zestaw protokołów TCP/IP

Sieci komputerowe
INTERNET to sieć komputerowa o światowym zasięgu łącząca sieci lokalne,
sieci rozległe i wszystkie komputery do nich podłączone.
Do komunikacji wykorzystywanych jest wiele protokołów.
Internet i World Wide Web to nie synonimy!!!!
Historia
1945 - Vannevar Bush publikuje w Atlantic Monthly artykuł "As We May
Think", gdzie przedstawione zostają idee leżące u podstaw hipertekstu.
1957 - ZSRR wystrzeliwuje Sputnika.
1958 - W odpowiedzi USA formuje agencje ARPA (Advanced Research
Projects Agency, agencja rozwoju zaawansowanych projektów).
1961 - Leonard Kleinrock z [MIT] jest twórcą pierwszej teorii przełączania
pakietów - "Information Flow in Large Communication Nets" - 31 maja.
Dokument ten jest dostępny pod adresem
http://www.lk.cs.ucla.edu/LK/Bib/REPORT/PhD/
1965 - ARPA sponsoruje badania nad sieciami komputerowymi. Pierwsze
bezpośrednie połączenie (linią telefoniczną, 1200bps) pomiędzy komputerem
TX-2 w Laboratorium Lincolna w MIT a System Development Corporation w
Santa Monica. Po dodaniu komputera DEC (Digital Equipment Corporation) w
ARPA stworzono "Eksperymentalną Sieć".
1966 - Pierwszy plan stworzenia sieci ARPANET.
Rysunek przedstawiający ideę działania
sieci Ethernet wykonany w 1976 roku
przez dr Roberta M. Metcalfe’a.
1969 - ARPANET powstaje jako 4-węzłowa sieć połączona liniami o
przepustowości 50kbps. Pierwszymi wysłanymi pakietami była próba zalogowania
się na zdalny system. Zakończyła się zawieszeniem systemu kiedy litera G z
wyrazu LOGIN została wysłana.
1971 - 15 węzłów, 23 terminale dla końcowych użytkowników. Ray Tomlinson
tworzy pierwszy program pocztowy wykorzystujący sieć ARPANET
1972 - Program pocztowy zostaje zmodyfikowany, od tego roku używany jest znak
@ oddzielający nazwę użytkownika od adresu węzła. Następuje pierwsza tekstowa
pogawędka na żywo przez sieć.
1983 - Kompletne przejście z NCP na TCP
1984 - Propozycja stworzenia systemu DNS. Ponad 1000 węzłów w sieci.
1985 - 15 marca zostaje zarejestrowana pierwsza domena komercyjna symbolics.com.
A w najbliższej przyszłości...
Protokoły sieciowe
Protokół sieciowy wyjaśnia cały uprzednio uzgodniony przez nadawcę i
odbiorcę proces wymiany danych na określonej warstwie modelu sieciowego.
W uproszczonym czterowarstwowym modelu sieciowym można wyróżnić
następujące protokoły:
Protokoły warstwy fizycznej: Ethernet
Protokoły warstwy sieciowej: protokół internetowy (IP) będący częścią
zestawu protokołów TCP/IP
Protokoły warstwy transportu: protokół sterowania transmisją w sieci
(TCP/IP) i protokół datagramów użytkownika (UDP), które są częścią zestawu
protokołów TCP/IP
Protokoły warstwy aplikacyjnej: protokół przesyłania plików (FTP), prosty
protokół przysłania poczty (SMTP), usługi nazewnicze domen (DNS), telnet,
protokół przesyłania hipertekstu (HTTP), prosty protokół zarządzania siecią
(SNMP), które także są częścią zestawu protokołów TCP/IP
Kilka najlepiej znanych zestawów protokołów to:
zestaw protokołów IPX/SPX („międzysieciowa wymiana
pakietów”/„sekwencyjna wymiana pakietów”) używany przez system Novell
Netware
NetBIOS i NetBEUI („rozszerzony interfejs użytkownika podstawowego
sieciowego systemu wejścia/wyjścia”) zaprojektowane przez firmę IBM,
wykorzystywany m.in. przez system operacyjny Microsoftu. Ponadto
NetBIOS może być tunelowany dowolnym innym protokołem np. IPX lub
TCP/IP
zestaw protokołów TCP/IP („protokół kontroli transmisji”/„protokół
internetowy”) używany powszechnie w Internecie oraz sieciach lokalnych
mających do niego dostęp
Uproszczony czterowarstwowy model sieci TCP/IP
warstwa 4 – Aplikacyjna – poczta, transmisja plików, telnet
warstwa 3 – Transportu – TCP (Transmission Control Protocol) – protokół
sterujący transmisją
warstwa 2 – Sieciowa – IP (Internet Protocol) – protokół internetowy
warstwa 1 – Fizyczna – Ethernet (karta sieciowa i połączenia sieciowe)
Adres IP
W sieciach TCP/IP adres komputera zwany jest adresem IP.
Oryginalny adres IP jest czterobajtową (32 bitową) liczbą. Przyjęła się
konwencja zapisu każdego bajtu w postaci dziesiętnej i oddzielania
ich kropkami. Ten sposób zapisu zwany jest notacją kropkowodziesiętną.
Można jednak niekiedy spotkać inny zapis będący dziesiętnym wyrażeniem
32 bitowej liczby binarnej. Na przykład adres 148.81.78.1 w notacji
kropkowo dziesiętnej, będzie w postaci binarnej wyglądał następująco:
10010100010100010100111000000001
zaś dziesiętnie będzie to liczba 2488356353.
Określona liczba bitów 32-bitowego adresu IP jest adresem sieciowym, a
reszta adresem hostowym. Adres sieciowy określa sieć LAN, zaś adres
hosta konkretną stację roboczą w tej sieci.
Istnieje pięć klas adresów IP: A, B, C, D oraz E, z czego tylko A, B i C są
wykorzystywane do adresowania sieci i hostów, a D i E są zarezerwowane do
zastosowań specjalnych.
Klasa A obsługuje 126 sieci, z których każda ma ponad 16 milionów hostów
(ponieważ pomimo tego, że jest to adres 7-bitowy, to wartości 0 i 127 mają specjalne
znaczenie).
Adresy klasy B są przeznaczone dla sieci o rozmiarach do 65534 hostów. Może być
co najwyżej 16384 sieci w klasie B.
Adresy klasy C przeznaczone są dla małych organizacji. Każda klasa C może mieć
do 254 hostów, a klas może być ponad 2 miliony.
Klasę sieci można określić na podstawie pierwszej liczby w notacji
kropkowo-dziesiętnej:
klasa A: 1.xxx.xxx.xxx do 126.xxx.xxx.xxx
klasa B: 128.zzz.xxx.xxx do 191.zzz.xxx.xxx
klasa C: 192.zzz.zzz.xxx do 223.zzz.zzz.xxx
Maska sieciowa (IPv4)
Jest to adres IP, który ma jedynki na pozycjach bitów odpowiadających adresom
sieciowym i zera na pozostałych. Klasa adresów sieciowych wyznacza maskę sieciową.
Adresy klasy A mają maskę
1111111100000000000000000000000
czemu w zapisie kropkowo-dziesiętnym odpowiada 255.0.0.0,
adresy klasy B:
11111111111111110000000000000000
(255.255.0.0)
adresy klasy C:
11111111111111111111111100000000
(255.255.255.0)
System nazw domen
Każdy hostowy komputer w sieci TCP/IP ma swój adres IP. Jednak, ponieważ
trudno jest zapamiętać adresy IP nawet kilku hostów, więc powstały specjalne
serwery tłumaczące adresy domenowe (postaci: it.pw.edu.pl) na adresy
kropkowo-dziesiętne (148.81.78.1). Serwery te nazywane są serwerami DNS
(Domain Name Server). Serwery dokonujące translacji w drugą stronę, to
serwery Rev-DNS. System ten nosi nazwę systemu nazw domenowych
(Domain Name System).
Domeny najwyższego poziomu podzielone
są na domeny geograficzne (Country Code
Domains – dwuliterowe identyfikatory
przyznane poszczególnym krajom np. .uk,
.de, .jp, .us, itp.) oraz organizacyjne
(Generic Domains – przyznawane w
zależności od prowadzonej działalności np.
.com, .org, .net, .edu, .gov, .mil, .int).
Adres URL (Uniform Resource Locator)
URL jest adresem lokalizującym zasób w Internecie. Składa się z trzech
głównych części:
identyfikatora usługi
określa m.in. następujące typy usług:
http://
ftp://
gopher://
telnet://
news://
nazwy domeny
może składać się z adresu domenowego lub adresu kropkowo-dziesiętnego np.
www.firma.com lub 148.81.78.1. Określa nazwę nadaną serwerowi lub jego
adres IP
ścieżki dostępu
np. /tracking/ - określa ścieżkę katalogową na serwerze prowadzącą do pliku,
który ma być sprowadzony.
LAN
Sieć lokalna (ang. Local Area Network stąd używany także w języku
polskim skrót LAN) to najmniej rozległa postać sieci komputerowej,
zazwyczaj ogranicza się do jednego budynku, lub kilku pobliskich budynków
W sieciach lokalnych przewodowych najczęściej używaną technologią
jest Ethernet (za pośrednictwem kart sieciowych).
Czasem są to bardziej egzotyczne urządzenia jak np. port szeregowy
(null-modem), port równoległy czy port podczerwieni.
Sieć bezprzewodowa (ang. Wireless LAN)
to sieć lokalna zrealizowana
bez użycia przewodów.
Sieci tego typu wykonywane są najczęściej
z wykorzystaniem fal radiowych jako
medium przenoszącego sygnały ale
również z użyciem podczerwieni.
Bezprzewodowa karta sieciowa
Do zalet sieci bezprzewodowych należy:
mobilność - końcówki mogą się przemieszczać
łatwość instalacji - nie trzeba kłaść przewodów
elastyczność - łatwe dokładanie nowych
końcówek
zasięg - od kilku metrów (w budynkach) do
kilkudziesięciu kilometrów
szybka rozbudowa i modyfikacja struktury sieci
Struktura sieci lokalnej
Urządzenia aktywne w sieci lokalnej
Karta sieciowa (NIC - Network Interface Card)
służy do przekształcania pakietów danych
w sygnały, które są przesyłane w sieci komputerowej.
Każda karta NIC posiada własny,
unikatowy w skali światowej adres fizyczny,
znany jako adres MAC,
Media Access Control address - sprzętowy adres karty
sieciowej Ethernet i Token Ring,
unikalny w skali światowej, nadawany przez
producenta danej karty podczas produkcji.
Router - urządzenie sieciowe, które
określa następny punkt sieciowy do
którego należy skierować pakiet danych
(np. datagram IP). Ten proces nazywa się
routingiem (rutingiem) bądź trasowaniem.
Routing IP odbywa się w warstwie trzeciej
modelu OSI.
Router używany jest przede wszystkim do
łaczenia ze sobą sieci WAN, MAN i LAN.
Przełącznik (switch)
Server
Nazwa serwer internetowy obejmuje dwa pojęcia:
host - (zazwyczaj) komputer podłączony do sieci, realizujący określone
usługi;
specjalizowane oprogramowanie uruchomione na tymże sprzęcie, np.
serwer HTTP, SMTP, DNS, FTP i wiele innych.
Czasem mówiąc serwer internetowy mamy na myśli oba te znaczenia na
raz.
Połączenia
Przyłączenie komputera do Internetu możliwe jest w następujący sposób:
połączenie kablem z dostawcą Internetu – linia dzierżawiona; połączenie to
odbywa się za pomocą routera, połączenie takie umożliwia szybki transfer
danych w postaci sygnałów cyfrowych
analogowe połączenie telefoniczne– zwykła linia telefoniczna; połączenie
wymaga zastosowania modemu telefonicznego przyłączonego do linii
telefonicznej, w tym przypadku transmisja sygnałów odbywa się w postaci
ciągłej fali elektrycznej,
cyfrowe połączenie telefoniczne– linia telefonii cyfrowej ISDN; połączenie to
odbywa się za pomocą routera lub modemu, połączenie takie umożliwia szybki
transfer danych w postaci sygnałów cyfrowych
cyfrowe połączenie– Stały Dostęp do Internetu (dawniej: Szybki) SDI
(technologia HIS); połączenie to odbywa się za pomocą routera lub modemu,
połączenie takie umożliwia szybki transfer danych w postaci sygnałów
cyfrowych
połączenie radiowe - połączenie wymaga zastosowania modemu radiowego,
sygnał przekazywany jest jako fala radiowa,
połączenie kablem telewizji kablowej.
Media transmisyjne
Skrętka nieekranowana (UTP – Unshielded Twisted Pair)
Dla przesyłania sygnałów w sieciach komputerowych
konieczne są skrętki kategorii 3 (10 Mb/s) i
kategorii 5 (100 Mb/s),
przy czym powszechnie stosuje się tylko tą ostatnią.
Skrętka foliowana (FTP – Foiled Twisted Pair)
Stosowana jest również w sieciach Gigabit Ethernet (1 Gb/s)
przy wykorzystaniu wszystkich czterech par przewodów.
Skrętka ekranowana (STP – Shielded Twisted Pair)
FFTP – każda para przewodów otoczona jest osobnym
ekranem z folii, cały kabel jest również pokryty folią.
SFTP – każda para przewodów otoczona jest osobnym
ekranem z folii, cały kabel pokryty jest oplotem.
Kabel współosiowy (koncentryczny)
Cienki Ethernet (Thin Ethernet) –Stosowany nadal zwłaszcza
tam, gdzie istnieje potrzeba połączenia na odległość większą
niż 100 m.
Gruby Ethernet (Thick Ethernet) –Nie stosowany obecnie, lecz
można go spotkać jeszcze w bardzo starych sieciach.
Kabel światłowodowy
Zalety:
jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy;
nadaje się do sieci z przesyłaniem
modulowanym (szerokopasmowym)
jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany
Zalety:
większa przepustowość w porównaniu z kablem miedzianym, a
więc możliwość sprostania przyszłym wymaganiom co do
wydajności transmisji
małe straty, a więc zdolność przesyłania informacji na znaczne
odległości
niewrażliwość na zakłócenia i przesłuchy elektromagnetyczne
wyeliminowanie przesłuchów międzykablowych
mała masa i wymiary
duża niezawodność poprawnie zainstalowanego łącza i
względnie niski koszt, który ciągle spada
Sieć miejska
Sieć miejska zwana MAN
(ang. Metropolitan Area
Network) to duża sieć
komputerowa której zasięg
obejmuje aglomerację lub
miasto. Tego typu sieci
używają najcześciej połączeń
światłowodowych do
komunikacji pomiędzy
wchodzącymi w jej skład
rozrzuconymi sieciami LAN.
Sieć miejska jest przykładem
sieci WAN.
Sieć rozległa
Sieć rozległa (ang. Wide Area Network, WAN) - Sieć łącząca sieci
lokalne, inne sieci rozległe, jak również pojedyncze komputery. Odbywa
się to przy pomocy urządzeń sieciowych takich jak rutery oraz urządzeń
dostępowych takich jak modemy.
Przykładami sieci rozległych są sieci miejskie, sieci korporacyjne, oraz
Internet.
Arpanet (ang. Advanced Research Projects Agency Network) - pierwsza sieć
rozległa oparta na rozproszonej architekturze i protokole TCP/IP. Jest
bezpośrednim przodkiem Internetu. Istnieje do dzisiaj.
Arpanet powstała jako inicjatywa Departamentu Obrony (Pentagonu) rządu
USA. W 1957 roku po szoku wywołanym wysłaniem sputnika w kosmos przez
ZSRR powołano rządową agencję ARPA, której zadaniem było obserwowanie
i wspieranie inicjatyw powstających na uczelniach w USA, które miały
szczególne znaczenie dla obronności USA.
Główne cechy sieci WAN:
Łączą ze sobą urządzenia rozmieszczone na dużych obszarach geograficznych
W celu ustanowienia łącza lub połączenia między dwoma miejscami korzystają z
usług operatorów telekomunikacyjnych, np. TP S.A., NASK, Energis
Wykorzystują różne odmiany transmisji szeregowej.
Sieć wirtualna
Sieć wirtualna (ang. Virtual Local Area Network, VLAN) jest siecią
komputerową wydzieloną logicznie w ramach innej, większej sieci
fizycznej.
Do tworzenia VLAN-ów wykorzystuje się konfigurowalne lub
zarządzalne przełączniki, umożliwiające podział jednego fizycznego
urządzenia na większą liczbę urządzeń logicznych, poprzez separację
ruchu pomiędzy określonymi grupami portów. Komunikacja między
VLAN-ami jest możliwa tylko wtedy, gdy w VLAN-ach tych partycypuje
port należący do routera.
Usługi w sieci
FTP (File Transfer Protocol) – protokół transmisji plików umożliwiający
obustronną ich transmisję pomiędzy systemem lokalnym i zdalnym
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – protokół przesyłania hipertekstu
odpowiedzialny za transmisję stron WWW
Usługi pocztowe e-mail
E-mail został wymyślony w roku 1965, autorami pomysłu byli Louis Pouzin,
Glenda Schroeder i Pat Crisman - wówczas jednak usługa ta służyła jedynie do
przesyłania wiadomości od jednego użytkownika danego komputera do innego
użytkownika tej samej maszyny, a adres e-mailowy w zasadzie jeszcze nie
istniał.
Usługę polegającą na wysyłaniu wiadomości od użytkownika jednego
komputera do użytkownika innego wymyślił w roku 1971 Ray Tomlinson, on
również wybrał znak "@" (at) do rozdzielania nazwy użytkownika od nazwy
maszyny
POP (Post Office Protocol) – protokół pocztowy służący do odbioru poczty z
serwera i transmisję jej do maszyny lokalnej
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – podstawowy protokół transmisji poczty
stosowany do wysyłania poczty z maszyny lokalnej na serwer
SNMP (Simple Network Managament Protocol) – protokół zarządzania siecią.
Służy do zdalnej administracji urządzeniami sieciowymi, które udostępniają tą
usługę
SSH (Secure Shell) – bezpieczny protokół terminala sieciowego udostępniający
funkcję szyfrowania przesyłanych danych. Jest zalecany do wykorzystania
zamiast Telnetu.
Telnet – protokół terminala sieciowego umożliwiający logowanie się oraz zdalną
pracę na odległym komputerze przy wykorzystaniu terminala tekstowego. Cechą
charakterystyczną jest transmisja otwartym tekstem, a więc możliwość łatwego
podsłuchania tejże transmisji.
WWW
World Wide Web jest hipertekstowym, multimedialnym,
sieciowym (TCP/IP) systemem informacyjnym
opartym na publicznie dostępnych, otwartych standardach IETF, W3C i ISO.
Pierwotnym i w chwili obecnej nadal podstawowym
zadaniem WWW jest publikowanie informacji.
World Wide Web Consortium, w skrócie W3C to organizacja,
która zajmuje się ustanawianiem standardów pisania i przesyłu stron WWW
Została założona w 1994 roku przez Tima Berners-Lee,
wynalazcę WWW oraz autora pierwszej przeglądarki internetowej i serwera www
HTML/XHTML/XForms - czyli podstawowy język znaczników stosowany do pisania stron WWW.
CSS - czyli Kaskadowe Arkusze Stylu.
DOM - Document Object Model - czyli ustanowienie jednolitego systemu
w jaki przeglądarki zarządzają wyświetlaniem i indeksowaniem elementów stron WWW
XML - język znaczników na podstawie, którego tworzone są aplikacje XML-a.
HTTP - czyli protokół przesyłania stron WWW.
SVG - czyli Scalable Vector Graphics - ogólny format grafiki wektorowej, która ma zastąpić Flasha.
SMIL/TimeText - Synchronized Multimedia Integration Language czyli język,
przy pomocy którego będzie można swobodnie manipulować plikami multimedialnymi i tekstem.
XSL/XSLT/XPath/XPointer - style, transformacje i inne techniki z tym związane.
WAI - dostępność stron WWW.
Wyszukiwarki internetowe
(ang. search engines) to programy oraz strony internetowe,
których zadaniem jest ułatwienie użytkownikom Internetu
znalezienie informacji w sieci.
Wyszukiwarki są konieczne ze względu na ogrom słabo zorganizowanej informacji
Katalogi
Wyszukiwarki oparte na analizie treści strony
Wyszukiwarki oparte na analizie topologii sieci
Wyszukiwarki oparte na zasadzie aukcji miejsc
Rozmowy w czasie rzeczywistym
IRC (Internet Relay Chat) – protokół służący do prowadzenia
rozmów za pomocą terminala tekstowego
komunikatory internetowe, takie jak ICQ, Jabber, Gadu-Gadu czy Tlen
usługi multimedialne – takie jak radio internetowe i telewizja internetowa
telekonferencje
faksowanie
Sklepy Internetowe
Aukcje Internetowe on-line
Wortale Internetowe
Portale Internetowe
Projekty internetowe
to nieformalne grupy użytkowników
internetu, którzy łączą swoje wysiłki
w celu osiągnięcia jakiegoś celu.
encyklopedia tworzona siłami woluntariuszy
SETI@home to projekt internetowy koordynowany
przez University of Berkely, będący częścią programu SETI
(Search for Extraterrestrial Intelligence)
którego celem jest poszukiwanie w kosmicznym
szumie radiowym sygnałów od pozaziemskich cywilizacji.
Zrzesza ok 8 milionów internautów
i jest największym na świecie projektem internetowym wykorzystującym
moc obliczeniową komputerów domowych.
Telefonia internetowa
Praca on-line
Piwnice k/Torunia
RT32