1_Введение в компьютерные сети

1.

Определение компьютерной сети
Компьютерная сеть — это совокупность двух или более компьютеров и
других устройств, соединённых между собой каналами связи, с целью
обмена информацией и совместного использования ресурсов (принтеры,
файлы, интернет-канал и т. д. ). Проще говоря, это как дорожная система
для данных. Компьютеры — это города, а каналы связи — дороги, по
которым ездят машины с грузом (данными).

2.

Цели и преимущества использования компьютерных сетей
Совместное использование ресурсов: данные и файлы — доступ к общим
документам и базам данных с любого компьютера в сети. Периферийные
устройства: не нужно покупать принтер для каждого компьютера — один сетевой
принтер может обслуживать всех сотрудников офиса.
Вычислительные мощности: доступ к удалённым серверам и системам хранения
данных.
Оптимизация затрат: централизованное управление ресурсами снижает расходы на
обслуживание и обновление оборудования и программного обеспечения.

3.

Связь и коммуникация в компьютерных сетях
Связь и коммуникация: электронная почта, мгновенные сообщения,
видеоконференции (Zoom, Teams). Вся современная коммуникация
построена на сетях. Повышение надёжности: важные данные можно
продублировать (создать backups) на нескольких машинах в сети.
Если один компьютер выйдет из строя, информация сохранится на
Регулярное резервное копирование данных помогает предотвратить
других.
потерю информации и обеспечивает быстрый её восстановление в
случае сбоев.

4.

Централизованное управление в компьютерных сетях
Централизованное управление: в больших
организациях (офисах) системные администраторы
могут управлять правами доступа, обновлять
программное обеспечение и обеспечивать
безопасность всех компьютеров из единого центра.
Это позволяет сократить время на решение
технических проблем и оптимизировать расходы на
обслуживание IT-инфраструктуры.
Также централизованное управление обеспечивает
согласованную работу всех систем и упрощает
мониторинг состояния оборудования.

5.

Классификация компьютерных сетей по
масштабу
Сети принято делить по размеру территории, которую они покрывают.
Тип сети Аббревиатура Масштаб Пример Персональная сеть PAN
(Personal Area Network) Несколько метров Подключение беспроводных
наушников к телефону по Bluetooth. Локальная сеть LAN (Local Area
Network) Охватывает здание или несколько близко расположенных
зданий. Пример подключения компьютеров в офисе для обмена
данными.
Городская сеть MAN (Metropolitan Area Network) Охватывает город или
значительную часть города. Пример использования для подключения
офисов крупных компаний в пределах одного города.

6.

Примеры локальных сетей
Локальная сеть LAN (Local Area Network) Здание,
офис, квартира Домашняя Wi-Fi сеть, сеть в школе
или небольшой компании. Такие сети
обеспечивают удобное взаимодействие между
устройствами и позволяют совместно использовать
ресурсы, например, принтеры или файловые
серверы.
Они также способствуют повышению
эффективности работы и облегчают обмен
информацией между пользователями.

7.

Примеры городских сетей
Городская сеть MAN (Metropolitan Area Network) Город Сеть кабельного
телевидения или провайдера в пределах города. Она обеспечивает
подключение к интернету и другим сетевым услугам для пользователей в
городской зоне.
MAN позволяет эффективно распределять информационные потоки
между различными районами города.

8.

Примеры глобальных сетей
Глобальная сеть WAN (Wide Area Network) Страна, континент, весь мир Интернет —
самая большая WAN в мире.
Сеть банкоматов или филиалов крупной компании.
WAN обеспечивает передачу данных между удалёнными офисами и позволяет
синхронизировать информацию в реальном времени. Примеры таких сетей
включают также корпоративные интранет-системы для обмена внутренними
данными.

9.

Базовые компоненты компьютерной сети
Чтобы создать даже простейшую сеть, вам понадобятся: Узлы (Nodes):
любые устройства, подключённые к сети (компьютеры, серверы,
принтеры, телефоны, камеры).
Каналы связи (Среда передачи): проводные: витая пара (сетевой кабель,
он же Ethernet-кабель), оптоволокно, коаксиальный кабель.
Беспроводные: радиоволны (Wi-Fi, Bluetooth), инфракрасное излучение.
Сетевое оборудование: сетевой адаптер (NIC — Network Interface Card):
плата или чип внутри устройства, который позволяет ему подключаться к
сети (например, Wi-Fi модуль в ноутбуке).

10.

Роль сетевых протоколов
Представьте, что русский и немец пытаются договориться без переводчика. У них не получится.
В компьютерных сетях роль такого «переводчика» и «свода правил» выполняют сетевые протоколы. Сетевой протокол — это
набор правил и соглашений, определяющий, как устройства обмениваются данными. Самые важные протоколы: TCP/IP — это
не один протокол, а целое семейство, основа современного Интернета. Протоколы TCP/IP обеспечивают надёжную передачу
данных по сети, позволяя различным устройствам «понимать» друг друга и обмениваться информацией.

11.

•IP (Internet Protocol): Отвечает за адресацию и доставку пакетов данных до
нужного узла в сети. Каждое устройство в сети имеет уникальный IPадрес (например, 192.168.1.1), который работает как почтовый адрес.
•TCP (Transmission Control Protocol): Отвечает за надежную передачу данных.
Он разбивает большие сообщения на пакеты, гарантирует их доставку,
проверяет на ошибки и собирает в правильном порядке. Как заказное письмо
с уведомлением о вручении.
•HTTP/HTTPS: Протоколы для передачи веб-страниц. Когда вы заходите на
сайт, ваш браузер использует именно их.
•DNS (Domain Name System): "Телефонная книга Интернета". Преобразует
понятные человеку имена сайтов (например, google.com) в машинные IPадреса (например, 142.251.209.14), которые понимают маршрутизаторы.

12.

Базовая модель передачи данных
Процесс отправки данных (например, сообщения в мессенджере) можно
упрощенно представить так:
1.Создание: Вы пишете сообщение и нажимаете "Отправить".
2.Инкапсуляция: Ваше сообщение разбивается на небольшие пакеты. К
каждому пакету добавляется "служебная информация" (заголовки), как в
почтовый конверт: IP-адрес отправителя, IP-адрес получателя,
порядковый номер пакета и т.д.
3.Маршрутизация: Маршрутизаторы в сети анализируют IP-адрес
получателя и пересылают пакеты по оптимальному пути. Пакеты одного
сообщения могут дойти разными путями!
4.Доставка и сборка: Пакеты прибывают к получателю. Протокол TCP
проверяет, все ли пакеты дошли, и собирает их в правильном порядке в
исходное сообщение.
5.Представление: Сообщение появляется на экране вашего друга.

13.

Модель TCP/IP
(Стек протоколов TCP/IP)

14.

Уровень (Layer)
Функция
Примеры протоколов
Аналог в OSI
Что оперирует на этом уровне?
Прикладной (Application)
Обеспечивает взаимодействие
между пользовательскими
приложениями и сетью.
Определяет формат данных.
HTTP/HTTPS (веб), DNS (имена), FTP (
файлы), SMTP (почта), SSL/TLS (шифр
ование)
Уровни 5-7 OSI
Данные (Data)
Транспортный (Transport)
Обеспечивает надежную или
ненадежную доставку данных
между приложениями на
разных хостах. Управляет
потоками, исправляет ошибки.
TCP (надежный, с установкой
соединения), UDP (ненадежный,
быстрый, без соединения)
Уровень 4 OSI
Сегменты (TCP) / Дейтаграммы
(UDP)
Сетевой (Internet)
Отвечает за логическую
адресацию (IP-адреса) и
маршрутизацию пакетов между
разными сетями через
маршрутизаторы.
IP (основной
протокол), ICMP (ping), ARP (поиск
MAC-адреса)
Уровень 3 OSI
Пакеты (Packets)
Канальный (Link)
Отвечает за передачу данных
между непосредственно
соединенными устройствами (в
одной сети). Оперирует
физическими адресами (MACадреса).
Ethernet (проводные LAN), WiFi (беспроводные), PPP (модемное
соединение)
Уровни 1-2 OSI
Кадры (Frames)
(Физический не выделяется
отдельно, но подразумевается)
Передача битов (0 и 1) по
физической среде (кабель,
радиоволны).
Спецификации кабелей, разъемов,
сигналов
Уровень 1 OSI
Биты (Bits)

15.

Модель OSI
Это теоретическая эталонная модель, разработанная ISO для
стандартизации сетевых коммуникаций. Она более детализирована и строга,
чем TCP/IP. Её часто используют для обучения и описания концепций, так как
она четко разделяет функции.

16.

Уровень (Layer)
Функция
Примеры
Аналог в TCP/IP
Что оперирует?
7. Прикладной (Application)
Интерфейс для доступа к
сетевым службам (почта,
браузер).
HTTP, SMTP, FTP
Прикладной уровень
Данные (Data)
6. Представительский
(Presentation)
Преставление и шифрование
данных. Преобразование
форматов (кодировка, JPEG,
MP3).
SSL/TLS (шифрование), MPEG,
ASCII
(Часть Прикладного)
Данные (Data)
5. Сеансовый (Session)
Управление сеансом связи
между приложениями
(установка, поддержка,
завершение).
RPC, SIP
(Часть Прикладного)
Данные (Data)
4. Транспортный (Transport)
Обеспечение надежной
сквозной доставки данных.
Сегментация, управление
потоком.
TCP, UDP
Транспортный уровень
Сегменты / Дейтаграммы
3. Сетевой (Network)
Определение маршрута,
логическая адресация (IPадреса).
IP, ICMP, routers
Сетевой уровень
Пакеты (Packets)
2. Канальный (Data Link)
Обеспечение доступа к среде,
физическая адресация (MACадреса), обнаружение
ошибок.
Ethernet, Switch, MAC
Канальный уровень
Кадры (Frames)
1. Физический (Physical)
Передача битов по
физической среде.
Определяет разъемы,
сигналы, кабели.
Витая пара, оптоволокно, хаб
(Часть Канального)
Биты (Bits)

17.

Ключевые различия и сравнение
Параметр
Модель TCP/IP
Модель OSI
Подход
Практическая, реализованная в Интернете.
Теоретическая, эталонная.
Количество уровней
4 (или 5)
7
Разработка
Протоколы разрабатывались до модели.
Модель была разработана до создания
протоколов.
Гибкость
Более гибкая, так как была создана для описания
работающего стека.
Более строгая и детализированная.
Объединение уровней
Прикладной уровень объединяет функции 3
верхних уровней OSI.
Четко разделяет функции представления, сессии
и приложений.

18.

Простая аналогия: Отправка письма
Прикладной (OSI 7/ TCP App): Вы пишете письмо ("Привет, как дела?").
Представительский (OSI 6): Вы переводите его на язык получателя (если нужно) и
шифруете.
Сеансовый (OSI 5): Вы решаете, когда начать и закончить диалог.
Транспортный (OSI 4/ TCP Transport): Вы разбиваете длинное письмо на несколько
конвертов, пронумеровав их.
Сетевой (OSI 3/ TCP Internet): Вы пишете на конверте логический адрес (индекс, город,
улица, дом) — это IP-адрес.
Канальный (OSI 2/ TCP Link): Вы пишете на конверте физический адрес для
конкретного почтового отделения (MAC-адрес).
Физический (OSI 1): Почтальон везет ваш конверт на машине (передает биты по меди).

19.

Спасибо за внимание!
Спасибо за внимание. В этой презентации мы рассмотрели основные аспекты компьютерных сетей, включая их определение,
цели использования и классификацию по масштабу. Мы также изучили базовые компоненты сетей и роль сетевых протоколов,
что позволяет лучше понять функционирование современных систем связи.