированию
данных и способам представления данных на
экранах дисплеев или печати, сжатие передаваемых
данных и их распаковка.
Прикладной уровень
Прикладной уровень (уровень
приложений; англ. application layer) —обеспечивает
взаимодействие пользовательских приложений с
сетью:
• позволяет приложениям использовать сетевые службы:
– удалённый доступ к файлам и базам данных,
– пересылка электронной почты;
• отвечает за передачу служебной информации;
• предоставляет приложениям информацию об ошибках.
12
Протоколы сетевого взаимодействия
можно классифицировать
• протоколы нижнего уровня, распространяемые
на канальный и физический уровни модели OSI;
• протоколы среднего уровня, распространяемые
на сетевой, транспортный и сеансовый уровни
OSI;
• протоколы верхнего уровня, распространяемые
на уровень представления и прикладной
уровень модели OSI.
13
Протоколы нижнего уровня OSI
• стандарт NDIS (Network Driver Interface
Specification — спецификация интерфейса
сетевых
драйверов),
разработанный
совместно фирмами Microsoft и 3Com;
• стандарт ODI (Open Datalink Interface —
открытый интерфейс связи), разработанный
совместно фирмами Novell и Apple Computer.
14
Универсальный интерфейс
канального уровня
MAC (Media Access Control) ориентирован на непосредственное
управление доступом к передающей среде, проверку пакетов
сообщений на наличие ошибок;
LLC (Logical Line Control) - подуровень управления логической
связью.
15
Протоколы среднего уровня
• набор протоколов SPX(Sequenced Packet Exchange —
последовательный обмен пакетами)/IPX (Internetwork Packet
Exchange — межсетевой обмен пакетами), используемый в
локальных сетях, функционирующих под управлением сетевой
операционной системы NetWare;
• протоколы NetBIOS (Network Basic Input/Output System — базовая
система ввода-вывода) и NetBEUI (Extended User Interface
NetBIOS — расширенный пользовательский интерфейс NetBIOS) ,
поддерживаемые большинством сетевых операционных систем
и используемых только в локальных сетях;
• протоколы TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ,
являющиеся стандартом для глобальной сети Internet,
используемые в локальных сетях и поддерживаемые
16
большинством сетевых операционных систем.
Протоколы верхнего уровня
• протоколы перенаправления запросов и обмена сообщениями
SMB, NCP;
• протокол управления сетями SNMP;
• протокол сетевой файловой системы NFS;
• протокол вызова удаленных процедур RPC;
• протоколы, повышающие эффективность использования
протоколов TCP/IP среднего уровня DNS, DHSP;
• протоколы удаленного доступа к компьютерным ресурсам SLIP,
РРР, Telnet;
• протокол передачи файлов FTP;
• протокол передачи гипертекста HTTP;
• протоколы электронной почты SMTP, РОРЗ, IMAP4;
• протокол организации электронных конференций и системы
17
новостей NNTP.
Протоколы взаимодействия
открытых систем
18
Требования к компьютерной
сети
Основным требованием к компьютерной сети является
выполнение сетью того набора услуг, для которого она
предназначена. К таким услугам могут относиться:
•доступ к файловым архивам;
•доступ к страницам веб-сайтов;
•обмен с использованием электронной почты;
•интерактивный обмен с помощью IР-телефонии;
•потоковое видео и т.д.
19
Требования к сети, связанные с качеством
обслуживания (Quality of Service — QoS)
•
•
•
•
•
•
•
Производительность
Надежность
Совместимость
Управляемость
Защищенность
Расширяемость
Масштабируемость
20
Производительность сети
Производительность
Время реакции
Скорость передачи данных
Задержка передачи
и ее вариация.
21
t1
Обмен «пользователь-клиентсервер»
Где:
t1— время подготовки запроса на пользовательском компьютере;
t2— время передачи между клиентом и сервером;
t3— время обработки запроса на сервере;
t4— время доставки ответа с сервера на клиентский компьютер;
t5— время обработки ответа на этом компьютере.
22
Скорость передачи данных
определяется объемом данных, передаваемых в единицу
времени
Скорость передачи измеряется:
•в битах в секунду;
•в пакетах в секунду.
Различают:
Среднюю
скорость.
Берется
достаточно
длительный
промежуток времени (час, сутки) и общий объем переданных
данных делится на время.
Мгновенную скорость. Для усреднения выбирается очень
маленький промежуток времени — например, 10 мс или 1 с.
Максимальную скорость. Это максимальная мгновенная
23
скорость, зафиксированная за время наблюдения.
Задержка передачи
время между моментом поступления данных на
вход какого-то сетевого устройства или части
сети и моментом появления этих данных на
выходе, т.е. tзад  tвых  tвх
24
Надежность и безопасность
Для надежности:
•Готовность
•Сохранность данных
•Согласованность данных
•Вероятность потери пакета
Для безопасности (Security) — как способности
системы защитить данные от несанкционированного
доступа:
•защита каналов
•защита компьютеров
•защита от взлома паролей
25
Характеристики надежности
• Отказоустойчивость — способность системы скрывать от пользователя
факт отказа отдельных элементов
• Расширяемость — возможность легко добавлять в сеть новые элементы
• Масштабируемость — возможность наращивания количества узлов и
протяженности связей в сети в очень широких пределах
• Прозрачность может достигаться на двух уровнях — пользователя и
программиста.
• Поддержка разных видов трафика
• Особенность мультимедийного трафика — это жесткие требования к
синхронизации передаваемых данных.
• Управляемость — возможность централизованно контролировать
состояние основных элементов сети, выявлять и устранять неисправности,
выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
• Совместимость (или интегрируемость) — способность сети включать в
себя разнообразное ПО и аппаратное обеспечение
26
Типы QoS
• Сервис Best Effort — с максимальными
усилиями. Это фактически отсутствие QoS.
• Сервис с предпочтением (называют также
«мягким» сервисом QoS). В этом случае
некоторые виды трафика обслуживаются лучше
остальных.
• Гарантированный сервис (называется также
«жестким» или «истинным» сервисом QoS).
Различным типам трафика даются
статистические гарантии.
27