Лекция на тему "Архитектура сетевой системы"

• 1 слайд

  Калашников Р.Г. Компьютерные системы и сети 2019 Архитектура сетевой системы Лекция 2 МИНИСТЕРСТВО образования и науки ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ «ЛУГАНСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА»

• 2 слайд

  Компьютерные сети Архитектура сетевой системы из 31 Содержание Типы архитектур сетевых систем Сетевая система Windows как пример архитектуры Взаимодействие систем многоуровневой архитектуры

• 3 слайд

  из 31 Задачи сетевой системы перенаправление ввода/вывода; маршрутизация пакетов между сетями; шифрование и расшифровка пакетов; мультиплексирование и демультиплексирование сообщений; и многие другие Как должна быть устроена система, решающая все подобные задачи? Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 4 слайд

  из 31 Монолитная архитектура Пользовательское приложение Сетевое программное обеспечение Сетевой адаптер Среда передачи Вся сетевая функциональность реализована в одном модуле Высокая производительность Сложность разработки Сложность разделения разработки (например, между компаниями) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 5 слайд

  из 31 Монолитная архитектура Сетевые клиенты DOS Пользовательское приложение ipx.com Сетевой адаптер Среда передачи ipx.com управляет сетевым адаптером предоставляет приложениям и сервисам услуги по сетевой передаче делает многое другое Сетевые сервисы (например, net.exe) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 6 слайд

  из 31 Монолитная архитектура Сетевые клиенты DOS Для каждого типа сетевых карт необходимо использовать свой модуль ipx.com Кто должен его разрабатывать: Разработчики сетевых приложений? Разработчики сетевых адаптеров? Разработчики DOS? Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 7 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Уровень N Уровень 1 (Среда передачи) Каждый уровень выполняет четко определенный набор функций Каждый уровень взаимодействует только со смежными уровнями Транзитные передачи приводят к потерям производительности Возможна независимая и параллельная разработка уровней Уровень N-1 … … Уровень 2 (Сетевой адаптер) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 8 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Сетевые клиенты DOS (2) Пользовательское приложение Сетевая подсистема Сетевой адаптер Среда передачи lsl.com – формирует окружение для выполнения других модулей сетевой системы 3c509.com - управляет сетевым адаптером ipxodi.com - предоставляет приложениям и сервисам услуги по сетевой передаче Сетевые сервисы (например, net.exe) lsl.com ipxodi.com 3c509.com Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 9 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Сетевые клиенты DOS (2) Модули lsl.com и ipxodi.com – универсальные и не зависят от типа сетевого адаптера Модуль, управляющий сетевым адаптером (драйвер), для каждого типа адаптера свой и может иметь произвольное имя Кто разрабатывает модули? lsl.com, ipxodi.com – разработчики сетевой архитектуры 3c509.com – производитель сетевого адаптера Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 10 слайд

  Сетевая архитектура Windows Компьютерные сети Архитектура сетевой системы из 31

• 11 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows (семейство NT/2000/XP/…) Приложения и службы Среда передачи Сетевые протоколы Драйверы сетевых адаптеров Сетевые адаптеры Пограничный уровень TDI Пограничный уровень NDIS Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 12 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Сетевые адаптеры Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) – устройство, выполняющее передачу данных через среду передачи Параметры настройки NIC должны быть известны драйверу и обычно включают Номер используемого прерывания (IRQ number) Базовый адрес ввода-вывода (I/O Base) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 13 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Драйверы сетевых адаптеров Network Driver Interface Specification (NDIS) – спецификация архитектуры сетевых драйверов, позволяющая сетевым протоколам взаимодействовать с аппаратными устройствами Драйверы сетевых адаптеров выполняются в среде NDIS и должны соответствовать данной спецификации Драйверы разрабатываются производителями NIC Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 14 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Сетевые протоколы Transport Driver Interface (TDI) – стандарт интерфейса взаимодействия приложений с сетевыми протоколами. Реализации сетевых протоколов должны соответствовать данной спецификации Реализованные протоколы TCP/IP NWLink (реализация IPX/SPX, выполненная Microsoft для Windows) NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) Другие протоколы (DLC, IrDA,…) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 15 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Сетевые приложения и сервисы Для сетевого взаимодействия приложениям и сервисам предоставляются сетевые API Winsock API NetBIOS API Telephony API Messaging API WNet API Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 16 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Сетевые приложения и сервисы … и средства межпроцессного взаимодействия (InterProcess Communication, IPC) DCOM (Distributed Component Object Model) – распределенная модель компонентных объектов RPC (Remote Procedure Call) – удаленный вызов процедур Pipes – именованные каналы MailSlots – почтовые ящики Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 17 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Сетевые приложения и сервисы Windows включает десятки базовых сетевых служб "Сервер" – позволяет предоставлять локальные каталоги и принтеры в сетевое использование "Рабочая станция" – позволяет подключаться к предоставленным в совместное использование папкам и принтерам и использовать их … Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 18 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows (семейство NT/2000/XP/…) Приложения и службы Среда передачи Сетевые протоколы Драйверы сетевых адаптеров Сетевые адаптеры Пограничный уровень TDI Пограничный уровень NDIS DCOM RPC Pipes MailSlots Winsock TAPI NetBIOS API TCP/IP NetBEUI NWLink Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 19 слайд

  из 31 Сетевая архитектура Windows Привязка (binding) Поскольку на каждом уровне может одновременно выполняться несколько модулей (например, сетевых протоколов), на границах уровней используется привязка – указание, какие компоненты нижележащего уровня использует каждый компонент вышележащего Службa 1 Драйвер NIC1 Пограничный уровень TDI TCP/IP NetBEUI Службa 2 Драйвер NIC2 Пограничный уровень NDIS Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 20 слайд

  Взаимодействие систем многоуровневой архитектуры Компьютерные сети Архитектура сетевой системы из 31

• 21 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Уровень N Уровень 1 Определим принципы взаимодействия многоуровневых архитектур Уровень N-1 … … Уровень 2 Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 22 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Параметры архитектуры При разработке архитектуры необходимо определить следующие параметры Количество уровней Для каждого уровня множество задач, решаемых на уровне; какой сервис предлагает этот уровень вышележащему, и как к этому сервису получить доступ; какой сервис необходим со стороны нижележащего уровня, и как к этому сервису получить доступ; формат данных, принимаемых от вышележащего уровня и передаваемых нижележащему; формат представления данных, обрабатываемых на уровне Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 23 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Методы коммутации При передачи сигнала между двумя устройствами им должна быть предоставлена линия связи. Поскольку физическую линию, как правило, выделить невозможно, используются различные методы коммутации Коммутация каналов Коммутация пакетов Коммутация сообщений Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 24 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Коммутация каналов Коммутация каналов – создание непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных участков для прямой передачи между взаимодействующими устройствами Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 25 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Коммутация пакетов Все передаваемые сообщения разбиваются на сравнительно небольшие части, называемые пакетами Каждый пакет снабжается заголовком, содержащим адрес получателя Пакеты транспортируются по сети как независимые блоки Получатель реконструирует исходное сообщение из пакетов В дальнейшем мы будем предполагать использование коммутации пакетов и полагать пакет единицей передаваемых данных Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 26 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Передача данных Формирование пакета начинается на самом высоком уровне На каждом уровне данные, полученные с вышележащего уровня, обрабатываются и дополняются управляющей информацией в форме заголовка (header) и/или завершающего блока (trailer), и передаются на нижележащий уровень Когда данные проходят через все уровни, они передаются в физическую среду передачи Уровень N Уровень 1 Уровень N-1 Уровень 2 Физическая среда передачи данные данные данные данные данные данные Источник Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 27 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Прием данных Пакет передается от уровня к уровню снизу вверх На каждом уровне интерпретируется только та информация, которая содержится в заголовке или в завершающем блоке, которые были добавлены к пакету одноименным уровнем при передаче Остальная часть пакета рассматривается как данные, и передается на вышележащий уровень Уровень N Уровень 1 Уровень N-1 … … Уровень 2 Физическая среда передачи данные данные данные данные данные данные Источник Приемник Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 28 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Передача/прием данных Таким образом, при сетевом взаимодействии пакет, отправленный i-ым уровнем источника, будет получен i-ым уровнем приемника, то есть одноименные уровни соединены виртуальными каналами передачи данных (ВКПД) Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 29 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Передача/прием данных Уровень N Уровень 1 Уровень N-1 … … Уровень 2 данные данные данные данные данные данные Источник Уровень N Уровень 1 Уровень N-1 … … Уровень 2 Физическая среда передачи данные данные данные данные данные данные Приемник ВКПД ВКПД ВКПД ВКПД ВКПД ВКПД Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 30 слайд

  из 31 Многоуровневая архитектура Передача/прием данных Правила передачи данных между одноименными уровнями определяются соответствующим протоколом Для организации взаимодействия систем с N-уровневой архитектурой требуется по крайне мере N протоколов Совокупность протоколов всех уровней, обеспечивающая взаимодействие сетевых устройств, называется стеком протоколов Компьютерные сети Архитектура сетевой системы

• 31 слайд

  Заключение В настоящее время, как правило, используется многоуровневая архитектура сетевой системы Протокол и стек протоколов – важнейшие понятия в области компьютерных сетей из 31 Компьютерные сети Архитектура сетевой системы