Bez tytułu slajdu

Sieci komputerowe i Internet
• Wykład I:
• Podstawy technologii sieciowych
• Wprowadzenie do sieci LAN
Network (sieć) - zbiór urządzeń komputerowych,
połączonych infrastrukturą umożliwiającą wymianę
poleceń sterujących i danych.
Internetwork (międzysieć) - zbiór poszczególnych sieci,
połączonych urządzeniami pośredniczącymi,
działająca jako pojedyncza sieć.
Sieci lokalne - Local Area Networks (LANs):
- ograniczony zakres terytorialny,
- komputery PC,
- drukarki,
- serwery sieciowe.
Sieci rozległe - Wide Area Networks (WANs):
- połączenia sieci lokalnych poprzez łącza dostarczane
przez zewnętrznych operatorów telekomunikacyjnych.
Rodzaje połączeń między systemami komputerowymi:
- z przełączaniem obwodów (circuit-switched) - stałe
połączenie między systemem nadawczym i odbiorczym
do ich wyłącznego użytku;
- z przełączaniem pakietów (packet-switched) - dane
podzielone na małe jednostki są transmitowane przez
współdzielone przez wiele systemów łącza
komunikacyjne.
Wyzwania projektowe sieci komputerowych:
- zróżnicowane technologie,
- niezawodność,
- zarządzanie, wydajność, bezpieczeństwo,
- elastyczność, zdolność do rozwoju.
Organizacje standaryzacyjne:
• International Organization for Standardization (ISO);
• American National Standards Institute (ANSI);
• Electronic Industries Association (EIA);
• Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE);
• International Telecommunication Union Telecommunication
Standardization Sector(ITU-T);
• Internet Architecture Board (IAB);
• Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN
• World Wide Web Consortium (W3C).
Model referencyjny ISO - Open Systems Interconnection:
Warstwa 7
Warstwa 6
Warstwa 5
Warstwa 4
Warstwa 3
Warstwa 2
Warstwa 1
--------
Aplikacji
Prezentacji
Sesji
Transportu
Sieci
Łącza danych
Fizyczna
Informacje sterujące w modelu OSI:
- nagłówki (headers),
- końcówki (trailers).
Przenoszenie danych wyższej warstwy:
- encapsulation.
Warstwa fizyczna - specyfikuje elektryczne, mechaniczne
i funkcjonalne parametry umożliwiające funkcjonowanie
połączenia fizycznego pomiędzy komunikującymi się
systemami.
Warstwa łącza danych - zapewnia przesyłanie danych
poprzez łącze fizyczne, definiując adresowanie fizyczne,
topologię sieci, zawiadamianie o błędach, pozycjonowanie
ramek, kontrolę przepływu.
Podział warstwy łącza danych wg IEEE:
- podwarstwa Logical Link Control (LLC) zarządza
komunikacją między dwoma urządzeniami, realizuje
współdzielenie łącza przez różne protokoły;
- podwarstwa Media Access Control (MAC) zarządza
dostępem do medium fizycznego, definiuje adresy
fizyczne.
Warstwa sieci - zapewnia trasowanie (routing)
komunikatów między różnymi sieciami fizycznymi,
definiuje adresowanie logiczne.
Warstwa transportu - zapewnia niezawodne usługi
przesyłania danych na potrzeby protokołów wyższych
warstw, w tym kontrolę przepływu, multipleksowanie,
zarządzanie połączeniami (obwodami) wirtualnymi,
wykrywanie i korekcję błędów transmisji.
Warstwa sesji - realizuje tworzenie, podtrzymywanie
i likwidację sesji komunikacyjnych między obiektami
warstwy prezentacji (ciągu żądań realizacji usługi
i odpowiedzi na nie).
Warstwa prezentacji - realizuje funkcje kodowania
i konwersji przesyłanych danych w celu zapewnienia
ich poprawnej interpretacji.
Warstwa aplikacji - identyfikuje tożsamość partnerów
komunikacyjnych, dostarcza informacji o dostępności
zasobów, koordynuje komunikację.
Formaty przesyłanych danych:
Ramka (frame) - jednostka informacji przesyłanych
między obiektami warstwy łącza danych.
Komórka (cell) - j. w., ale o stałej długości.
Pakiet (packet) - jednostka informacji przesyłanych
między obiektami warstwy sieci.
Datagram - j. w., dla usługi bezpołączeniowej.
Segment - jednostka informacji przesyłanych
między obiektami warstwy transportu.
Hierarchia sieci (terminologia wg ISO):
End System (ES) - urządzenie sieciowe nie wykonujące
trasowania (PC, stacje robocze, drukarki);
Intermediate System (IS) - urządzenie wykonujące
przesyłanie danych między sieciami (mosty, routery);
Area (Obszar) - logiczny zespół połączonych sieci;
Autonomous System (AS) - zespół sieci pod wspólnym
zarządem i ze wspólną strategią przesyłania
międzysieciowego, podzielony na obszary (areas).
Typy usług sieciowych:
bezpołączeniowe (connectionless) - nie zachowana
kolejność danych, dynamiczny dobór tras, dynamiczna
alokacja zasobów;
połączeniowe (connection-oriented) - gwarantowana
kolejność danych, statyczny wybór trasy na czas całego
połączenia, statyczna alokacja zasobów.
Adresowanie sieciowe:
Adresy warstwy łącza danych (Data Link Layer) identyfikacja urządzenia na poziomie fizycznym
(sprzętowym), przeważnie stała.
Adresy podwarstwy MAC - j.w., w sieciach LAN
wg standardów IEEE (48-bitowe, pierwsze 6 liczb 16-wych
tzw. Organizational Unit Identifier (OUI), reszta adres
seryjny urządzenia).
Adresy warstwy sieci (Network Layer) - identyfikacja
logiczna, zależna od protokołu 3-ciej warstwy, wielokrotna
dla pojedynczego interfejsu fizycznego.
Metody rozpoznawania adresów MAC:
- protokół ARP (Address Resolution Protocol);
- protokół Hello;
- przewidywalne adresy MAC (są one zapisane w
adresie warstwy sieci lub wyliczalne wg określonego
alogorytmu - XNS, IPX, DECnet Phase IV).
Działanie protokołu ARP:
A
B
ARP
cache
ARP
cache
Y
X
Z
router
ARP
cache
ARP
cache
ARP
cache
Typy przestrzeni adresowych:
- płaskie - jedna kategoria (np. jak numer PESEL);
- heriarchiczne - podział strukturalny na podgrupy
(np. jak adres pocztowy: kraj, miasto, ulica, numer).
Przypisanie adresów:
- statyczne - stałe, przez administratora wg określonego
planu;
- dynamiczne - zmienne, po uzyskaniu połączenia za
pomocą odpowiedniego protokołu.
Nazwy sieciowe (symboliczne) a adresy sieciowe:
- nazwy - niezależne od lokalizacji;
- adresy - zależne od lokalizacji (z wyjątkiem MAC).
Sterowanie przepływem danych (Flow Control)
(w celu zapobiegania zatorom i przepełnieniom):
- buforowanie (tymczasowe przechowywanie
nadmiaru danych);
- komunikaty zwrotne (zmniejszanie tempa
przepływu danych);
- potwierdzanie (dalsza transmisja warunkowana
otrzymaniem potwierdzenia z węzła docelowego).
Kontrola błędów:
- Cyclic Redundancy Check (CRC);
- odrzucanie bądź retransmisja.
Multipleksowanie:
łączenie wielu strumieni danych w jeden kanał fizyczny.
Metody multipleksowania:
- Time-division multiplexing (TDM) - z podziałem czasu;
- Frequency-division multiplexing (FDM) - z podziałem
widma częstotliwości;
- statystyczne - dynamiczny przydział wg obciążenia;
- Code-division multiplexing (CDM) -kodowe.
Sieci LAN
LAN - wysoko wydajna i niezawodna sieć przesyłu
danych obejmująca niewielki obszar.
Przykłady:
- Ethernet / IEEE 802.3
- Token Ring / IEEE 802.5
- Fiber Distributed Data Interface (FDDI)
- Arcnet
Metody dostępu do medium fizycznego:
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect
(CSMA/CD) - dostęp oparty o rywalizację;
- token passing - dostęp oparty o przechwytywanie
żetonu krążącego w sieci.
Typy transmisji w sieciach LAN:
- unicast- jednen do jednego;
- multicast - jeden do wielu;
- broadcast - jeden do wszystkich.
Topologie sieci LAN (fizyczne i logiczne):
- magistrala (bus);
- pierścień (ring);
- gwiazda (star);
- drzewo (tree).
Urządzenia sieciowe LAN:
- wzmacniacze (repeaters);
- koncentratory (hubs);
- mosty (bridges);
- przełączniki (switches);
- bramy (routers).