Сети и телекоммуникации

В.Н. Муллабаев 

СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ 

Учебное пособие 

Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2020

2-е издание, стереотипное

УДК 654 
ББК 32.968 
М 90 

Научный редактор: 

Подсобляева О.В., кандидат экономических наук,  
доцент кафедры программного обеспечения  
Орского гуманитарно-технологического института (филиала) ОГУ 

Рецензенты: 

Исаев Ю.П., начальник отдела информационных технологий 
ПАО «Орскнефтеоргсинтез»; 

Попов А.С., кандидат педагогических наук,  
доцент, исполняющий обязанности заведующего кафедрой 
программного обеспечения  
Орского гуманитарно-технологического  
института (филиала) ОГУ 

Муллабаев В.Н. 
    Сети и телекоммуникации [Электронный ресурс]: учеб. 
пособие / В.Н. Муллабаев ; науч. ред. О.В. Подсобляева. – 2-е 
изд., стер. – Москва : ФЛИНТА, 2020. – 157 с. 

ISBN 978-5-9765-4423-9 

В учебном пособии рассмотрены базовые понятия о принципах 
построения 
компьютерных 
сетей, 
особенности 
традиционных 
и 
перспективных технологий локальных и глобальных сетей. Наряду с 
теоретическими знаниями по каждой технологии даны рекомендации по 
выполнению практических работ. 
Предназначено 
студентам 
направления 
подготовки 
09.03.01 
Информатика 
и 
вычислительная 
техника, 
09.03.03 
Прикладная 
информатика для изучения дисциплины «Сети и телекоммуникации». 

ISBN 978-5-9765-4423-9 
 © Муллабаев В.Н., 2020  
 © Издательство «ФЛИНТА», 2020 

М 90 

УДК 654 
ББК 32.968 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение ........................................................................................... 5 
1 Стандартизация компьютерных сетей ……………………… 7 
1.1 Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI … 
7 

1.2 Стек протоколов TCP/IP и его соответствие модели OSI ….. 
10 

2 Физический уровень сетей ЭВМ …………………………….. 
18 

2.1 Построение локальных сетей по стандартам физического 

уровня …………………………………………………………………….. 18 

2.1.1 Стандарты кабелей. Требования к кабелям …………… 
18 

2.1.2 Практическая работа 1. Изготовление прямого (straight
through) и перевернутого (cross-over) патч-корда из кабеля UTP-5 …. 
27 

Контрольные вопросы  …………………………………………….......... 33 

2.2 Топология сетей ЭВМ ………………………………………… 34 

2.2.1 Топология сетей. Краткая теоретическая часть ……….. 34 
2.2.2 Практическая работа 2. Топология локальных сетей 

ЭВМ (LAN) ………………………………………………………………. 38 
Контрольные вопросы …………………………………………………... 48 

3. Межсетевой (логический) уровень сетей ЭВМ ……………. 49 
3.1 Протокол межсетевого взаимодействия IP ………………….. 49 

3.1.1 Формат IP-адреса. Классы IP-адресов. Специальные  

IP-адреса. Маска IP-адреса ……………………………………………… 50 

3.1.2 Практическая работа 3. Настройка сетевого адаптера 

IOLA25 для подключения к различным IP-сетям …………………….. 
54 

3.1.3 Деление IP-сетей на подсети. Краткая теоретическая 

часть ……………………………………………………………………… 
64 

3.1.4 Практическая работа 4. Деление IP-сетей на подсети. 

Настройка и подключение компьютера к разным подсетям …………. 67 
Контрольные вопросы ………………………………………………….. 
69 

3.2 Отображение IP-адресов на физические адреса ……………. 
70 

3.2.1 Работа ARP-протокола. Теоретическая часть ……........ 
70 

3.2.2 Практическая работа 5. Отображение логических  

адресов на физические адреса. Работа ARP-протокола ………………. 75 
Контрольные вопросы …………………………………………………... 77 

3.3 Порядок назначения IP-адресов ……………………………… 78 

3.3.1 Автоматическое назначение IP-адресов через DHCP
сервер ………………………………………………………...................... 79 

3.3.2 Практическая работа 6. Автоматическое назначение 

IP-адресов. Работа DHCP-протокола …………………………………… 82 
Контрольные вопросы …………………………………………………... 86 

3.4 Маршрутизация в IP-сети ……………………………………... 86 

3.4.1 Функции маршрутизатора ………………………………. 87 
3.4.2 Структура таблицы маршрутизации …………………… 90 
3.4.3 Практическая работа 7. Маршрутизация в IP-сети.  

Ручная настройка маршрутов ………………………………………….. 
93 

Контрольные вопросы ………………………………………………….. 
100 

4 Уровень приложений сетей ЭВМ. Настройка сетевых 

служб по стандартам уровня приложений ……………………......... 
102 

4.1 Основные понятия уровня приложений. Основы сети 

Микрософт ………………………………………………………………… 102 

4.1.1 Сеть SMB через транспортную сеть NetBEUI (SMB over 

NBF) ……………………………………………………………………….. 107 

4.1.2 Сеть SMB через транспортную сеть TCP/IP  

с сохранением интерфейса NetBIOS (SMB over NBT (NetBIOS over 
TCP/IP)) …………………………………………………………………… 
110 

4.1.3 Сеть SMB через транспортную сеть TCP/IP  

без сохранения интерфейса NetBIOS (SMB over TCP/IP-Direct hosting 
SMB) ………………………………………………………………………. 
114 

4.1.4 Структура NetBIOS-имен и способы разрешения 

NetBIOS-имен в сети Микрософт ……………………………………….. 
118 

4.1.5 Служба обозревателя (Browser Service) в сети 

Микрософт ………………………………………………………………… 123 

4.2 Практическая работа 8. Сеть Микрософт на базе 

транспортной сети NetBEUI (SMB over NBF) …………………………… 126 
Контрольные вопросы …………………………………………………. 136 

4.3 Практическая работа 9. Сеть Микрософт на базе  

транспортной сети TCP/IP с сохранением интерфейса NetBIOS (SMB 
over NBT (NetBIOS over TCP/IP)) ………………………………………... 137 
Контрольные вопросы …………………………………………………... 148 

4.4 Практическая работа 10. Сеть Микрософт на базе  

транспортной сети (SMB over NBT) с использованием доменного 
контроллера ………………………………………………………………. 
148 

Контрольные вопросы ………………………………………………….. 
155 

Библиографический список ............................................................... 
156 

Введение 

Данная книга является учебным пособием по изучению базовых 
принципов построения компьютерных сетей и соответствует рабочей 
программе дисциплины «Б.1.В.ОД.9 Сети и телекоммуникации» для 
студентов направлений подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, 09.03.03 Прикладная информатика. Основу книги 
составили материалы лекционных и практических занятий, проводимых со студентами Орского гуманитарно-технологического института (филиала ОГУ) по вышеназванной дисциплине. 
При изложении материала книги использовался принцип «Практика ведет к совершенству», то есть изучение любого материала будет неполным, если полученным теоретическим сведениям не будет 
практического подтверждения. Исходя из этого, все главы, кроме 
первой, состоят из двух частей – теоретической и практической. 
В первой главе книги рассмотрены вопросы стандартизации сетей, в частности, эталонная модель сетевого взаимодействия OSI, реально работающий стек протоколов TCP/IP и соотношение их уровней с точки зрения основополагающих вопросов теории сетей. 
Во второй главе представлены некоторые вопросы, относящиеся 
к 2-му и 4-му разделу рабочей программы. Это вопросы, касающиеся 
физических сред передачи, а именно: кабели, требования к ним и их 
классификация, и вопросы выбора топологии сетей. Первое практическое занятие посвящено изучению и изготовлению патч-корда из 
кабеля UTP-5. Второе практическое занятие посвящено выбору и расчету топологии сети согласно индивидуальному заданию. 
Третья глава книги рассматривает сетевой уровень модели OSI 
на примере стека TCP/IP на базе локальных сетей Ethernet и IOLA. В 
3-м и 4-м практических занятиях изучены вопросы IP-адресации,
классификация IP-сетей и деление сетей на подсети. В пятом практическом занятии изучается процесс преобразования логического адреса в физический адрес и алгоритм работы ARP-протокола. Шестое
практическое занятие посвящено вопросам распределения и назначе

ния IP-адресов узлам сети и алгоритму работы DHCP-протокола. 
Седьмое практическое занятие посвящено маршрутизации IPпакетов. Здесь изучается функциональная модель маршрутизатора, 
структура записей в таблице маршрутизации и выполняется практическая работа по ручному составлению маршрутов для компьютеров, 
соединенных между собой через разные подсети. 
Последняя, четвертая глава книги посвящена сети Микрософт, в 
трех вариантах реализации. Первый вариант показывает сеть Микрософт, где в качестве транспортного протокола используется протокол 
NetBEUI (SMB over NBF). Второй вариант использует в качестве 
транспортного протокола TCP/IP, но с сохранением интерфейса 
NetBIOS от первого варианта (SMB over NBT). В третьем варианте в 
качестве транспорта снова используется TCP/IP, но без интерфейса 
NetBIOS (Direct hosting SMB). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 СТАНДАРТИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ 
 
1.1 Эталонная модель взаимодействия  
открытых систем OSI 
 
С появлением первых компьютеров появилась необходимость 
объединения их в сеть, в первую очередь, для обмена данными, а затем и использования общих ресурсов. Эта необходимость требовала 
решения множества задач, основные из которых следующие: 
– физическое объединение – выбор среды передачи и кодирования данных для преодоления ограничений физических сред; 
– логическое объединение – вопросы адресации и надежности 
передаваемых данных между объектами сети; 
– взаимодействие между сетевыми приложениями – вопросы 
шифрования данных и протоколы обмена данными между приложениями, работающими на разных компьютерах сети. 
Решение этих задач требовало больших финансовых затрат и 
спонсировали их, как правило, либо государство (например, проект 
ARPANET в США), либо крупные предприятия (например, проект 
SNA в компании IBM или проект DECnet в компании DEC). Несмотря на большие успехи данных проектов, были значительные расхождения в подходе и методике решения поставленных задач. Для выработки единых стандартов в вопросах сетевого взаимодействия в  
1984 году международная организация стандартов ISO приняла эталонную модель сетевого взаимодействия OSI (Open System 
Interconnection). Модель OSI позволяла: 
– легче понять всю картину сетевого взаимодействия; 
– отделить часть задач, выполняемых аппаратурой, от задач, выполняемых программным обеспечением; 
– определить термины и базовые функции для профессиональных участников, сетевых разработчиков; 
– понимать новые сетевые технологии по мере их появления на 
рынке; 

– облегчить поиск и устранение неполадок в сети за счет разделения сети на разные управляемые части. 
Модель OSI предлагает абстрактную модель сетевого взаимодействия, разделенную на семь уровней (см. рис. 1.1.1).  
 

 
 
Рис. 1.1.1 Уровни эталонной модели OSI 
 
Каждый уровень представляет один или несколько объектов, 
определяющих функциональность уровня. Объект уровня имеет 
функции, которые могут непосредственно взаимодействовать с объектом нижележащего уровня, и одновременно предоставляет возможность воспользоваться этими функциями объектам вышележащего 
уровня. Набор функций объекта представляет собой протокол данного уровня. Протоколы всех уровней, в совокупности, составляют так 
называемый стек протоколов. На рисунке 1.1.1 показаны два сетевых 
узла А и Б, каждый из которых представлен семью уровнями. Пользовательская программа может работать только с самым верхним 

седьмым уровнем – приложений. Среда передачи работает только с 
самым нижним – физическим уровнем. Семь уровней модели OSI 
можно разбить на три группы – приложение, транспорт и сеть. Группа «Сеть» состоит из трех нижних уровней и отвечает за непосредственный прием и передачу данных по сети. Аппаратура, главным 
образом, работает с задачами группы «Сеть». Группа «Приложение» 
преобразует данные в формат, который понимает конкретное приложение. Группа «Транспорт» отвечает за преобразование данных в пакеты и наоборот. 
Рассмотрим работу всех уровней на примере передачи сообщений электронной почты. 
Уровень 7 – Приложение. Представляет собой интерфейс между 
почтовой программой и нижележащими протоколами. 
Уровень 6 – Представлений. Также называется уровнем трансляции. Приводит формат данных уровня приложения на разных узлах 
к единому формату для передачи по сети. На этом уровне происходит 
сжатие и шифрование данных. 
Уровень 5 – Сессии. На этом уровне программы на разных компьютерах устанавливают сессию связи, так называемый «виртуальный канал», где договариваются, как будут передаваться данные, и 
добавляют к передаваемым данным метки успешного прохождения. 
Уровень 4 – Транспорт. Здесь получаемые с уровня сессии данные делятся на пакеты для последующей передачи по сети. На принимающей стороне пакеты собираются. Этот уровень отвечает за 
правильную сборку пакетов, если они прибывают не по порядку и за 
целостность данных. При отсутствии ошибок, передающей стороне 
подается сигнал подтверждения приема. Если пакет не получен или 
поврежден делается запрос на повторную передачу. 
Уровень «Транспорт» отделяет уровни группы «Приложение» от 
уровней группы «Сеть» и является интерфейсом между ними. Группа 
– «Сеть» отвечает за передачу данных по сети, а группа «Приложение» – за внутреннее содержимое данных. 

Уровень 3 – Сеть. Здесь происходит логическая адресация пакетов, преобразование логических адресов в физические адреса и выбор 
маршрута следования пакетов. 
Уровень 2 – Канальный. Этот уровень получает пакеты данных с 
сетевого уровня, преобразует их в фреймы (кадры), добавляет к ним 
физические адреса отправителя и получателя, контрольную сумму и 
передает их на физический уровень. На приемной стороне контрольные суммы фреймов пересчитываются и сравниваются с полученной 
контрольной суммой. Если они совпадают, то подается сигнал подтверждения передатчику, иначе производится повторная передача. 
Уровень 1 – Физический. Преобразует фреймы в сигналы, соответствующие среде передачи. При передаче по металлическому кабелю формируется электрический сигнал, по оптоволоконному кабелю 
– световой сигнал, по эфиру – электромагнитный сигнал. На приёмной стороне физические сигналы собираются в фреймы, которые передаются выше на канальный уровень. 
Выводы: 
1) Каждый уровень модели OSI взаимодействует только с непосредственно примыкаемыми соседними уровнями сверху и снизу. 
2) Каждый уровень прибавляет к передаваемым данным свою 
контрольную информацию. Соответствующий уровень на принимающем компьютере убирает эту контрольную информацию. 
3) Каждый уровень при приёме убирает только ту контрольную 
информацию, за которую она отвечает. Данные вместе с контрольной 
информацией предыдущих уровней принимаются как единое целое. 
 
1.2 Стек протоколов TCP/IP  
и его соответствие модели OSI 
 
В модели OSI имеются семь уровней, а в стеке протоколов 
TCP/IP – четыре уровня, то есть несколько уровней модели OSI объединяются и представляются одним уровнем в стеке TCP/IP (см. рис. 
1.2.1). В стеке TCP/IP, так же как и в OSI, пользовательская программа передает данные уровню «Приложение», который передает их 

уровню «Транспорт» и далее по цепочке. В TCP/IP на каждом уровне 
существует множество протоколов. Два самых распространенных 
протокола: TCP (Transmission Control Protocol) на транспортном 
уровне и IP (Internet Protocol) на сетевом уровне – определили название стека TCP/IP. Рассмотрим вкратце каждый из уровней стека 
TCP/IP.  

 
 
Рис. 1.2.1 Уровни стека протоколов TCP/IP  
и их соответствие уровням модели OSI 
 
Уровень приложений. Обеспечивает связь между пользовательской программой и транспортными протоколами. На этом уровне существует множество протоколов. Примерами наиболее популярных 
являются HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail 
Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), SNMP (Simple Network 
Management Protocol), DNS (Domain Name Syatem), Telnet и другие. 
Если в почтовой программе нажать на кнопку «Получить» или в адресной строке веб-браузера набрать, например, www.rambler.ru, то 
происходит обращение к уровню приложения. Уровень «Приложение» взаимодействует с уровнем «Транспорт» через механизм портов. 

Порт – это номер точки доступа к сервису «Транспорта». У стандартных приложений эти номера постоянны, например: у протокола 
SMTP – 25 порт, у протокола HTTP – 80 порт, у протокола DNS – 53 
порт и т. д. (см. рис. 1.2.2). 

 

 
 
Рис. 1.2.2 Иллюстрация взаимодействия уровня «Приложение»  
с уровнем «Транспорт» 
 
Транспортный уровень. Получает передаваемые данные с уровня «Приложение», делит их на пакеты (см. рис. 1.2.3), добавляет служебную информацию и передает пакеты на сетевой уровень. При получении данных с передающей стороны от сетевого уровня проверяет 
целостность принятых пакетов и их порядковые номера и формирует 
из них единые данные для передачи уровню «Приложение». Если пакеты повреждены или не получены, то передающей стороне посылается запрос на повторную передачу. Таким образом, TCP является 
протоколом надежной доставки. Существует еще протокол UDP (User 
Datagram Protocol) – ненадежной доставки. Здесь нет механизма подтверждения приема и проверки порядковых номеров пакетов, и поэтому он является более быстрым протоколом, чем TCP. UDP используется для передачи служебных пакетов, а также во многих приложениях. Например, в службе доменных имен DNS. Если программа в 
качестве транспорта использует протокол UDP, то она сама должна 
обеспечить надежность доставки данных. И UDP, и TCP протоколы 
добавляют и удаляют служебную информацию в пакетах данных. 
Служебная информация содержится в заголовке пакета и включает в 
себя: