Основы сетевого управления. Введение

Александр Колосов

Введение. Организационные вопросы

Необходимые базовые навыки

  • Базовые принципы построения и терминология компьютерных сетей (составные части сети, коммутация пакетов, маршрутизация, понятие протокола).
  • Работа с командной оболочкой UNIX/Linux (Bash).
  • Знание любого языка программирования (Python, Ruby, C, Java, JavaScript, PHP, Pascal, …).

Организация аудиторной нагрузки

Учебный план: 108 часов, из них 30 часов — аудиторная работа, 78 часов — самостоятельная работа.

  • Лекции (15 часов): четверг, числитель, 15:15, каб. 435.
  • Практики (30 часов): четверг, знаменатель, 15:15, каб. 435.
  • Отчетность в осеннем семестре: зачет.

Примерный план лекций

  1. Введение. Проблемы построения и сопровождения современных компьютерных сетей.
  2. Современные технологии организации компьютерных сетей на физическом и канальном уровне и сетевом уровнях.
  3. Сетевое управление. Основные понятия и базовые компоненты.
  4. Организация процесса управления компьютерной сетью.
  1. Управление процессом обнаружения и устранения неполадок.
  2. Управление конфигурацией и процессом учета ресурсов сети.
  3. Управление производительностью и безопасностью сети.

Литература

  • Олифер В. Г. Компьютерные сети: учеб. пособие.– СПб.: Питер, 2008.– 958 с.
  • Таненбаум Э. Компьютерные сети.– СПб.: Питер, 2007.— 992 с.
  • Clemm A., Network Management Fundamentals.— Cisco Press, 2006.— 510 с.
  • Subramanian M. Network management: An introduction to principals and practice.— Addison-Wisley, 2000.— 644 с.

Компьютерные сети

  • Взаимодействие независимых вычислительных устройств
    • Совместное использование ресурсов
    • Распределенные приложения
  • Взаимодействие пользователей
    • Передача сообщений
    • Обмен информацией
    • Совместная работа
  • Сервисы

Базовые принципы построения компьютерных сетей

  • Общая среда передачи данных
    • электропроводящий кабель;
    • радиоволны;
    • оптическое волокно;
  • Единый набор методов передачи данных:
    • эталонная модель сетевого взаимодействия OSI,
    • стек протоколов TCP/IP.

Архитектура вычислительных сетей

  • Декомпозиция задачи сетевого взаимодействия

layers.png

Модель OSI

Стандарт ISO OSI (Open systems intercommunication):

  1. физический (physical),
  2. канальный (data link),
  3. сетевой (network),
  4. транспортный (transport),
  5. сеансовый (session),
  6. уровень представления (representation),
  7. прикладной (application).

Стеки протоколов

  • Стек OSI
  • Стек TCP/IP
    • прикладной: HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS
    • представления: TLS, SSL
    • сеансовый: …
    • транспортный: TCP, UDP, SCTP
    • сетевой: IP, ICMP
    • канальный: Ethernet (IEEE 802.3), PPP, ATM, MPLS, ARP
    • физический: оптоволокно, витая пара, IEEE 802.11

Задача обеспечения связности устройств

Рассмотрим задачу связывания нескольких локальных вычислительных устройств посредством семейства технологий Ethernet:

  • обеспечение общей среды: коаксиальный кабель (10BASE-2), витая пара (10BASE-T, 100BASE-T).
  • управление доступом к среде передачи:
    • Адресация
    • Кадрирование данных/распознавание кадров
    • Управление множественным доступом:
      • CSMA/CD
      • коммутация
    • Обнаружение и исправление ошибок физического уровня

Задача межсетевого взаимодействия

  • Для обеспечения возможности взаимодействия компьютеров из разных локальных сегментов необходимо наличие:
    • канала связи между этими сегментами;
    • выделенного узла локального сегмента, отвечающего за пересылку данных во внешние сети;
    • способа разделения между локальными компьютерами и всеми остальными;

Рассмотрим задачу связывания устройств из двух независимых локальных сегментов с помощью протокола IP:

  • Адресация.
    • каждому устройству назначается уникальный идентификатор — IP-адрес (в IPv4 32-битный, в IPv6 128-битный), содержащий номер сети и номер узла. Обычно записывается в десятично-точечной нотации: X1.X2.X3.X4, где Xi — i-й байт идентификатора в десятичной системе.
    • количество бит, отведенных под номер сети, если это необходимо, обычно записывается после адреса, например: 192.168.0.1/24.
    • раньше использовалась классовая адресация (classful network), при которой количество бит, обозначающее номер сети определялось по первым битам идентификатора.
  • Единица данных, используемая в протоколе IP называется «датаграмма» или «пакет», содержит в себе:
    • адрес источника,
    • адрес назначения,
    • служебную информацию и
    • полезную нагрузку — данные, которые необходимо передать.
  • Маршрутизация
    • Используя таблицу маршрутизации по номеру сети назначения пакета маршрутизатор определяет следующее устройство, которому необходимо передать этот пакет для дальнейшей обработки.
    • Для непосредственной передачи пакета устройству-получателю используется протокол ARP для разрешения IP-адреса в MAC-адрес.

Классификация компьютерных сетей

  • По масштабу:
    • локальная вычислительная сеть (LAN)
    • глобальная вычислительная сеть (WAN)
      • корпоративная сеть (enterprise network)
      • Интернет
  • По виду деятельности:
    • сеть обслуживает предприятие
    • предприятие обслуживает сеть

Примеры

  • Корпоративные сети
    • сеть ПетрГУ
  • Сети небольших организаций
    • сеть кафедры ИМО
  • Сеть оператора связи
  • Сети ЦОД (дата-центры)
  • Web-проекты

Сетевое управление

mess.jpg

Зачем?

  • Проблемы компьютерных сетей
    • Связность
    • Мощность
    • Обеспечение качества обслуживания
    • Развитие
  • Управление компьютерными сетями (Network Management)
    • Обеспечение работоспособности сети
    • Выполнение связанных технологических процессов

Заключение

right.jpg