Лекция 4. Сетевые технологии

Лекция 4.
Сетевые технологии
- История развития компьютерных сетей (КС);
- Определения и классификация КС;
- Архитектура КС;
- Уровни организации;
- Технологии сетевого взаимодействия;
История развития компьютерных сетей
1957 год. Запуск в СССР первого спутника Земли.
1958 год. В США создано Advanced Research Projects Agency (ARPA).
1963 год. Джон Ликлидер (J.C.R.Licklider) концепция компьютерной сети.
1967 год. Ларри Робертс (Larry Roberts) создает ARPANET.
1969 год. ARPANET объединяет
исследовательских центров США.
компьютеры
ведущих
лабораторий
1974 год. Первая коммерческая версия ARPANET - сеть Telenet.
и
1976 год. Роберт Меткалф (Robert Metcalfe), Xerox создает Ethernet первую локальную компьютерную сеть (англ. Ether – эфир, небеса).
1982 год. Рождение современного Интернета. ARPA создала единый сетевой
стэк протоколов TCP/IP.
1986 год. Национальный Фонд Науки США (The National Science Foundation)
создал NSFNET, связавшую центры с "суперкомпьютерами".
1991 год. Европейская физическая лаборатория CERN создала известный
всем протокол - www - World Wide Web
1993 год. Марк Андреесен (Marc Andreesen)
Иллинойс cоздал первый интернет-броузер Mosaic
в
Университете
штата
1996 год. Началось соревнование между браузерами Netscape, созданным
под руководством Марка Андреесона, и Internet Explorer
2002 год. Разрабатываются новые технологии Интернета
2005 год. Появление первых интернет-мобильных систем на основе сотовой
телефонии (3G, 4G)
Новая парадигма телекоммуникаций – Next Generation Network (NGN) – сеть
следующего поколения -использование пакетных технологий для передачи
мультимедийной информации по единой сетевой структуре
1977
1984
1989
1993
1996
2002
год.
год.
год.
год.
год.
год.
Число хостов достигло ста.
Число хостов превысило тысячу.
Число хостов превысило 10 тысяч.
Число интернет-хостов превысило 2 млн
Число 12.8 млн.
162 млн. хостов.
Число хостов Интернет
200000000
180000000
160000000
140000000
120000000
Число хостов
100000000
80000000
60000000
40000000
20000000
0
1977
1984
1989
1993
1996
2002
Компьютерная Сеть (КС) это группа компьютеров, соединенных друг с другом
линиями связи для обмена информацией.
Данные, составляющие информацию, находится в разрозненном состоянии
(бумажные истории болезней, заключения, протоколы, организационная
документация и статистические выводы.
Сетевые ресурсы обеспечивают накопление, обработку, хранение и быстрый поиск
необходимых данных.
Сеть позволяет организовать обмен данными как внутри организации (например,
между кабинетами лечебного учреждения (поликлиники/больницы)), так и между
лечебно-профилактическим учреждением (ЛПУ), страховыми компаниями, и
другими участниками системы здравоохранения.
Сеть становится инструментом взаимодействия пациента и врача.
Сети расширяются, объединяются и формируют Интернет.
Компьютеры становятся посредниками между человеком и сетью, а
программы позволяют перемещаться по ресурсам Интернета и устанавливать
связи с другими людьми, подключенными своими компьютерами в сеть.
Формируются сообщества человеко-машинных систем (сетевых популяций).
Всё более очевидной становится конкуренция за за объем и качество
информации.
Как это происходит?
Доступ к Интернету :
Носители — оптоволокно, коаксиальный кабель, медный кабель «витая пара»,
беспроводная связь, спутниковая связь.
Аппаратная реализация связи — модемы, карты проводного подключения, блоки
и модули Wi-Fi (Wireless Fidelity), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave
Access), LTE (Long Term Evolution), спутниковые системы и др.
Устройства — настольные и планшетные компьютеры, смартфоны, КПК и т.п.
Программы — клиенты : броузеры (Mozilla, Firefox, Opera, IE, Safari, Google
Chrome и т.п.
Медицинский факультет РУДН
1995 г. заключен договор на подключение к ЮМОС
1996 г. установлен первый в РУДН маршрутизатор с выходом в
Интернет (10 мб/сек)
1997 г. разработан и введен первый сайт медицинского
факультета
1997 г. подключение аграрного факультета
1999 г. подключение экономического и юридического
факультетов
2000 г. ввод второй версии сайта медицинского факультета
2002 г. включение ЛКС в корпоративную сеть
2003 г. Переход на портальную технологию в уч.процессе
Устройство ЛКС
Сервер №2
E-mail
Сервер №1
DNS
Сеть
Студенты
Преподаватели
Топология корпоративной компьютерной сети
ЛКС2
ЛКС3
DNS
ЛКСN
ЛКС1
Коммутатор
Маршрутизатор
Интернет
Шлюз
Архитектура сети
– это концепция, определяющая
взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия объектов в сети.
Она предусматривает логическую, функциональную и физическую
организацию технических и программных средств сети. Архитектура
определяет принципы построения и функционирования аппаратного и
программного обеспечения элементов сети.
В основном выделяют три архитектуры:
- архитектура терминал-главный компьютер;
- архитектура клиент-сервер;
- одноранговая архитектура.
Виды топологий КС
A) Линейная сеть
B) Каждый с каждым
C) Звезда
D) Кольцо
E) Шина
F) Дерево
Сервер
– это элемент сети под управлением специальной
операционной системы, предоставляющий собственные ресурсы
другим объектам сети (клиентам) по их запросам.
Сервер
обслуживает клиентов, выполняет их задания и возвращает клиентам
результаты их выполнения. Сам сервер может быть клиентом только
вышестоящего сервера, таким образом, формируется своеобразная
иерархия.
Клиенты
–
это
элементы
сети
(рабочие
станции,
персональные компьютеры и т.п.), использующие ресурсы сервера и
предоставляющие интерфейсы пользователя.
Уровни организации и технологии сетевого взаимодействия
Для единого представления данных в сетях с неоднородными
устройствами и программным обеспечением международная
организация по стандартизации (ISO) разработала базовую эталонную
модель
взаимодействия
открытых
систем
(Open
System
Interconnection, OSI)
Пользователи
Прикладные процессы
Уровни :
7
6
Прикладной
Представительский
5
4
Сеансовый
Траспортный
3
2
Сетевой
Канальный
1
Физический
Физические средства соединения
Интерфейс
пользователя
Прикладной
интерфейс
Область
взаимодействия
открытых
систем
TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol / Internet
Protocol) — собирательное название для сетевых протоколов разных
уровней, используемых в сетях. Слово «стек» (англ. stack, стопка)
подразумевает, что протокол TCP работает поверх IP.
В модели OSI данный стек реализует все уровни и делится сам на 4
уровня: прикладной, транспортный, межсетевой и уровень доступа к
сети (в OSI это уровни — физический, канальный и частично сетевой).
На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие
пользователей в сети, от программной оболочки до канального уровня
модели OSI.
Основные протоколыИнтернета
SMTP /
IMAP4
(E_Mail)
Telnet
(Teminal)
HTTP (Hyper FTP (File
Text Transfer
Fransfer
Protocol)
Protocol)
TCP
(Transmission Control
Protocol)
RIP (Route OSPF (Open
information Shortest Path
Protocol)
First)
DHCP
(Dynamic
TFTP (Trivial
Host
File Transfer Configuration
Protocol)
Protocol)
SNMP
(Network
BOOTP
Management (Bootstrap
Protocol)
Protocol)
UDP
(User Datagram Protocol)
ICMP (Internet Control
Message Protocol)
ARP (Address Resolution Protocol) RARO Frame Relay
X.25
(Reverse Address Resolution Protocol)
ISDN
ISO 802.2.LLC
PPP
ISO 802.3 MAC
IP (Internet Protocol)
Адреса компьютеров (протокол IPv4)
IP адрес компьютера состоит из четырех групп цифр, каждая из
которых является байтом
193.232.218.7
Служба DNS обеспечивает автоматизированную службу доменных
имен в IP-адреса. DNS является всемирной распределенной базой
данных, имена и адреса узлов Интернета хранятся на множестве
серверов по всему миру. Отдельные части базы данных DNS,
называемые «зонами», размещены на разных серверах имен. Работа
системы DNS построена на технологии клиент-сервер. Программы,
реализующие серверную часть DNS, называются серверами имен (name
servers), Клиенты DNS – разрешающими программами, резолверами
(resolvers).
Первая реализация Системы Доменных Имен
(DNS) называлась JEEVES, автором которой
является Пол Мокапетрис (Paul Mockapetris).
Более поздней реализацией была BIND
(Berkeley Internet Name Domain), являющаяся
на сегодняшний день наиболее популярной
реализацией DNS.
Доменные имена компьютеров (протокол IPv4)
Доменное имя компьютера с адресом 193.232.218.7 состоит
из четырех групп слов, разделенных точкой
med.pfu.edu.ru
Таблица соответствия IP адресов и доменных имен
является основой DNS
193. 232.218.7
med.pfu.edu.ru
193.232.218.7
med.pfu.edu.ru
ru_edu_pfu_med
7.218.232.193
Пространство доменных имен
Иерархическая структура;
Вложенные домены;
Набор доменов верхнего уровня (Top Level Domains – TLD)
.arpa:
.com:
.edu:
.gov:
.mil:
.net:
.org:
для самой DARPA (Department of Defense Advanced Research Projects
Agency)
для коммерческих организаций
для учебных заведений
для невоенных правительственных учреждений США
для военных учреждений США
для организаций прямо привлеченных для обеспечения и поддержки
ARPANET и ее служб
для других организаций
Интернет2
— некоммерческий консорциум из 230 американских университетов,
создающий передовые сетевые приложения и технологии, чтобы
ускорить появление «Интернета будущего». Консорциум активно
сотрудничает с правительственными организациями и ведущими
частными компаниями компьютерной индустрии. Консорциум также
поддерживает собственную экспериментальную высокоскоростную сеть
Абилин (англ. Abilene Network). Когда говорят «Интернет2», то зачастую
подразумевают именно сеть Абилин, а не сам консорциум.
Отличительные особенности «Интернет2» — использование протокола
передачи данных IPv6 и средств multicast (широковещательной передачи
данных нескольким абонентам одновременно), поддержка QoS (средства
обеспечения приоритетного качества в передаче видео- и голосовой
информации), а также использование высокоскоростных (10 Гбит/с)
магистральных каналов.
Спонсоры Internet 2:
Cisco Systems
Bay Networks
Компьютеры в сети соединены существующей инфраструктурой,
основанной на протоколе IPv4. Таким образом возможно
достижение одной из целей проекта — переход от IPv4 к IPv6
посредством разработки магистрали IPv6 в масштабах Internet.
В соответствии с этим планом, магистраль IPv6 должна охватить
сети провайдеров Internet и частные сети.
Адресное пространство IPV6
IPv6 использует намного больше адресов. Размер адреса в IPV6 128 бит, это в 4 раза превышает размер адреса IPV4.
Адресное пространство в 32 бита учитывает 2 в 32-й степени или
4,294,967,296 возможных адресов.
Адресное пространство в 128 бит учитывает 2^128 степени или
340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 (34 в 38-й
степени) возможных адресов, т.е. 6.5*10 в 23-й степени адресов на
каждый квадратный метра поверхности Земли.
Синтаксис в IPv6 адресации
Для IPv6, 128-ми битный адрес разделен на области по 16 бит. Каждая область
преобразована в шеснадцатиричный код, числа, состоящие из 4 знаков и
отделенные двоеточиями.
128 бит - адрес IPv6:
00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010
Разделен на области по 16 бит:
00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010
Каждая область преобразована в шестнадцатиречный код и разграничена
двоеточиями.
Результат:
21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A
1. Medical Informatics Practical Guide for the Healthcare Professional 2008;99-106
2. Wikipedia www.wikipedia.ru (Доступ 27.02.2014)
3. www.about.com (Доступ 27.02.2014)
4. How stuff works www.howstuffworks.com (Доступ 27.02.2014)
5. WiMax www.wimax.com (Доступ 27.02.2014)
6. LTE. www.gizmodo.com (Доступ 27.02.2014)
Спасибо за внимание!