Пловдивски

ПЛОВДИВСКИ

УНИВЕРСИТЕТ

„ПАИСИЙ

ХИЛЕНДАРСКИ“
ФАКУЛТЕТ

ПО

МАТЕМАТИКА,

ИНФОРМАТИКА

И

ИТ
КАТЕДРА

„КОМПЮТЪРНИ

СИСТЕМИ“




КОМПЮТЪРНИ МРЕЖИ И
КОМУНИКАЦИИ








Изготвил: гл. ас. д-р Генчо Стоицов



Пловдив, 2013 г.

2
УВОД ....................................................................................................................................................... 7 1.
Основни понятия използвани в темите от раздела .............................................................. 10 1.1.
Основни понятия свързани с физическото разпространение на сигнала .................. 10
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=12 ........................... 10 1.2.
Основни понятия свързани с комуникационните системи .......................................... 15
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=13 ........................... 15 1.3.
Основни понятия свързани с компютърните мрежи .................................................... 22
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=14 ........................... 22 2.
Темата за относителния OSI стандарт .................................................................................... 24 2.1.
Общи бележки ................................................................................................................. 24
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=15 ........................... 24 2.2.
На какво да се обърне внимание ................................................................................... 24 2.3.
Кратко описание на нивата на относителния OSI стандарт ......................................... 26 2.3.1.
Физическо слой (physical layer) ................................................................................... 26 2.3.2.
Канален слой (data-link layer) ..................................................................................... 27 2.3.3.
Мрежов слой (network layer) ...................................................................................... 28 2.3.4.
Транспортен слой (transport layer) ............................................................................. 30 2.3.5.
Сесиен слой (session layer) .......................................................................................... 30 2.3.6.
Представителен слой (presentation layer) .................................................................. 31 2.3.7.
Приложен слой (application layer) .............................................................................. 31 2.4.
Протоколни единици за данни ....................................................................................... 31 3.
Протоколи ................................................................................................................................ 33
Адрес: http://www.kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=16 .................. 33 3.1.
Съединения обслужвани от различните протоколи ..................................................... 33 3.2.
Елементи и характеристики на протоколите ................................................................ 34 3.3.
Функции на протоколите................................................................................................. 35 3.3.1.
Фрагментация и дефрагментация .............................................................................. 35 3.3.2.
Капсулация ................................................................................................................... 35 3.3.3.
Управление на съединението..................................................................................... 36 3.3.4.
Доставка на протоколни единици в правилен ред .................................................. 36 3.3.5.
Управление на потока данни ...................................................................................... 36 3.3.6.
Контрол на грешките ................................................................................................... 36 3.3.7.
Адресация ..................................................................................................................... 37 3.3.8.
Мултиплексиране ........................................................................................................ 37

3 3.3.9.
Услуги на предаването ................................................................................................ 38 4.
Шумоустойчиво кодиране на цифрови съобщения ............................................................. 39 4.1.
Класификация на шумоустойчивите кодове ................................................................. 39 4.2.
Основни понятия.............................................................................................................. 40 4.3.
Линейни кодове ............................................................................................................... 42 4.3.1.
Код на Хеминг .............................................................................................................. 46 4.3.2.
Линеен код с една проверка по четност .................................................................... 47 4.4.
Циклични (Cyclic Redundancy Check - CRC) кодове ........................................................ 47 5.
Шифриране на данни .............................................................................................................. 52 5.1.
Симетрични алгоритми ................................................................................................... 53 5.1.1.
Simplified Data Encryption Standard (S-DES) ................................................................ 54 5.1.2.
Троен DES (triple DES) .................................................................................................. 60 5.2.
Асиметрично шифриране (шифриране с публичен ключ) ........................................... 61 5.2.1.
Алгоритъм RSA ............................................................................................................. 62 5.3.
Хеш функции (Hash algorithms) ....................................................................................... 63 5.3.1.
Симетрично шифриране на етикет ............................................................................ 64 5.3.2.
Асиметрично шифриране на етикет........................................................................... 65 6.
Локални компютърни мрежи ................................................................................................. 66 6.1.
Определения .................................................................................................................... 66 6.2.
Основни предимства на LAN: .......................................................................................... 67 6.3.
Физически слой в LAN ..................................................................................................... 68 6.4.
Популярни видове LAN топологии ................................................................................. 68 6.5.
Физически среди за разпространение на сигнала ........................................................ 71 6.6.
LAN стандарти .................................................................................................................. 73 6.7.
Канален слой в LAN по Проект 802 ................................................................................. 75 6.7.1.
LLC подслой .................................................................................................................. 76 6.7.2.
МАС подслой ................................................................................................................ 78 6.8.
Стандарт IEEE 802.3 (Ethernet) ........................................................................................ 78
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=18 ........................... 78 6.8.1.
Методи на предаване ................................................................................................. 81 6.8.2.
МАС-подслой на стандарта ІЕЕЕ 802.3 ....................................................................... 83 6.8.3.
Множествен достъп с разпознаване на носещата и откриване на колизии
(CSMA/CD) ..................................................................................................................................... 86 6.8.4.
Използване на конектори тип RJ-45 ........................................................................... 88

4 6.9.
Стандарт IEEE 802.4 (Token Bus) ...................................................................................... 90 6.9.1.
МАС-подслой на ІЕЕЕ 802.4 ......................................................................................... 91
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=19 ........................... 91 6.10.
Стандарт ІЕЕЕ 802.5 ...................................................................................................... 93
Адрес:http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=20 ............................ 93 6.10.1. Характеристики ............................................................................................................ 94 6.10.2. МАС-подслой на стандарта ІЕЕЕ 802.5 ....................................................................... 94 6.11.
Стандарт FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ........................................................ 98
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=21 ........................... 98 6.11.1. Физически слой на FDDI .............................................................................................. 99 6.11.2. MAC подслой .............................................................................................................. 104 6.12.
Стандарт 802.12 (100 VG – Any LAN) – 100 Mbps ..................................................... 106
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=18 ......................... 106 6.12.1. Физически слой .......................................................................................................... 107 6.12.2. МАС-подслой.............................................................................................................. 108 6.13.
IEEE 802.11 (Wi-Fi) ...................................................................................................... 109
Адрес: http://kmk.uni-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=23 .......................... 109 6.13.1. Физически слой .......................................................................................................... 110 6.13.2. Технологии за пренос ................................................................................................ 111 6.13.2.1.
С широк радиоспектър .......................................................................................... 111 6.13.2.2.
С тесен или еднолентов радиоспектър ................................................................ 111 6.13.2.3.
Инфрачервени ........................................................................................................ 111 6.13.2.4.
Лазерни ................................................................................................................... 111 6.13.3. Разновидности на стандарта .................................................................................... 111 6.13.4. Логическа архитектура .............................................................................................. 112 6.13.4.1.
Основен набор от услуги (BSS - Basic Service Set) ................................................ 112 6.13.4.2.
Независим BSS (IBSS- Independent Basic Service Set) ........................................... 113 6.13.4.3.
Дистрибуционна система (DS- Distribution System) ............................................ 113 6.13.4.4.
Разширен набор от услуги (ESS) ............................................................................ 114 6.13.4.5.
Поддържани услуги от стандарта ......................................................................... 114 6.13.4.6.
Роуминг ................................................................................................................... 116 6.13.5. Типове безжични мрежи .......................................................................................... 116 6.13.6. Режими на работа на Access Point устройствата ..................................................... 117 6.13.7. IEEE 802.11 MAC слой ................................................................................................ 119

5 6.13.8. Сигурност при Wireless мрежите .............................................................................. 130 6.13.8.1.
Скриване на (E)SSID ............................................................................................... 131 6.13.8.2.
MAC Филтриране ................................................................................................... 132 6.13.8.3.
Статично IP адресиране ......................................................................................... 132 6.13.8.4.
WEP Шифриране .................................................................................................... 132 6.13.8.5.
WPA шифриране .................................................................................................... 138 6.13.8.6.
WPA2 Шифриране .................................................................................................. 140 6.13.8.7.
Wi-Fi Protected Setup ............................................................................................. 141 6.13.9. Радио параметри на средата .................................................................................... 142 6.13.9.1.
Антени ..................................................................................................................... 143 6.13.9.2.
Физически фактори, указващи влияние върху разпространението на сигнала146 6.13.9.3.
Пресмятане на изходната мощност при предаване ........................................... 146 6.13.9.4.
Пресмятане нивото на приетия сигнал ................................................................ 147 7.
Глобални компютърни мрежи (WAN) .................................................................................. 150
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=24 ......................... 150 7.1.
Стандарт Х.25 ................................................................................................................. 150
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=25 ......................... 151 7.1.1.
X.25 устройства........................................................................................................... 151 7.1.2.
Протоколен стек ......................................................................................................... 152 7.2.
Стандарт Frame Relay ..................................................................................................... 155
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=26 ......................... 155 7.3.
Стандарт АТМ (Asynchronous Transfer Mode) .............................................................. 159
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=27 ......................... 159 7.4.
ISDN стандарт ................................................................................................................. 168
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=28 ......................... 168 7.5.
Стандарт B-ISDN ............................................................................................................. 171 7.6.
Други мрежи с комутиране на канали ......................................................................... 171 8.
Междумрежови комуникации ............................................................................................. 174
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=30 ......................... 174 8.1.
Определения .................................................................................................................. 174 8.2.
Повторител (Repeater) ................................................................................................... 174 8.3.
Концентратор (hub) ....................................................................................................... 175 8.4.
Модем (модулатор/демодулатор) .............................................................................. 175 8.5.
Мост (bridge) ................................................................................................................... 176

6 8.6.
Комутатор (switch) ......................................................................................................... 176 8.7.
Маршрутизатор (router) ................................................................................................ 181 9.
Комуникационен модел ТСР/ІР ............................................................................................ 182
Адрес: http://kmk.fmi-plovdiv.org/kmk-lectures/mod/page/view.php?id=31 ......................... 182 9.1.
Канален слой .................................................................................................................. 182 9.2.
Мрежов слой .................................................................................................................. 183 9.2.1.
Задача за калкулиране на подмрежови маски, подмрежи, адреси на устройства от мрежата ................................................................................................................................. 188 9.2.2.
NAT (Network address Translation) ............................................................................ 193 9.3.
Транспортен слой .......................................................................................................... 194 9.4.
Приложен слой .............................................................................................................. 195 9.5.
Протоколи ...................................................................................................................... 195 9.5.1.
IP (Internet Protocol) ................................................................................................... 195 9.5.2.
ICMP (Internet Control Message Protocol) ................................................................. 198 9.5.3.
ARP (Address Resolution Protocol) ............................................................................. 203 9.5.4.
RARP (Reverse Address Resolution Protocol) ............................................................. 207 9.5.5.
TCP (Transfer Control Protocol) .................................................................................. 208 9.5.6.
UDP (User Datagram Protocol) .................................................................................... 217 9.5.7.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ............................................................ 219 9.5.8.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) ........................................................................ 225 9.5.9.
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) ............................................................................ 229 9.5.10. FTP (File Transfer Protocol) ......................................................................................... 235 9.5.11. DNS (Domain Name System) ....................................................................................... 236