Шпаргалка по дисциплине "Информационные системы"

Оглавление

1. Сетевые коммуникации. Понятие сигнала, протокола и сетевой среды. Локальные и глобальные вычислительные сети. Основные принципы организации локальных и глобальных вычислительных сетей. Структурные компоненты сетей. 3

2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель OSI), ее предназначение. Инкапсуляция данных. Уровни эталонной модели OSI. 4

3. Сетевое оборудование. Сетевые кабели. Типы кабелей. Классификации различных типов кабелей. Разъемы сетевых кабелей. 5

4. Коллизия. Коллизионный домен. Механизм разрешения коллизий в сетях Ethernet. Механизм доступа к сетевой среде в сетях Ethernet. Безколлизионная передача данных. Концентраторы и коммутаторы, их работа в коллизионных доменах. 8

5. Схемы передачи данных. Узковещательная, многоадресная и широковещательная передача. Широковещательный домен. Концентраторы и коммутаторы, их работа в широковещательных доменах. 9

6. Сетевой адаптер. Характеристики сетевых адаптеров. Функции сетевых адаптеров. Классификация сетевых адаптеров. Модель OSI и сетевой адаптер. 10

7.  Сетевой концентратор. Характеристики сетевых концентраторов. Механизм работы сетевого концентратора. Модель OSI и концентратор. 12

8. Коммутация. Коммутация пакетов. Коммутация каналов. Коммутатор. Типы коммутаторов. Модель OSI и коммутатор. 12

9.  Маршрутизация. Маршрутизация пакетов. Принцип маршрутизации. Маршрутизатор. Передача пакета из одной ЛВС в другую на канальном и сетевом уровнях. Модель OSI и маршрутизатор. 13

10. Маршрутизатор. Типы маршрутизаторов. Таблицы маршрутизации. Метрика. 15

11. Протокол канального уровня – Ethernet. Стандарты Ethernet. Спецификации физического уровня. 15

12. Беспроводные сети. Стандарты, определяющие работу беспроводных сетей. Механизм доступа к сетевой среде в беспроводных сетях. Безопасность в беспроводных сетях. 16

13. Формат дейтаграммы IP. Адресация протокола IP. Маршрутизация. Время жизни дейтаграммы. 17

14. Протокол транспортного уровня TCP. Функции протокола TCP. Формат сообщения TCP. Основные поля заголовка TCP – их характеристики. Порт. Основное назначение номера порта 20

15. Протокол транспортного уровня UDP. Функции протокола UDP. Формат сообщения UDP. Основные различия протоколов TCP и UDP. 21

16. Протоколы прикладного уровня FTP, HTTP, SMTP, POP3. Основное предназначение протоколов прикладного уровня. Общий механизм работы протоколов FTP, HTTP, SMTP, POP3, DNS. 22

17. Протокол канального и сетевого уровня ARP. Формат сообщения ARP. Функции протокола ARP. Типы ARP-сообщений. 26

18. IP-адресация. Классы IP-адресов. Бесклассовая адресация. Маска подсети. Принципы разбиения сетей на подсети. Зарегистрированные и незарегистрированные адреса. 27

19. Маршрутизация. Составление таблицы маршрутизации. Формат таблицы маршрутизации. Шлюз по умолчанию. 31

20. Статическая и динамическая маршрутизация. Дистанционно-векторная маршрутизация. Маршрутизация на основе состояния канала связи. Примеры протоколов динамической маршрутизации. 32

21. Технология VLAN. Принцип работы VLAN. Роль коммутатора и маршрутизатора в виртуальных локальных сетях. Обозначение членства в VLAN. Тегирование. Транковые порты и порты доступа. Стандарт IEEE 802.1Q. 35

22. Технология VPN. Принцип работы технологии VPN. Варианты реализации технологии VPN. Туннелирование. Протоколы для организации VPN-туннеля. 37

23. DNS. Структура DNS. Домен. Процесс преобразования доменного имени. Корневые DNS-сервера. 39

24. Протокол динамического конфигурирования хостов. Протокол DHCP. Принцип работы протокола DHCP. Основные характеристики назначаемые хосту по протоколу DHCP. Аренда DHCP. 40

25. Технология NAT. Виды NAT. Принцип работы технологии NAT. Технология PAT. 41

26. Механизмы защиты в локальных сетях. Технология ACL. Технология Port Security. Стандарт IEEE 802.1x. Протокол доступа и аутентификации в ЛВС. 43

27. Технология QoS. Качество обслуживания в локальных сетях. Механизм работы QoS. Метка типа сервиса. Очередь с приоритетами. Типы трафика в локальных сетях. 45

28. Агрегация каналов. Стандарты для агрегации каналов. Преимущества и недостатки агрегации каналов. Эффективность агрегации каналов. Агрегация сетевых адаптеров. 47

29. Удаленное управление межсетевыми устройствами. Варианты удаленного управления. Технология Telnet. Проблемы безопасности при удаленном управлении. Технология SSH. 48

30. Сетевые топологии. Преимущества и недостатки различных сетевых топологий. Оборудование, используемое для реализации сетевых топологий. 51

 

 

1. Сетевые коммуникации. Понятие сигнала, протокола и сетевой среды. Локальные и глобальные вычислительные сети. Основные принципы организации локальных и глобальных вычислительных сетей. Структурные компоненты сетей.

Сетевые коммуникации - системы физических каналов связи и коммутационного оборудования, реализующие тот или иной низкоуровневый протокол передачи данных. Существуют проводные, беспроводные (использующие радиоволны) и волоконно-оптические каналы связи. По типу переносимого сигнала выделяют цифровые и аналоговые сети. Назначением коммуникационных сетей является передача данных с минимальным количеством ошибок и искажений. На основе коммуникационной сети может строиться информационная сеть, к примеру, на основе сетей Ethernet, как правило, строятся сети TCP/IP, которые в свою очередь образуют глобальную сеть Интернет. Примерами коммуникационных сетей являются:

• компьютерные сети;
• телефонные сети;
• сети сотовой связи;
• сети кабельного телевидения.

К тому моменту, когда сгенерированные компьютером-отправителем данные попадают в кабель или другую сетевую среду, они низведены  до уровня сигналов — электрического тока, световых импульсов, инфракрасного излучения или радиоволн. Из этих сигналов формируется код, который попадает в сетевой интерфейс компьютера-получателя и преобразуется обратно в двоичные данные, понятные программному обеспечению (ПО) этого компьютера.

При объединении в сеть компьютеров, какие бы компьютеры и какие бы программы ни использовались в сети, им понадобится общий язык, чтобы понимать друг друга. Такие общие языки называются протоколами (protocols), и компьютеры прибегают к ним даже для простейшего обмена данными. Людям для общения необходим общий язык, компьютерам для обмена информацией необходим один или несколько общих протоколов.

Компьютеры  можно объединять в сеть. В качестве соединения могут выступать кабель, инфракрасное излучение, радиоволны или телефонная линия с модемом. Технология, с помощью которой компьютеры объединяются в сеть, называется сетевой средой (network medium). Наиболее распространенной формой сетевой среды является медный кабель, поэтому часто любую сетевую среду называют сетевым кабелем.

Группа компьютеров, размещенных на относительно небольшой  площади и связанных общей  сетевой средой, называется локальной вычислительной сетью (ЛВС). Каждый из компьютеров ЛВС называется также узлом (node). ЛВС характеризуется тремя основными атрибутами: топологией, средой и протоколами.

Во многих случаях интерсеть  составляется из ЛВС, удаленных друг от друга на значительное расстояние. Для связи удаленных ЛВС применяется  другой тип сетевого соединения — глобальная вычислительная сеть (ГВС). В ГВС для передачи информации используются телефонные линии, радиоволны или другие технологии. Обычно глобальная сеть связывает между собой только две системы, что отличает ее от ЛВС, которая может связывать несколько систем.

Чаще всего  в ЛВС используется общая сетевая  среда. По кабелю, соединяющему компьютеры, в данный момент времени может  передаваться лишь один сигнал, и потому все системы вынуждены пользоваться кабелем по очереди. Сеть такого типа называется узкополосной. Чтобы организовать эффективное использование узкополосной сети многими компьютерами, используется принцип коммутации пакетов. Чтобы сделать коммутацию пакетов более эффективной, телефонные компании используют широкополосные сети, допускающие, в отличие от узкополосных, передачу по одному кабелю нескольких сигналов одновременно.

В ЛВС узкополосная сеть, применяемая в большинстве ЛВС, способна передавать только один сигнал. Такая передача называется полудуплексной. Если же две системы способны связываться в обоих направлениях одновременно, связь между ними называется полнодуплексной.

Чаще всего  локальные сети построены на технологиях  Ethernet или Wi-Fi. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево.

Чаще всего ГКС опирается  на выделенные линии, на одном конце  которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается  с остальными частями ГКС. Основными  используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи.

Компоненты сетей:

• Компьютер-клиент
• Сервер
• Сетевые интерфейсы на всех ПК и серверах
• Сетевые кабели (витая пара, тонкий/толстый Ethernet, оптоволокно)
• Совместно используемые периферийные устройства 
• Сетевое оборудование, такое как концентраторы (многопортовые повторители) и коммутаторы ( контролируют сетевой трафик)

2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель OSI), ее предназначение. Инкапсуляция данных. Уровни эталонной модели OSI.

Сетевая модель — 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. 

Имеет 7 уровней  интерфейсов:

• Прикладной (приложений) уровень (англ. Application layer) 
• Представительский (Уровень представления)(англ. Presentation layer) 
• Сеансовый уровень (англ. Session layer) 
• Транспортный уровень (англ. Transport layer) 
• Сетевой уровень (англ. Network layer) 
• Канальный уровень (англ. Data Link layer) 
• Физический уровень (англ. Physical layer) 

Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию, разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:  
горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах  
вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине. 

В горизонтальной модели двум программам требуется общий  протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.

Взаимодействие  протоколов, работающих на разных уровнях  модели OSI, проявляется в том, что каждый протокол добавляет заголовок (header) или трейлер (footer, «хвост») к информации, которую он получил от уровня, расположенного выше. Этот запрос продвигается по стеку протоколов вниз. Итогом этой деятельности является пакет (packet), готовый для передачи по сети. Когда пакет достигает места назначения, процесс повторяется в обратном порядке. Процесс добавления заголовков к запросу, сгенерированному приложением, называется инкапсуляцией данных (data encapsulation).

3. Сетевое оборудование. Сетевые кабели. Типы кабелей. Классификации различных  типов кабелей. Разъемы сетевых  кабелей.

Сетевое оборудование — устройства, необходимые для  работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор и др. Можно  выделить активное (маршрутизатор, коммутатор (свитч), гибкий мультиплексор) и пассивное (кабель, повторитель, концентратор) сетевое  оборудование.

• Сетевой адаптер — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время сетевые платы довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом. Работает на канальном уровне.
• Сетевой концентратор (hub)  — устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара.  Хабы пересылают данные во все порты. Работает на физическом уровне.
• Мост – повторитель, ретранслирующий пакеты, предназначенные для другого сегмента сети, и игнорирующий остальные. Это устройство второго уровня, предназначенное для создания двух или более сегментов локальной сети LAN, каждый из которых является отдельным коллизионным доменом.
• Сетевой коммутатор(switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне. Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю.
• Маршрутиза́тор (router)— специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, связывающий разнородные сети различных архитектур, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором. Маршрутизатор работает на сетевом уровне. Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты, административное расстояние — степень доверия к источнику маршрута и некоторый вес записи — метрика.