7 Основные принципы построения компьютерных сетей

Компьютерная или вычислительная сеть (ВС) - это сеть передачи и распределений обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем, средствами связи и протоколами передачи информации. Средстава передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов аппаратных, программных и информационных.

Локальные сети - объединение абонентских систем, периферийного оборудования, терминалов и других устройствах. Locak Area Network (LAN);
-ограниченность территории (в пределах здания, группы зданий);
-постоянное подключение к линии связи;
-использование линий связи с высокой пропускной способностью;
-работа с сетевыми сервисами в режиме онлайн.

Глобальные сети - служат в основном для объединения локальных сетей и обеспечивают связь между компьютерами находящимися в различных локальных сетях (странах или континентах). Wide Area Network (WAN);

Региональные (территориальные) - компьютерная сеть объединяющая системы расположенные друг от друга на значительном расстоянии (в пределах отдельной страны, города, региона). Metropolitan Area Network (MAN);

Корпоративная сеть - сеть, главным назначением которой является поддержание работы конкретного предприятия, владеющей данной сетью. Пользователями являются только сотрудники предприятия.

Эталонная модель OSI: описательная схема сети; её стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Модель описывает сетевые функции, реализуемые на каждом уровне OSI. Модель OSI описывает путь, от сетевого провода до пользователя.

Модель OSI (Семиуровневая модель OSI):
7 Прикладной уровень (Application Layer) -> Сетевые процессы с прикладными программами
6 Уровень представлений (Presentation Layer) -> Представление данных
5 Сеансовый уровень (Session Layer) -> Связь между хостами
4 Транспортный уровень (Transport Layer) -> Связь между конечными устройствами
3 Сетевой уровень (Network Layer) -> Адреса и маршрутизация
2 Канальный уровень (Data-Link Layer) -> Доступ к среде передачи данных
1 Физический уровень (Physical Layer) -> Двоичная передача данных

3 нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, т.е. протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым комунникационным оборудованием (уровнями среды передачи данных - media layers);
3 верхних уровня - прикладной, представительный и сеансовый - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На эти уровни мало влияет изменение в топологии сети, итд. 3 Верхних уровня модели OSI + транспортный уровень, - часто называют уровнями хост-машины (host layers);
Транспортный уровень - является промежуточным, он скрывает детали функционирования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие средств транспортировки сообщений (нижних уровней).

Преимущества модели OSI:
-делит сложную межсетевую структуру на более простые для изучения подмножества операций;
-делит взаимосвязаные аспекты работы сети на менее сложные элементы;
-определяет интерфейсы для обеспечения совместимости сетевых продуктов разных поставщиков (plug-n-play);
-изменения в одной области не требуют изменений в других областях, что позволяет отдельным областям развиваться быстрее;

-7 Прикладной уровень (Application Layer) - не предоставляет услуги ни лодному другому уровню модели OSI. Обслуживает прикладные процессы находящиеся вне модели OSI. Договоренность о процедурах восстановления после ошибок и контроля целостности данных.

-6 Уровень представлений (Presentation Layer) - отвечает за читебельность информации между уровнями приложений двух систем. Преодоление синтаксических различий в представлении данных, например кодировках ANSI.

-5 Сеансовый уровень (Session Layer) - устанавливает, управляет и завершает сеансы и взаимодействия приложений. Сеансы состоят из диалога (синхронизация диалога) между объектами представлений.

-4 Транспортный уровень (Transport Layer) - сегментирует и повторно собирает данные в один поток. Транспортный уровень занимается надежной транспортировкой данных через многосетевой комплекс. Транспортный, Сетевой, Канальный и Физический уровни решают вопросы транспортировки данных. 

-3 Сетевой уровень (Network Layer) - служит для образования единой транспортной системы, объединяющий несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответвующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, выбирающий правильный маршрут передачи сообщений между конечными узлами. Сети соединяются между собой специальными устройствами - маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения (прыжки, хопы, через транзитные маршрутизаторы). Маршрут - представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет. Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией - это и является главной задачей сетевого уровня. Короткий путь не всегда наилучший. Главный критерий при выборе маршрута - время передачи данных по этому маршруту. Оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика.

-2 Канальный уровень (Data-Link Layer) - обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адрессации, топологии сети, дисциплины в канале связи, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки кадров и управления потоком данных.

1 Физический уровень (Physical Layer) - определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, временные параметры изменения напряжений, скорости физической передачи данных, максимальные расстояния передачи информации, физические разъемы и другие подобные характеристики. Сетевой адаптер - является устройством физического уровня. Назначение уровня - передача данных. Электрические импульсы в медных кабелях, либо световые импульсы в оптоволокне.

Протоколы связи между уровнями модели OSI:

Транспортный уровень <--- Сегменты ---> Транспортный уровень
Сетевой уровень <--- Пакеты ---> Сетевой уровень
Канальный уровень <--- Кадры ---> Канальный уровень
Физический уровень <--- Биты ---> Физический уровень

Отправка электронного сообщения от одного пользователя другому: Сначала происходит формирование данных -> затем упаковка данных для сквозной транспортировки -> затем добавление сетевого адреса в заголовок -> затем дпреобразование в последовательность битов для передачи -----> на приёмной стороне происходит обратное преобразование, раскручивание стека, и идёт получение электронного письма получателем.

1 Протокол - формальное описание набора правил и соглашений, регламентирующих процессы обмена информацией между устройствами в сети
2 Эталонная модель OSI: это описательная схема сети, её стандартны гарантируют высокую совместимость и взаимодействие сетевых технологий различных типов. Модель включает прямую связь между равными по положению уровнями находящимися в разных системах.
3 Инкапсуляция - процесс погружения данных в заголовок конкретного протокола перед отправкой их в сеть.
4 Среда передачи данных - физ.среда пригодная для прохождения сигнала. - витая пара, оптоволокно, эфир (беспроводные сети)