Основы компьютерных сетей Подключение к Интернет

Основы компьютерных сетей
К учебной программе «Повышение квалификации
руководящих работников, специалистов и
преподавателей ВУЗа в области ИКТ»
Мерзляков В.А.
ЮГИНФО ЮФУ
Распределённая обработка данных
Терминалы
Мэйнфрейм
Удалённый
терминал
Централизованная
обработка
Локальный персональный
компьютер
Распределённая
обработка
2
Вычислительная система
на базе мэйнфрейма
Передающая
среда
Многомашинный
вычислительный комплекс
Компьютерная сеть
Компьютерные сети
Компьютерная сеть обеспечивает
• доступ к разделяемым ресурсам
• распределённую обработку информации
• обмен информацией и общение в режиме on-line (в реальном времени)
Разделяемые ресурсы
• информация в цифровой форме
» числовая, текстовая, графическая, аудио и видео, программы
• компьютерное и периферийное оборудование
» суперкомпьютеры, принтеры, сканеры, лабораторные установки…
• телекоммуникационное оборудование и линии связи
Сети масштабируемы (легко расширяемы)
в отличие от многомашинных комплексов
3
Типы компьютерных сетей
По размеру, охвату территории
•
•
•
•
•
Персональные (PAN)
Локальные (ЛВС, LAN)
Городские (MAN)
Национальный
Глобальные (WAN)
По доступности
• Корпоративные
(ведомственные)
• Общедоступные
(Интернет,
America Online…)
4
Типы компьютерных сетей
По типу функционального взаимодействия
• Точка-точка
» Сеть из 2 компьютеров
• Клиент-сервер
» Сеть состоит из поставщиков (серверы)
и потребителей (клиенты) услуг
• Одноранговая
» Компьютеры выполняют роль серверов и клиентов
одновременно
• Оверлейная
» Сеть созданная поверх другой сети, Интернет (VPN, …)
5
Типы компьютерных сетей
По типу используемой операционной системы
• На основе Windows
» Microsoft Network, NetBIOS над TCP/IP
• На основе UNIX
» TCP/IP
• На основе NetWare
» IPX/SPX, TCP/IP
• Смешанные
» Комбинация описанных сетей сосуществующих в одной
физической сети
6
Состав компьютерной сети
Серверы – компьютеры, предоставляющие данные,
программы, оборудование и др. услуги:
• Файл-серверы, почтовые серверы, Web-серверы,
серверы баз данных, серверы удалённого доступа,
серверы приложений, серверы печати, видео-серверы…
Компьютеры-клиенты, потребляющие услуги
Среда передачи данных
• Линии связи и сетевое оборудование
» Кабели, радиоэфир, концентраторы, маршрутизаторы…
» Модемы, сетевые платы (карты)
Сетевое программное обеспечение
• Операционные системы, сетевые драйверы
• Сетевые серверные и клиентские программы
7
Серверы
Маршрутизация
• Маршрутизаторы (роутеры, шлюзы)
Сетевые службы – обеспечивают работу сети
• DHCP (присвоение адреса), BOOTP (удаленная загрузка), DNS-сервера (получение адреса)
Информационные службы
• time, finger, ident, SNMP (мониторинг), NTP (синхронизация времени).
Файл-серверы
Серверы доступа к данным
• Сервера различных баз данных
Службы обмена сообщениями
• Серверы электронной почты, новостные сервера, серверы чатов.
Серверы удаленного доступа
• Доступ к командной строке или графическому интерфейсу сервера
Серверы разделения ресурсов
• Печати, обработки данных, распределенных вычислений.
8
Передача данных
Проводная связь
• Коаксиальные кабели – тонкий и толстый
10-50 Мбит/с
• Витая пара – экранированная, неэкранированная
10 Мбит/с-10Гбит/с
• Модемный кабель, телефонные кабели
» Аналоговые и цифровые,
» коммутируемые и выделенные (до 2 Мбит/с)
• Оптоволоконные кабели (тысячи Гбит/с)
» Одномодовые
» Многомодовые
9
Передача данных
Беспроводная связь
• Ближнего радиуса действия
» Bluetooth, Human Area Network
• Среднего радиуса действия
» IEEE 802.11 , Wi-Fi
• Дальнего радиуса действия
» Радиомодемные
» Спутниковые
» GPRS
10
Топология локальных сетей
Топология – схема соединения узлов
Топология «Шина»
• На коаксиальном кабеле
• Информация передаётся всем
но принимает только адресат
• Длина шины и число узлов ограничены
Топология «Звезда»
• На витой паре
• Центральный узел обычно
– концентратор (хаб) –
поступившее сообщение рассылает всем
– коммутатор или маршрутизатор (роутер) –
посылает сообщения по адресу,
а также может фильтровать их
11
Другие виды топологий
Топология «Кольцо»
Топология «Решётка»
• Обобщение топологий Кольцо и
шина на многомерный случай.
Смешанная топология
12
Структурированные сети
Сеть разбивается на сегменты
Сегменты также структурированы
Сегменты нижних уровней построены по топологии
«Шина» или «Звезда»
Разные сегменты могут иметь разные сетевые ОС
(Windows, Unix, NetWare)
Сегменты соединяются по топологии «Звезда»
Линии связи прокладываются заранее - «на вырост»
13
Сетевые технологии
Сетевая технология – согласованный набор
стандартных протоколов и программно-аппаратных
средств (сетевых карт, драйверов, кабелей, разъёмов),
достаточный для построения вычислительной сети
• Определяют электрические характеристики и способ модуляции –
представления низкочастотных цифровых сигналов высокочастотными
аналоговыми сигналами
Наиболее распространенная технология для локальных
сетей – Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet)
• Ethernet-карты, Ethernet-кабели…
14
Сетевые протоколы
Сетевой протокол – совокупность стандартов и
правил, определяющих способ передачи данных на
разных этапах
Разнообразие способов передачи и требований по
качеству привело к разбиению протоколов на
уровни, соответствующие этапам передачи данных
Семиуровневая модель OSI (модель
взаимодействия открытых систем)
Протоколы определяют каждый уровень и связь
между ними – интерфейс
15
Модель OSI
Уровни OSI
Прикладной уровень
Представительный
Сеансовый уровень
Транспортный
Сетевой уровень
Канальный уровень
Физический уровень
16
Протоколы
FTP, HTTP (WWW),
SMTP (E-mail)…
Устройства
Компьютеры
TCP…
IP (межсетевой)…
Ethernet, FDDI…
Маршрутизаторы
Мосты, коммутаторы
Сетевые карты
Линии связи, повторители
Сетевые адреса
Каждый компьютер и маршрутизатор в сети
имеет сетевой адрес
Используются три типа адресов
• Уникальные аппаратные адреса (номер сетевой карты) –
для малых локальных сетей
» 0081005е24а8 – в 16-ричной системе
• Числовые составные адреса, содержащие номер сети и
номер компьютера в сети
» IP-адрес 205.192.208.100
• Символьные адреса (могут быть составными)
» Доменное имя www.rnd.runnet.ru
17
Сетевое оборудование
Сетевое оборудование – устройства, необходимые для работы
компьютерной сети
Активное сетевое оборудование
• Маршрутизаторы,
• Коммутаторы (свитчи)
Пассивное сетевое оборудование
•
•
•
•
Кабели, вилки/розетки
Повторители (репитеры)
Концентраторы (хабы)
Конверторы
Периферийные устройства компьютера
• Сетевая плата
• Модемы
18
Сетевое программное обеспечение
Сетевые операционные системы
• Содержат функции работы в сети, и предназначена
– Для рабочих мест (Novell for DOS, Windows)
– Для серверов (Linux, семейство BSD-систем, серверные версии
Windows)
– Специализированные (Cisco IOS).
Серверные программы
• Обеспечивают предоставление одной или нескольких услуг по
сети
Клиентские программы
• Обеспечивают доступ к одной или нескольким услугам по сети.
19
Защита информации в сети
Ограничение доступа по имени пользователя
и паролю
Ограничение доступа по адресу
запрашивающего компьютера
Шифрование передаваемых данных
• Шифрование с “открытым ключом”, электронная
подпись
Мониторинг сети сетевым администратором
20
Сетевой администратор
Сетевой администратор - сотрудник, отвечающий за
работу компьютерной сети в штатном режиме
Обязанности:
• Установка, конфигурирование и поддержание в рабочем
состоянии сетевых устройств
• Мониторинг сети и своевременное обнаружение и устранение
«узких мест»
• Определение и назначение сетевых адресов компьютерам и
устройствам сети
• Выбор и конфигурирование сетевых протоколов
• Настройка таблиц маршрутизации
• Управление доступом к разделяемым ресурсам
21
Создание локальной сети
Одноранговая сеть под Windows строится по
топологии «Шина» или «Звезда»
• Приобретаются сетевые карты, кабели и для звезды –
концентратор, а для шины – коннекторы
• Сетевой инженер готовит кабели нужной длины для сети
(дальнейшую установку можно сделать без него)
• В компьютеры вставляются сетевые платы, при
включении Windows сама их определяет и настраивается
• В Windows настраивается «Сетевое окружение»:
» Имена компьютеров и рабочей группы (сети)
» Способ входа в сеть – «обычный вход в Windows»
22
Создание локальной сети
Клиент-серверная сеть строится сложнее – нужна
сетевая операционная система
• В качестве такой операционной систему могут выступать
– Windows Server 2003 (или более ранние версии)
– Unix/Linux операционная система с установленным пакетом Samba
• На сервере (Контроллере домена) создаются списки пользователей
сети
• Все клиентские компьютеры регистрируется на сервере
• Пользователи входят на компьютер по имени пользователя паролю
хранящемуся на Контроллере домена
• Опционально имеется возможность хранить документы и другие
данные на сервере.
23
Подключение к сети Интернет
через телефонную сеть общего пользования
(модемное подключение по коммутируемой линии)
через выделенные телефонные каналы (также
модемное)
через локальные сети
(шлюз "локальная сеть-глобальная сеть")
24
Доступ к сети Интернет
Провайдер выдаёт Вам для настройки сети:
• При модемном подключении
»
»
»
»
Имя пользователя и пароль
Телефонный номер для дозвона в сеть
Имя Вашего компьютера и его доменное имя
IP-адрес сервера системы доменных имен (DNS)
• При шлюзовом соединении (сеть-сеть)
» IP-адреса Ваших компьютеров и маску Вашей подсети
» IP-адреса шлюза и DNS-сервера
С помощью Windows Вы
• Настраиваете модем (при модемном подключении)
• Настраиваете сеть
25