26782

Простейшие формулы численного интегрирования

Домашняя работа

Математика и математический анализ

Задача Коши для системы 4.13 может быть сведена к задаче Коши для системы дифференциальных уравнений. Системы можно разделять на классы по различным признакам. Цель любой классификации – ограничить выбор подходов к отображению системы и дать рекомендации по выбору методов ее исследования.

Русский

2013-08-18

276.5 KB

2 чел.

Простейшие формулы численного интегрирования.

4. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений

ОДУ порядка n называется уравнение вида

где n - порядок наивысшей производной, входящей в уравнение.

Примеры дифференциальных уравнений:

Здесь y(x) – неизвестная функция.

Уравнение (4.2) имеет порядок 2, уравнение (4.3) – порядок 1.

Если уравнение линейно по , то оно называется линейным. (4.2) – линейное уравнение, (4.3) – нелинейное.

Запишем дифференциальное уравнение n порядка в явном виде:

Уравнение в виде (4.1) – уравнение в неявной форме.

Под интегрированием уравнения(4.1) понимают нахождение функции y ( x ) , которая удовлетворяет этому уравнению. y ( x ) называется решением дифференциального уравнения. Общее решение ОДУ n -го порядка имеет вид:

y=y(x,c1,c2,..,cn) (4.5)

где c1,c2,..,cn - произвольные константы.

При любом наборе конкретных констант получаются частные решения.

Задача Коши есть задача о нахождении частного решения уравнения (4.4), удовлетворяющего начальным условиям

Здесь - некоторые заданные числа.

Графическое изображение частного решения называют интегральной кривой. Общее решение дифференциального уравнения n -го порядка определяет n -параметрическое семейство интегральных кривых.

Рассмотрим два численных метода решения ОДУ первого порядка.

Пусть дифференциальное уравнение первого порядка задано в виде

Задача (4.7) – задача Коши для ОДУ первого порядка.

Пример:

Решением этой задачи Коши будет единственная функция

Так решались ДУ в курсе высшей математики.

Перепишем уравнение (4.7) в виде

Обозначим xi+1-xi=hi. Тогда

Формула (4.8) – формула метода Эйлера решения ОДУ первого порядка.


Результатом численного решения дифференциального уравнения является таблица

X

x0

x1

x2

xn

Y

y0

y1

y2

yn

где x0 иy0 заданы, xi+1=xi+hi (шаг hi задается и может быть как переменным, так и постоянным, а yi ( i =1, 2, … , n ) вычисляются по соответствующим формулам (например, по формуле (4.8)).

Пример:

x

yэ

yT=ex-x-1

yp-к

0

0

0

0

0.2

0

0.021403

0. 0 214

0.4

0.04

0.091825

0.6

0.128

0.222119

Погрешность метода Эйлера – o( h ).

Метод Рунге-Кутта решения ОДУ первого порядка

Погрешность метода Рунге-Кутта – o( h 4 ).

Пример:

4.1 Решение систем дифференциальных уравнений

Запишем систему дифференциальных уравнений первого порядка:

Здесь x – независимая переменная, f 1 , f 2 , …, fn – заданные функции.

Решением (4.10) называют совокупность функций y1=g1(x), ..., yn(x)=gn(x) , которые после подстановки в систему уравнений (4.10) обращают их в тождество.

Задача Коши для системы (4.10) ставится так:

Найти yj(x), j=1,2,...,n, такие , что , yj(x0)=yj0 , yj0 - некоторые заданные числа.

Метод Эйлера для решения задачи Коши заключается в вычислении yj(xi+1), i=0,1,2,...,m по формулам:

Пример:

4.2 Решение дифференциальных уравнений высших порядков

Запишем каноническую форму дифференциального уравнения порядка n:

Задача Коши для (4.12) состоит в нахождении решения, удовлетворяющего следующим начальным условиям:

Здесь - некоторые заданные числа.

Задача Коши для (4.12) при начальных условиях (4.13) может быть сведена к задаче Коши для системы дифференциальных уравнений.

Обозначим

При этом начальные условия (4.13) принимают вид (4.15)

Пример:

Классификация информационных систем.

Системы можно разделять на классы по различным признакам. В зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные принципы классификации. При этом систему можно охарактеризовать одним или несколькими признаками.

     Цель любой классификации – ограничить выбор подходов к отображению системы и дать рекомендации по выбору методов ее исследования.

    Классификации всегда относительны.

Можно классифицировать системы следующим образом * :

· по виду отображаемого объекта – технические, биологические и др.;

· по виду научного направления – математические, физические, химические и т. п.;

· по виду формализованного аппарата представления системы – детерминированные и стохастические;

· по типу целеустремленности – открытые и закрытые;

· по сложности структуры и поведения – простые и сложные;

· по степени организованности – хорошо организованные, плохо организованные, самоорганизующиеся (диффузные) системы. *

Технические, биологические и другие системы

     Технические системы. Параметрами технических объектов являются движущие объекты, объекты энергетики, объекты химической промышленности, объекты машиностроения, бытовая техника и многие другие. Объекты технических систем хорошо изучены в теории управления.

     Экономические объекты. Экономическими объектами являются: цех, завод, предприятия различных отраслей. В качестве одной из переменных в них выступают экономические показатели, например, прибыль.

      Биологические системы. Живые системы поддерживают свою жизнедеятельность благодаря заложенным в них механизмам управления.

Детерминированные и стохастические системы

     Можно считать, что внешние воздействия, приложенные к системе (управляющие и возмущающие), являются определенными известными функциями времени u = f(t). В этом случае состоянии системы, описываемой обыкновенными дифференциальными уравнениями, в любой момент времени t может быть однозначно описано по состоянию системы в предшествующий момент времени. Системы, для которых состояние системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого момента времени, называются детерминированными.

    Стохастические системы – системы, изменения в которых носят случайный характер. Например, воздействие на энергосистему различных пользователей. Случайные воздействия могут прикладываться к системе извне или возникать внутри некоторых элементов (внутренние шумы). Исследование систем при наличии случайных воздействий можно проводить обычными методами, минимизировав шаг моделирования, чтобы не пропустить влияния случайных параметров.

     Расчет систем при случайных воздействиях производится с помощью специальных статистических методов. Вводятся оценки случайных параметров, выполненные на основании множества испытаний. Пример стохастической модели – карта поверхности уровня грунтовых вод Казани.

Открытые и закрытые системы

    Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем – способность обмениваться с внешней средой энергией и информацией. Закрытые (замкнутые) системы изолированы от внешней среды (с точностью принятой в модели).

Хорошо и плохо организованные системы

    Хорошо организованные системы. Представить анализируемый объект или процесс в виде «хорошо организованной системы» означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, т. е. определить связи между всеми компонентами и целями системы, с точки зрения которых рассматривается объект или ради достижения которых создается система. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения, связывающего цель со средствами, т. е. в виде критерия эффективности, критерия функционирования системы, который может быть представлен сложным уравнением или системой уравнений. Решение задачи при представлении ее в виде хорошо организованной системы осуществляется аналитическими методами формализованного представления системы.

    Примеры хорошо организованных систем: солнечная система, описывающая наиболее существенные закономерности движения планет вокруг Солнца; отображение атома в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов; описание работы сложного электронного устройства с помощью системы уравнений, учитывающей особенности условий его работы (наличие шумов, нестабильности источников питания и т. п.).

    Плохо организованные системы . При представлении объекта в виде «плохо организованной или диффузной системы» не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенней с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на всю систему в целом. При этом делаются соответствующие оговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяют на поведение всей системы с некоторой доверительной вероятностью.

    Подход к отображению объектов в виде диффузных систем широко применяется при: описании систем массового обслуживания, определении численности штатов на предприятиях и учреждениях, исследовании документальных потоков информации в системах управления и т. д.

    Самоорганизующиеся системы. Отображение объекта в виде самоорганизующейся системы – это подход, позволяющий исследовать наименее изученные объекты и процессы. Самоорганизующиеся системы обладают признаками диффузных систем: стохастичностью поведения, нестационарностью отдельных параметров и процессов. К этому добавляются такие признаки, как непредсказуемость поведения; способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды, изменять структуру при взаимодействии системы со средой, сохраняя при этом свойства целостности; способность формировать возможные варианты поведения и выбирать из них наилучший и др. Иногда этот класс разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, самовосстанавливающиеся, самовоспроизводящиеся и другие подклассы, соответствующие различным свойствам развивающихся систем.

    Примеры: биологические организации, коллективное поведение людей, организация управления на уровне предприятия, отрасли, государства в целом, т. е. в тех системах, где обязательно имеется человеческий фактор.

    При применении отображения объекта в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств, как правило, разделяются. При этом задача выбора целей может быть, в свою очередь, описана в виде самоорганизующейся системы, т. е. структура функциональной части АСУ, структура целей, плана может разбиваться так же, как и структура обеспечивающей части АСУ (комплекс технических средств АСУ) или организационная структура системы управления.

Большинство примеров применения системного анализа основано на представлении объектов в виде самоорганизующихся систем.

Характеристика связей и язык инфологического моделирования

Связи между объектами

Кроме связи между объектом и его свойствами, в инфологической модели фиксируются связи между объектами разных классов. Различают связи типа:

  •  «один к одному» (1:1): в каждый момент времени каждому представителю (экземпляру) сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В:

Студент может не "заработать" стипендию, получить обычную или одну из повышенных стипендий.

  •  «один ко многим» (1:М): одному представителю сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В.

Квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько жильцов.

  •  «многие к одному» (М:1)

  •  «многие ко многим» (М: М)

Инфологическая модель применяется на втором этапе проектирования БД, то есть после словесного описания предметной области. Зачем нужна инфологическая модель и какую пользу она дает проектировщикам? Еще раз хотим напомнить, что процесс проектирования длительный, он требует обсуждений с заказчиком, со специалистами в предметной области. Наконец, при разработке серьезных корпоративных информационных систем проект базы данных является тем фундаментом, на котором строится вся система в целом, и вопрос о возможном кредитовании часто решается экспертами банка на основании именно грамотно сделанного инфологического проекта БД. Следовательно, инфоло-гическая модель должна включать такое формализованное описание предметной области, которое легко будет «читаться» не только специалистами по базам данных. И это описание должно быть настолько емким, чтобы можно было оценить глубину и корректность проработки проекта БД, и конечно, как говорилось раньше, оно не должно быть привязано к конкретной СУБД. Выбор СУБД — это отдельная задача, для корректного ее решения необходимо иметь проект, который не привязан ни к какой конкретной СУБД.

Инфологическое проектирование прежде всего связано с попыткой представления семантики предметной области в модели БД. Реляционная модель данных в силу своей простоты и лаконичности не позволяет отобразить семантику, то есть смысл предметной области. Ранние теоретико-графовые модели в большей степени отображали семантику предметной области. Они в явном виде определяли иерархические связи между объектами предметной области.

Методология объектно – ориентированного анализа и проектирования

Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира. Наиболее значительный вклад в объектный подход был внесен объектными и объектно-ориентированными языками программирования и методы моделирования баз данных, в особенности подход "сущность-связь". Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными ее элементами являются:

Абстрагирование - это выделение существенных характеристик некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его концептуальные границы относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Инкапсуляция - это процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать интерфейс объекта, отражающий его внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Модульность - это свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связных, но слабо связанных между собой модулей.

Иерархия - это ранжированная или упорядоченная система абстракций, расположение их по уровням. Основными видами иерархических структур применительно к сложным системам являются структура классов (иерархия по номенклатуре) и структура объектов (иерархия по составу). Основные понятия объектно-ориентированного подхода - объект и класс.

Объект - предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и текущими значениями (динамическими) каждого из этих свойств. Поведение объекта полностью определяется его действиями. Индивидуальность-это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов. Как правило, в объектных и объектно-ориентированных языках операции, выполняемые над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса. Класс - это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром класса. Следующую группу важных понятий объектного подхода составляют наследование и полиморфизм. Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу. Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов - потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации.

Структурно-функциональное моделирование (назначение, методология SADT , графически язык, IDEF 0 - базовые принципы).

1) Методология SADT представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями.

Основное назначение функциональной модели, реализуемой с помощью ПО BPWin (IDEF0, SADT):

· описания существующих бизнес процессов на предприятии (так называемая модель AS-IS);

· и идеального положения вещей - того, к чему нужно стремиться (модель TO-BE)

· проектирование информационных систем предприятий ( Erwin ).

2) Методология SADT разработана Дугласом Россом более 20 лет назад ( Structured Analysis and Design Technique ). На ее основе разработана, в частности, известная методология IDEF0 (ICAM Definition), которая является основной частью программы ICAM (Интеграция компьютерных и промышленных технологий), проводимой по инициативе ВВС США.

Книга Дэвида А.Марка и Клемента МакГоуэна "Методология структурного анализа и проектирования SADT ", издательство Мета Технология, 1993

3) Графический язык IDEF0 удивительно прост и гармоничен. В его основе лежат два основных понятия:

  1.  Первым из них является понятие функционального блока ( Activity Box ). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы.

· Верхняя сторона имеет значение “Управление” ( Control ); (стрелки сверху, - данные на основании чего выполняется данный процесс - законы, стандарты, приказы и т.д.);

· Левая сторона имеет значение “Вход” ( Input ); (стрелки слева, - данные или объекты, потребляемые или изменяемые процессом);

· Правая сторона имеет значение “Выход” ( Output ); (стрелки справа, - основные результаты деятельности процесса, конечные продукты);

· Нижняя сторона имеет значение “Механизм” ( Mechanism ); (стрелки снизу, означающие, посредством чего или с помощью кого реализуется данный процесс - материальные и/или кадровые ресурсы, необходимые для процесса).

· Вызов - специальная стрелка, указывающая на другую модель работы.

  1.  Вторым “китом” методологии IDEF0 является понятие интерфейсной дуги ( Arrow ). Также интерфейсные дуги часто называют потоками или стрелками. Интерфейсная дуга отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, отображенную данным функциональным блоком.

Необходимо отметить, что любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь, по крайней мере, (какие дуги?) одну управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно – каждый процесс должен происходить по каким-то правилам (отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать некоторый результат (выходящая дуга), иначе его рассмотрение не имеет никакого смысла.

4) В IDEF0 реализованы три базовых принципа моделирования процессов:

· принцип контекста ;

· принцип функциональной декомпозиции;

· принцип ограничения сложности.

Принцип контекстной диаграммы. На первом этапе проводится описание системы в целом и ее взаимодействия с окружающим миром (контекстная диаграмма). На этой диаграмме отображается только один блок с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области - главная бизнес функция моделируемой системы. Такая диаграмма с одним функциональным блоком называется контекстной диаграммой, и обозначается идентификатором “А-0”.

Принцип функциональной декомпозиции представляет собой способ моделирования типовой ситуации, когда любое действие, операция, функция могут быть разбиты (декомпозированы) на более простые действия, операции, функции . Другими словами, сложная бизнес-функция может быть представлена в виде совокупности элементарных функций. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели.

Принцип ограничения сложности. При работе с IDEF0 диаграммами существенным является условие их разборчивости и удобочитаемости. Суть принципа ограничения сложности состоит в том, что количество блоков на диаграмме должно быть не менее двух и не более шести (кроме первой). Практика показывает, что соблюдение этого принципа приводит к тому, что функциональные процессы, представленные в виде IDEF0 модели, хорошо структурированы, понятны и легко поддаются анализу.

Расширения IDEF0 – DFD, IDEF3. Построение модели данных на базе функциональной модели. Инструментальные средства Logic Works и Rational Software, COMOD-технология.

1) Расширение IDEF 0. BP Win позволяет переключиться на любой ветви модели на нотацию IDEF3 ( Workflow Diagram ) или DFD ( Data Flow Diagram ) и создать смешанную модель. 1) Нотация DFD включает такие понятия как внешняя ссылка и хранилище данных, что делает ее более удобной (по сравнению с IDEF0) для моделирования документооборота.

Диаграммы потоков данных ( Data flow diagramming , DFD ) используются для описания документооборота и обработки информации. a ) Таким образом, данный элемент модели IDEF0 дополнен описанием используемой при его выполнении документации и исходных данных из БД предприятия. b ) Наличие в диаграммах DFD элементов для описания источников, приемников и хранилищ данных позволяет более эффективно и наглядно описать процесс документооборота.

2) Методология IDEF3 позволяет описать логику взаимодействия компонентов системы. a ) Workflow diagramming , - методология моделирования, использующая графическое описание информационных потоков, взаимоотношений между процессами обработки информации и объектов, являющихся частью этих процессов. Пример: условия движения документов по системе (наличие виз). b ) Логика, но не алгоритм функционирования!!!

3) Построение модели данных на базе функциональной модели IDEF 0. 1) Построение модели данных предполагает определение сущностей и атрибутов, то есть необходимо определить какая информация будет храниться в конкретной сущности или атрибуте.Пример: сотрудники, сырье, оборудование, транспорт и т.д. Описание аналогично, как это делается при создании БД (первичный ключ, ключи, поля). 2) Пакет ERWin ( IDEF 1 X ) позволяет описать все сущности, используемые при описании бизнес процессов в функциональной модели и в дальнейшем a )выполнить экспорт созданной модели данных внутрь функциональной модели IDEF0 b ) спроектировать логическую и физическую модель БД (сгенерировать схему БД)

4) Инструментальные средства Logic Works и Rational Software .

Фирма Logic Works разработала систему Model Mart - хранилище моделей, к которому открыт доступ для участников проекта создания информационной системы 1) Создание библиотек решений. Model Mart позволяет формировать библиотеки стандартных решений, включающие наиболее удачные фрагменты реализованных проектов, накапливать и использовать типовые модели, объединяя их при необходимости в "сборки" больших систем. 2) На основе существующих баз данных с помощью ERwin возможно восстановление моделей (обратное проектирование), которые в процессе анализа пригодности их для новой системы могут объединяться с типовыми моделями из библиотек моделей. 3) В дополнение к стандартным средствам организации совместной работы Model Mart позволяет сохранять множество версий, снабженных аннотациями, с последующим сравнением предыдущих и новых версий. При необходимости возможен возврат к предыдущим версиям Rational Rose – разработка клиентских приложений не только для реляционной модели, но и объектно-ориентированных БД.

СОМОД технология.

В отличие от SADT это технология пока мало известна и практически не апробирована. Тем не менее, я хочу немного рассказать о ней, поскольку, она: 1) представляет интерес, как в научном, так и в практическом плане; 2) эта технология развивается у нас в ИИ на примере ряда проектов

· Главное для любой технологии моделирования – еще научная и практическая апробация. Почему SADT получила такое широкое распространение – сотни и тысячи проектов успешно выполнены в самих различных сферах. Апробация данной технологии пока невелика: a )ряд проектов медицинской сферы (Анализ статистики и выявление факторов, влияющих на развитие бронхиальной астмы), b )металлургии (Ижорский завод) c ) машиностроение (Белгород машиностроительный завод). Проект не доведен до конца d ) В настоящее время 2 проекта – Адмиралтейские верфи, ФСБ (проблемы предупреждения преступности по регионам России). e ) Кроме того, данной технологией заинтересовались сотрудники SBS на предмет его использования при внедрении продуктов SAP R /3 на российских и зарубежных предприятиях.

· Суть технологии (отличие от традиционного подхода): a ) Разработка функциональной модели; b ) Разработка модели данных. Выделение группы существенных факторов (100…1000 параметров); c ) Сбор и обработка эмпирических данных (за несколько лет); d ) Формирование закономерностей поведения исследуемой системы (без применения этапа имитационного моделирования). Т.е. в данном случае отсутствует алгоритмическое описание системы и собственно эксперимент.

· При реализации этапов используется достаточно сложная методология (математическая статистика, логика и т.д.).

Слабые инструментальные средства (отсутствие базы данных, в основном ориентация на MS Excel – сейчас разрабатывается расширенная оболочка специалистами SBS ).

Алгоритм разрешения имен в службе DNS.

Служба DNS

2.1 Для чего это нужно?

Числовая IP-адресация не неудобна для человека. Запомнить наборы цифр гораздо труднее, чем слова. Для облегчения стали использовать соответствия числовых адресов именам машин.

Например, для нашего сервера существуют следующие соответствия:

127.0.0.1 localhost
195.208.44.20 ipm.kstu.ru
195.208.44.20 www.ipm.kstu.ru

Длина имени не более 63 символов

Сначала такие соответствия просто сами записывали в файл, брали у знакомых и копировали с FTP-серверов.

Это файлы имеет название hosts, и находится в каталогах:

Для UNIX - /etc/hosts

Для Windows - C:\windows\system32\drivers\etc\hosts

Можете сами изменить его, например, внеся запись:

195.208.44.20 ipm

Теперь вы можете, просто набрав в браузере ipm попасть на сервер www.ipm.kstu.ru. Таким образом, вы можете записать любой сервер.

Однако такой способ присвоения символьных имен был хорош до тех пор, пока Internet был маленьким. По мере роста сети стало затруднительным поддерживать большие списки имен на каждом компьютере. Для того, что бы решить эту проблему, были придумана служба DNS (Domain Name System).

2.2 Принципы организации DNS

Первый стандарт DNS определен в RFC0883 (Domain names: Implementation specification P.V. Mockapetris Nov-01-1983) и RFC0882 (Domain names: Concepts and facilities P.V. Mockapetris Nov-01-1983)

Последняя версия RFC1034 (Domain names - concepts and facilities P.V. Mockapetris Nov-01-1987) и RFC1035 (Domain names - implementation and specification P.V. Mockapetris Nov-01-1987)

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Администрирование начинается с доменов верхнего, или первого, уровня.

Первые домены верхнего уровня были рассчитаны на США:

gov - государственные организации

mil - военные учреждения

edu - образовательные учреждения

com - коммерческие организации

net - сетевые организации

Позднее, когда сеть перешагнула национальные границы США появились национальные домены типа:

uk - Объединенное королевство

jp - Япония

au - Австралия

ch - Чехия

su - СССР

ru - Россия

и т.п.

IANA - The Internet Assigned Numbers Authority (Управление назначением адресов в Internet) - организация, осуществляющая контроль над распределением доменов первого уровня. Сервер http://www.iana.org/ .

Базу можно посмотреть по адресу whois.iana.org.

Через WWW-интерфейс http://whois.iana.org/

Вслед за доменами первого уровня следуют домены, либо географические (kazan.ru, tatarstan.ru), либо организации (kstu.ru). В настоящее время практически любая организация или физическое лицо может получить свой собственный домен второго уровня (сервер РосНИИРОС - www.ripn.net ).

Далее идут домены третьего уровня, например :

efir.kazan.ru

ipm.kstu.ru

www.kstu.ru - тоже домен третьего уровня.

Систему доменной адресации можно представить следующим образом:

Дерево доменных имен.

Служба доменных имен работает как распределенная база, данные которой распределены по DNS-серверам.

Система доменных имен - это сервис прикладного уровня, значит, использует транспорт TCP и UDP.

Порт по умолчанию - 53.

Сервис DNS строится по схеме "клиент-сервер". В качестве клиентской части выступает процедура разрешения имен - resolver, а в качестве сервера DNS-сервер (BIND ...).

Взаимодействие клиент и сервера по протоколу DNS.

Например, когда мы хотим обратиться к серверу ipm.kstu.ru, ваш браузер, используя resolver, поступает следующим образом:

  1.  ищет запись ipm.kstu.ru в файле hosts, если не находит, то,
  2.  посылает запрос на известный DNS-кэширующий сервер (как правило, локальный), если на этом сервере запись не найдена, то,
  3.  сервер DNS-кэширующий обращается к DNS-ROOT серверу с запросом адреса DNS сервера отвечающего за домен первого уровня ru, если получает адрес, то,
  4.  сервер DNS-кэширующий обращается к DNS серверу, отвечающего за домен первого уровня ru, с запросом адреса DNS сервера отвечающего за домен второго уровня kstu.ru, если получает адрес, то,
  5.  сервер DNS-кэширующий посылает запрос на DNS сервер, отвечающий за домен второго уровня kstu.ru, если получает адрес, то,
  6.  сервер DNS-кэширующий адрес кэширует и передает клиенту
  7.  клиент обращается по IP адресу - 195.208.44.20

На схеме это выглядит так:

Алгоритм разрешения имен.

2.3 Некоторые типы DNS-серверов

Первичный - сервер, содержащий полную информацию о зоне.

Вторичный - сервер, содержащий копию полной информации о зоне, полученную с первичного сервера.

Кэширующий - содержит записи, которые уже были запрошены

2.4 Формат DNS-сообщения

Формат DNS-сообщения. Слова по 32 бита.

Флаги DNS-сообщения (подробно поле флаги)

QR - Операция: 
0 Запрос
1 Отклик

Тип запроса - 
0 стандартный
1 инверсный
2 запрос состояния сервера

AA - Равен 1 при ответе от сервера, в ведении которого находится домен, упомянутый в запросе.

TC - Равен при укорочении сообщения. Для UDP это означает, что ответ содержал более 512 байт, но прислано только первые 512.

RD - Равен 1, если для получения ответа желательна рекурсия.

RA - Равен 1, если рекурсия для запрашиваемого сервера доступна.

Нули - Зарезервировано на будущее..

Тип отклика - 
0 нет ошибки
1 ошибка в формате запроса
2 сбой в сервере
3 имени не существует

2.5 Некоторые виды записей в DNS

SOA (Start Of Authorisation) - Начало Полномочий.

Запись SOA, обозначает начало зоны. Для каждой зоны должна быть только одна запись SOA.

Синтаксис:

{name} {ttl} addr-class SOA Origin Person in charge

Пример для зоны kstu.ru:

kstu.ru IN SOA ns.kstu.ru. admin.kstu.ru. (

19970315 ; Serial

3600 ; Refresh

300 ; Retry

3600000 ; Expire

3600) ; Minimum

Пояснения:

kstu.ru ({name}) - имя зоны

IN (addr-class) - Запись относится к InterNet.

SOA - вид записи.

ns.kstu.ru (Origin) - первичный сервер зоны.

admin.kstu.ru. (Person in charge) - ответственный за зону. Почтовый адрес лица (admin@kstu.ru), ответственного за зону.

В скобки заключаются параметры, растянутые на несколько строк:

19970315 ; Serial

Серийный номер версии; должен увеличиваться при каждом изменении в зоне - по нему вторичный сервер обнаруживает, что надо обновить информацию. Обычно пишется в виде <год><месяц><число><номер>.

3600 ; Refresh

Временной интервал в секундах, через который вторичный сервер будет проверять необходимость обновления информации.

300 ; Retry

Временной интервал в секундах, через который вторичный сервер будет повторять обращения при неудаче.

3600000 ; Expire

Временной интервал в секундах, через который вторичный сервер будет считать имеющуюся у него информацию устаревшей.

3600 ) ; Minimum

Значение времени жизни информации на кэширующих серверах ((ttl) в последующих записях ресурсов).

NS - Сервер Имен

Описывает вторичные DNS-сервера или DNS-сервер которому делегируется подзона.

Синтаксис:

{name} {ttl} addr-class NS Name-servers-name

Пример описания вторичных DNS-серверов:

IN NS ns1.kstu.ru.

IN NS ns2.kstu.ru.

IN NS ns3.kstu.ru.

Пример описания DNS-сервера (ns.ipm.kstu.ru), которому делегируется подзона ipm.kstu.ru:

ipm.kstu.ru. IN NS ns.ipm.kstu.ru.

A - Адрес

Описывает имя указанного IP-адреса

Синтаксис:

{name} {ttl} addr-class A address

Пример:

ipm.kstu.ru. IN A 195.208.44.20

www.ipm.kstu.ru. IN A 195.208.44.20

HINFO - Информация о Хосте

Содержит некоторую информацию о машине, обычно - тип процессора и операционной системы.

Синтаксис:

{name} {ttl} addr-class HINFO Hardware OS

Hardware - тип процессора

OS - операционная система

Пример:

ipm.kstu.ru. IN HINFO "Celeron-600" "RedHat linux"

CNAME (Canonical Name) - Каноническое имя

Указывает псевдоним для официального имени хоста

Синтаксис:

alias {ttl} addr-class CNAME Canonical-name

Пример псевдонимов для хоста ipm.kstu.ru:

www.ipm.kstu.ru. IN CNAME ipm.kstu.ru.

fuzzy.kstu.ru. IN CNAME ipm.kstu.ru.

www.fuzzy.kstu.ru. IN CNAME ipm.kstu.ru.

MX (Mail Exchange) - Почтовый Коммутатор

Записи используются для обозначения списка хостов, которые сконфигурированы для приема почты посланной на это доменное имя.

Синтаксис:

name {ttl} addr-class MX preference value mail exchange

preference value - значение приоритета, более низкие числа показывают более высокий приоритет, а приоритеты одинаковые отправители должны использовать в произвольном порядке хосты MX для равномерного распределения нагрузки.

Пример:

mail.kstu.ru. IN MX 0 mail1.kstu.ru.

mail.kstu.ru. IN MX 20 mail2.kstu.ru.

mail.kstu.ru. IN MX 10 mail3.kstu.ru.

0, 10, 20 - указывают приоритет для отправки почты.

Если mail1.kstu.ru не доступен, то почта посылается на mail3.kstu.ru, если и он не доступен то на mail2.kstu.ru.

TXT - Текст

Запись TXT содержит текстовые данные любого вида.

Синтаксис:

name {ttl} addr-class TXT string

Пример:

ipm.kstu.ru. IN TXT "Текстовая информация"

RP - Ответственная Персона

Ответственный за хост. Почтовый адрес лица (admin@ipm.kstu.ru), ответственного за хост.

Синтаксис:

owner {ttl} addr-class RP mbox-domain-name TXT-domain-name

mbox-domain-name - это доменное имя, определяющее почтовый ящик ответственного человека

TXT-domain-name - это имя домена, для которого существует запись TXT

Пример:

www.ipm.ru. IN RP admin.ipm.kstu.ru. ipm.kstu.ru.

ipm.kstu.ru. IN TXT "tel: 34-54-34, fax: 34-54-34"

Пояснение:

www.ipm.ru. - хост за который он отвечает

admin.ipm.kstu.ru - его e-mail (admin@ipm.kstu.ru)

ipm.kstu.ru - это имя записи TXT, которая может содержать телефоны этого лица.

2.6 Программа NSLookUp.

Программа nslookup предназначена для тестирования работы DNS сервера.

Можно использовать как с командной строки, так и в таких программах как CyberKit.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1871. ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЯ К ПРОСВЕТИТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ ОСНОВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗДОРОВЬЯ ШКОЛЬНИКОВ 1.23 MB
  Теоретические основы подготовки учителя к просветительской деятельности в области сохранения индивидуального здоровья школьников. Педагогическая система подготовки будущего учителя к просветительской деятельности в области основ индивидуального здоровья школьников (на материале деятельности учителя - биолога).
1872. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ С КЛИЕНТАМИ НА ОСНОВЕ ПРЕЦИЗИОННОГО МАРКЕТИНГ- МЕНЕДЖМЕНТА 1.23 MB
  Маркетинг-менеджмент как основа интенсификации бизнеса. Проблемы управления маркетингом в условиях информатизации. Разработка принципов и структуры построения системы взаимосвязи предприятия с клиентами. Обеспечение сетевой поддержки системы, ориентированной на задачи управления клиентами. Оценка составляющих экономического эффекта от внедрения рекомендаций по системе взаимодействия с клиентами на основе использования современных информационных технологий.
1873. Образовательные, развивающие и воспитательные задачи внедрения ИКТ в учебный процесс на уроках ОБЖ 14.17 KB
  Школьники по-разному осваивают новый материал – с неодинаковой скоростью и различными способами. У одних лучше развито слуховое восприятие, у других – зрительное, у третьих – кинестетическое и поэтому усваивание новых знаний происходит не одинаково.
1874. Планирование воспитательной работы классного руководителя 15.25 KB
  План работы классного руководителя - конкретное отображение предстоящего хода воспитательной работы в ее общих стратегических направлениях и мельчайших деталях.
1875. Бути економним - вимога часу 15.31 KB
  Економічні науки досліджують читання, які стосуються усіх нас, без винятку, а тому усім нам потрібні економічні знання, адже бути економним – вимога часу.
1876. Воспитательное мероприятие по ликвидации опасного поведения 16.16 KB
  Довести до студентов сведения о неблагоприятных результатов опасного поведения.
1877. Воспитательные функции учителя как организатора учебного процесса 17.36 KB
  Педагогическая функция – предписанное педагогу направление применения профессиональных знаний и умений. Главными направлениями приложения педагогических усилий являются обучение, образование, воспитание, развитие и воспитание учащихся.
1878. Организация учебно-воспитательного процесса по изобразительному искусству. Тематическое планирование 17.77 KB
  Знакомство с особенностями организации учебно-воспитательного процесса по изобразительному искусству и составлением тематического плана. Воспитание интереса к урокам изобразительного искусства. Воспитание трудолюбия.
1879. Урок-захід. Ми – олімпійці 18.04 KB
  Сприяти залученню школярів до систематичних занять фізичними вправами, гармонійному розвитку дітей, розвивати рухливість, спритність, швидкість, увагу, кмітливість;, виховувати почуття колективізму, співпереживання.