Телекоммуникации и сети

Информатика в техническом университете 

Информатика в техническом университете 

Серия основана в 2000 году 

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: 

д-р техн. наук И,Б, Федоров — главный редактор 
д-р техн. наук И,П, Норенков — зам. главного редактора 
д-р техн. наук /О.М Смирнов]— зам. главного редактора 
д-р техн. наук В,В. Девятков 
д-р техн. наук В,В, Емельянов 
канд. техн. наук И.П. Иванов 
д-р техн. наук В,А. Матвеев 
канд. техн. наук Н.В. Медведев 
д-р техн. наук В,В, Сюзев 
д-р техн. наук Б,Г, Трусов 
д-р техн. наук В,М, Черненький 
д-р техн. наук В,А, Шахнов 

В.А. Галкин, Ю.А. Григорьев 

Телекоммуникации 

и сети 

Допущено Министерством образования 

Российской Федерации 

в качестве учебного пособия 

для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по специальности 
«Автоматизированные системы 

обработки информации и управления» 

направления подготовки 

дипломированных специалистов 

«Информатика и вычислительная техника» 

Москва 

Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана 

2003 

УДК 681.326(075) 
ББК 32.973.202 
Г161 

Федеральная целевая программа «Культура России» 
{подпрограмма «Поддерэюка полиграфии и книгоиздания 
России») 

Рецензенты: 

кафедра «Автоматизированные системы управления» Московского 

автомобильно-дорожного института (д-р техн. наук, профессор А.Б. Николаев); 

д-р техн. наук, профессор В.В. Соломенцев (зав. кафедрой 

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» Московского 

государственного технического университета гражданской авиации) 

Галкин В.А., Григорьев Ю.А. 

Г161 
Телекоммуникации и сети: Учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ 
им. Н.Э. Баумана, 2003. - 608 с: ил. - (Сер. Информатика в техническом 
университете.) 

ISBN 5-7038-1961-Х 

Приведены основы построения систем передачи данных и их характеристики, 
современные методы и технологии телекоммуникационных систем. Большое внимание в 
книге уцелено методам построения локальных вычислительных сетей и сетевой операционной 
системе NetWare. Рассмотрены современные сетевые технологии (Frame relay, ISDN, ATM), 
мобильные и спутниковые сети, а также назначение и сценарии работы основных сетевых 
протоколов, вопросы объединения сетей и построения корпоративной электронной почты. 

Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, который авторы читают в 
МГТУ им. Н.Э. Баумана. 

Для стуцентов старших курсов технических вузов, специализирующихся в области 
автоматизированных систем обработки информации и компьютерных информационных 
технологий. Будет полезно специалистам в области средств телекоммуникаций и 
вычислительных сетей. 

УДК 681.326(075) 
ББК 32.973.202 

© В.А. Галкин, Ю.А. Григорьев, 2003 
ISBN 5-703»-1961~Х 
О МГТУ им. Н.Э. Б^^vlaнa, 2003 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие 
7 

Список основных сокращений 
9 

Введение 
11 

1. Распределенные системы обработки данных 
13 

1.1. Архитектура распределе1пп>1х систем 
13 

1.2. Концепция открытых систем 
17 

1.3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем 
23 

2. Основы телекоммуникации 
34 

2.1. Понятия системы передачи данных 
34 

2.2. Методы защиты от ошибок и сжатия данных 
70 

2.3. Методы и технологии передачи данных 
107 

2.4. Технические средства телекоммуникаций 
136 

3. Принципы построения локальных сетей ЭВМ 
161 

3.1. Классификация локальных сетей и методов доступа 
161 

3.2. Технологии локальных сетей 
179 

3.3. Оборудование локальных сетей 
229 

4. Технологии глобальных сетей 
256 

4.1. Технология Х.25 
256 

4.2. Технология ISDN 
265 

4.3. Технология Frame relay 
271 

4.4. Технология ATM 
280 

4.5. Технология мобильных сетей 
294 

5. Сетевые протоколы 
313 

5.1. Иерархия протоколов 
313 

5.2. Стандартные стеки 
314 

5.3. Стек протоколов TCP/IP 
316 

5.4. Протоколы rV уровня стека TCP/IP 
317 

5.5. Протоколы Ш уровня стека TCP/IP 
350 

5.6. Протоколы II уровня стека TCP/IP 
399 

5.7. Протоколы I уровня стека TCP/IP 
410 

Оглавление 

6. Системы электронной почты и почтовых каталогов 
412 

6.1. Системы на базе стандарта Х.400 
412 

6.2. Системъ! на базе протокола SMTP 
417 

6.3. Системы на основе частнъхх стандартов (MS Mail, cc:Mail) 
421 

6.4. Гибридные системы (MS Exchange Server) 
423 

6.5. Почтовый каталог 
425 

6.6. Службы совместного использования информации 
430 

7. Сетевая ОС NetWare 
435 

7.1. Назначение и основные возможности ОС NetWare 
435 

7.2. Достоинства и недостатки 
443 

7.3. Примеры использования ОС NetWare 
446 

8. Архитектура сетевых ОС NetWare 
450 

8.1. Принципы построения и функционирования 
450 

8.2. Основные сетевые возможности 
468 

8.3. Распшряемость и открьггость 
484 

8.4. Обеспечение высокой производительности 
491 

8.5. Обеспечение надежности 
499 

8.6. Механизмы защиты информации 
510 

8.7. Диалоговые интерфейсы 
524 

9. Администрирование и оперативное управление в ОС NetWare... 529 

9.1. Администрирование операционной среды 
529 

9.2. Администрирование информационной среды 
541 

9.3. Управление сетевыми ресурсами 
550 

9.4. Оперативное управление 
562 

9.5. Разработка приложений для NetWare 
567 

10. Выбор архитектуры вычислительной сети 
572 

10.1. Общая схема взаимодействия локальных, городских и глобальных 
вычислительных сетей 
572 

10.2. Выбор локальной вычислительной сети 
573 

10.3. Выбор магистрали для объединения локальных сетей в черте 
города 
583 

10.4. Выбор магистрали WAN для объединения сетей в разных городах... 588 

Список литературы 
595 

Заключение 
597 

Список основных англоязычных сокрапдений 
598 

П Р Е Д И С Л О В И Е 

В предлагаемом пособии описаны основы построения систем передачи данных и их характеристики, современные методы и технологии телекоммуникационных систем. Значительное внимание уделено методам построения локальных вьршслительных сетей и сетевой операционной системе NetWare фирмы 
Novell. Подробно рассмотрены современные сетевые технологии (Frame Relay, 
ISDN, ATM), мобильные и спутниковые сети, а также назначение и сценарии 
работы основных сетевых протоколов, вопросы объединения сетей и построения корпоративной электронной почты. 

Структура книги построена таким образом, чтобы обеспечить читателю 
как возможность получения справочной информации по интересующему вопросу, так и возможность изучения отдельных методов и технологий. 

В главе 1 рассмотрены общие понятия распределенной обработки данных и 
концепции открытых систем. 

Глава 2 посвящена основам телекоммуникации. В ней детально изложены 
современные методы и технологии передачи данных, принципы построения 
систем передачи дискретной информации, методы защиты от ошибок и сжатия 
данных. Здесь читатель найдет исчерпывающие сведение по технологиям передачи данных по телефонным каналам связи и техническим средствам телекоммуникаций. 

В главе 3 рассмотрены принципы построения локальных сетей. Здесь приведена классификация локальных сетей и методов доступа, детально изложены технологии традиционных и высокоскоростных локальных сетей, а также 
методы построения виртуальных сетей. Приведено описание необходимого 
оборудования локальных сетей, его функций и основных характеристик. 

Глава 4 посвящена описанию основных технологий глобальных сетей, таких 
как Х.25, Frame Relay, ISDN, ATM, мобильных и спутниковых сетей. Здесь 
детально рассмотрены архитектура, протоколы и услуги сетей каждого типа. 

В главе 5 изложены сетевые протоколы. В качестве основного стека протоколов для рассмотрения выбран стек протоколов TCP/IP как наиболее распространенный. В качестве протоколов IV уровня стека TCP/IP приведено описание протоколов HDLC, LAPD, SLIP и РРР. Уровень межсетевого взаимодействия 
представлен протоколами IPv4 и IPv6, ICMP и протоколами маршрутизации 
RIP и OSPF. 

Предисловие 

В главе 6 рассмотрены вопросы, посвященные принципам организации, адресации и маршрутизации в системах электронной почты. Здесь приведены 
различные классы систем, построешп>1е на основе стандарта Х.400, протокола 
SMTP, на основе частных стандартов cc:Mail и MS Mail, а также гибридные 
почтовые системы MS Exchange Server. Введены ключевые понятия системы 
электронных почтовых каталогов Х.500 и связи каталогов почтовых систем 
различных классов. 

Главы 7 - 9 посвящены сетевой операционной системе NetWare фирмы 
Novell. 

Глава 10 освещает вопросы выбора архитектуры вычислительной сети. 
Здесь рассмотрены различные решения для локальных, городских и глобальных сетей, приведен сравнительный анализ различных сетевых технологий. 

Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов технических вузов, специализирующихся в области автоматизированных систем обработки информации и компьютерных информационных технологий, специалистам в области средств телекоммуникаций и вычислительных сетей. 

Авторы глубоко признательны рецензентам: заведующему кафедрой «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» Московского государственного технического университета гражданской авиации докт. техн. наук, 
профессору В.В. Соломенцеву и коллективу кафедры «Автоматизированные 
системы обработки» МАДИ во главе с докт. техн. наук, профессором А.Б. Николаевым за полезные замечания и советы. 

с п и с о к о с н о в н ы х СОКРАЩЕНИЙ 

АДИКМ - адаптивная ДИКМ 
ЛИС 
- автоматизированная информационная система 

АПД 
- аппаратура передачи данных 

АСИ 
- аппаратный связной интерфейс 

АТС 
- автоматическая телефонная станция 

АЦП 
- аналого-цифровой преобразователь 

БД 
- база данных 

воле 
- волоконно-оптическая линия связи 

в о е 
- взаимодействие открытых систем 

ДВ 
- длинные волны 

ДИКМ 
- дифференциальная ИКМ 

ДК 
- дискретный канал 

ДКП 
- дискретное косинусное преобразование, используется при сжатии неподвижного изображения по стандарту JPEG 

ДН 
- диаграмма направленности 

ИКМ 
- импульсно-кодовая модуляция 

KB 
- короткие волны 

КТСОП 
~ коммутируемая телефонная сеть общего пользования 

МДКН 
- множественный доступ с контролем носителя 

МДКН/ОС - множественный доступ с контролем носителя и обнаружением 
столкновений 

МККТТ 
- Международный консультативный комитет по телеграфии и 

телефонии (современное название ITU-T) 

м о е 
- Международная Организация Стандартов 

ОГСС 
- общегородская справочная система 

ООД 
- оконечное оборудование обработки данных 

9 

Список основных сокращений 

ОП 
- оперативная памятьОП - оперативная память 

ОС 
- операционная система 

ПЗУ 
- постоянное запоминающее устройство 

ПК 
- персональный компьютер 

ПО 
- программное обеспечение 

РСОД 
- распределенная система обработки данных 

СА 
- сетевой адаптер 

СБДСР 
- системная база данных сетевых ресурсов 

СВ 
- средние волны 

СВЧ 
- диапазон сверхвысоких частот 

СИ 
- связные интерфейсы 

СКС 
- структурированная кабельная система 

СПД 
- сеть передачи данных 

ССПС 
- сеть сотовой подвижной связи 

СУБД 
- система управлеьшя базой данных 

ТЧ 
- канал тональной частоты 

УКВ 
- ультракороткие волны 

у д е 
- управление доступом к передающей среде 

УЛЗ 
- управление логическим звеном 

ФМ 
- фазовая модуляция 

ФС 
- подуровень физической сигнализации 

ЦАП 
- цифро-аналоговый преобразователь 

ЦКП 
- центр коммутации пакетов 

ЦП 
- центральный процессор 

ЦУКС 
- центр управления космическим сегментом 

ЦУНС 
- центр управления наземным сегментом 

ЦУПУ 
- центр управления поставщиков услуг 

ЧМ 
- частотная модуляция 

ЭП 
- электронная почта 

ВВЕДЕНИЕ 

Телекоммуникация и сетевые технологии являются в настоящее время той 
движущей силой, которая обеспечивает развитие мировой Щ1вилизащ1и. Практически нет области производственных и общественных отношений, которая 
не использовала бы возможности современных информацион1п>1Х технологий 
на базе телекоммуникащ1Й. 

Приступая к написанию данного учебного пособия, авторы исходили из того, 
что в данной динамически развивающейся области знаний уже существует много 
различных электронных публикащш на сайтах сети Интернет и печатных изданий, в том числе учебно-методической литературы. Поэтому в книгу включен 
только материал, который отработан на протяжении последних нескольких лет 
в учебном процессе кафедры «Системы обработки информации и управления» 
МГТУ им. Н.Э. Баумана при чтении курсов «Вычислительные комплексы и 
сети», «Сети ЭВМ и телекоммуникации», «Сетевое программное обеспечение». 

Информация, которой оперируют компьютеры, называется данными, а территориально распределенные и соединенные линиями связи компьютеры, занимающиеся обработкой данных, в общем случае представляют собой распределенную систему обработки данных или сеть ЭВМ. Линия связи - это либо 
телефонная линия, либо другая среда передачи данных: витая пара, волоконно-
оптическая линия связи, коаксиальный кабель, радиолиния и т.п. Совокупность 
различных линий связи и каналообразующей аппаратуры представляется как 
телекоммуникационная среда, обеспечивающая удаленное взаимодействие 
компьютеров. 

Основываясь на понятии архитектуры распределенных систем обработки 
данных, авторами в пособии сделана попытка изложить описание базовой модели взаимодействия открытых систем с позиций объектно-ориентированного 
подхода. Материал представлен в соответствии с уровнями эталонной модели, 
начиная с форм представления сигналов физических каналов связи. 

Вопросы достоверности передаваемой информации в системах телекоммуникаций играют важную роль, поэтому им уделено значительное внимание. 
Подробно рассмотрены и проиллюстрированы примерами математические 
аспекты логического кодирования. 

11 

Введение 

В качестве технических средств телекоммуникаций в учебном пособии представлены модемы, которые продолжают оставаться широко распространенными средствами удаленного взаимодействия и доступа к сети Интернет. Кроме 
того, модемы, пожалуй, единственные технические средства, которые доступны в настоящее время большинству вузов в качестве оборудования, обеспечивающего лабораторный практикум по соответствующим учебным курсам. 

Рассмотрение сетевых технологий умьпплено построено с нарушением хронологического порядка развития сетей ЭВМ. Как известно, глобальные сети и 
связаршые с ними технологии появились раньше, чем локальные. Однако бурный рост локальных сетей и совершенствование их технологий за последние 
несколько лет определили в значительной степени это решение. Кроме того, 
авторы, не претендуя на оригинальность, посчитали методически правильным 
рассмотреть сначала методы построения локальных сетей и их технологий, 
тем более, что современные технологии, такие, как ATM и FDDI, стирают 
грани между понятиями «глобальный» и «локальный». 

Представление о предмете бьшо бы неполным без рассмотрения сетевых 
операщюнных систем. В связи с этим в книге даны понятия, определено назначение и рассмотрены основные характеристики и возможности сетевой опера-
щюнной системы NetWare фирмы Novell. 

Авторы надеются, что читатель приобретет некоторые практические навыки построения сетей на базе различных технологий, прочитав заключительную главу настоящего учебного пособия. 

12