Архитектура сети

Основы
организации сетей
Сети и системы
телекоммуникаций
Созыкин А.В.
План
Проблемы создания сетей
 Многоуровневая организация сетей
 Службы, интерфейсы и протоколы
 Архитектура сети и стек протоколов
 Инкапсуляция

ИМКН УрФУ
2
Проблемы создания сетей
Надежность
 Развитие сети
 Распределение ресурсов
 Качество обслуживания
 Безопасность

ИМКН УрФУ
3
Надежность сетей

Ошибки при передаче по сети:
 Искажение
передаваемых данных
 Потеря сообщений
 Нарушение порядка передачи сообщений

Поиск рабочего пути через сеть
 Несколько
путей от источника к адресату
 Часть оборудования может выходить из
строя
ИМКН УрФУ
4
Развитие сети

Масштабируемость
 Рост

числа хостов в сети
Объединение сетей
 Разные
механизмы адресации
 Разные размеры сообщения
 Нарушение порядка передачи сообщений
ИМКН УрФУ
5
Распределение ресурсов

Распределение пропускной способности сети:
 Статическое
 Динамическое

Управление потоком
 Быстрый
отправитель перегрузит данными
медленного получателя

Скопление – перегрузка сети большим
количеством одновременных отправлений
ИМКН УрФУ
6
Качество обслуживания



Что такое качество обслуживания в сети?
Качество разное для разных типов нагрузки
Файлы:
 Отсутствие
искажений данных
 Задержки допустимы

Видео, голос:
 Минимальная
задержка
 Допустимы небольшие искажения
ИМКН УрФУ
7
Безопасность

Перехват информации, передаваемой по
сети
 Пароль

к электронной почте
Поддельные узлы сети:
 Фальшивый

сайт банка
Изменение сообщений:
 Было:
«Снимите с моего счета $10»
 Стало: «Снимите с моего счета $1000»
ИМКН УрФУ
8
Как строить сети?
Создание сети – сложная задача
 Проблем при создании сетей очень
много
 Как организовать сеть так, чтобы все
перечисленные проблемы были
решены?

ИМКН УрФУ
9
Организация сети
Сложную задачу строительства сетей
нужно разбить на несколько более
простых
 Сети организуются в наборы уровней

 Один
уровень возводится над предыдущим
 Цель уровня – предоставление сервисов
вышестоящим уровням
ИМКН УрФУ
10
Уровни сети
Хост 1
Хост 2
Уровень 4
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 2
Уровень 1
Уровень 1
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
11
Преимущества уровней

Декомпозиция задачи
 Почти
неразрешимая задача создания сети
делится на ряд более простых

Изоляция решений, возможность смены
технологий:
 Задача
– заменить медные кабели в сети
оптическими (или даже WiFi)
 Меняется только уровень, взаимодействующий со
средой
 Остальное ПО переписывать не нужно
ИМКН УрФУ
12
Сервис


Сервис определяет, что именно делает
уровень
Примеры сервисов:
 Надежная
передача потока данных
 Согласование форматов передаваемых данных
 Поиск маршрута между сетями

Сервис не определяет:
 Как
именно уровень реализует сервис
 Как получить доступ к данному уровню
ИМКН УрФУ
13
Протокол

Протокол уровня n – правила и
соглашения, используемые для связи
уровня n одного хоста с уровнем n
другого хоста
ИМКН УрФУ
14
Протоколы сети
Хост 2
Хост 1
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 1
Протокол уровня 4
Протокол уровня 3
Протокол уровня 2
Протокол уровня 1
Уровень 4
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 1
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
15
Интерфейс

Интерфейс – набор примитивных
операций, предоставляемых нижним
уровнем верхнему
ИМКН УрФУ
16
Интерфейсы сети
Хост 1
Хост 2
Уровень 4
Уровень 4
Интерфейс 3/4
Интерфейс 3/4
Уровень 3
Уровень 3
Интерфейс 2/3
Интерфейс 2/3
Уровень 2
Уровень 2
Интерфейс 1/2
Интерфейс 1/2
Уровень 1
Уровень 1
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
17
Сервис, интерфейс, протокол
Сервис – что делает уровень?
 Протокол – как уровень это делает?
 Интерфейс – как использовать
возможности уровня?

ИМКН УрФУ
18
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
19
Инкапсуляция
Инкапсуляция – включение сообщения
вышестоящего уровня в сообщение
нижестоящего уровня
 Сообщение:

 Заголовок
 Данные
 Концевик
ИМКН УрФУ
20
Инкапсуляция
Хост 1
Хост 2
Уровень 3
З2
З2
З1 З2
К1 З1 З2
З2
К1
З2
Уровень 2
Уровень 1
Среда передачи данных
ИМКН УрФУ
21
Итоги
Проблемы создания сетей
 Многоуровневая организация сетей
 Службы, интерфейсы и протоколы
 Архитектура сети и стек протоколов
 Инкапсуляция

ИМКН УрФУ
22
Вопросы?
ИМКН УрФУ
23