Урок: Сетевые операционные системы

Основы сетевых технологий и протоколов

1. Основные сетевые технологии:
• LAN (Local Area Network): Локальные сети, соединяющие устройства на ограниченной территории, например, в офисе или доме.
• WAN (Wide Area Network): Глобальные сети, соединяющие устройства на больших расстояниях, например, интернет.
2. Основные сетевые протоколы:
• Ethernet: Стандарт для проводных сетей.
• Wi-Fi: Стандарт для беспроводных сетей.
• IP (Internet Protocol): Протокол, обеспечивающий адресацию и маршрутизацию пакетов данных в сети.
• TCP (Transmission Control Protocol): Протокол, обеспечивающий надежную передачу данных.
• UDP (User Datagram Protocol): Протокол, обеспечивающий передачу данных без гарантии доставки.

Сетевые интерфейсы и стек протоколов TCP/IP

1. Сетевые интерфейсы:
• Физический интерфейс: Обеспечивает физическое соединение с сетью (например, сетевые карты, Wi-Fi адаптеры).
• Логический интерфейс: Обеспечивает программное взаимодействие с сетевыми протоколами (например, интерфейсы для настройки IP-адресов).
2. Стек протоколов TCP/IP:
• Уровень приложений: Обеспечивает взаимодействие с сетевыми приложениями (например, HTTP, FTP).
• Транспортный уровень: Обеспечивает надежную передачу данных (например, TCP, UDP).
• Сетевой уровень: Обеспечивает маршрутизацию данных (например, IP).
• Канальный уровень: Обеспечивает передачу данных через физический носитель (например, Ethernet).

Пример создания сетевого сокета на Python
import socket

# Создание TCP/IP сокета
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Установка IP-адреса и порта
server_address = ('localhost', 8080)
sock.bind(server_address)

# Прослушивание входящих подключений
sock.listen(1)

print('Ожидание подключения...')
connection, client_address = sock.accept()

try:
    print(f'Подключено к {client_address}')
    while True:
        data = connection.recv(1024)
        if data:
            print(f'Получено: {data.decode()}')
            connection.sendall(data)
        else:
            break
finally:
    connection.close()

Управление сетевыми соединениями и безопасность в сетях

1. Управление сетевыми соединениями:
• Установка и завершение соединений: Использование протоколов TCP для установки (тройное рукопожатие) и завершения (четырехфазное завершение) соединений.
• Мониторинг и управление: Использование инструментов для мониторинга и управления сетевыми соединениями (например, netstat, ifconfig).
2. Безопасность в сетях:
• Шифрование данных: Использование протоколов шифрования (например, SSL/TLS) для защиты данных.
• Аутентификация и авторизация: Использование методов аутентификации (например, пароли, сертификаты) и авторизации (например, списки контроля доступа).
• Межсетевые экраны (firewalls): Защита сети от несанкционированного доступа и атак.
• Виртуальные частные сети (VPN): Обеспечение защищенного соединения через публичные сети.

1. Опишите основные сетевые технологии и протоколы.
2. Приведите примеры использования стека протоколов TCP/IP.
3. Напишите пример кода на Python для создания TCP-сервера.
4. Объясните методы обеспечения безопасности в сетях.

Пример выполнения практического задания

## Задание 1: Основные сетевые технологии и протоколы

### Сетевые технологии
- **LAN (Local Area Network):** Локальные сети для соединения устройств на ограниченной территории.
- **WAN (Wide Area Network):** Глобальные сети для соединения устройств на больших расстояниях.

### Сетевые протоколы
- **Ethernet:** Стандарт для проводных сетей.
- **Wi-Fi:** Стандарт для беспроводных сетей.
- **IP (Internet Protocol):** Протокол для адресации и маршрутизации пакетов данных.
- **TCP (Transmission Control Protocol):** Протокол для надежной передачи данных.
- **UDP (User Datagram Protocol):** Протокол для передачи данных без гарантии доставки.

## Задание 2: Примеры использования стека протоколов TCP/IP

### Уровень приложений
- Протокол HTTP для веб-приложений.
- Протокол FTP для передачи файлов.

### Транспортный уровень
- Протокол TCP для надежной передачи данных.
- Протокол UDP для передачи данных в режиме реального времени (например, VoIP).

### Сетевой уровень
- Протокол IP для маршрутизации данных между устройствами.

### Канальный уровень
- Протокол Ethernet для передачи данных через физический носитель.

## Задание 3: Пример кода на Python для создания TCP-сервера

```python
import socket

# Создание TCP/IP сокета
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Установка IP-адреса и порта
server_address = ('localhost', 8080)
sock.bind(server_address)

# Прослушивание входящих подключений
sock.listen(1)

print('Ожидание подключения...')
connection, client_address = sock.accept()

try:
    print(f'Подключено к {client_address}')
    while True:
        data = connection.recv(1024)
        if data:
            print(f'Получено: {data.decode()}')
            connection.sendall(data)
        else:
            break
finally:
    connection.close()

Шифрование данных

• Использование протоколов шифрования (например, SSL/TLS) для защиты данных при передаче.

Аутентификация и авторизация

• Использование методов аутентификации (например, пароли, сертификаты) для проверки подлинности пользователей.
• Использование авторизации (например, списки контроля доступа) для определения прав доступа пользователей.

Межсетевые экраны (firewalls)

• Защита сети от несанкционированного доступа и атак.

Виртуальные частные сети (VPN)

• Обеспечение защищенного соединения через публичные сети.

Этот урок охватывает основы сетевых технологий и протоколов, сетевые интерфейсы и стек протоколов TCP/IP, а также управление сетевыми соединениями и безопасность в сетях. Практикуйтесь для лучшего понимания и освоения материала.