الانظمة الموزعة الفصل 3 الشبكات والانترنت

موضوعي
 لتعلم مفهوم الشبكات و
addressing.OUTLINE
 مقدمة
 أنواع الشبكة
 مبادئ الشبكة
Reference نموذج OSI المرجعي
 TCP / IP
 عنوان العمل عبر الإنترنت
العنوان الفعلي / عنوان الشبكة
 الشبكات الفرعية
 ARP
 MobileIP
 الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت
 مشكلات ATMNetworking للأنظمة الموزعة.

الأداء
 قابلية التوسع
 الموثوقية
 الأمن
 التنقل
 جودة الخدمة
 البث المتعدد
قضايا الشبكات للأنظمة الموزعة.

قضايا الشبكات (1) الأداء: وقت الاستجابة (الوقت بين الإرسال والبدء في استلام) معدل نقل البيانات (بتات في الثانية) [الحد الأقصى] وقت الإرسال = الكمون + الطول / معدل النقلband عرض النطاق الترددي للنظام ، معدل النقل [الفعلي]: إجمالي حجم الحركة في aكمية معينة من الوقت استخدام قنوات مختلفة في نفس الوقت يمكن أن يجعل عرض النطاق الترددي> البياناتمعدل نقلload يمكن تحميل حركة المرور عرض النطاق الترددي <معدل نقل البيانات سرعة الشبكة <سرعة الذاكرة (حوالي 1000 مرة) الوصول إلى القرص المحلي عادة ما يكون أسرع من القرص البعيدمشاكل الشبكة (2) قابلية التوسع الموثوقية الفساد نادر آليات في الطبقات العليا لاستعادة الأخطاء الأخطاء هي عادة فشل التوقيت ، وليس لدى المتلقي المواردللتعامل مع الرسائل الأمن جدار الحماية على العبّارات (نقطة الدخول إلى إنترانت المؤسسة) عادة ما يكون التشفير في الطبقات العليا التنقل - التواصل هو أكثر تحديا: تحديد موقع ، والتوجيه ، ... جودة الخدمة - الخدمات في الوقت الحقيقي الإرسال المتعدد - نظام الاتصالات الفردية واحد إلى العديد الأجهزة والبرمجيات داخل الموزعةالنظام الذي يوفر مرافق الاتصالاتيعرف باسم نظام الاتصالات الفرعي. يتكون من: وسائط النقل: توفير الماديةالاتصال ، على سبيل المثال الأسلاك والكابلات والألياف والقنوات اللاسلكية ؛ الأجهزة: توفير الربط ، على سبيل المثال ، أجهزة التوجيه،الجسور والمحاور والمكررات واجهات الشبكة وبوابات. مكونات البرامج: إدارة الاتصال ،مثلا مداخلات البروتوكول ، معالجات الاتصالات والسائقين.Impact على النظم الموزعة تأثير الاتصالات على نظام موزع سيكونواحد من التأخير الذي أدخله تمرير الرسالة. يمكن أن يكون التأخير من قبل كل رسالة فرديةمقسمة إلى عاملين: الكمون: هو الوقت اللازم لإعدادالاتصالات ، أي التأخير الذي يحدث من الوقتيتم إرسال الرسالة حتى تبدأ في الوصول إلى الوجهة. تأخير الإرسال: يتحدد حسب طول الرسالةومعدل نقل البيانات ، وسرعة نقل البيانات بين اثنينأجهزة الكمبيوتر الموجودة في الشبكة ، وعادةً ما تكون بت في الثانية.وقت إرسال الرسالة = وقت الاستجابة + الطول / معدل نقل البيانات فوق المعادلة صالحة فقط للرسائل أقصر منالحد الأقصى المسموح به من طول الشبكة الأساسية.are تكون الرسائل الأطول مجزأة ووقت الإرسالهو جمع شرائح مرات الإرسال.

تاريخ العمل الشبكي
 Mainframe و Terminal
 LAN
 إيثرنت ، FDDI ، إلخ
 WAN
 ATM و ISDN و ADSL و Frame Relay وغيرها
 LAN عالية السرعة (Giga Ethernet)
 PAN (شبكة المنطقة الشخصية): الشبكة المحلية اللاسلكية
إلخ
الألياف الموزعة واجهة البيانات
خط المشترك الرقمي غير المتماثل
الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة.

أنواع الشبكات شبكات المناطق المحلية (الشبكات المحلية) الاتصال عالي السرعة على أسس الملكية (داخل الحرم الجامعي). استنادًا إلى الأسلاك النحاسية الملتوية أو الكبلات المحورية أو الألياف البصرية.band إجمالي عرض النطاق الترددي للنظام مرتفع ومستوى الكمون منخفض. معظم الحلول النموذجية: إيثرنت مع 100 ميغابت في الثانية شبكات المناطق الحضرية (MANs) اتصال عالي السرعة للعقد موزعة على نطاق متوسطالمسافات ، التي تنتمي عادة إلى منظمة واحدة. اعتمادًا على الألياف عالية السرعة والنطاق الترددي. توفير "عودة العظام" لربط الشبكة المحلية. تعتمد التقنية في الغالب على أنواع ATM أو FDDI أو DSL.Network شبكات المنطقة الواسعة التواصل عبر مسافات طويلة (مدن ، بلدان ، أو قارات). يغطي أجهزة الكمبيوتر الخاصة بمؤسسات مختلفة. درجة عالية من عدم التجانس للبنية التحتية الأساسية للحوسبة. إشراك أجهزة التوجيه لإدارة الشبكة وتوجيه الرسائل إلى وجهاتهم. سرعات تصل إلى بضع ميغابت في الثانية ممكن ، ولكن حوالي 50-100 كيلوبت في الثانية أكثر نموذجية. أبرز مثال على ذلك: الإنترنت. الشبكات اللاسلكية تقوم أجهزة المستخدم النهائي بالوصول إلى الشبكة عبر الراديو القصير أو متوسط ​​المدى أوانتقال إشارة الأشعة تحت الحمراءW الشبكات اللاسلكية الواسعة:• GSM (حتى 20 كيلوبت في الثانية). شبكات LAN اللاسلكية / MANs:• ويفلان (2-11 ميغابت في الثانية ، راديو يصل إلى 150 متر). شبكات المناطق الشخصية اللاسلكية:• Bluetooth (حتى 2 ميجا بايت في الثانية على إشارة لاسلكية منخفضة القدرة ، <مسافة 10 أمتار).

أنواع الشبكات
 Internetworks
 ربط العديد من الشبكات معًا لتوفير بيانات مشتركة
مرافق الاتصالات.
 مطلوب لتطوير نظم توزيع مفتوحة تحتوي على جدا
عدد كبير من أجهزة الكمبيوتر.
 دمج مجموعة متنوعة من التكنولوجيات المحلية وشبكات منطقة واسعة ل
توفير سعة الشبكة اللازمة لكل مجموعة من المستخدمين.
 مترابطة بواسطة أجهزة الكمبيوتر المخصصة التبديل وأجهزة التوجيه و
أجهزة الكمبيوتر للأغراض العامة ، بوابات.
 معالجة ونقل البيانات إلى أجهزة الكمبيوتر المدرجة هي
مدعومة من طبقة برمجيات . هو نظام فرعي للاتصالات فيه عدة
يتم ربط الشبكات معًا لتوفير
مرافق اتصالات البيانات التي تخفي
تقنيات وبروتوكولات الفرد
شبكات المكونات والأساليب المستخدمة لها
الربط.
 مطلوب لتطوير نظام توزيع مفتوح.

البينية
 مجموعة من الشبكات الفردية ، متصلة
من قبل أجهزة الشبكات المتوسطة التي
يعمل كشبكة كبيرة واحدة.
 يشير العمل الإلكتروني إلى الصناعة ،
المنتجات والإجراءات التي تلبي
تحدي إنشاء وإدارة
البينية
 IP هي القيمة الرئيسية المستخدمة اليوم لبناء قابلية التوسع ،
انتروورك غير متجانسة.

Internetwork

مبادئ الشبكةنقل الحزمة الحزمة عبارة عن سلسلة من البيانات الثنائية معمعالجة المعلومات لتحديد المصدر وأجهزة الكمبيوتر الوجهة.is تنقسم رسالة الشبكة ذات الطول التعسفيقبل الإرسال إلى حزم ذات طول مقيّد. تستخدم رزم طول مقيدة: للسماح لكل كمبيوتر في الشبكة بالتخصيصتخزين المخزن المؤقت كافية لعقد أكبر قدر ممكن من الوارداترزمة. لتجنب الانتظار طويلا لقنوات الاتصال ليكونمجانا إذا الرسائل الطويلة وير المنقولة دونمبادئ subdivision.Networkتبديل النظم نظام تبديل مطلوب لنقل المعلوماتبين اثنين من العقد التعسفية في الشبكة باستخداموصلة الاتصالات المشتركة. يتم استخدام أربعة أنواع من التحويل في شبكة الكمبيوتر: البث:• لا يتطلب أي مفاتيح.• يتم إرسال جميع الرسائل إلى جميع أجهزة الكمبيوتر المتصلة.• كل جهاز كمبيوتر مسؤول عن استخراج الرسائل الموجهة إلىبحد ذاتها.• المنهج المستخدم في شبكات الإيثرنت والشبكات اللاسلكيةتبديل النظم تبديل الدائرة:• النهج المتخذ في نظام الهاتف.• يتم إنشاء رابط مادي بين المرسل والمستقبل. تبديل الحزمة:• يُعرف أيضًا باسم المخزن والتقديم (النظام البريدي).• في كل عقدة تبديل (نقطة اتصال) يدير الكمبيوترالحزم عن طريق قراءة كل واحد في الذاكرة، وفحصهاالوجهة ، واختيار الدائرة المنتهية ولايته بشكل مناسب. ترحيل الإطار:• القراءة في وتخزين كل حزمة تقدمالنفقات العامة التي يمكن أن تصبح كبيرة.• ﻓﻲ ﺷﺒﻜﺎت ATM ، ﻳﺘﻢ اﺳﺘﺨﺪام إﻃﺎر ذو ﺣﺠﻢ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﺪﻻً ﻣﻦ اﻟﺮزﻣﺔوفقط رأسه يحتاج إلى أن تدرس.• يتم ترحيل ما تبقى من الإطار ببساطة كدفق من البتات. مبادئ الشبكةبروتوكولات مجموعة معروفة من القواعد والتنسيقات المستخدمة للاتصالبين العمليات لأداء مهمة معينة. تنفذ بواسطة زوج من وحدات البرامج الموجودة في الإرسالواستقبال أجهزة الكمبيوتر.are يتم ترتيب وحدات برامج البروتوكول في تسلسل هرمي للطبقات. يشار إلى مجموعة كاملة من طبقات البروتوكول على أنها مجموعة بروتوكولاتأو مكدس البروتوكول. طبقات بروتوكول يجلب فوائد في تبسيط وتعميمواجهة البرنامج للوصول إلى خدمات الاتصالات ، ولكنتحمل أيضا تكاليف أداء كبيرة. طبقات التطبيق والعرض التقديمي وجلسة الجلسة ليست كذلكالتمييز في مكدس بروتوكول الإنترنت: يتم تطبيق طبقات التطبيق والعرض كطبقة واحدة

مبادئ الشبكةبروتوكولاتوصف الطبقةبروتوكولات التطبيق التي تم تصميمها لتلبية متطلبات الاتصالات الخاصةالتطبيقات ، غالبًا ما تحدد الواجهة إلى إحدى الخدمات.تقدم بروتوكولات العرض في هذا المستوى البيانات في تمثيل الشبكةمستقلة عن التمثيلات المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الفردية ، والتي قداختلف. يتم أيضًا إجراء التشفير في هذه الطبقة ، إذا لزم الأمر.جلسةالمواصلاتشبكة الاتصالارتباط البيانات مسؤول عن نقل الحزم بين العقد التي تكون مباشرةمتصلة بواسطة رابط مادي. في نقل WAN هو بين أزواج من أجهزة التوجيهأو بين الموجهات والمضيفين. في شبكة LAN ، يوجد بين أي مضيفين.المادية الدوائر والدوائر التي تقود الشبكة. ينقل تسلسل ثنائيالبيانات عن طريق التشوير التماثلي (على دارات الكوابل) ، إشارات الضوء (على الألياف البصريةالدوائر) أو غيرها من الإشارات الكهرومغناطيسية (في دوائر الراديو والميكروويف).في هذا المستوى يتم تنفيذ الاعتمادية والتكيف ، مثل الكشف عنالفشل والانتعاش التلقائي.هذا هو أدنى مستوى يتم فيه التعامل مع الرسائل (وليس الحزم).يتم توجيه الرسائل إلى منافذ الاتصال المتصلة بالعمليات.ينقل حزم البيانات بين أجهزة الكمبيوتر في شبكة معينة. في WAN أويتضمن هذا الإجراء عبر الإنترنت إنشاء مسار يمر عبر أجهزة التوجيه.في شبكة محلية واحدة لا يوجد أي توجيه مطلوب. مبادئ الشبكةبروتوكولاتof مهمة تقسيم الرسائل إلى حزم من قبلنقل وإعادة تجميعها في استقبال الكمبيوتر هويقوم في طبقة النقل. طبقة النقل مسؤولة عن توصيل الرسائل إلىالوجهات مع عناوين النقل. يتكون عنوان النقل من عنوان الشبكةرقم جهاز كمبيوتر مضيف (رقم IP في الإنترنت)ورقم المنفذ. تعد الموانئ نقاط وجهة يمكن تعريفها بالبرامجالتواصل داخل الكمبيوتر المضيف. في الإنترنت ، يوجد عادةً عدة منافذ في كل مضيفالكمبيوتر مع أرقام معروفة جيدا ، كل المخصصة لنظرا لخدمة الإنترنت.

مبادئ الشبكة
التوجيه
 وظيفة مطلوبة في جميع الشبكات باستثناء الشبكات المحلية.
 أفضل طريق للتواصل بين النقاط في الشبكة هو
إعادة تقييمها دوريًا لمراعاة حركة المرور الحالية
وأي أخطاء في الشبكة: التوجيه التكيفي.
 تسليم الحزم إلى وجهاتها هو المسؤولية الجماعية
من أجهزة التوجيه الموجودة في نقاط الاتصال.
al خوارزمية التوجيه ، التي نفذها برنامج في طبقة الشبكة
في كل نقطة ، لديه وظيفتين:
1. تحديد مسارات إرسال الحزم (على أساس قفزة بالقفز):
• عندما يتم إنشاء دارة أو وصلة افتراضية في حالة طبقات الشبكة الخاصة بدوائر الدوائر وترحيل الإطارات.
• بشكل منفصل لكل حزمة في حالة طبقات الشبكة بتبديل الرزم.
2. تحديث معرفتها بالشبكة على أساس مراقبة حركة المرور و
كشف الفشل.

مبادئ الشبكةخاصة بالإنترنت العديد من الشبكات الفرعية القائمة على العديد من تقنيات الشبكات هيمتكاملة لبناء شبكة. لجعل ذلك ممكنًا ، يلزم ما يلي: يتيح نظام عنوان موحد بشبكة الإنترنت تمكين الحزمموجهة إلى أي مضيف متصل بأي شبكات فرعية (يتم توفيرها بواسطة IPعناوين في الإنترنت).protocol بروتوكول يحدد تنسيق حزم الشبكات البينية والعطاءقواعد التعامل معها (بروتوكول IP في الإنترنت). المكونات المتصلة التي توجه الحزم إلى وجهتهامن حيث عناوين الشبكات البينية (التي تنفذها أجهزة توجيه الإنترنت فيالأنترنيت). يوضح الشكل التالي جزءًا صغيرًا من الإنترنتعدة شبكات فرعية مترابطة بواسطة أجهزة التوجيه ويحتوي أيضاالعديد من أجهزة الاتصال كمبدلات ، بوابات ، و hubs.Internet البروتوكولات ظهرت الإنترنت من تطوير TCP / IPجناح بروتوكول. TCP يرمز إلى بروتوكول التحكم في الإرسال و IP لـبروتوكول إنترنت. العديد من خدمات التطبيقات والبروتوكولات مستوى التطبيق الآنموجود على أساس TCP / IP بما في ذلك: الويب (HTTP). البريد الإلكتروني (SMTP ، POP). نقل الملفات (FTP). Net News (NNTP). Telnet (Telnet).

بروتوكولات الإنترنت TCP عبارة عن بروتوكول نقل يمكن استخدامه لدعميمكن وضع تطبيقات مباشرة أو بروتوكولات إضافية علىلتوفير ميزات إضافية. TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال) هو بروتوكول يعتمد على الاتصال يمكن الاعتماد عليهنقل تيارات البيانات. بروتوكول نقل آخر (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم UDP)تستخدم للالتقاء بالرسائل التقليدية المستندة إلى الرسائل. IP هو بروتوكول الشبكة الأساسي الذي يوفر الأساسيآلية الإرسال للإنترنت وشبكات فرعية أخرى.is يعتمد نجاح TCP / IP على استقلالهمتكنولوجيا الإرسال الأساسية تمكين الشبكات البينية لتراكمت من العديد من الشبكات غير المتجانسة وروابط البيانات. بروتوكولات الإنترنتIPتطبيق - التطبيقTCP UDPوجهة نظر المفهوم للمبرمجبروتوكولات الإنترنت TCP / IPInternetعنوان IP مخطط يستخدم لتعيين عناوين للشبكات وأجهزة الكمبيوتر المتصلة بها يجب أن تلبي ما يليالمتطلبات: Universal: يمكن لأي مضيف على الإنترنت إرسال رسالة إلى أي شخص آخر.• تعيين عنوان IP فريد لكل مضيف في الإنترنت. كافية: تحديد مساحة كبيرة للعناوين واستخدامها بكفاءة.• IPv4 (1984): عناوين 32 بت لـ 232 عنوان (~ 4 مليار) ، ولكنغير كافية بسبب:ط) نمو غير متوقع للإنترنت. ii) الاستخدام غير الفعال لمساحة العنوان.• IPv6 (1994): عناوين 128 بت لعناوين 2128 (~ 3x1038) القابلة للعنونة. التوجيه: دعم نظام التوجيه مرنة وفعالة ، ولكنعناوين نفسها لا ينبغي أن تحتوي على معلومات التوجيه. بروتوكولات الإنترنتعنوان IP عنوان IP:n معرّف رقمي 32 بت يحتوي على:• معرف شبكة فريدة داخل الإنترنت ، تخصصها شبكة الإنترنتمركز معلومات الشبكة (NIC).• معرف مضيف فريد داخل تلك الشبكة ، يتم تعيينه من قبل مديره. كتب كتسلسل من أربعة أرقام عشرية مفصولة بنقاط. له اسم نطاق رمزي مكافئ يتم تمثيله في تسلسل هرمي. لديه خمس فئات:• الفئة A: محفوظة للشبكات الكبيرة للغاية (224 مضيفًا في كل منها).• الفئة ب: المخصصة لشبكات المنظمة تحتوي على أكثر من 255 مضيفًا.• الفئة C: مخصصة لجميع الشبكات الأخرى (أقل من 255 مضيفًا في كل منها).• الفئة D: مخصصة للإرسال المتعدد ولكن هذا غير مدعوم من قبل جميع أجهزة التوجيه.• الفئة E: العناوين غير المخصصة المحجوزة للمتطلبات المستقبلية.

بروتوكولات الإنترنتبروتوكول IP بروتوكول الشبكة الخاص بمجموعة بروتوكولات الإنترنت. ينقل مخططات البيانات من مضيف إلى آخر عبرأجهزة التوجيه المتوسطة ذات الخصائص التالية: لا ضمان التسليم. تكرار ممكن. تأخير غير محدود. لا حفظ النظام. دقة العنوانmay قد يلزم تعيين عناوين IP لعناوين الشبكة الفعلية.• يحتوي Ethernet على عناوين 48 بت. استخدام بروتوكول تحليل العنوان (ARP)• إما العلاقة المباشرة بين IP والعنوان المادي ، أو التعيين. بروتوكولات الإنترنتبروتوكول IP عندما يكون مخطط بيانات IP (حتى 64 كيلوبايت) أطول منوحدة النقل القصوى (MTU) للشبكة الأساسية: يتم تقسيمها إلى حزم أصغر في المصدر وإعادة تجميعها فيوجهتها النهائية. تحتوي كل حزمة على معرّف جزئي لتمكين التصفيةشظايا لجمعها.عنوان IP لعنوان IP المصدر لبيانات الوجهةرأسما يصل إلى 64 كيلوبايتتخطيط حزمة IP بروتوكول الإنترنتتوجيه IProutes طبقة شبكة IP توجه الحزم من مصدرها إلىالوجهة باستخدام خوارزمية التوجيه:al خوارزمية متجه المسافات:• بروتوكولات معلومات الموجه (RIP-1 ، RIP-2 ، .......). ربط فئة خوارزميات الحالة.• فتح بروتوكول أقصر مسار الأول (OSPF).may قد تتعايش خوارزميات التوجيه المختلفة منذ التوجيهالجداول تحتوي على معلومات متطابقة لجميع الخوارزميات. ومع ذلك ، من أجل إنشاء جدول التوجيه والتحديث ، هو نفسهخوارزمية يحتاج إلى استخدامها. لذلك ، يتم تقسيم الإنترنت إلى مناطق الطوبولوجيا وخوارزمية واحدة تستخدم في كل منطقة. بروتوكولات الإنترنتتوجيه IPيتم تقسيم خريطة الطوبولوجيا الإنترنت إلى ذاتيةالنظم التي تنقسم إلى مناطق. كل نظام مستقل لديه منطقة العمود الفقري. تقوم مجموعة أجهزة التوجيه بتوصيل المناطق غير الأساسية إلىالعمود الفقري والروابط التي تربط تلك الموجهات هيالعمود الفقري للإنترنت.are عادةً ما تكون روابط العمود الفقري ذات نطاق ترددي مرتفع ويتم تكرارهاالموثوقية. الحزم الموجهة إلى المضيفين على الشبكة المحلية مثلمرسل: تنتقل في أمل واحد دون توجيه. تستخدم طبقة IP بروتوكول تحليل العنوان (ARP) لتحديدعنوان الشبكة من المضيف الوجهة المحلية بروتوكولات الإنترنتتوجيه IP الحاجة إلى تخزين المعلومات من كل عقدة في IPمساحة العنوان إلى كل عقدة أخرى يؤدي إلى حجم جدول التوجيهانفجار. حلان ممكنان: التجمع الطوبولوجي لعناوين IP ، بحيث عناوين في واحديتم توجيه جميع المناطق الطوبولوجية إلى جهاز توجيه مركزي لتلك المنطقة.• على سبيل المثال ، جميع العناوين 194.0.0.0 إلى 195.255.255.255 في أوروبا.• يمكن لأجهزة التوجيه خارج أوروبا الحصول على إدخال جدول فردي لتوجيه كل شيءعناوين في هذا النطاق لأقرب جهاز التوجيه الأوروبي ، والتي بعد ذلكتنفيذ التوجيه مفصلة.• المشكلة: قبل عام 1993 ، تم تعيين عناوين IP دون اعتبارالموقع الجغرافي ، لا يزال قيد الاستخدام. استخدام الافتراضي .

بروتوكولات الإنترنت
إصدار IP 6 (IPv6)
 اعتمد في عام 1994 لمواجهة قيود معالجة IPv4.
 العناوين طويلة هي 128 بت (كيانات 3 × 1038 قابلة للعنونة).
 مساحة العنوان مقسمة:
 سيحتوي قسم واحد على النطاق الكامل لعناوين IPv4.
 قسمان يُستخدمان لتنظيم مساحة العنوان:
• واحد وفقا للمواقع الجغرافية للعقد التي تمت معالجتها.
• الآخر وفقا لمواقعها التنظيمية.
 تحسين سرعة التوجيه:
 لا يتم تطبيق المجموع الاختباري على محتوى الرزمة ، فقط في رأس الصفحة.
 لا يحدث تجزؤ للبيانات داخل الشبكة
• دعم آلية لتحديد أصغر حجم البيانات
(MTU) قبل إرسال حزمة.

تعديل المقال