Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

на тему: "Современные информационные сети"

Содержание

• Аннотация
• Введение
• 1. Виды информационных сетей
• 2. Межсетевое взаимодействие
• 3. Цифровые сети ISDN с интеграцией услуг
• 4. Сети беспроводного доступа
• 5. Протокол Х.25
• 6. Протокол канального уровня Ethernet
• 7. Протокол сетевого уровня IP
• 8. Протокол транспортного уровня UDP
• 9. Сети широкополосного доступа
• 10. Принципы построения виртуальных сетей
• 11. Проблемы управления виртуальными сетями
• Библиографический список


Аннотация

УДК 004.9

Универсальная Десятичная Классификация (УДК) является самой распространенной на данное время и используется для систематизации литературы. Для данного курсового проекта УДК "расшифровывается" следующим образом:

00 - наука в целом;

004 - информационные технологии. Компьютерные технологи. Теория вычислительных машин и систем;

004.9 - Прикладные информационные (компьютерные) технологии.

Современные информационные сети: пояснительная записка содержит 27 страниц без приложений, 2 источника.

Использованы условные сокращения и обозначения.

FCC - Федеральная Комиссия по связи,

ITY - Международный Союз по Телекоммуникации,

ISDN - Integrated Services Digital Network,

TDM - Time Division Multiplexing,

Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT),

Индивидуальная передача (Unicast),

Групповая передача (Multicast),

Широковещательная передача (Broadcast),

UDP (англ. User Datagram Protoco),

VPN (англ. Virtual Private Network),

PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol.

Проведено аналитическое исследование, Исходные данные взяты из сети Internet. Даны основные понятия, использованные при работе.

1. Виды информационных сетей

Информационная сеть - совокупность устройств для сбора, обработки, хранения и передачи данных URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page117..

Классическая структура информационной сети состоит из двух основных компонентов: оконечных систем и связывающей их сети передачи данных. Оконечные системы могут выполнять функции серверов или клиентов. Кроме этого в сети работает одна либо несколько административных систем. Последние предназначены для управления функционированием информационной сети и поэтому часто называются центрами управления сетью. Все указанные системы являются объектами сетевого управления.

Информационную сеть, которая объединяет открытые системы, принято также называть открытой информационной сетью. На базе одной физической сети можно также создать группу виртуальных сетей. Важной характеристикой является производительность сети. Характер функционирования информационной сети определяется с помощью анализаторов сети.

Сеть, в которой работают системы различных типов, именуют гетерогенной сетью.

Сеть с системами одного и того же типа называют гомогенной сетью.

Люди, взаимодействующие с информационной сетью, именуются ее пользователями либо абонентами. В сети по мере надобности создаются закрытые группы пользователей. В зависимости от расстояния между оконечными системами, информационные сети подразделяются на несколько видов: глобальная сеть, (сеть, соединяющая оконечные системы, расположенные на разных континентах) региональная сеть, (сеть, оконечные системы которой находятся в различных географических точках. Региональная сеть по своим размерам занимает промежуточное положение между глобальной сетью и локальной сетью.

Характерной ее особенностью часто является применение протяженных широкополосных каналов, большого числа узлов коммутации или спутников связи. Рассматриваемая сеть использует разнообразные типы каналов локальная сеть. Благодаря интеграции рассмотренных видов создаются смешанные сети.

Информационные сети называют сетями общего пользования, если их абонентами могут стать любые лица. Выделяют наземные сети и спутниковые сети. В соответствии с используемой моделью, сети используют архитектуру клиент-сервер. Примером первой является системная сетевая архитектура. Ко второй относятся сети NetWare. Третью представляет базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем.

Важное значение в работе сети имеет ее информационное обеспечение. Информационную сеть, содержащую один, либо группу серверов называют серверной сетью. Большинство информационных сетей являются универсальными. Между тем, существует и немало специализированных сетей. К ним относятся: сети библиотек, банковские сети.

Создаются защищенные сети. Развитие сетей привело к появлению сетевого сообщества. Любая информационная сеть характеризуется предоставляемыми ею информационными ресурсами. Этой задачей занимается сетевая администрация. Наряду с государственными, муниципальными предприятия и организации создают частные сети.

2. Межсетевое взаимодействие

При реализации взаимодействия URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page120. различными сетями во-первых происходит трансляция фреймов 1-го формата во фреймы другого формата.

Фрейм - это функциональный уровень, а пакет - это сетевой уровень.

Обычно для этой цели используется транслирующая мосты. Он анализирует адресную и управляющую инф поступающего сигнала транслирует его.

Инкапсуляция - используется, когда необходимо передавать информацию, содержащуюся в различных протоколах по одному протоколу. После определения порядка множественного взаимодействия определяется проект сети. На 1м этапе проектирования изучается бизнес требования организации, в интересах которых эта сеть проектируется. Иногда вместо простейших устройств используются более сложные. Далее выявляется следующий фактор: какие компьютеры располагаются в сети и где они расположены.

Какое программное обеспечение используется и какие сетевые ресурсы используются для этих приложений. Какие бизнес правила используются в организации. Как распределяются нагрузки в сети. Какие средства могут использоваться для поиска неисправностей. Возможности расширения в сети.

3. Цифровые сети ISDN с интеграцией услуг

Технология ISDN URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page121. появилась в 1984 году. Цифровая сеть с интегрированными услугами (ISDN - Integrated Services Digital Network) - система, в которой по телефонным каналам передаются только цифровые сигналы, в том числе и по абонентским линиям, т.е. конечный абонент передает данные непосредственно в цифровой форме. ISDN позволяет объединить передачу голоса, данных и изображения.

Интеграция разнородных трафиков ISDN выполняется, используя способ временного разделения (TDM - Time Division Multiplexing). ISDN использует цифровые каналы в режиме коммутации каналов. Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN можно использовать при передаче голоса и данных, для объединения удаленных ЛВС, для доступа к сети Internet и для различных видов трафика, в том числе мультимедийного. Оконечными устройствами в сети ISDN могут быть: цифровой телефонный аппарат, компьютер с ISDN-адаптером, видео и аудио оборудование.

Суть технологии ISDN, состоит в том, что различные устройства, например, телефоны, компьютеры, факсы и другие устройства, могут одновременно передавать и принимать цифровые сигналы после установления коммутируемого соединения с удаленным абонентом. Сети ISDN состоят из двух В-каналов, дополнительного D-канала и H-канала. В ISDN основной поток информации (голос и данные) передается по В-каналам.

Эти каналы коммутируются между парой абонентов с помощью информации, передаваемой по дополнительному каналу - D-каналу. H-канал - это канал высокоскоростной передачи данных со скоростями 384 кбит/с (канал H0), 1563 кбит/с (канал H11), 1920 кбит/с (канал H12). После коммутации каждый В-канал представляет собой две "трубы", пропускающие во встречных направлениях потоки битов со скоростью 64 кбит/с. Служебный канал - также двунаправленный, его пропускная способность может быть 16 или 64 кбит/с в зависимости от типа сервиса.

Скорость передачи данных в ISDN может быть: 64 кбит/с., 128 кбит/ с, а в широкополосных каналах связи до 155 Мбит/с. Через линии ISDN возможна передача данных с помощью технологий и протоколов глобальных сетей: Х.25, Frame Relay.

4. Сети беспроводного доступа

Первые сети беспроводного доступа использовались для подключения мобильных абонентов к ресурсам локальной сети. Первый стандартный Wi-FiURL: http://sergeigiv.siteedit.ru/page125. обеспечивал передачу данных на скоростях несколько десятков мегабит в сек., на расстоянии до 100 м. Система беспроводного доступа, обычно имеет в своём составе несколько точек доступа, к которым по радио каналам подключаются мобильные станции.

Точки доступа имеют прямое подключение к локальной сети и при необходимости могли обеспечить роуминг. По стандарту Wi-Fi мобильная станция могла работать в этой сети, в том случае она находится в зоне действия хотя бы одной точки доступа. Стандарт мобильных систем, описан в специфике IEEE 802.11.

В этой спецификации содержится 3 вида сетей Wi-Fi, под разделами А, В, G. А от 5,1-6,1 Ггц - 54 Мбит\сек. В от 2,3-2,55 Ггц - 11 Мбит\сек. G от 5,1-6,1 Ггц за счёт особого сигнала кодирования 54 Мбит\сек.

На основании стандарта IEEE 802.11 строились в основном радиомосты, т.к. информационная мощность передатчиков Wi-Fi состоит не более 100 млВатт, а использует дополнительные ретрансляторы и усилители, увеличивающие величину шума.

Из-за этого стандарт Wi-Fi не используется для построения мульти серверов сетей. Технология Wi-Fi послужила прообразом для специфик. Wi-Max, она описываются в стандарте IEEE 802.16. В Wi-Max имеются базовые станции, в которых подключены абонентские станции.

Они могут использоваться для организации тел. связи и передачи данных. В рамках стандарта разработано 5 вариантов формирования радиочастотного диапазона. Ширина пропускания одного абонентского канала может менять от 2-до 20 Мгц. При этом в Wi-Max были приняты новые алгоритмы кодирования сигнала - ортогональные.

Информационная частота Wi-Max состоит из 100 Мбит\сек. и среднее расстояние около 1 км. Режим приёма и передачи имеет 2 вида: - Временного разделённого канала, - Частотного разделения канала.

Основным недостатком сетей беспроводного доступа, является сильная зависимость скорости и надёжности передачи данных от состояния проводящей среды. Также необходимость получения разрешения, для использования этого вида связи.

5. Протокол Х.25

Протокол Х.25 является одним из старейших и ныне использующихся. В середине-конце 1970 гг. потребовался определенный набор протоколов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было ясно, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число абонентов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом направлении была группа протоколов, самым популярным из которых является Х.25.

Протокол Х.25 Джоунс Р. Теоpия пеpедачи данных. - М.: Hаука и техника, 1993. URL: http://www.osp.ru. (официально называемый CCITT Recommendation X.25 - "Рекомендация "Х.25 CCITT) был разработан компаниями общественных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не каким-то отдельным коммерческим предприятием. Поэтому спецификация разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность независимо от типа системы пользователя или изготовителя. Пользователи заключают контракты с общедоступными сетями передачи данных, чтобы пользоваться их сетями с коммутацией пакетов (PSN), и им предъявляется счет в зависимости от времени пользования PDN. Предлагаемые услуги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи (FCC).

Одним из уникальных свойств Х.25 является его международный характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из агентств Организации Объединенных Наций, называемое "Международный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответственный за передачу голоса и данных, называется Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT). Членами CCITT являются FCC, Европейские PTT, общедоступные сети передачи данных и множество компаний, занимающихся компьютерами и передачей данных. То, что Х.25 стал стандартом подлинно глобального значения, является прямым следствием присущих ему свойств.

Для связи локальной сети с сетью Х.25 используется мост или маршрутизатор. Доступ к сети осуществляется через арендуемую линию или линию с вызовом по номеру. В выделенных линиях обычно используют синхронную связь, что увеличивает пропускную способность. Скорость передачи составляет 19,2...64 кбит/с. Линии с вызовом по номеру используют асинхронные методы с применением модемов, которые имеют собственные средства коррекции ошибок. Скорость передачи зависит от скорости модема.

Сети с коммутацией пакетов Х.25 не обеспечивают качественную передачу критичного к задержкам трафика, так как в них отсутствуют механизмы обеспечения приоритетов каких-либо видов данных. Дело в том, что технология Х.25 предназначена для организации надежной передачи данных в условиях разветвленных территориально-распределенных сетей на базе низко и среднескоростных каналов невысокого качества. При этом обеспечивается достоверная и упорядоченная (за счет повторной передачи искаженных кадров) передача данных между каждой парой соседних узлов сети по всему маршруту следования пакета. В сетях с каналами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные по величине задержки передаваемых данных.

6. Протокол канального уровня Ethernet

Первый стандарт был принят институтом электротехников в конце 90 - х. Он принимался для 10 Мбит коксеальных сетей. В настоящее время используют второй вариант протокола, у которого полностью изменен заголовок.

От старого протокола остался только блок данных, теперь он прописан в ISO 8802.3. Основным отличием является наличие двухуровневого информационного взаимодействия. Информационное взаимодействие на этом уровне делится на MAC и LCC. Уровень МАС управляет доступом к среде передач. Уровень LCC управляет логическим каналом. На уровне МАС реализуются основные физические подключения к среде передач. Уровень LCC содержит основные функции управления логическим каналом. Протокол Ethernet URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page127. может осуществлять 3 режима передач данных:

1. Индивидуальная передача (Unicast),

2. Групповая передача (Multicast),

3. Широковещательная передача (Broadcast).

7. Протокол сетевого уровня IP

Наиболее распространенный протокол транспортного уровня является протокол IP. Он определяет структуру сетевого адреса. Протокол IP URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page143. (RFC 791) используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата.

В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе.

Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного уровня) сетевой модели OSI - например, TCP - которые IP используют в качестве транспорта. В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса.

Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам - A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация).

Протокол IP (Internet Protocol) - это основной протокол сетевого уровня, отвечающий за адресацию в составных сетях и передачу пакета между сетями. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, т. е. не гарантирует доставку пакетов до узла назначения. Обеспечением гарантий занимается протокол транспортного уровня TCP.

8. Протокол транспортного уровня UDP

UDP (англ. User Datagram Protocol - протокол пользовательских дата грамм) - это транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. Он является одним из самых простых протоколов транспортного уровня модели OSI. Его IP-идентификатор - 0x11. В отличие от TCP, UDPURL: http://sergeigiv.siteedit.ru/page145. не гарантирует доставку пакета, поэтому аббревиатуру иногда расшифровывают как Unreliable Datagram Protocol(протокол не надёжных дата грамм).

Это позволяет ему гораздо быстрее и эффективнее доставлять данные для приложений, которым требуется большая пропускная способность линий связи, либо требуется малое время доставки данных. Транспортный уровень Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений ("дошло ли сообщение до адресата?"), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом "ненадёжной" передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол TCP. UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка. И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое портом. Использование. Недостаточная надёжность протокола может выражаться как в потере отдельных пакетов, так и в их дублировании. UDP используется при передаче потокового видео, игр реального времени, а также некоторых других типов данных.

Ненадёжность протокола UDP надо понимать в том смысле, что в случаях влияния внешних факторов, приводящих к сбоям, протокол UDP не предусматривает стандартного механизма повторения передачи потерянных пакетов. В этом смысле он настолько же надежен, как и протокол ICMP. Если приложению требуется большая надёжность, то используется протокол TCP или SCTP, либо реализуется какой-нибудь свой нестандартный алгоритм повторения передач в зависимости от условий. UDP используется в следующих протоколах: DNS, TFTP, SNTP, NTP, NFS.

9. Сети широкополосного доступа

Первоначально сети широкополосного доступа используются для передачи кабельного телевидения. В первых образцах требуется аналоговый телевизионный сигнал, в формате аналогового телевизионного приёмника. Полоса пропуска для таких сигналов обычно составляет 230 МГц для метрового диапазона и 790 МГц для дециметрового. Обычна полоса телевизора сигнала 8 МГц.

С увеличением частоты, коэффициент затухания резко увеличивается, поэтому для увеличения дальности сигнала используют промежуточные усилители, которые вносили помехи. В дальнейшем с повышением количества услуг, предоставляется операторами кабельного TV, появилась необходимость передачи большего количества каналов на большее расстояние. информационная виртуальная беспроводный isdn

Для этого были использованы оптоволоконные кабельные линии, а уже доставка сигнала абоненту происходит по коаксиальному кабелю. Одна из предоставленных услуг оператора кабельного TV - это скоростная передачи данных или доступ к сети Internet. Основными компонентами являются кабельные модемы и транслирующие станции кабельных модемов URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page128..

Кабельные модемы в этой системе используются для передачи данных по специальным каналам кабельного TV свободным от телевизионного сигнала, т.е. фактически кабельный модем используется для передачи данных к оконечному абонентному устройству.

Кабельный модем имеет 2 интерфейса:

- Служит для подключения к сети кабельного TV,

- Для подключения к устройствам приёма-передачи данных. Транслирующая станция кабельных модемов используется: - Для передачи данных в направлении абонента, - Приём данных от абонента, - кодируется передачей данных, - управляет подключенными абонентами. При переходе от коаксиального кабеля к оптико-волоконному используются трансиверы - это устройство физического управления преобразования сигнала, который преобразует оптический сигнал в сигнал коаксиального кабеля. Подключение трансиверов осуществляется по схеме: - один к одному, - один ко многим, со стороны оптического это один, со стороны коаксиального много.

10. Принципы построения виртуальных сетей

VPN (англ. Virtual Private Network - виртуальная частная сеть) - обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет).

Несмотря на то, что коммуникации осуществляются по сетям с меньшим неизвестным уровнем доверия (например, по публичным сетям), уровень доверия к построенной логической сети не зависит от уровня доверия к базовым сетям благодаря использованию средств криптографии (шифрованию, аутентификация, инфраструктуры публичных ключей, средствам для защиты от повторов и изменения передаваемых по логической сети сообщений) URL:http://sergeigiv.siteedit.ru/page148..

Уровни реализации обычно VPN развёртывают на уровнях не выше сетевого, так как применение криптографии на этих уровнях позволяет использовать в неизменном виде транспортные протоколы (такие как TCP, UDP).

Чаще всего для создания виртуальной сети используется инкапсуляция протокола PPP в какой-нибудь другой протокол - IP (такой способ использует реализация PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) или Ethernet (PPPoE) (хотя и они имеют различия). Технология VPN в последнее время используется не только для создания собственно частных сетей, но и некоторыми провайдерами "последней мили" для предоставления выхода в Интернет.

Структура VPN. VPN состоит из двух частей: "внутренняя" (подконтрольная) сеть, которых может быть несколько, и "внешняя" сеть, по которой проходит инкапсулированное соединение (обычно используется Интернет). Возможно также подключение к виртуальной сети отдельного компьютера.

Подключение удалённого пользователя к VPN производится посредством сервера доступа, который подключён как к внутренней, так и к внешней (общедоступной) сети. При подключении удалённого пользователя (либо при установке соединения с другой защищённой сетью) сервер доступа требует прохождения процесса идентификации, а затем процесса аутентификации. После успешного прохождения обоих процессов, удалённый пользователь (удаленная сеть) наделяется полномочиями для работы в сети, то есть происходит процесс авторизации.

11. Проблемы управления виртуальными сетями

Виртуальные сети на основе MACURL: http://sergeigiv.siteedit.ru/page153. адреса (MAC address-based VLAN) Однако, присвоение MAC адресов VLAN может потребовать значительных временных затрат, а также присвоение отдельных MAC адресов нескольким VLAN может быть непростой задачей.

Это может быть существенным ограничением для совместного использования ресурсов сервера между несколькими VLAN. (Хотя MAC адрес теоретически может быть присвоен множеству VLAN, это может вызывать серьезные проблемы с существующей маршрутизацией и ошибки, связанные с таблицами пересылки пакетов в коммутаторе.) Виртуальные сети сетевого уровня.

Однако, использование сетевого протокола для построения виртуальных сетей ограничивает область их применения только коммутаторами 3-го уровня и узлами, поддерживающими сетевой протокол. Обычные коммутаторы не смогут поддерживать такие виртуальные сети и это является большим недостатком. За бортом также остаются сети на основе не маршрутизируемых протоколов, в первую очередь сети NetBIOS. Виртуальные сети на базе подсетей недостаток данного способа состоит в том, что, если коммутатор не поддерживает несколько IP подсетей на одном порту, для перемещения в другую VLAN требуется физическое переключение рабочей станции. Виртуальные сети c группировкой портов (port-based VLAN) Однако, этот метод имеет один существенный недостаток, если концентратор подключен к порту коммутатора, все пользователи, подключенные к нему должны принадлежать тому же VLAN.

Следовательно, такое решение мало приемлемо при использовании концентраторов или в сетях c мощными серверами, к которым обращается много пользователей (сервер не удастся включить в разные VLAN). Кроме того, виртуальные сети на основе портов не позволяют вносить в сеть изменения достаточно простым путем, поскольку при каждом изменении требуется физическое переключение устройств.

Нынешнюю жизнь невозможно представить без использования информационных сетей и телекоммуникаций. Они повсюду. Это и телефон, и телевизионные, и компьютерные сети.

Благодаря ним люди общаются через континенты, узнают новости и обмениваются практически любой информацией.

Библиографический список

1. Джоунс Р. Теория передачи данных. - М.: Наука и техника, 2010.

2. Клименко С.Н. Информационные сети, 2013.

Размещено на Allbest.ru