Архитектура сети

Итоги
Сети и системы
телекоммуникаций
Созыкин А.В.
План

Что нужно вынести из курса?
ИМКН УрФУ
2
Цель курса
Дать представление о компьютерных
сетях с точки зрения программиста
 Сформировать структуру для
понимания сетей

 Модели

OSI и TCP/IP
Изучить конкретные сетевые технологии
от физического до транспортного
уровня
ИМКН УрФУ
3
Основы организации сетей
Создать сеть – сложная задача
 Сети организуются в наборы уровней
(декомпозиция):

 Один
уровень возводится над предыдущим
 Цель уровня – предоставление сервисов
вышестоящим уровням
ИМКН УрФУ
4
Эталонные модели сетей

Оборудование и ПО разных производителей должно
работать друг с другом


Модель ISO OSI (взаимодействия открытых систем)




Необходима стандартизация
Стандарт ISO
Теоретическое описание уровней
Служит для понимания работы сетей
Модель TCP/IP


Стандарт де-факто
Содержит популярные протоколы, основа Интернет
ИМКН УрФУ
5
Модели OSI и TCP/IP
Модель OSI
Модель TCP/IP
Прикладной
Представления
Прикладной
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Канальный
Сетевых
интерфейсов
Физический
ИМКН УрФУ
6
Уровни




Физический – передача сигналов
Канальный – передача данных в рамках
одного сегмента сети (одна технология)
Сетевой – объединение сетей, построенных
на основе разных технологий
Транспортный – передача данных между
процессами на хостах
ИМКН УрФУ
7
Термины модели OSI

Сервис – что именно делает уровень





Передача с гарантией доставки (TCP)
Передача без гарантии (UDP)
Протокол уровня n – правила и соглашения,
используемые для связи уровня n одного хоста с
уровнем n другого хоста
Интерфейс – набор примитивных операций,
предоставляемых нижним уровнем верхнему
Пример для транспортного уровня:


Протокол – TCP
Интерфейс – сокеты
ИМКН УрФУ
8
Инкапсуляция

Инкапсуляция - включение сообщения
вышестоящего уровня в сообщение
нижестоящего уровня
Данные
Транспортный
Сетевой
Заголовок
Концевик Канальный
Заголовок
Данные
ИМКН УрФУ
9
Архитектура сети

Архитектура сети – набор уровней и
протоколов сети
 Интерфейсы

не входят в архитектуру!
Стек протоколов – иерархически
организованный набор протоколов,
достаточный для организации
взаимодействия по сети
ИМКН УрФУ
10
Стек протоколов TCP/IP
Прикладной
Транспортный
HTTP
SMTP
TCP
Сетевой
Ethernet
FTP
UDP
IP
ARP
Сетевых
интерфейсов
DNS
ICMP
DHCP
WiFi
ИМКН УрФУ
DSL
11
Протоколы

Канальный уровень:
 Ethernet

Сетевой уровень:
 Основной
– IP
 Управляющие – ARP, DHCP, ICMP

Транспортный уровень:
С
гарантией доставки: TCP
 Без гарантии доставки: UDP
ИМКН УрФУ
12
Сетевое оборудование
Концентратор (hub) – физический
уровень
 Коммутатор (switch) – канальный
уровень
 Маршрутизатор (router) – сетевой
уровень

ИМКН УрФУ
13
Адресация
Канальный уровень: MAC адрес
(Ethernet)
 Сетевой уровень: IP-адрес
 Транспортный уровень: порт
 Адресация в Интернет (5 компонентов):

 Протокол,
IP-адрес и порт отправителя, IPадрес и порт получателя
ИМКН УрФУ
14
Ethernet

Среда передачи данных:
 Медь,

оптоволокно
Типы:
 Классический
(концентратор)
 Коммутируемый (коммутатор)

Схема работы коммутатора:
 Алгоритм
прозрачного моста
 Таблица коммутации
 Обратное обучение
ИМКН УрФУ
15
Протокол IP


Протокол межсетевого взаимодействия
Структура IP-адреса:
 Номер
сети
 Номер хоста


Классы адресов и CIDR, маска подсети
Маршрутизация
 Таблица
маршрутизации
 Маршрут по-умолчанию (шлюз, gateway и т.п.)
ИМКН УрФУ
16
Транспортные протоколы

Протокол UDP
 Сообщений – дейтаграммы
 Нет гарантии доставки

Протокол TCP
 Сообщения – сегменты
 Гарантия доставки и порядка
следования
сообщений
 Установка соединения – трехкратное рукопожатие
 Подтверждение получения сообщений
 Скользящее окно
ИМКН УрФУ
17
Как изучать новые технологии?


Большую часть сетевых технологий придется
изучать самостоятельно
Алгоритм изучения:
 Определить,
к какому уровню модели OSI
относится?
 Какие функции реализует?
 Какие сервисы предоставляет?
 Какое оборудование?
 Технические детали: адресация, формат заголовка
и т.п.
ИМКН УрФУ
18
Как изучать новые технологии?






Пример: Wi-Fi
Уровень – канальный
Функции – доставка данных в рамках одной
технологии (Wi-Fi)
Сервис – гарантия доставки, протокол с остановкой и
ожиданием
Оборудование: точка доступа (канальный уровень),
Wi-Fi router (сетевой уровень)
Технические детали:


Адресация: MAC
Среда передачи данных: радио
ИМКН УрФУ
19
Итоги
В процессе курса необходимо
сформировать в голове структуру для
понимания сетей
 В дальнейшем новые сетевые
технологии будут заполнять эту
структуру

ИМКН УрФУ
20
Вопросы?
ИМКН УрФУ
21