Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1

Тест по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для АНО ПО ОСЭК

Области, расположенные в верхнем и нижнем поле каждой страницы документа, которые обычно содержат повторяющуюся информацию:

b. совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств для обработки данных

17.1 Введение

Ранее мы очень много времени уделяли теоретическим вопросам и пытались в общих чертах разобраться с тем, как функционирует наша компьютерная сеть, теперь давайте поговорим немного про практические задачи и попробуем разобраться с тем как наладить взаимодействие между тремя и более конечными устройствами компьютерной сети, в частности, тремя компьютерами, для этих целей нам потребуется коммутатор.

Мы наконец-то опять воспользуемся Cisco Packet Tracer и попробуем собрать более сложную и интересную схему с использованием коммутаторов и нескольких компьютеров, обратите внимание: сейчас мы не рассматриваем хабы, они уже морально устарели, также в данной теме на неважно какой перед нами коммутатор: управляемый или неуправляемый, для нас это пока просто коммутатор, а в дальнейшем мы будем работать только с управляемыми коммутаторами.

3. Работа в локальной сети

Локальная сеть — это сеть, состоящая из близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

Локальные сети предназначены для ограниченного круга пользователей.

Одной из важнейшей характеристик локальных сетей является скорость передачи данных, поэтому компьютеры соединяются с помощью высокоскоростных адаптеров и высокоскоростных линий связи. Кроме того, локальные сети должны обладать открытостью и гибкостью: пользователи должны иметь возможность добавлять в сеть или перемещать компьютеры и другие устройства, при необходимости отключать их без прерываний в работе сети и т. д. Эти характеристики во многом определяются конфигурацией или топологией сети.

Топология — это конфигурация сети, способ соединения её элементов друг с другом.

Топологию сети удобно представлять с помощью графа, вершинам которого соответствуют компьютеры (иногда — другое оборудование), а рёбрам — физические связи между ними. Чаще всего используются шинная, кольцевая, радиальная и древовидная топологии. Их описание, основные достоинства и недостатки представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Топологии локальных сетей

В одноранговой сети компьютеры, как правило, объединяют в рабочую группу. Рабочая группа — это группа компьютеров локальной сети, пользователи которых выполняют похожие задания и осуществляют регулярный обмен данными. Например, в локальной сети школы в одну рабочую группу могут быть объединены компьютеры кабинета информатики. Рабочим группам дают имена, например Class или Administration.

В сетях с выделенным сервером компьютеры, как правило, объединяют в домены. Домен (от англ. domain — владение) — это группа компьютеров, централизованно обслуживаемых общим сервером, который руководит распределением прав доступа пользователей к ресурсам сети.

Как и рабочей группе, домену дают имя. В большой локальной сети может быть несколько доменов.

Каждому компьютеру в составе рабочей группы или домена дают уникальное имя. Например, компьютер учителя в кабинете информатики может иметь имя Teacher, а имена компьютеров учеников могут быть PCI, РС2 и т. д.

Часто на одном компьютере работает несколько пользователей, например на уроках информатики ученики разных классов работают на одних и тех же компьютерах, имеющихся в кабинете информатики. Для того чтобы обеспечить пользователям возможность работы с индивидуальными настройками операционной системы, упростить доступ к их собственным документам и ограничить доступ к чужим файлам и папкам, используют учётные записи.

Предоставление общего доступа к папкам даёт возможность пользователям работать с файлами, хранящимися на дисках других компьютеров локальной сети. Кроме того, общий доступ можно установить, например, к принтеру или сканеру.

Ещё одним преимуществом локальной сети является возможность подключения к глобальной сети всех компьютеров через один из них, имеющий в неё выход. Этот компьютер выполняет функцию шлюза — устройства, обеспечивающего соединение двух сетей: локальной и глобальной.

Ответы на кроссворд:

По горизонтали: 2.Кибер. 4.Телеконференция. 6.Бод. 10.Адрес. 11.Аплет. 13.Вебкамера. 14.Рикошет. 16.Ссылка. 19.Модем.

По вертикали: 1.Гипертекст. 2.Гиперссылка. 4.Баннер. 5.Мультимедиа. 7.Интернет. 8. Чат. 9.Браузер. 20.Портал. 12.Хакер. 15.Канал. 17.Спам.18.Сервер.

Сетевое расположение IP-адресов

Уникальные IP-адреса, которые назначаются специальными организациями (например, Интернет-провайдером), называются внешними, белыми или публичными. Публичные IP-адреса применяются для получения доступа к Интернету и осуществления взаимодействия с другими узлами через публичную сеть. Устройство с внешним IP-адресом видно другим пользователям в Интернете.

Кроме того, существуют частные IP-адреса, именуемые также серыми или внутренними. Серые IP-адреса назначаются устройствам в локальной сети и не видны в Интернете. К примеру, можно представить дом, в котором к WI-FI роутеру подключено несколько устройств. Все они объединены в одну сеть и имеют серые IP-адреса.

Публичные IP-адреса	Частные IP-адреса
Глобальный (внешний) охват.	Местный (внутренний) охват.
Используются для соединений через Интернет за пределами частной сети.	Используется для связи с другими устройствами в частной сети.
Уникальный числовой код, не используемый другими устройствами.	Неуникальный числовой код, который может использоваться другими устройствами в других частных сетях.
Можно узнать по поисковому запросу типа: «Мой IP-адрес» («What is my IP»).	Можно найти во внутренних настройках устройства.
Назначаются интернет-провайдером.	Присваиваются маршрутизатором конкретному устройству.
Платные.	Бесплатные.
Может использоваться любое число, не входящее в диапазон частных IP-адресов.	10.0.0.0 — 10.255.255.255 172.16.0.0 — 172.31.255.255 192.168.0.0 — 192.168.255.255
Пример: 8.8.8.8.	Пример: 10.11.12.13

Уровни сетевой модели OSI и уровни TCP/IP

(OSI) Open System Interconnection — многоуровневая модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. Каждый из семи уровней предназначен для выполнения одного из этапов связи.

Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней, каждый последующий возводится над предыдущим.

Целью каждого уровня является предоставление неких сервисов для вышестоящих уровней. При этом от них скрываются детали реализации предоставляемого сервиса.

Протокол – формализованное правило, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах.

Протоколы, реализующие модель OSI никогда не применялись на практике, но имена и номера уровней используются по сей день.

1. Физический.
2. Канальный.
3. Сетевой.
4. Транспортный.
5. Сеансовый.
6. Представления.
7. Прикладной.

Для лучшего понимания приведу пример. Вы открываете страницу сайта в интернете. Что происходит?

Браузер (прикладной уровень) формирует запрос по протоколу HTTP (уровень представлений и сеансовый уровень), формируются пакеты, передаваемые на порт 80 (транспортный уровень), на IP адрес сервера (сетевой уровень). Эти пакеты передаются по сетевой карте компьютера в сеть (канальный и физический уровень).

Уровни OSI — краткий обзор

Физический уровень. Если коротко и просто, то на физическом уровне данные передаются в виде сигналов. Если передается число 1, то задача уровня передать число 1, если 0, то передать 0. Простейшее сравнение — связать два пластиковых стаканчика ниткой и говорить в них. Нитка передает вибрацию физически.

Канальный уровень. Канальный уровень это технология каким образом будут связаны узлы (передающий и принимающий), тут вспоминает топологию сетей: кольцо, шина, дерево. Данный уровень определяет порядок взаимодействия между большим количеством узлов.

Сетевой уровень. Объединяет несколько сетей канального уровня в одну сеть. Есть, например, у нас кольцо, дерево и шина, задача сетевого уровня объединить их в одну сеть, а именно — ввести общую адресацию. На этом уровне определяются правила передачи информации:

1. Сетевые протоколы (IPv4 и IPv6).
2. Протоколы маршрутизации и построения маршрутов.

Транспортный уровень обеспечивает надежность при передачи информации. Он контролирует отправку пакетов. Если пакет отправлен, то должно придти (на компьютер который отправлял пакет) уведомление об успешной доставке пакета. Если уведомление об успешной доставке не поступило то нужно отправить пакет еще раз. Например TCP и UDP.

Сеансовый уровень. Отвечает за управление сеансами связи. Производит отслеживание: кто, в какой момент и куда передает информацию. На этом уровне происходит синхронизация передачи данных.

Уровень представления. Уровень обеспечивает «общий язык» между узлами. Благодаря ему если мы передаем файл с расширением .doc, то все узлы понимают что это документ Word, а не музыка. На этом уровне к передаваемым пакетам данных добавляется потоковое шифрование.

Прикладной уровень. Осуществляет взаимодействие приложения (например браузера) с сетью.

Уровни TCP/IP

Набор протоколов TSP/IP основан на собственной модели, которая базируется на модели OSI.

• Прикладной, представления, сеансовый = Прикладной.
• Транспортный = Транспортный.
• Сетевой = Интернет.
• Канальный, физический = Сетевой интерфейс.

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса (называют уровнем 2 или канальным уровнем) описывает стандартный метод связи между устройствами которые находятся в одном сегменте сети.

Сегмент сети — часть сети состоящая из сетевых интерфейсов, отделенных только кабелями, коммутаторами, концентраторами и беспроводными точками доступа.

Этот уровень предназначен для связи расположенных недалеко сетевых интерфейсов, которые определяются по фиксированным аппаратным адресам (например MAC-адресам).

Уровень сетевого интерфейса так же определяет физические требования для обмена сигналами интерфейсов, кабелей, концентраторов, коммутаторов и точек доступа. Это подмножество называют физическим уровнем (OSI), или уровнем 1.

Например, интерфейсы первого уровня это Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) и Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Немного о Ethernet на примере кадра web-страницы

Пакеты Ethernet называют кадрами. Первая строка кадра состоит из слова Frame. Эта строка содержит общую информацию о кадре.

Далее в кадре располагается заголовок — Ethernet.

После заголовка кадра идет заголовок протокола IPv4, TCP и HTTP.

В конце идет заголовок HTTP с запросом GET (GET — один из вариантов запроса к веб-серверу).

Таким образом цель кадра — запрос содержимого веб-страницы которая находится на удаленном сервере.

В полном заголовке Ethernet есть такие значения как DestinationAddress и SourceAddress которые содержат MAC-адреса сетевых интерфейсов.

DestinationAddress показывает MAC шлюза в локальной сети, а не веб-сервера, так как протоколы 2-го уровня «не видят» дальше локальной сети.

Поле EthernetType указывает на следующий протокол более высокого уровня в кадре (IPv4).

Коммутаторы считывают адреса устройств локальной сети и ограничивают распространение сетевого трафика только этими адресами. Поэтому коммутаторы работают на уровне 2.

Уровень Интернета

Уровень интернета называют сетевым уровнем или уровнем 3. Он описывает схему адресации которая позволяет взаимодействовать устройствам в разных сетевых сегментах.

На уровне интернета преимущественно работает протокол IP, работающие на уровне 3 устройства — маршрутизаторы. Маршрутизатор читает адрес назначения пакета, а затем перенаправляет сообщение по соответствующему пути в пункт назначения. Подробнее о маршрутизации вы можете почитать в статье маршрутизация в windows.

Если адрес в пакете относится к локальной сети или является широковещательным адресом в локальной сети, то по умолчанию такой пакет просто отбрасывается. Поэтому говорят, что маршрутизаторы блокируют широковещание.

Стек TCP/IP реализован корпорацией Microsoft ну уровне интернета (3). Изначально на этом уровне использовался только один протокол IPv4, позже появился протокол IPv6.

Протокол версии 4 отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между узлами в десятках сегментах сети. IPv4 использует 32 разрядные адреса. 32 разрядные адреса имеют довольно ограниченное пространство, в связи с этим возникает дефицит адресов.

Протокол версии 6 использует 128 разрядные адреса. Поэтому он может определить намного больше адресов. В интернете не все маршрутизаторы поддерживают IPv6. Для поддержки IPv6 в интернете используются туннельные протоколы.

В Windows по умолчанию включены обе версии протоколов.

Транспортный уровень

Транспортный уровень модели TCP/IP представляет метод отправки и получения данных устройствами. Так же он создает отметку о предназначении данных для определенного приложения. В TCP/IP входят два протокола транспортного уровня:

1. Протокол TCP. Протокол принимает данные у приложения и обрабатывает их как поток байт.Байты группируются, нумеруются и доставляются на сетевой хост. Получатель подтверждает получение этих данных. Если подтверждение не получено, то отправитель отправляет данные заново.
2. Протокол UDP.Этот протокол не предусматривает гарантию и подтверждение доставки данных. Если вам необходимо надежное подключение, то стоит использовать протокол TCP.

Прикладной уровень

Прикладной уровень — это этап связи на котором сетевые сервисы стандартизированы. Многие знают протоколы прикладного уровня: POP3, HTTP, Telnet, FTP и другие. Как правило программы работающие с этими протоколами имеют дружественный, интуитивно-понятный интерфейс.
Изучив этот материал вы изучили основы компьютерных сетей.

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Сетевые службы и приложения

Предоставление пользователям общий доступ к определенному типу ресурсов, например, к файлам, называют также предоставлением сервиса (в этом случае файлового сервиса). Конечно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых сервисов для своих пользователей — файловый сервис, сервис печати, сервис электронной почты, сервис удаленного доступа и т. п. Программы, реализующие сетевые сервисы, относятся к классу распределенных программ.

Однако в сети могут выполняться и распределенные пользовательские приложения. Распределенный приложение также состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет какую-то определенную законченную работу по решению прикладной задачи. Например, одна часть приложения, выполняемый на компьютере пользователя, может поддерживать специализированный графический интерфейс, вторая — работать на мощном выделенном компьютере и заниматься статистической обработкой введенных пользователем данных, третья — заносить полученные результаты в базу данных на компьютере с установленной стандартной СУБД. Распределенные приложения полного мере используют потенциальные возможности распределенной обработки, предоставляемых вычислительной сетью, и поэтому часто называются сетевыми приложениями.

Не всякий приложение, выполняемое в сети, является распределенным. Значительная часть истории локальных сетей связана именно с использованием обычных нераспределенных приложений. Рассмотрим, например, как происходила работа пользователя с известной в свое время СУБД dBase. Файлы базы данных, с которыми работали все пользователи сети, располагались на файловом сервере. Сама же СУБД хранилась на каждом клиентском компьютере в виде единого программного модуля. Программа dBase была рассчитана только на обработку данных, расположенных на том же компьютере, что и сама программа. Пользователь запускал dBase на своем компьютере и программа искала данные на локальном диске, совершенно не принимая во внимание существование сети. Чтобы обрабатывать с помощью dBase данные, расположенные на удаленном компьютере, пользователь обращался к услугам файловой службы, доставляла данные с сервера на клиентский компьютер и создавала для СУБД эффект их локального хранения.

Большинство приложений, используемых в локальных сетях в середине 80-х годов, были обычными нераспределенными приложениями. И это понятно: они были написаны для автономных компьютеров, а потом просто были перенесены в сетевую среду. Создание же распределенных приложений, хотя и сулило много преимуществ (снижение сетевого трафика, специализация компьютеров), оказалось делом совсем не простым. Нужно было решать множество дополнительных проблем: на сколько частей разбить приложение, какие функции возложить на каждую часть, как организовать взаимодействие этих частей, чтобы в случае сбоев и отказов оставшиеся, корректно завершали работу и т. д.

Исчерпание IP-адресов

Достаточно давно есть проблема исчерпание IP адресов. Длина IP адреса 32 бита это означает, что максимальный число IP адресов чуть больше, чем 4 млрд, и этого было достаточно когда проектировались сети TCP/IP, но сейчас из за того что Интернет получил такое большое распространение, 4 млрд IP адресов для всего мира оказалось недостаточно. Сейчас почти сейчас IPv4 адреса уже распределены, если вы захотите подключиться к интернету и получить адрес IPv4 то вряд ли вы это сможете сделать.

p, blockquote 53,0,0,0,0 —>

Как можно решить проблему исчерпания ip адресов

1. Фундоментальное решение это использовать протокол IPv6, где длина IP адреса 16 байт, при такой длине существуют достаточно количество адресов, для того чтобы обеспечить весь мир.
2. Временная технология Network Address Translation (NAT), при этом вы строите сеть в которой используете частные адреса, в этой сети может быть большое количество компьютеров, а для того чтобы подключиться к Интернет вам нужен всего лишь один внешний IP адрес.

Производительность.

Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.

При выборе сетевой операционной системы необходимо учитывать:

• совместимость оборудования;
• тип сетевого носителя;
• размер сети;
• сетевую топологию;
• требования к серверу;
• операционные системы на клиентах и серверах;
• сетевая файловая система;
• соглашения об именах в сети;
• организация сетевых устройств хранения.

В настоящее время наибольшее распространение получили две основные сетевые ОС — UNIX и Windows .
ОC UNIX применяют преимущественно в крупных корпоративных сетях, поскольку эта система характеризуется высокой надежностью, возможностью легкого масштабирования сети. В Unix имеется ряд команд и поддерживающих их программ для работы в сети.

Во-первых, это команды ftp, telnet, реализующие файловый обмен и эмуляцию удаленного узла на базе протоколов TCP/IP. Во-вторых, протокол, команды и программы UUCP, разработанные с ориентацией на асинхронную модемную связь по телефонным линиям между удаленными Unix-узлами в корпоративных и территориальных сетях.

ОС Windows Server обеспечивает работу в сетях “клиент/сервер”. Windows обычно применяют в средних по масштабам сетях.