Представьте что вы научили свою собаку сенбернара берни приносить вам
Представьте что вы научили свою собаку сенбернара берни приносить вам
Таненбаум Э., Уэзеролл Д.
Т18 Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.: ил.
Перед вами — очередное, пятое издание самой авторитетной книги по современным сетевым технологиям, написанной признанным экспертом в этой области Эндрю Таненбаумом в соавторстве с профессором Вашингтонского университета Дэвидом Уэзероллом. Первая версия этого классического труда появилась на свет в далеком 1980 году, и с тех пор каждое издание книги неизменно становилось бестселлером и использовалось в качестве базового учебника в ведущих технических вузах.
В книге последовательно изложены основные концепции, определяющие современное состояние и тенденции развития компьютерных сетей. Авторы подробнейшим образом объясняют устройство и принципы работы аппаратного и программного обеспечения, рассматривают все аспекты и уровни организации сетей — от физического до уровня прикладных программ. Изложение теоретических принципов дополняется яркими, показательными примерами функционирования Интернета и компьютерных сетей различного типа. Пятое издание полностью переработано с учетом изменений, происшедших в сфере сетевых технологий за последние годы и, в частности, освещает такие аспекты, как беспроводные сети стандарта 802.12 и 802.16, сети 3G, технология RFID, инфраструктура доставки контента CDN, пиринговые сети, потоковое вещание, интернет-телефония и многое другое.
ББК 32.973.202+32.988.02 УДК 004.738.5
Права на издание получены по соглашению с Prentice Hall, Inc. Upper Sadle River, New Jersey 07458. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
ISBN 978-0132126953 англ. © Prentice Hall, Inc., 2011
ISBN 978-5-459-00342-0 © Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2012
© Издание на русском языке, оформление ООО Издательство «Питер», 2012
Глава 1. Введение. 16
Глава 2. Физический уровень. 106
Глава 3. Канальный уровень. 216
Глава 4. Подуровень управления доступом к среде. 281
Глава 5. Сетевой уровень. 384
Глава 6. Транспортный уровень. 527
Глава 7. Прикладной уровень. 648
Глава 8. Безопасность в сетях. 807
Глава 9. Рекомендации для чтения и библиография. 928
Алфавитный указатель. 947
1.1. Применение компьютерных сетей. 17
1.1.1. Сети в организациях. 18
1.1.2. Использование сетей частными лицами. 21
1.1.3. Использование беспроводных сетей. 26
1.1.4. Социальный аспект. 29
1.2.1. Персональные сети. 34
1.2.5. Объединения сетей. 43
1.3.1. Иерархия протоколов. 45
1.3.3. Службы на основе соединений и службы без установления
1.3.5. Службы и протоколы. 56
1.4.2. Эталонная модель TCP/IP. 61
1.4.4. Сравнение эталонных моделей OSI и TCP. 65
1.4.6. Критика эталонной модели TCP/IP. 69
1.5.2. Мобильная телефонная сеть третьего поколения. 81
1.6. Стандартизация сетей. 92
1.6.1. Кто есть кто в мире телекоммуникаций. 93
1.6.2. Кто есть кто в мире международных стандартов. 95
1.6.3. Кто есть кто в мире стандартов Интернета. 97
1.7. Единицы измерения. 99
1.8. Краткое содержание следующих глав. 100
Глава 2. Физический уровень. 106
2.1. Теоретические основы передачи данных. 106
2.1.1. Ряды Фурье. 107
2.2.1. Магнитные носители. 112
2.2.4. Линии электропитания. 115
2.3. Беспроводная связь. 122
2.3.1. Электромагнитный спектр. 123
2.3.2. Радиосвязь. 127
Задачка
Читал я «компьютерные сети» и наткнулся на задачу:
Представьте, что вы научили свою собаку, сенбернара Берни, приносить вам коробку с тремя 8-миллиметровыми магнитными лентами вместо бутылки бренди. (Потому что с некоторых пор вы стали рассматривать заканчивающееся место на жестком диске как трагедию.) На каждой ленте помещается 7 Гбайт информации. Собака обучена бежать к вам, где бы вы ни находились, со скоростью 18 км/ч. В каком диапазоне расстояний скорость передачи данных собакой будет выше, чем у линии, чья фактическая скорость работы составляет 150 Мбит данных в секунду?
3 ленты по 7 Гб = 21 Гб
х = 21 000 000 000 б * 5 м/с / 150 000 000 б/с = 700 м
А поговорить?
Ещё одна история от моего приятеля из финансовой компании
Пересказываю от первого лица:
Причём раздавал в таких количествах, что запомнить, что и кому поручено, конечно, не мог! Чем менеджеры успешно пользовались
Как говорится, собака лает – караван идёт
Время от времени шеф вдруг вспоминал, что вице-президенту Васе ещё месяц назад было поручено перекрасить дверь в туалет и устраивал Васе разнос
Но это было приемлемым риском и ничего не менялось до тех пор, пока Иван Борисович не поручил мне (ответственный выбирался рандомно) принять на работу девочку, чтобы записывала кому и что он поручил и контролировала исполнение
Через неделю, как ни странно, первым вопросом шефа был: «Где девочка?»
Мне пришлось выкручиваться, предлагая использовать бесплатный MS Outlook вместо платной девочки (инициативы шефа обычно вели к дополнительным расходам, уменьшающим базу для расчёта бонусов топам)
Оказалось, что Иван Борисович настроен против Microsoft принципиально по каким-то личным причинам
Я не сдавался и, вспомнив, что мы как раз согласовываем с подрядчиком техзадание для системы электронного документооборота в конторе, предложил дополнить функционал этой системы блоком СКИП – системы контроля исполнения поручений, изготовленным в полном соответствии со вкусами шефа и внедрённым в его планшет, с которым он не расставался ни на секунду
В красочной картине будущего Иван Борисович, давая устное поручение, тут же дублирует его письменно через крайне дружественный интерфейс, прощающий грамматические ошибки. После этого поручение начинает жить своей электронной жизнью, рассылая ответственным строгие напоминалки о дедлайнах
Шеф секунду подумал и сказал: «Злодействуй!»
Под шуршание вентилятора в проекторе Иван Борисович с одобрением смотрел на симуляцию рождения, эволюции и успешного завершения сотен поручений и вызванный этим магический рост KPI (симулированный, разумеется)
Никогда бездушная железяка не заменит живого человеческого общения!
РЖД. 21 век. Горячая линия
Случилось вчера.
Наш сотрудник с утра оставил сумку в камере хранения на жд вокзале в г.Нижневартовск. Билет у него был на пол первого ночи. У сотрудника были дела с отделом кадров, кладовщиком (получал новую спецовку), в общем весь день провёл в беготне между отделами фирмы. Дело ближе к вечеру. Встал вопрос может ли он получить сумку непосредственно перед отъездом или камера хранения работает до определённого времени. Я полез в интернет искать контактные телефоны. Нашел номера на сторонних сайтах дежурного и информационной кассы. Время 8 вечера, трубку на обоих номерах не берут. Звоню на горячую линию ржд. Прошу дать контакты вокзала. Получил шедевральный ответ: «ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ВОКЗАЛ Г.НИЖНЕВАРТОВСКА НЕ ПРЕДОСТАВИЛ В ИХ ЦЕНТР НОМЕРА ДЛЯ КОНТАКТОВ!». Все! 21 век: интернет, марсоходы, нанотехнологии, ржд.
Глухой программист НГТУ НЭТИ обучил систему переводить жесты на русский язык и управлять компьютером без помощи мыши.
Глухой программист НГТУ НЭТИ обучил систему переводить жесты на русский язык и управлять компьютером без помощи мыши. (НГТУ, 6 сентября)
В начале августа выпускник НГТУ НЭТИ завершил работу над прототипом системы, который переводит язык людей с нарушениями слуха и управляет компьютером при помощи жестов.
Алексей Приходько — единственный глухой программист в мире, который работает над созданием автоматического переводчика жестов на звуковой язык.
Основная функция программы, над которой работает Алексей, — перевод. Система работает по аналогии с мозгом человека. При помощи камеры программа распознает картинку и фиксирует жесты, изображение переводит в модели и обрабатывает внутри системы, сопоставляя их с данными в нейронной сети, после чего компьютер выводит на монитор уже соответствующий жестам перевод.
Помимо встроенной функции переводчика система способна управлять компьютером при помощи жестов. Движениями рук можно настроить громкость, яркость и управлять курсором на экране без помощи мыши.
Амеба нашла решение сложной математической задачи быстрее компьютера
Амеба — это простейшее существо, которое мы проходим в школе на одном из первых уроков биологии. Вряд ли кто-то считает амебу высокоинтеллектуальной особью, ведь у нее даже нет нервной системы в привычном нам понимании. Однако группа ученых из Токийского университета Кейо использовала этот одноклеточный организм для решения математической задачки. И на удивление амеба справилась с ней быстрее и эффективнее, чем мощный компьютер.
Задачка, которую предстояло решить, носит название «задача комивояжера». Она заключается в следующем: представьте, что вы коммивояжер, переезжающий из города в город, продавая свои товары. Вам нужно быть максимально эффективным, чтобы заработать как можно больше денег, поэтому вы хотите найти кратчайший путь, который позволит вам попасть в каждый город на маршруте следования. При этом не существует математической формулы, чтобы найти наиболее эффективный маршрут. Единственный способ решить проблему — вычислить длину каждого маршрута и посмотреть, какой из них самый короткий.
Но и это еще не все: расчет расстояния становится тем сложнее, чем больше городов добавляется к маршруту. Для 4 городов есть только 3 маршрута. А вот для 6 их уже 360. Это делает «задачу коммивояжера» одной из проблем, которую ученые называют «NP hard». То есть проблема, сложность которых возрастает по экспоненте даже из-за незначительного увеличения показателей. К такому же типу задач относится, например, майнинг криптовалют, поэтому находить их решение довольно важно на сегодняшний день.
В своей работе японские ученые использовали амебу Physarum polycephalum, а конкретнее — ее слизь, которую она распространяет в качестве «разведчика». Существо поместили в специальную камеру, в которой было множество каналов. В конце каждого из каналов исследователи разместили немного воды. Когда амеба получала воду — в одном из соседних каналов гас свет. Канал в данном случае был аналогом пути к городу из задачи.
Когда амеба дотягивается до воды, это влияет на вероятность того, что свет погаснет в каналах, являющиеся следующими городами на маршруте. Чем дальше расположен город, тем чаще в его канале будет гаснуть свет. Это может показаться невероятным, но добавление новых «городов» не увеличивало время, которое нужно затратить на решение задачи и путь по каналам всегда оставался кратчайшим. В отличие от компьютера, амебе не нужно было рассчитывать каждое конкретное расстояние, чтобы вычислить оптимальное. Вместо этого она реагирует на изменившиеся условия и определяет наилучшую возможную траекторию движения.
«Механизм, который влияет на скорость принятия решения амебой и то, как она вычисляет наиболее короткий путь до сих пор остается загадкой. Выяснив это, мы сможем найти пути быстрого решения сложных вычислительных задач и даже улучшить системы безопасности.» — говорит ведущий автор исследования Масаши Аоно.
Сенбернар и скорость передачи данных
Любопытная задачка на понимание из книги Таненбаума про компьютерные сети, из проверочных вопросов к главе 1 «Введение».
Представьте, что вы научили свою собаку, сенбернара Берни, приносить вам коробку с тремя 8-мм магнитными лентами вместо бутылки бренди. (Потому что с некоторых пор вы стали рассматривать заканчивающееся место на жестком диске как трагедию.) На каждой ленте помещается 7 Гб информации. Собака обучена бежать к вам, где бы вы ни находились, со скоростью 18 км/ч. В каком диапазоне расстояний скорость передачи данных собакой будет выше, чем у линии, чья фактическая скорость работы составляет 150 Мбит/с?
Тут сначала нужно понять, что сравниваются два принципиально разных канала передачи информации.
Собака тратит на разные расстояния разное количество времени. Однако, сколько бы времени ни потратила собака на маршруты разных длин, в конец маршрута любой длины она принесет одно и то же количество данных — коробку с тремя 8-мм магнитными лентами, каждая по 7 Гб, то есть всего 21 Гб. При маршруте любой длины (хоть 1 м, хоть 1 км, хоть 10 км) в место назначения попадет 21 Гб данных.
Теперь рассмотрим второй канал передачи данных — линию, скорость передачи данных по которой составляет 150 Мбит/с. Как я понимаю, подразумевается, что эта скорость не зависит от длины линии и остается постоянной на маршрутах разных длин.
Если собака тратит на путь 1 секунду, то приносит 21 Гб данных. За эту же 1 секунду линия принесет в место назначения лишь 150 Мбит данных. Если собака тратит на путь 2 секунды, то принесет опять же 21 Гб данных. За эти же 2 секунды линия принесет в место назначения уже 300 Мбит. С удлинением пути линия перенесет больше данных, а собака перенесет одно и то же фиксированное количество данных.
Найдем, за сколько секунд линия перенесет столько же, сколько и собака, то есть 21 Гб.
21 Гб = 21 * 2 30 байт = 21 * 2 30 * 8 бит = 180 388 626 432 бит
150 Мбит/с = 150 * 10 6 бит/с = 150 000 000 бит/с
(1 Мбит/с равен 10 6 бит/с, а не 2 20 бит/с! См. подробности в комментариях.)
180 388 626 432 бит / 150 000 000 бит/с = 1202,59 с
То есть за 1202,59 с собака перенесет 21 Гб и линия перенесет 21 Гб. Зная скорость собаки и время, за которое она пробежала маршрут, можно определить длину ее маршрута.
18 км/ч = 18 000 м/ч = 18 000 / 3600 м/с = 5 м/с
5 м/с * 1202,59 с = 6012,95 м
Ответ: при расстоянии маршрута меньшем, чем 6012,95 м, скорость передачи данных с помощью собаки будет быстрее, чем с помощью линии.
Задача из книги «Компьютерные Сети». про сенбернара (задачу решил), но с автором не согласен
Изучая книгу Компьютерные сети 5 издание, столкнулся с задачей, вроде очень простой, вот описание:
Представьте, что вы научили свою собаку, сенбернара Берни, приносить вам коробку с тремя 8-миллиметровыми магнитными лентами вместо бутылки бренди. (Потому что с некоторых пор вы стали рассматривать заканчивающееся место на жестком диске как трагедию.) На каждой ленте помещается 7 Гбайт информации. Собака обучена бежать к вам, где бы вы ни находились, со скоростью 18 км/ч. В каком диапазоне расстояний скорость передачи данных собакой будет выше, чем у линии, чья фактическая скорость работы составляет 150 Мбит данных в секунду?
Есть еще доп условия, типо как измениться ваш ответ если, скорость собаки увел. в 2 раза, или емкость каждой ленты увел. в 2 раза, или скорость соединения увел. в 2 раза. Но это не сильно усложняет задачу.
Я решил задачу таким способом:
1. Переводим общую емкость, в биты.
________7 Гб___________7 Гб___________7 Гб_________ Общая сумма в битах
байт____7516192768____ 7516192768____7516192768
бит_____60129542144____ 60129542144____60129542144_____ 180388626432
2. Переводим скорость соединения в биты в секунду:
150Мбит/сек = 150000000 бит/сек
3. Скорость собаки переводим в «метр/секунда»:
18 км/ч = 18000 м/3600 с = 5 м/с
4. Сразу понятно, что общая емкость в битах больше чем скорость соединения в битах, считаем во сколько:
180388626432 бит/150000000 бит/с= 1202,59084288 секунд ( это означает, чтобы сравнялись объемы в битах, необходимо 1202,59084288 секунд)
5. Теперь можно выяснить, в каком диапазоне, собака будет «лучшим провайдером», по сравнению с линией:
Каждая секунда передачи данных соответствует 5 метрам.
1202,59084288*5=6012,954214 (м) или 6,01 км.
Я решил таким образом, но посмотрев ответ по задаче от автора, офигел:
А в решении задачи, автор почему-то переводит 21 Гигабайт в 168 Гигабит и далее этими данными оперирует,
хотя по моей логике должно быть: 21 Гигабайт = 21*2^30*8=180388626432 бит.
Подскажите, где я что не так понимаю. Какое-то явное противоречие.
Техническая редакция текста
Сетевое программное обеспечение состоит из протоколов, или правил, по которым процессы обмениваются информацией. Протоколы могут быть ориентированными на соединение и не требующими соединения. Большая часть сетей поддерживает иерархию протоколов, в которой каждый уровень предоставляет услуги вышестоящему уровню, не раскрывая ему подробностей своей работы. Стек протоколов обычно базируется на модели OSI или модели TCP/IP. В обеих моделях имеется сетевой, транспортный и прикладной уровни, но они различаются в остальных уровнях. Вопросы разработки включают в себя уплотнение каналов, управление передачей, обнаружение ошибок и т. д. В книге уделяется много внимания протоколам и их проектированию.
Итак, сети предоставляют пользователям определенные услуги, реализуемые на основе установления соединений или без соединений. Есть сети, которые на одних уровнях используют первый из этих принципов, на других (более низких) — второй.
К хорошо известным сетям относятся Интернет, ATM, Ethernet и беспроводные ЛВС стандарта 802.11. Сеть Интернет выросла из ARPANET, к которой был добавлен ряд других сетей. Таким образом, Интернет является объединенной сетью, Сетью сетей, число которых сегодня измеряется тысячами. Интернет характеризуется, прежде всего, использованием стека протоколов TCP/IP. ATM широко используется в телефонной системе при передаче данных на большие расстояния. Ethernet — это наиболее популярная технология ЛВС, встречается в крупнейших компаниях и университетах. Наконец, беспроводные ЛВС с удивительно высокими скоростями (до 54 Мбит/с) тоже постепенно входят в нашу жизнь.
Для того чтобы миллионы компьютеров могли общаться друг с другом, нужны как аппаратные, так и программные стандарты. Разрабатываются они такими организациями, как ITU-T, ISO, IEEE и IAB. Каждая из них работает в своей области, и все вместе они реализуют процесс стандартизации компьютерных сетей.
Представьте, что вы научили свою собаку, сенбернара Берни, приносить вам коробку с тремя 8-миллиметровыми магнитными лентами вместо бутылки бренди. (Потому что с некоторых пор вы стали рассматривать заканчивающееся место на жестком диске как трагедию.) На каждой ленте помещается 7 Гбайт информации. Собака обучена бежать к вам, где бы вы ни находились, со скоростью 18 км/ч. В каком диапазоне расстояний скорость передачи данных собакой будет выше, чем у линии, чья фактическая скорость работы составляет 150 Мбит данных в секунду? Персональные компьютеры и рабочие станции От того, какими персональными компьютерами будут оснащены конечные пользователи корпоративной сети, зависит продуктивность работы всего предприятия.
Альтернативой локальной сети является большая система разделения времени с терминалом для каждого пользователя. Приведите два преимущества клиент-серверной системы, использующей локальную сеть.
На производительность системы «клиент-сервер» влияют два параметра сети: пропускная способность (сколько бит в секунду она может передавать) и время ожидания (сколько секунд требуется на доставку первого бита от клиента до сервера). Приведите пример: а) сети с высокой пропускной способностью и большим временем ожидания; б) сети с низкой пропускной способностью и малым временем ожидания.
Какие еще характеристики, кроме пропускной способности и времени ожидания, нужно оптимизировать для получения высокого качества обслуживания в сетях цифровой передачи речи?
Одним из факторов, влияющих на время ожидания в сетях с коммутацией пакетов и промежуточным хранением, является задержка при сохранении и переадресации пакета коммутатором. Если время коммутации составляет 10 мкс, будет ли это основной задержкой в работе клиент-серверной системы, в которой клиент находится в Нью-Йорке, а сервер — в Калифорнии? Скорость распространения сигнала в медной линии принять равной 2/3 скорости света в вакууме.
Система «клиент-сервер» использует спутниковую сеть. Орбита вращения спутника удалена от поверхности Земли на 40 ООО км. Какова будет минимально возможная задержка при ожидании ответа на запрос в такой системе?
В будущем, когда у всех дома будет терминал, подключенный к компьютерной сети, станут возможными мгновенные референдумы по важным законодательным вопросам. В конце концов существующие законодательные органы могут быть распущены, что позволит народу выражать свою волю напрямую. Позитивные аспекты такой прямой демократии очевидны. Обсудите некоторые негативные аспекты.
Пять маршрутизаторов необходимо соединить в подсеть с двухточечным соединением. Каждые два маршрутизатора разработчики могут соединить высокоскоростной, среднескоростной, низкоскоростной линией или никак не соединять. Предположим, компьютеру требуется 100 мс для моделирования и анализа каждой топологии. Сколько компьютерного времени понадобится для выбора варианта, лучше всего соответствующего ожидаемой нагрузке?