Сети и системы передачи информации Агапов Михаил Николаевич, к.ф.-м.н., доцент. Алтайского государственного технического университета

Основные источники информации Информация производителей оборудования связи – например, издательство CiscoPress Действующие стандарты в области связи и телекоммуникаций – например, RFC (Request for Comments), рекомендации ITU-T (International Telecomm Unity, ранее - Международный консультат. комитет по телефонной и телеграфной связи - CCITT) Сайт ru.wikipedia.org и аналогичные Пересказы оригинальной информации в учебных курсах

Разная литература Семенов Ю.В. - Проектирование сетей связи следующего поколения (2005)

Электронный учебник GSM.GSM.chm Об авторе Данный электронный учебник разработан в качестве дипломного проекта на кафедре ТС и ВС по специальности средства связи с подвижными объектами. Разработчик: Кольтюгин Игорь Ильич. Руководитель проекта : Лапова Светлана Геннадиевна. Новосибирск 2001г.

Содержание: * Что делает система DNS, как она работает и когда ее требуется применять. * Как найти свое место в пространстве имен сети Интернет. * Установка и настройка DNS-серверов. * Использование MX-записей для маршрутизации электронной почты. * Настройка клиентов на использование определенных DNS-серверов. * Деление доменов на поддомены. * Обеспечение безопасности DNS-сервера: ограничение доступа к серверу, предотвращение не-санкционированной передачи зон, борьба с серверами-самозванцами и т.д. * Расширения безопасности DNS (DNSSEC) и транзакционные подписи (TSIG). * Отображение одного имени в несколько адресов с целью распределения нагрузки. * Динамические обновления, асинхронные уведомления об изменениях зоны, а также пошаговая передача зон. * Разрешение проблем: использование nslookup и dig, чтение отладочной диагностики, распространенные проблемы. * Программирование DNS при помощи библиотеки DNS-клиента и модуля Net::DNS языка Perl. Название: DNS и BIND (5-е издание) Автор: Крикет Ли, Пол Альбитц Год : 2008 Страниц:709 Формат: pdf Качество: хорошее Язык: русский /перев.с англ./ Размер: Мб

Классификация и характеристики телекоммуникационных сетей. В зависимости от вида передаваемых данных телекоммуникационные сети делятся на: - аналоговые сети; - цифровые сети. К современным телекоммуникационным сетям предъявляются два основных требования: - интеграция - возможность передачи в сети данных разных типов (неоднородного трафика), предъявляющих разные требования к качеству передачи; - высокие скорости передачи за счет использования широкополосных каналов связи (построения широкополосных сетей передачи данных). В зависимости от назначения в структуре современных телекоммуникационных сетей выделяют несколько уровней иерархии (рис. 2.58): - абонентские сети (А), представляющие собой домашние, офисные и корпоративные сети на основе LAN или WAN; - сети доступа (Д), объединяющие потоки от нескольких абонентских сетей в единый поток, направляемый в магистральную сеть; - магистральная сеть (M), представляющая собой высокоскоростную широкополосную сеть на основе первичных транспортных сетей (волоконно-оптических, спутниковых и т.д.).

Классификация и характеристики телекоммуникационных сетей (продолжение) По территориальной распространенности PAN (Personal Area Network) персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. PAN LAN (Local Area Network) локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. LAN CAN (Campus Area Network кампусная сеть) объединяет локальные сети близко расположенных зданий. CAN MAN (Metropolitan Area Network) городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей. MAN WAN (Wide Area Network) глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей. WAN Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Классификация и характеристики телекоммуникационных сетей (продолжение) По типу функционального взаимодействия Клиент-сервер Смешанная сеть Одноранговая сеть Многоранговые сети По типу среды передачи Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)телефонный проводкоаксиальный кабельвитая параволоконно-оптический кабель Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне) Беспроводныерадиоволнам

Классификация и характеристики телекоммуникационных сетей (продолжение) По типу сетевой топологии Шина Кольцо Двойное кольцо Звезда Ячеистая Решётка Дерево Fat Tree По функциональному назначению Сети хранения данных Серверные фермы Сети управления процессом Сети SOHO, домовые сети Сети SOHOдомовые сети

Классификация и характеристики телекоммуникационных сетей (продолжение) По скорости передач низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с); По сетевым операционным системам На основе WindowsWindows На основе UNIXUNIX На основе NetWareNetWare На основе CiscoCisco По необходимости поддержания постоянного соединения Пакетная сеть, например Фидонет и UUCPФидонетUUCP Онлайновая сеть, например Интернет и GSMИнтернетGSM

Коммутация сообщений, каналов и пакетов. Коммутация сообщений=телеграф Коммутация каналов=телефония Коммутация пакетов=сети передачи данных Принципы коммутации

Модель OSI и существующие сетевые технологии. open systems interconnection базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г) абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.эталонная модельсетевая модельсетевых протоколовкомпьютерную сетьсетевого оборудованияпрограммного обеспечения В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.TCP/IP

Уровни модели OSI Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей. Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом в пакеты (датаграммы), на транспортном в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи кадр, пакет, датаграмма считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней. К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Физический уровень Физический уровень (англ. physical layer) нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.англ.методами кодирования цифровых сигналов На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.концентраторыповторители Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.V.35RS-232RS-485RJ-11RJ-45AUIBNC определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных: тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.), тип модуляции сигнала, сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

Канальный уровень Канальный уровень (англ. data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.англ.кадры Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (англ. logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.IEEE 802MACангл.LLCангл. На этом уровне работают коммутаторы, мосты и другие устройства. Говорят, что эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).коммутаторымосты Протоколы канального уровня: ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, D channel (LAPD), IEEE wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, obsolete), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25.ARCnetATMController Area NetworkEconetEthernet Ethernet Automatic Protection SwitchingFiber Distributed Data InterfaceFrame RelayHigh-Level Data Link ControlIEEE 802.2Link Access Procedures, D channelIEEE wireless LANLocalTalk Multiprotocol Label SwitchingPoint-to-Point ProtocolPoint-to-Point Protocol over EthernetSerial Line Internet ProtocolStarLanToken ringUnidirectional Link Detectionx.25 В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.драйвероперационных системахODINDISUDI

Сетевой уровень Сетевой уровень (англ. network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.англ. Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).маршрутизаторы Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации - RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First)Internet ProtocolInternetwork Packet ExchangeInternet Protocol SecurityRouting Information ProtocolOpen Shortest Path First

Транспортный уровень Транспортный уровень (англ. transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы, и не исключает возможности потери пакета целиком, или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетов данных; TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.англ.UDPTCP Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).AppleTalk Transaction ProtocolCyclic UDPDatagram Congestion Control ProtocolFiber Channel ProtocolIL ProtocolNetBIOS Frames protocolNetWare Core ProtocolStream Control Transmission ProtocolSequenced Packet ExchangeStructured Stream TransportTransmission Control ProtocolUser Datagram Protocol

Сеансовый уровень отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.сеанса связи Сеансы передачи составляются из запросов и ответов, которые осуществляются между приложениями. Службы сеансового уровня обычно используются в средах приложений, в которых требуется использование удалённого вызова процедур.удалённого вызова процедур Примером протоколов сеансового уровня является протокол сеансового уровня стека протоколов OSI, который известен как X.235 или ISO В случае потери соединения этот протокол может попытаться его восстановить. Если соединение не используется длительное время, то протокол сеансового уровня может его закрыть и открыть заново. Он позволяет производить передачу в дуплексном или в полудуплексном режимах и обеспечивает наличие контрольных точек в потоке обмена сообщениямистека протоколов OSIX.235ISO 8327дуплексномполудуплексном режимах В эталонной модели DOD (TCP/IP) отсутствует рассмотрение затронутых в модели OSI вопросов применения семантики транспортного протокола и поэтому сеансовый уровень не рассматривается. Управление сеансами OSI в соединении с типичными транспортными протоколами (TCP, SCTP) содержится в протоколах транспортного уровня или же в противном случае затрагивает область протоколов прикладного уровня. Слои модели DOD являются описаниями рамок функционирования (приложение, соединение хост-хост, сеть, связь), но не подробными предписаниями в отношении способа функционирования или семантики данных.эталонной модели DOD (TCP/IP)транспортного уровня

Представительский уровень Представительный уровень (уровень представления; англ. presentation layer) обеспечивает преобразование протоколов и шифрование/дешифрование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.англ. Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой. Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке. Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мейнфрейм компании IBM, а другая американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.EBCDICмейнфреймIBMASCII Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети. Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами.PICT

Прикладной уровень Прикладной уровень (уровень приложений; англ. application layer) верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:англ. позволяет приложениям использовать сетевые службы: – удалённый доступ к файлам и базам данных, – пересылка электронной почты; отвечает за передачу служебной информации; предоставляет приложениям информацию об ошибках; формирует запросы к уровню представления. Протоколы прикладного уровня: RDP, HTTP, SMTP, SNMP, POP3, FTP, XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET.RDPHTTPSMTPSNMP POP3FTPXMPPOSCARModbusSIPTELNET

Передача данных в модели OSI

Структура и организация связи в Российской Федерации 1 этап – СССР. Почта, телефон, телеграф. Министерство связи. 2 этап – г. Региональные операторы электросвязи, Ростелеком, Сотовые операторы, Связьинвест. 3 этап – Федеральные округа, вертикаль власти, укрупнение операторов связи. 4 этап – Ростелеком.

действующее законодательство в области связи Первый закон «О связи» был принят в России в 1995 г. Второй закон на данную тему был утвержден в 2003 Статья 1. Цели настоящего Федерального закона [Федеральный закон "О связи"][Глава 1][Статья 1] [Федеральный закон "О связи"][Глава 1][Статья 1] Целями настоящего Федерального закона являются: создание условий для оказания услуг связи на всей территории Российской Федерации; содействие внедрению перспективных технологий и стандартов; защита интересов пользователей услугами связи и осуществляющих деятельность в области связи хозяйствующих субъектов; обеспечение эффективной и добросовестной конкуренции на рынке услуг связи; создание условий для развития российской инфраструктуры связи, обеспечения ее интеграции с международными сетями связи; обеспечение централизованного управления российскими радиочастотным ресурсом, в том числе орбитально-частотным, и ресурсом нумерации; создание условий для обеспечения потребностей в связи для нужд органов государственной власти, нужд обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка.

Статья 2. Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе оператор связи - юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, оказывающие услуги связи на основании соответствующей лицензии; Статья 3. Сфера действия настоящего Федерального закона [Федеральный закон "О связи"][Глава 1][Статья 3] [Федеральный закон "О связи"][Глава 1][Статья 3] 1. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения, связанные с созданием и эксплуатацией всех сетей связи и сооружений связи, использованием радиочастотного спектра, оказанием услуг электросвязи и почтовой связи на территории Российской Федерации и на находящихся под юрисдикцией Российской Федерации территориях. 2. В отношении операторов связи, осуществляющих свою деятельность за пределами Российской Федерации в соответствии с правом иностранных государств, настоящий Федеральный закон применяется только в части регулирования порядка выполнения работ и оказания ими услуг связи на находящихся под юрисдикцией Российской Федерации территориях. 3. Отношения в области связи, не урегулированные настоящим Федеральным законом, регулируются другими федеральными законами и иными нормативными правовыми актами Российской Федерации в области связи.