Конспект лекций «Компьютерные сети» — различия между версиями

Версия 20:09, 6 мая 2009 (просмотреть исходный код) Ulysses (обсуждение | вклад) (Отмена правки 2036 участника Ulysses (обсуждение)) ← Предыдущая правка		Версия 21:50, 6 мая 2009 (просмотреть исходный код) Ulysses (обсуждение | вклад) Следующая правка →
Строка 1:		Строка 1:
−	==Лекция 3==	+	[[Категория:Конспекты]]
−	===Службы разрешения имен===	+	==Лекция 1==
−	* Файл '''hosts.txt''' – файл статического сопоставления имен компьютеров и их ip-адресов.	+	===Базовые понятия===
−	* Служба разрешения имен '''NetBIOS''' и ее реализация в Windows – '''WINS''' (Windows Internet Naming Service).	+	'''Компьютерная сеть''' — это совокупность компьютеров, которые могут обмениваться между собой информацией.
−	** Файл '''lmhosts''' – файл статического сопоставления NetBIOS-имен и ip-адресов.
−	* '''DNS'''' (Domain Name System) – стандартная служба разрешения имен в Интернет.
−	Файлы hosts и lmhosts находятся в C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\	+	'''Компоненты компьютерной сети''':
		+	* компьютер;
		+	* '''линии связи''' (коммуникационное оборудование) — техника, которая реализует возможность обмена информацией (провода, устройства, иногда — компьютер, выполняющий функцию коммуникационного оборудования);
		+	* операционная система, в особенности, модули ОС, реализующие сетевое взаимодействие;
		+	* '''распределенные приложения''' — программы, которые работают одновременно на разных компьютерах, например, WWW.
−	====Доменные имена компьтеров====	+	'''Сервер''' — компьютер или программа, предоставляющая некоторые услуги.
−	Каждый компьютер в Интернете имеет свой IP-адрес – 4 числа от 0 до 255. Такой адрес удобен при маршрутизации, так как определяет месторасположение компьютера в сети Интернет, однако, такие числа совсем неудобны для восприятия пользователем. Более того, если, например, ваш email: sasha007@207.176.39.176 и ваша почтовая служба решила сменить сервер, то вместе с ним измениться и email.
−	Гораздо лучше, когда компьютер имеет мнемоническое имя, например, mail.ru, sasha007@mail.ru.	+	'''Выделенный сервер''' — это компьютер, служащий только для обслуживания клиентских машин.
−	Существует файл hosts (и в UNIX, и в Windows), в котором можно прописывать адреса серверов, с которыми вы регулярно работаете (кстати, именно его использование лежит в основе многих «ускорителей Интернета» — такие программы просто записывают адреса серверов, к которым вы обращаетесь, в файл hosts и при следующем обращении берут данные из него, не тратя время на запрос к DNS-серверу).
−	[[Изображение:Доменные имена компьютеров.gif‎|500px|thumb|right|Доменные имена компьютеров]]
−	DNS — иерархическая структура имен. Существует «корень дерева» с именем "." (точка). Так как корень един для всех доменов, то точка в конце имени обычно не ставится, но используется в описаниях DNS. Ниже корня лежат домены первого уровня.
−	Домены верхнего уровня разделяются на две группы: родовые домены и домены государств. К родовым относятся домены com (commercial — коммерческие организации), edu (educational — учебные заведения), gov (government — федеральное правительство США), int (international — определенные международные организации), net (network — сетевые операторы связи) и org (некоммерческие организации). За каждым государством в соответствии с международным стандартом ISO 3166 закреплен один домен государства. Ниже находятся домены второго уровня, например, sfedu.ru. Еще ниже — третьего (math.sfedu.ru) и т.д.
−	Имена доменов нечувствительны к изменению регистра символов. Так, например, edu и EDU означают одно и то же. Обычно разрешается регистрация доменов длиной до 63 символов, а длина полного пути не должна превосходить 255 символов. Размер доменного имени ограничивается по административным и техническим причинам.
−	Структура доменов отражает не физическое строение сети, а логическое разделение между организациями и их внутренними подразделениями. Так, если факультеты компьютерных наук и электротехники располагаются в одном здании и пользуются одной общей локальной сетью, они, тем не менее, могут иметь различные домены. И наоборот, если, скажем, факультет компьютерных наук располагается в двух различных корпусах университета с различными локальными сетями, логически все хосты обоих зданий обычно принадлежат к одному и тому же домену.	+	Доступ к нему обычно получают только администраторы системы для выполнения задач управления, мониторинга и поддержки работоспособности. Часто они выполняют только какую-то одну задачу. Например, файл-сервер.
−	====Служба трансляции имен DNS====	+	'''Клиент''' — это компьютер или программа, запрашивающая услуги.
−	'''Клиенты DNS''' – специализированные библиотеки (или программы) для работы с DNS (в Windows – служба «DNS-клиент»).
−	'''Серверная сторона DNS''' – множество серверов имен, рассредоточенных по миру и осуществляющих поиск в распределенной базе данных доменных имен.	+	Клиенты бывают '''толстыми''', '''тонкими''' и '''сверхтонкими'''.
−	Порт сервера – 53.	+	<div style="text-align: center;">
		+	'''Сравнительные характристики клиентов'''
		+	</div>
		+	{| class="standard"
		+	! толстый клиент
		+	! тонкий клиент
		+	! сверхтонкий клиент
		+	|-
		+	| colspan=3 | <div style="text-align: center;">Данные хранятся на сервере</div>
		+	|-
		+	| colspan=3 | <div style="text-align: center;">Программа-«сервер» хранится и работает на сервере</div>
		+	|-
		+	| colspan=3 | <div style="text-align: center;">Программа-«клиент» (стандартное ПО, например, браузер) хранится и выполняется на клиенте</div>
		+	|-
		+	|Данные перекачиваются с сервера на клиент и обрабатываются программой -«клиентом» на клиенте
		+	| colspan=2 | <div style="text-align: center;">Данные обрабатываются на сервере</div>
		+	|-
		+	| colspan=2 | <div style="text-align: center;">Интерфейс строится программой-«клиентом» на клиенте</div>
		+	| Интерфейс строится на сервере и передается программе-клиенту
		+	|}
−	Серверное ПО: Berkeley Internet Name Domain (BIND) (демон named), NSD (name server daemon), Windows DNS Server	+	При доступе к почте через почтовую программу, например, Mozilla Thunderbird (данные хранятся на сервере, а интерфейс обеспечивается почтовой программой-клиентом) можно сказать, что интерфейс строится программой-«клиентом» на клиенте. В случае же доступа к почте через веб-интерфейс (данные хранятся на сервере и интерфейс (веб-странички) генерируются сервером) интерфейс строится на сервере и передается программе-клиенту.
−	Суть системы DNS заключается в иерархической схеме имен, основанной на доменах, и распределенной базе данных, реализующей эту схему имен. В первую очередь эта система используется для преобразования имен хостов и пунктов назначения электронной почты в IР-адреса, но также может использоваться и в других целях.	+	'''Протокол''' определяет:
		+	* формат сообщений;
		+	* очередность сообщений;
		+	* действия, которые необходимо выполнять при получении, приеме сообщений или при наступлении иных событий.
−	В общих чертах система DNS применяется следующим образом. Для преобразования имени в IР-адрес прикладная программа обращается к библиотечной процедуре, называющейся распознавателем, передавая ей имя в качестве параметра. Распознаватель посылает UDP-пакет локальному DNS-серверу, который ищет имя в базе данных и возвращает соответствующий IР-адрес распознавателю, который, в свою очередь, передает этот адрес вызвавшей его прикладной программе. Имея IР-адрес, программа может установить TCP-соединение с адресатом или послать ему UDP-пакеты.	+	'''Пропускная способность канала связи''' (bandwidth) — наибольшая скорость передачи информации по каналу связи.
		+	Измеряется числом передаваемых двоичных символов в 1 с. Скорость передачи зависит от физических свойств канала связи, статистических свойств помех, способа передачи, приема сигналов и др..
−	Система DNS не только отыскивает IP-адрес по заданному имени хоста, но способна выполнять и обратную операцию, т.е. по IP-адресу определять имя хоста в сети. Многие веб- и FTP-серверы в сети Internet ограничивают доступ на основе домена, к которому принадлежит обратившийся к ним клиент. Получив от клиента запрос на установку соединения, сервер передает IP-адрес клиента DNS-серверу как обратный DNS-запрос. Если клиентская зона DNS настроена правильно, то на запрос будет возвращено имя клиентского хоста, на основе которого затем принимается решение о том, допустить данного клиента на сервер или нет.	+	===Классификация компьютерных сетей===
−	=====Дополнительные функции DNS-сервера=====	+	====Классификация компьютерных сетей по территории====
−	# Поддержка псевдонимов серверов.  Пример: mmcs.sfedu.ru, web.mmcs.sfedu.ru и web.mmcs.rsu.ru  имеют один и тот же ip-адрес
−	# Поддержка почтового сервера домена.
−	# Распределение нагрузки между серверами.
−	# Кэширование (авторитетная и неавторитетная информация).
−	# Поддержка почтового сервера домена. Можно узнать ip-адрес почтового сервера в домене (используется при пересылке почты).
−	# Распределение загрузки между серверами. Одно доменное имя соответствует нескольким серверам, следовательно, по запросу служба может вернуть несколько IP–адресов. Наример, www.microsoft.com обслуживает несколько серверов. При этом первый по списку сервер меняется от запроса к запросу. Системы обычно берут первый IP-адрес. Загрузка происходит одновременно (то к одному серверу – то к другому), но мы, как пользователи, этого не замечаем.
−	'''Корневые серверы DNS''' — это серверы DNS, содержащие информацию о доменах верхнего уровня (edu, org, com, ru, …), конкретнее — указатели на серверы DNS, поддерживающие работу каждого из этих доменов.	+	* Local Area Network (LAN) — сети одной квартиры, дома, организации.
		+	* Metropolian Area Network (MAN), городские — высокоскоростные каналы связи в пределах большого города.
		+	* Региональные — объединяют компьютеры географической области.
		+	* Wide Area Network (WAN),глобальные.
−	'''Authoritative DNS-server''' — сервер, отвечающий за какую-либо зону.	+	Примеры
		+	Пользователи Spark объединены в локальную сеть, которую можно назвать городской (MAN).
		+	Региональная сеть: Рунет.
		+	WAN: Интернет, сети магистральных Интернет провайдеров, сети организаций с филиалами по всему миру.
		+	====Классификация компьютерных сетей по топологии====
−	Корневые серверы DNS обозначаются латинскими буквами от «A» до «М». Их всего 13 штук (+ куча зеркал). Они управляются различными организациями, действующими по согласованию с ICANN. Количество серверов ограничено в связи с максимальным	+	{{Hider
−	объёмом UDP-пакета (большее количество серверов потребовало бы перехода на TCP-протокол для получения ответа, что существенно увеличит нагрузку).	+	|title = Линейные
		+	|content = [[Изображение:Топология линия.gif]]
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = Кольцевые
		+	|content = [[Изображение:Топология кольцо.gif]]
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = «Звезда»
		+	|content = [[Изображение:Топология «звезда».gif]]
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = Общая шина
		+	|content = [[Изображение:Топология общая шина.gif]]
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = «Дерево»
		+	|content = [[Изображение:Топология «дерево».gif]]
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = Полносвязные
		+	|content =
		+	}}
		+	{{Hider
		+	|title = Смешанные
		+	|content =
		+	}}
−	У многих корневых серверов DNS существуют зеркала. В частности, российское зеркало сервера F расположено в РосНИИРОС.	+	====Классификация компьютерных сетей по типу среды передачи====
−	IP-адреса корневых DNS-серверов можно получить командой «dig. NS»  (dig точка NS; точка – корневой домен).
−	The DNS Backbone DDoS Attacks have been several significant Internet events in which distributed denial of service attacks (DDoS) have targeted one or more of the thirteen DNS root servers. These attacks are extremely significant, as the root nameservers function as the Internet backbone, translating text-based Internet hostnames into IP addresses. As the nameservers provide this service for DNS lookups worldwide, attacks against the root nameservers are attempts to disable the Internet itself, rather than specific websites.	+	* Проводные
		+	** витая пара;
		+	** коаксильный кабель;
		+	** оптоволокно.
		+	* Беспроводные
		+	** радиосвязь (WiFi, WiMAX);
		+	** инфракрасная связь;
		+	** СВЧ-связь (Bluetooth).
−	The first attack occurred on October 21, 2002, and lasted for approximately one hour. Of the thirteen servers, nine were disabled but the remaining four were able to cope.  This was the second near-major failure of the root nameservers; the first large malfunction of them caused the failure of seven machines in July 1997, due to a technical problem.	+	{{Hider
−	A second attack occurred on February 6, 2007. The attack began at 10:30 UTC, and lasted about five hours. Although none of the servers crashed, two of the root servers reportedly "suffered badly", while others saw "heavy traffic". The botnet responsible for the attack has reportedly been traced to the Asia-Pacific region. [2] There was some speculation in the press that the attack originated from South Korea. [3]	+	|title = Пример. Сеть мехмата имеет топологию дерево.
−	On February 8, 2007 it was announced by Network World that "If the United States found itself under a major cyberattack aimed at undermining the nation’s critical information infrastructure, the Department of Defense is prepared, based on the authority of the president, to launch a cyber counterattack or an actual bombing of an attack source."[4]	+	|content = [[Изображение:Сеть_мехмата.gif‎|250px|thumb|left|Cеть мехмата. Красные линии – оптоволокно, синие – витая пара]]
−	[[Изображение:Принципы работы DNS.gif‎|400px|thumb|right|Принципы работы DNS]]	+	<br clear="both" />
−	=====Принципы работы DNS=====	+	}}
−	Рассмотрим схему подачи запроса серверу. Студент Университета Станфорд с университетского компьютера пытается зайти на сайт воскресной школы мехмата sunschool.math.sfedu.ru. Чтобы определить IP-адрес компьютера sunschool.math.sfedu.ru, браузер студента вызывает DNS-клиент (resolver) – функцию API операционной системы. Она, используя IP-адрес локального DNS-сервера из настроек сети на компьютере студента, посылает запрос в виде UDP-пакета DNS-серверу (пусть сервер будет atalante.stanford.edu.	+
−	Предположим, что локальный сервер Станфордского университета имен не знает IP-адреса sunschool.math.sfedu.ru. Он посылает запрос одному из корневых серверов, адреса которых содержатся в его базе данных, пусть это будет f.root-servers.net.Таким образом получается '''рекурсивный запрос''': DNS-клиент студента обращается к локальному DNS-серверу, а тот к корневому.	+	===Структура сети Интернет===
−	Маловероятно, чтобы  корневой сервер знал адрес хоста sunschool.math.sfedu.ru. Скорее всего, он даже не знает адреса сервера sfedu.ru, однако он должен знать все свои дочерние домены – домены верхнего уровня. Но продолжать рекурсию он не будет. Дело в том, что корневые домены сильно загружены запросами, поэтому сконфигирированы так, что возвращают список DNS-серверов, которые должны больше знать о sunschool.math.sfedu.ru – это DNS-серверы домена ru. Получив список DNS-серверов, локальный сервер Станфордского университета направляет запрос одному из серверов списка (обычно первому), например, ns.ripn.net. Тот тоже загружен и возвращает адреса DNS-серверов дочерней зоны sfedu.ru. Последние два запроса называются '''итеративными''' (от слова «итерация»). Затем локальный сервер Станфордского университета обращается к первому в списке серверу домена sfedu.ru. Пусть это будет ns.sfedu.ru. В данном примере оказалось, что он тоже не знает IP-адреса sunschool.math.sfedu.ru. DNS-сервер нашего университета не так загружен, как корневые серверы или серверы доменов верхнего уровня, поэтому его сконфигурировали выполнять рекурсивные запросы. Он обращается к серверу домена math.sfedu.ru – это ns.math.sfedu.ru, получает искомый IP-адрес и возвращает его в ответе локальному серверу Станфордского университета, который в свою очередь сообщает его компьютеру студента.
−	Когда записи ресурсов попадают на сервер имен Станфордского университета, они помещаются в кэш на случай, если они понадобятся еще раз. Однако, информация в кэше не является '''авторитетной''', так как изменения в домене sfedu.ru не будут распространяться автоматически на все кэши, в которых может храниться копия этой информации. По этой причине записи кэша обычно долго не живут. В каждой записи ресурса присутствует поле Time_to_live. Оно сообщает удаленным серверам, насколько долго следует хранить эту запись в кэше.	+	====Локальные, региональные, магистральные провайдеры====
−	Набор DNS-серверов в ответе на запрос все время один и тот же, однако, их последовательность в списке меняется от запроса к запросу, так как программы обычно берут первое имя из списка, то они обращаются к разным серверам. Таким образом нагрузка равномерно распределяется между DNS-серверами списка.	+	'''Локальный (местный) провайдер''' (ISP – Internet Service Provider) – поставщик услуг Интернета, работающий (как правило) в пределах одного города (ЮГИНФО, ЦТС, Интеркабель).
−	=====Структура DNS-сообщения=====	+	'''Региональный провайдер''' – одной страны, области, округа (ТрансТелекомКавказ, ЮТК, ЦТС).
−	Запросы и ответы имеют один формат и состоят из:
−	* заголовка, включающего в себя идентификатор, размер сообщения, количество вопросов/ответов и т.д. (12 байтов);
−	* секции вопросов (название, тип);
−	* секции ответов (набор RR (resource record) — записей из БД DNS);
−	* секции полномочности, которая содержит ссылки на полномочные сервера («Не знаю, но знаю у кого спросить»);
−	* дополнительной информации (IP-адреса тех, у кого можно еще спросить).
−	Это часть описания DNS-протокола.
−	Результат, возвращаемый командой dig:	+	'''Магистральный провайдер''' – страны, континента, земного шара (Global one Orange), Голден Телеком, Ростелеком, Verizon, Cogent)
−	<pre>;; ->>HEADER<<-opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 42772
−	;; flags: qr rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 7, ADDITIONAL: 7
−	;; QUESTION SECTION:	+	====Точки присутствия (POP), точки обмена трафиком (IX)====
−	;sunschool.math.sfedu.ru.        IN  A
−	;; AUTHORITY SECTION:	+	[[Изображение:Структура сети Интернет.gif|450px|thumb|right]]
−	ru.          172800 IN  NS  NS9.RIPN.NET.
−	ru.          172800 IN  NS  AUTH60.NS.UU.NET.
−	ru.          172800 IN  NS  NS.RIPN.NET.
−	ru.          172800 IN  NS  NS5.MSK-IX.NET.
−	;; ADDITIONAL SECTION:	+	Ядро Интернета (или Core Backbone Network) составляют сети так называемых провайдеров первого уровня (Network Server Provider Tier-1) или магистральных провайдеров, наиболее крупными из которых являются UUNET(куплен Verizon), AT&T(в Америке), MCI (куплен Verizon), GTE/BBN (вместе с AT&T в SBC) и Sprint.
−	NS.RIPN.NET.      172800 IN  A    194.85.105.17
−	NS5.MSK-IX.NET.    172800 IN  A    193.232.128.6
−	NS9.RIPN.NET.      172800 IN  A    194.85.252.62
−	AUTH60.NS.UU.NET.    172800 IN  A    198.6.1.181</pre>
−	<tt>dig @f.root-servers.net sunschool.math.sfedu.ru IN A</tt> — спрашиваем у одного из корневых серверов адрес воскресной школы мехмата. Сервер отсылает нас к DNS-серверам зоны ru. Секции ответов нет – она пустая, т.е. корневой сервер не знает адреса воскресной школы. Зато он знает у кого можно спросить еще. В дополнении указаны IP-адреса серверов, у которых можно спросить.	+	Эти сети построены в основном на базе технологий ATM и Frame Relay. Для их магистралей характерны каналы 622 и 2488 Мбит/с соответственно. Иногда встречаются каналы 9952 Мбит/с и более.
		+	Сети NSP Tier-1 свободно обмениваются между собой трафиком, причем основная часть этого обмена сосредоточена в двух зонах (Metropolian Exchange Area,MAE), расположенных в Нью-Йорке и Сан-Франциско. Хотя наибольшая концентрация NSP первого уровня приходится на США, "ареал распространения" этих сетей не ограничивается только этой страной. Другие страны получают доступ к ядру Интернета либо благодаря NSP первого уровня, имеющим точки присутствия (POP-Point of Presence) по всему миру (например, UUNET "дотягивается" и до Европы, и до Юго-Восточной Азии), либо локальным NSP первого уровня (эта практика распроcтранена в Азии).
−	=====Сервер DNS для Linux=====	+	Ниже магистральных провайдеров по иерархии расположены сетевые провайдеры следующего уровня — региональные, соединенные между собой высокоскоростными каналами передачи данных, которые, в свою очередь предоставляют доступ к Интернету местным (локальным) провайдерам (Internet Service Privider, ISP). Индивидуальные пользователи и компании-клиенты получают доступ к ресурсам Интернета именно при помощи ISP.
−	'''BIND''' (Berkeley Internet Name Domain) — программный пакет системы DNS для UNIX систем. Функции сервера DNS в этом пакете реализует программа named (от «name daemon»). На большинстве корневых серверов стоит BIND.	+	Соединение между ISP и пользователями (частными или корпоративными) обычно осуществляется при помощи коммутируемых линий (обычных телефонных или ISDN), или посредством так называемых выделенных линий, позволяющим клиенту иметь постоянное соединение с Интернетом. Частным случаем выделенных линий являются: подключение при помощи ADSL и использование инфраструктуры кабельного телевидения.
		+	Таким образом, путь между произвольным Web-сервером и компьютером пользователя состоит из трех основных частей — участка между Web-сервером и скоростной магистралью, участка скоростной магистрали и участка, связывающего пользователя с магистралью.
−	Конфигурационные файлы:	+	На связистком жаргоне первый участок обычно называют "'''первой милью'''", а третий — "'''последней милью'''".
−	<br>/etc/host.conf – определяются методы и порядок преобразования имен ОС Linux;
−	<br>/etc/named.conf – опции программы named и список файлов, в которых находятся описания зон.
−	======Пример файла /etc/host.conf======	+	Недостаточная скорость передачи данных может создать неприятности как на первой, так и на последней миле. Однако проблемы первой мили решаются довольно просто — надо перевести сервер из офиса компании в серверный центр, который непосредственно подключен к магистрали. Эта услуга называется collocation.
−	<pre>1 order hosts,bind
−	2 multi on</pre>
−	В первой строке указывается порядок преобразования имен хостов. Здесь операционной системе Linux указывается, что в первую очередь она должна обращаться к файлу /etc/hosts и искать хост там, а затем попытаться преобразовать имя с помощью системы DNS (bind), если не удалось этого сделать с помощью /etc/hosts.	+	Проблема последней мили гораздо серьезнее. Ее решение состоит в распространении систем высокоскоростного доступа, использующих технологию xDSL (в первую очередьADSL), систем кабельного телевидения. В таких системах скорости передачи данных легко достигают несколько мегабит в секунду, что для большинства приложений достаточно.
−	======Пример файла /etc/named.conf для кэширующего DNS-сервера======	+	'''Point Of Presence (POP), точка присутствия''' – место расположения оборудования оператора связи (провайдера), к которому возможно подключение клиентов.
−	<pre>1 options {
−	2 directory "/var/named;
−	3 };
−	4
−	5 zone "." {
−	6 type hint;
−	7 file "root.cache";
−	8
−	9 };
−	10
−	11
−	12 zone "localhost" {
−	13 type master;
−	14 file "pri/localhost";
−	15 };
−	16
−	17 zone."0.0.127.in-addr.arpa" {
−	18 type master;
−	19 file "pri/127.0.0";
−	20 };</pre>
−	Дополнения к файлу /etc/named.conf с описанием зоны:	+	Обычно, POP – это узел связи или датацентр, возможно, отдельная единица коммуникационного оборудования, вынесенная ближе к месту концентрации потенциальных клиентов, например, в офисное здание.
		+	Данный термин применяется при планировании сетей передачи данныхм и расчёте их стоимости. Обычно провайдер, оказывающий услуги по подключению к сети или передаче данных, указывает стоимость своих услуг именно в точке присутствия. Для определения же полной стоимости следует учесть построение (аренду) и эксплуатацию канала связи от точки присутствия до оборудования клиента (так называемой, последней мили). Поэтому при планировании сетей территориальное расположение точек присутствия различных провайдеров имеет не меньшее значение, чем стоимость и технические характеристики их услуг.
−	<pre>1 zone smallorg.org {	+	Например, при предоставлении услуги подключения к сети Интернет последняя миля — участок от порта коммутатора провайдера на его узле связи до порта маршрутизатора клиента в его офисе. Для услуг коммутируемого (dial-up, диалапного) подключения последняя миля — это участок между модемом пользователя и модемом (модемным пулом) провайдера. В последнюю милю обычно не включается разводка проводов внутри здания.
−	2 type master	+	К технологиям последней мили обычно относят xDSL, Wi-Fi, WiMax. К оборудованию последней мили можно отнести xDSL-модемы, мультиплексоры доступа, оптоволоконные модемы и преобразователи, радиомультиплексоры.
−	3 file "pri/smallorg.org";	+	Есть специализированные компании и подразделения крупных компаний связи, которые занимаются исключительно построением последней мили.
−	4 };
−	5
−	6 zone 0.163.192 in -addr.arpa {
−	7 type master;
−	8 file "pri/192.168.0";
−	9 };</pre>
−	[[Изображение:Типы записей в базе данных DNS-сервера.gif‎|300px|thumb|right|Типы записей в базе данных DNS-сервера]]
−	=====Типы записей в базе данных DNS-сервера=====
−	DNS-сервер, отвечающий за имена хостов в своей зоне, должен хранить информацию о хостах в базе данных и выдавать ее по запросу с удаленных компьютеров. База данных DNS представляет собой текстовый файл, состоящий из исходных записей RR. Эти записи описывают компьютеры и их функции в локальной зоне. Для организации обмена информацией с удаленными серверами DNS на сервере Linux должно быть запущено программное обеспечение сервера DNS (обычно это программа named).
−	Прежде всего в базе данных сервера DNS должна быть объявлена '''зона''' (логический узел в дереве DNS-имён), за которую данный сервер несет ответственность. Далее в ней должны быть объявлены все хост-компьютеры, имеющиеся в зоне. И, наконец, в базе данных можно объявлять специальную информацию, касающуюся зоны (например, о серверах электронной почты и DNS-серверах). Формат записи базы данных был разработан таким образом, чтобы DNS-сервер мог почерпнуть из нее любую информацию, нужную для его работы. В таблице приведены основные типы исходных записей, которые могут присутствовать в базе данных DNS. База данных DNS в последнее время стала темой для дискуссий среди исследователей, так как многие хотят дополнить ее новыми возможностями и наряду с этим повысить уровень безопасности. В настоящее время в базу данных DNS постоянно вносятся новые типы записей. В таблице отражены лишь основные типы записей, которые необходимы для открытия и ведения новой зоны в базе данных DNS.	+	В России и многих других странах именно последняя миля сдерживает расширение аудитории Интернета, внедрение новых технологий, предоставление новых телекоммуникационных услуг. Дело в том, что последняя миля, как правило, является самым «узким» участком канала от пользователя до поставщика услуг. Расширить же этот канал стоит достаточно дорого из-за рассредоточенности пользователей.
−	=====Зона и серверы имен=====	+	'''IXPnternet eXchange Point (IXP), точка обмена трафиком''' – инфраструктура, которая позволяет различным провайдерам обмениваться трафиком.
−	Файл описания зоны, содержит совокупность записей о ресурсах и доменах следующего (более низкого) уровня, расположенных в текущем домене. В каждой зоне должен быть как минимум один сервер имен. Каждому серверу имен известен адрес хотя бы одного родительского сервера имен.	+
		+	Создаются для беспрепятственного пропускания трафика между различными провайдерами без загрузки внешних магистральных каналов.
		+	В местах, где дальняя связь плохо развита, местные региональные операторы оплачивают трафик во много раз дороже, чем операторы в США или Европе. Поэтому они организовывают точки обмена трафиком, через которые и пропускают крайне дешёвый трафик между своими клиентами.
		+
		+	===Коммутация каналов и коммутация пакетов===
		+	====Коммутация каналов====
		+
		+	В 60-х годах основным средством связи были телефонные линии, использующие принцип коммутации каналов.
		+	[[Изображение:Телефонные линии.gif|400px|thumb|right]]Они имели существенный недостатотк: нельзя освободить канал в период простоя. Под каждый сеанс разговора между двумя абонентами выделяется отдельный канал на всем протяжении линии. Он устанавливается в момент соединения и занят, пока есть соединение. Если нет свободных каналов, то линия становится перегруженной.
		+	Основные способы организации каналов, по которым могут разговаривать много пользователей: частотное мультиплексирование (разделение) (выделяются частотные поддиапазоны) и временное мультиплексирование (используются все частоты, но в определенное время, т.е. канал используется попеременно каждым абонентом.).
		+	====Коммутация пакетов====
		+	[[Изображение:Коммутация пакетов.gif|400px|thumb|right]]
		+	Сообщение разбивается на пакеты, которые могут идти независимо друг от друга (по разным маршрутам). В случае когда пакетов много, организуются очереди.
		+	Исключение: в сетях с режимом асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) коммутация каналов сочетается с коммутацией пакетов (см. главу 5 Куроуза и Росса).
		+
		+	===История развития сети Интернет===
		+
		+	'''1969 г. Рождение ARPAnet'''
		+
		+	[[Изображение:Леонард Клейнрок.gif|200px|thumb|left|Леонард Клейнрок рядом с первым интерфейсным процессором сообщений (коммутатором пакетов)]]Леонард Клейнрок — один из авторов технологии коммутации пакетов. Он открыл возможность совместного использования эфира независимыми узлами сети.
		+
		+	Alohanet — первая радиосеть с коммутацией пакетов.
		+
		+	'''1970-1980 гг. Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета'''
		+
		+	Параллельно с развитием ARPAnet появлялись другие компьютерные сети: ALOHAnet (радио сеть Гавайского университета, Telenet, Cyclades (во Франции), SNA и др.
		+	Возникла задача о соединении сетей с различной архитектурой.
		+	Роберт Канн совместно с Уинтоном Серфом разработал новую версию протокола, которая впоследствии была названа TCP/IP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей данных; IP — Internet Protocol).
		+	Изначально это был один протокол TCP, который осуществлял маршрутизацию и надежную доставку пакетов, использовал глобальную адресацию компьютеров.
		+	Эксперименты с пакетной передачей голосовых сообщений показали, что иногда требуется, чтобы протокол допускал потерю некоторых пакетов при передаче информации. Это привело к появлению протокола IP, несущего транспортные функции и протоколов TCP и UDP (User Datagram Protocol) для надежной и ненадежной передачи данных.
		+
		+	'''1980-1990 гг. Распространение компьютерных сетей'''
		+
		+	Разработана '''система доменных имен DNS''' (Domain Name System), связавшая IP адреса компьютеров с их мнемоническими именами
		+
		+	'''Середина 80-х. Создание NFSnet (сеть национального научного фонда США (NFS)'''
		+
		+	Основой сети NFSNET стали пять очень мощных компьютеров, соединенных между собой сверхбыстрыми (на тот момент) линиями связи. Пользователи подключались к сети и использовали мощности этих компьютеров. NFSNЕТ унаследовала от ARPANET принципы построения, обеспечивающие высокую надежность, а также три уровня протоколов (под протоколом в данном случае понимается соглашение о способе передачи информации; понятно, что если разные части сети будут использовать разные способы передачи, то они друг друга просто не поймут) — сетевой, транспортный и протокол приложений, а также добавила к ним протокол межсетевого уровня под названием IP (интернет-протокол). Полученный комплект протоколов получил название TCP/IP — как раз на нем-то и базируется передача информации в Интернете.
		+
		+	Сеть NFSNET была более прогрессивной и предоставляла намного более мощные возможности по сравнению с ARPANET, поэтому ARPANET была ликвидирована в конце восьмидесятых. NFSNET заняла место прародительницы Интернета, а это потребовало ее умощнения и некоторой реорганизации, в результате чего был создан так называемый Бекбон NFSNET (от англ. backbone — хребет), который состоял уже из тринадцати компьютеров (точнее, компьютерных центров), соединенных друг с другом теми же высокоскоростными линиями связи. Центры располагались в разных городах США и, по сути, являлись одновременно центрами местных компьютерных сетей, так что NFSNET стала сетью, объединяющей другие сети.[[Изображение:Тим Бернерс-Ли.gif|200px|thumb|right|Тим Бернерс-Ли]]
		+
		+	'''1990 г. Ликвидирована ARPAnet'''
		+
		+	'''90-е годы. WWW'''
		+
		+	Тим Бернерс-Ли вместе со своими ассистентами создает первоначальную версию языка разметки гипертекста HTML, протокола HTTP передачи HTML-документов, web-сервера и браузера.

---

Версия 21:50, 6 мая 2009

Лекция 1

Базовые понятия

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, которые могут обмениваться между собой информацией.

Компоненты компьютерной сети:

• компьютер;
• линии связи (коммуникационное оборудование) — техника, которая реализует возможность обмена информацией (провода, устройства, иногда — компьютер, выполняющий функцию коммуникационного оборудования);
• операционная система, в особенности, модули ОС, реализующие сетевое взаимодействие;
• распределенные приложения — программы, которые работают одновременно на разных компьютерах, например, WWW.

Сервер — компьютер или программа, предоставляющая некоторые услуги.

Выделенный сервер — это компьютер, служащий только для обслуживания клиентских машин.

Доступ к нему обычно получают только администраторы системы для выполнения задач управления, мониторинга и поддержки работоспособности. Часто они выполняют только какую-то одну задачу. Например, файл-сервер.

Клиент — это компьютер или программа, запрашивающая услуги.

Клиенты бывают толстыми, тонкими и сверхтонкими.

толстый клиент	тонкий клиент	сверхтонкий клиент
Данные хранятся на сервере
Программа-«сервер» хранится и работает на сервере
Программа-«клиент» (стандартное ПО, например, браузер) хранится и выполняется на клиенте
Данные перекачиваются с сервера на клиент и обрабатываются программой -«клиентом» на клиенте	Данные обрабатываются на сервере
Интерфейс строится программой-«клиентом» на клиенте		Интерфейс строится на сервере и передается программе-клиенту

При доступе к почте через почтовую программу, например, Mozilla Thunderbird (данные хранятся на сервере, а интерфейс обеспечивается почтовой программой-клиентом) можно сказать, что интерфейс строится программой-«клиентом» на клиенте. В случае же доступа к почте через веб-интерфейс (данные хранятся на сервере и интерфейс (веб-странички) генерируются сервером) интерфейс строится на сервере и передается программе-клиенту.

Протокол определяет:

• формат сообщений;
• очередность сообщений;
• действия, которые необходимо выполнять при получении, приеме сообщений или при наступлении иных событий.

Пропускная способность канала связи (bandwidth) — наибольшая скорость передачи информации по каналу связи. Измеряется числом передаваемых двоичных символов в 1 с. Скорость передачи зависит от физических свойств канала связи, статистических свойств помех, способа передачи, приема сигналов и др..

Классификация компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей по территории

• Local Area Network (LAN) — сети одной квартиры, дома, организации.
• Metropolian Area Network (MAN), городские — высокоскоростные каналы связи в пределах большого города.
• Региональные — объединяют компьютеры географической области.
• Wide Area Network (WAN),глобальные.

Примеры Пользователи Spark объединены в локальную сеть, которую можно назвать городской (MAN). Региональная сеть: Рунет. WAN: Интернет, сети магистральных Интернет провайдеров, сети организаций с филиалами по всему миру.

Классификация компьютерных сетей по топологии

Классификация компьютерных сетей по типу среды передачи

• Проводные
  • витая пара;
  • коаксильный кабель;
  • оптоволокно.
• Беспроводные
  • радиосвязь (WiFi, WiMAX);
  • инфракрасная связь;
  • СВЧ-связь (Bluetooth).

Структура сети Интернет

Локальные, региональные, магистральные провайдеры

Локальный (местный) провайдер (ISP – Internet Service Provider) – поставщик услуг Интернета, работающий (как правило) в пределах одного города (ЮГИНФО, ЦТС, Интеркабель).

Региональный провайдер – одной страны, области, округа (ТрансТелекомКавказ, ЮТК, ЦТС).

Магистральный провайдер – страны, континента, земного шара (Global one Orange), Голден Телеком, Ростелеком, Verizon, Cogent)

Точки присутствия (POP), точки обмена трафиком (IX)

Ядро Интернета (или Core Backbone Network) составляют сети так называемых провайдеров первого уровня (Network Server Provider Tier-1) или магистральных провайдеров, наиболее крупными из которых являются UUNET(куплен Verizon), AT&T(в Америке), MCI (куплен Verizon), GTE/BBN (вместе с AT&T в SBC) и Sprint.

Эти сети построены в основном на базе технологий ATM и Frame Relay. Для их магистралей характерны каналы 622 и 2488 Мбит/с соответственно. Иногда встречаются каналы 9952 Мбит/с и более. Сети NSP Tier-1 свободно обмениваются между собой трафиком, причем основная часть этого обмена сосредоточена в двух зонах (Metropolian Exchange Area,MAE), расположенных в Нью-Йорке и Сан-Франциско. Хотя наибольшая концентрация NSP первого уровня приходится на США, "ареал распространения" этих сетей не ограничивается только этой страной. Другие страны получают доступ к ядру Интернета либо благодаря NSP первого уровня, имеющим точки присутствия (POP-Point of Presence) по всему миру (например, UUNET "дотягивается" и до Европы, и до Юго-Восточной Азии), либо локальным NSP первого уровня (эта практика распроcтранена в Азии).

Ниже магистральных провайдеров по иерархии расположены сетевые провайдеры следующего уровня — региональные, соединенные между собой высокоскоростными каналами передачи данных, которые, в свою очередь предоставляют доступ к Интернету местным (локальным) провайдерам (Internet Service Privider, ISP). Индивидуальные пользователи и компании-клиенты получают доступ к ресурсам Интернета именно при помощи ISP. Соединение между ISP и пользователями (частными или корпоративными) обычно осуществляется при помощи коммутируемых линий (обычных телефонных или ISDN), или посредством так называемых выделенных линий, позволяющим клиенту иметь постоянное соединение с Интернетом. Частным случаем выделенных линий являются: подключение при помощи ADSL и использование инфраструктуры кабельного телевидения. Таким образом, путь между произвольным Web-сервером и компьютером пользователя состоит из трех основных частей — участка между Web-сервером и скоростной магистралью, участка скоростной магистрали и участка, связывающего пользователя с магистралью.

На связистком жаргоне первый участок обычно называют "первой милью", а третий — "последней милью".

Недостаточная скорость передачи данных может создать неприятности как на первой, так и на последней миле. Однако проблемы первой мили решаются довольно просто — надо перевести сервер из офиса компании в серверный центр, который непосредственно подключен к магистрали. Эта услуга называется collocation.

Проблема последней мили гораздо серьезнее. Ее решение состоит в распространении систем высокоскоростного доступа, использующих технологию xDSL (в первую очередьADSL), систем кабельного телевидения. В таких системах скорости передачи данных легко достигают несколько мегабит в секунду, что для большинства приложений достаточно.

Point Of Presence (POP), точка присутствия – место расположения оборудования оператора связи (провайдера), к которому возможно подключение клиентов.

Обычно, POP – это узел связи или датацентр, возможно, отдельная единица коммуникационного оборудования, вынесенная ближе к месту концентрации потенциальных клиентов, например, в офисное здание. Данный термин применяется при планировании сетей передачи данныхм и расчёте их стоимости. Обычно провайдер, оказывающий услуги по подключению к сети или передаче данных, указывает стоимость своих услуг именно в точке присутствия. Для определения же полной стоимости следует учесть построение (аренду) и эксплуатацию канала связи от точки присутствия до оборудования клиента (так называемой, последней мили). Поэтому при планировании сетей территориальное расположение точек присутствия различных провайдеров имеет не меньшее значение, чем стоимость и технические характеристики их услуг.

Например, при предоставлении услуги подключения к сети Интернет последняя миля — участок от порта коммутатора провайдера на его узле связи до порта маршрутизатора клиента в его офисе. Для услуг коммутируемого (dial-up, диалапного) подключения последняя миля — это участок между модемом пользователя и модемом (модемным пулом) провайдера. В последнюю милю обычно не включается разводка проводов внутри здания. К технологиям последней мили обычно относят xDSL, Wi-Fi, WiMax. К оборудованию последней мили можно отнести xDSL-модемы, мультиплексоры доступа, оптоволоконные модемы и преобразователи, радиомультиплексоры. Есть специализированные компании и подразделения крупных компаний связи, которые занимаются исключительно построением последней мили.

В России и многих других странах именно последняя миля сдерживает расширение аудитории Интернета, внедрение новых технологий, предоставление новых телекоммуникационных услуг. Дело в том, что последняя миля, как правило, является самым «узким» участком канала от пользователя до поставщика услуг. Расширить же этот канал стоит достаточно дорого из-за рассредоточенности пользователей.

IXPnternet eXchange Point (IXP), точка обмена трафиком – инфраструктура, которая позволяет различным провайдерам обмениваться трафиком.

Создаются для беспрепятственного пропускания трафика между различными провайдерами без загрузки внешних магистральных каналов. В местах, где дальняя связь плохо развита, местные региональные операторы оплачивают трафик во много раз дороже, чем операторы в США или Европе. Поэтому они организовывают точки обмена трафиком, через которые и пропускают крайне дешёвый трафик между своими клиентами.

Коммутация каналов и коммутация пакетов

Коммутация каналов

В 60-х годах основным средством связи были телефонные линии, использующие принцип коммутации каналов.

Они имели существенный недостатотк: нельзя освободить канал в период простоя. Под каждый сеанс разговора между двумя абонентами выделяется отдельный канал на всем протяжении линии. Он устанавливается в момент соединения и занят, пока есть соединение. Если нет свободных каналов, то линия становится перегруженной.

Основные способы организации каналов, по которым могут разговаривать много пользователей: частотное мультиплексирование (разделение) (выделяются частотные поддиапазоны) и временное мультиплексирование (используются все частоты, но в определенное время, т.е. канал используется попеременно каждым абонентом.).

Коммутация пакетов

Сообщение разбивается на пакеты, которые могут идти независимо друг от друга (по разным маршрутам). В случае когда пакетов много, организуются очереди. Исключение: в сетях с режимом асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) коммутация каналов сочетается с коммутацией пакетов (см. главу 5 Куроуза и Росса).

История развития сети Интернет

1969 г. Рождение ARPAnet

Леонард Клейнрок — один из авторов технологии коммутации пакетов. Он открыл возможность совместного использования эфира независимыми узлами сети.

Alohanet — первая радиосеть с коммутацией пакетов.

1970-1980 гг. Возникновение новых компьютерных сетей и Интернета

Параллельно с развитием ARPAnet появлялись другие компьютерные сети: ALOHAnet (радио сеть Гавайского университета, Telenet, Cyclades (во Франции), SNA и др. Возникла задача о соединении сетей с различной архитектурой. Роберт Канн совместно с Уинтоном Серфом разработал новую версию протокола, которая впоследствии была названа TCP/IP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей данных; IP — Internet Protocol). Изначально это был один протокол TCP, который осуществлял маршрутизацию и надежную доставку пакетов, использовал глобальную адресацию компьютеров. Эксперименты с пакетной передачей голосовых сообщений показали, что иногда требуется, чтобы протокол допускал потерю некоторых пакетов при передаче информации. Это привело к появлению протокола IP, несущего транспортные функции и протоколов TCP и UDP (User Datagram Protocol) для надежной и ненадежной передачи данных.

1980-1990 гг. Распространение компьютерных сетей

Разработана система доменных имен DNS (Domain Name System), связавшая IP адреса компьютеров с их мнемоническими именами

Середина 80-х. Создание NFSnet (сеть национального научного фонда США (NFS)

Основой сети NFSNET стали пять очень мощных компьютеров, соединенных между собой сверхбыстрыми (на тот момент) линиями связи. Пользователи подключались к сети и использовали мощности этих компьютеров. NFSNЕТ унаследовала от ARPANET принципы построения, обеспечивающие высокую надежность, а также три уровня протоколов (под протоколом в данном случае понимается соглашение о способе передачи информации; понятно, что если разные части сети будут использовать разные способы передачи, то они друг друга просто не поймут) — сетевой, транспортный и протокол приложений, а также добавила к ним протокол межсетевого уровня под названием IP (интернет-протокол). Полученный комплект протоколов получил название TCP/IP — как раз на нем-то и базируется передача информации в Интернете.

Сеть NFSNET была более прогрессивной и предоставляла намного более мощные возможности по сравнению с ARPANET, поэтому ARPANET была ликвидирована в конце восьмидесятых. NFSNET заняла место прародительницы Интернета, а это потребовало ее умощнения и некоторой реорганизации, в результате чего был создан так называемый Бекбон NFSNET (от англ. backbone — хребет), который состоял уже из тринадцати компьютеров (точнее, компьютерных центров), соединенных друг с другом теми же высокоскоростными линиями связи. Центры располагались в разных городах США и, по сути, являлись одновременно центрами местных компьютерных сетей, так что NFSNET стала сетью, объединяющей другие сети.

1990 г. Ликвидирована ARPAnet

90-е годы. WWW

Тим Бернерс-Ли вместе со своими ассистентами создает первоначальную версию языка разметки гипертекста HTML, протокола HTTP передачи HTML-документов, web-сервера и браузера.