Информационные сети Лекция 1. Организация сети. Эталонная модель OSI. - презентация

1 Информационные сети Лекция 1. Организация сети. Эталонная модель OSI.

2 Понятие сети Сеть (network) – группа компьютеров, принтеров, маршрутизаторов, сетевых устройств, которые обмениваются информацией через некоторую среду передачи данных. Локальные сети (Local Area Networks) – позволяют объединить информационные ресурсы предприятия (файлы, принтеры, БД) для повышения эффективности применения вычислительной техники. Городские сети (Metropolitan Area Networks) – позволяют организовать обмен данными между отдельными компьютерами и сетями отдельного региона, города. Глобальные сети (Wide Area Networks) – позволяют обмениваться данными между отдельными сетями предприятий, удаленными на значительные расстояния.

3 Организация сети Организацией сети называется обеспечение взаимодействия между рабочими станциями, периферийным оборудованием и другими устройствами. Важной задачей является согласование различных типов компьютеров (Macintosh, IBM-совместимые, мэйнфреймы). Для обеспечения совместимости обмена данными используются сетевые протоколы – формальное описание набора правил о том, как устройства выполняют обмен информацией.

4 Преимущества сетевых технологий Первые вычислительные системы представляли собой автономные системы. Для повышения эффективности использования компьютерных систем используется их объединение в вычислительную сеть. Такой подход позволяет: Устранить дублирование оборудование и ресурсов; Обеспечить эффективный обмен данными между устройствами; Обеспечить разделение процессов хранения и обработки информации.

5 Локальные сети Локальные сети служат для объединения рабочих станций, периферийных устройств, терминалов и других устройств. Характерные особенности локальной сети: Ограниченные географические пределы; Обеспечение пользователям доступа к среде с высокой пропускной способностью; Постоянное подключение к локальным сервисам; Физическое соединение рядом стоящих устройств.

6 Глобальные сети Глобальные сети служат для объединения локальных сетей и обеспечивают связь между компьютерами, находящимися в локальных сетях. Глобальные сети охватывают значительные географические пространства и обеспечивают возможность связать устройства на большом удалении друг от друга.

7 Сетевые стандарты Для решения проблемы совместимости различных систем Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) в 1984 году выпустила эталонную модель взаимодействия открытых систем (OSI). Эталонная модель OSI является основной архитектурной моделью взаимодействия между компьютерами.

8 Модель взаимодействия открытых систем (OSI) Эталонная модель OSI – концептуальная схема сети, определяющая сетевые функции, реализуемые на каждом уровне. Эталонная модель OSI делит задачу перемещения информации между компьютерами через сетевую среду на семь подзадач. Разделение на уровни называется иерархическим представлением.

9 Семь уровней эталонной модели OSI 7 Уровень приложений Сетевые процессы с прикладными программами 6 Уровень представлений Представление данных 5 Сеансовый уровень Связь между хостами 4 Транспортный уровень Связь между конечными устройствами 3 Сетевой уровень Адрес и маршрутизация 2 Канальный уровень Доступ к среде передачи данных 1 Физический уровень Двоичная передача

10 Модель OSI Нижние уровни (с 1 по 3) модели OSI управляют физической доставкой сообщений и их называют уровнями среды передачи данных (media layers). Верхние уровни (с 4 по 7) модели OSI призваны обеспечить точную доставку данных между компьютерами в сети и их называют уровнями хост-машины (host layers). Модель OSI не является схемой реализации сети, она только определяет функции каждого уровня.

11 Цель разработки эталонной модели Деление функциональных задач сети на семь уровней в рамках модели OSI обеспечивает следующие преимущества: Делит аспекты межсетевого взаимодействия на ряд менее сложных элементов; Определяет стандартные интерфейсы для автоматического интегрирования в систему новых устройств и обеспечения совместимости сетевых продуктов разных поставщиков; Позволяет закладывать в различные модульные функции межсетевого взаимодействия симметрию; Изменения в одной области не требует изменений в других областях; Делит сложную межсетевую структуру на дискретные, более простые для изучения подмножества операций.

12 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 7 (уровень приложений) Уровень приложений – самый близкий к пользователю уровень модели OSI. Данный уровень не предоставляет услуги другим уровням, а только обслуживает прикладные процессы вне пределов модели OSI. Уровень приложений идентифицирует и устанавливает доступность предлагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает договоренности о процедурах восстановления после ошибок и контроля целостности данных.

13 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 6 (уровень представлений) Уровень представлений отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из уровня приложений одной системы, была читаемой для уровня приложений другой системы. При необходимости уровень представлений преобразовывает форматы данных путем использования общего формата представления информации.

14 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 5 (сеансовый) Сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия приложений. Сеансы включают диалог между двумя или более объектами представления. Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами уровня представлений и управляет обменом информации между ними. Сеансовый уровень обеспечивает класс услуг и средства формирования отчетов для формирования отчетов об особых ситуациях.

15 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 4 (транспортный) Транспортный уровень сегментирует и повторно собирает данные в один поток. Транспортный уровень обеспечивает транспортировку данных, изолируя верхние уровни от деталей ее реализации. Транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действий виртуальных каналов, обнаружения и устранения неисправностей транспортировки, а также управления информационным потоком.

16 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 3 (сетевой) Сетевой уровень – комплексный уровень, обеспечивающий соединение и выбор маршрута между конечными системами, которые могут располагаться географически в разных сетях. Уровень 2 (канальный) Канальный уровень обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Канальный уровень решает вопросы физической адресации, топологии сети, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки кадров, а также управления потоком данных.

17 Семь уровней эталонной модели OSI Уровень 1 (физический) Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активизации, поддержания и деактивизации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, временные параметры изменения напряжений, скорости физической передачи данных и т.п.

18 Одноранговая модель взаимодействия Многоуровневая модель OSI исключает прямую связь между равными по положению уровнями в разных компьютерных системах. Каждый уровень решает свои задачи. Для выполнения своих задач, он должен общаться с соответствующим уровнем в другой системе. Обмен сообщениями (блоками данных протокола – protocol data units, PDU) осуществляется с помощью протокола соответствующего уровня. Обмен данными достигается за счет использования услуг уровней, лежащих на более низких уровнях.

19 Инкапсуляция данных Информация, посланная в сеть, называется данными или пакетами данных. Если один компьютер (источник) посылает данные другому компьютеру (получателю), то данные должны быть собраны в пакет в процессе инкапсуляции. Каждый уровень эталонной модели зависит от услуг нижележащего уровня. Нижний уровень при помощи инкапсуляции помещает блок PDU, полученный от верхнего уровня, в свое поле данных. Затем добавляются заголовки и трейлеры, необходимые уровню для реализации своей функции.

20 Инкапсуляция данных Процесс передачи данных может быть схематично представлен следующим образом: Формирование данных. Упаковка данных для сквозной транспортировки. Добавление сетевого адреса в заголовок. Добавление локального адреса в канальный заголовок. Преобразование в последовательность битов для передачи. Данные Заголовок сетевого уровня Данные Заголовок кадра Заголовок сетевого уровня Данные Трейлер кадра

21 Взаимодействие в сети Каждый уровень на одном абоненте работает так, как будто он имеет прямую связь с соответствующим уровнем другого абонента. Между одноименными уровнями абонентов сети существует виртуальная (логическая) связь, например, между прикладными уровнями взаимодействующих по сети абонентов. Реальную физическую связь (кабель, радиоканал) абоненты одной сети имеют только на самом нижнем, первом, физическом уровне. В передающем абоненте информация проходит все уровни, начиная с верхнего и заканчивая нижним. В принимающем абоненте полученная информация совершает обратный путь: от нижнего уровня к верхнему.

22 Модель управления сети ISO Модель управления сети ISO включает в себя 5 концептуальных областей: Управление эффективностью Управление конфигурацией Управление учетом использования ресурсов Управление неисправностями Управление защитой данных

23 Управление эффективностью Цель управления эффективностью – измерение и обеспечение различных аспектов эффективности сети для обеспечения приемлемого уровня межсетевого взаимодействия. Управление включает несколько этапов: Сбор информации; Анализ информации для определения нормальных уровней; Определение порогов эффективности для каждого параметра сети, влияющего на эффективность.

24 Управление конфигурацией Цель управления конфигурациями – контроль за информацией о сетевой и системной конфигурации. Такой контроль позволяет отслеживать и управлять воздействием на работу сети аппаратных и программных элементов

25 Управление учетом использования ресурсов Цель управления учетом использования ресурсов – измерение параметров использования сети, чтобы можно было соответствующим образом регулировать ее использование индивидуальным или групповым пользователям. Такое регулирование позволяет минимизировать число проблем в сети и максимизировать доступность сети для всех пользователей.

26 Управление неисправностями Цель управления неисправностями – выявить, уведомить пользователей и автоматически устранить проблемы в сети. Управление неисправностями включает: Определение симптомов проблемы (триггеры); Изолирование проблемы; Устранение проблемы; Проверка устранения неисправности на всех важных подсистемах; Регистрация обнаружения проблемы и ее решения.

27 Управление защитой данных Цель управления защитой данных – контроль доступа к сетевым ресурсам в соответствии с принятой политикой безопасности. Подсистемы управления защитой данных выполняют следующие функции: Идентификация защищаемых ресурсов сети; Определение матриц доступа между сетевыми ресурсами и пользователями; Контроль доступа к ресурсам сети; Регистрация попыток нарушения прав доступа к ресурсам.

28 Литература В. Амато. Основы организации сетей Cisco. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Основы сетей передачи данных. Ю.В. Новиков, С.В. Кондратенко. Основы локальных сетей.