ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Πτυχιακή Εργασία Ανάπτυξη εκπαιδευτικού λογισμικού για δίκτυα Υπολογιστών Σάββας Κιτσικίδης ΑΕΜ 2193 Επιβλέπων Καθηγητής Δρ Ράντος Κωνσταντίνος ΚΑΒΑΛΑ 2014

2 Περιεχόμενα Πρόλογος... 3 Γενικά στοιχεία χρήσης της εφαρμογής... 4 Κεφάλαιο 1 ο Εγχειρίδιο Χρήσης AdobeCaptivate Moodle... 7 Κεφάλαιο 2 ο Μοντέλα Αναφοράς... 9 Κεφάλαιο 3 ο Παγκόσμιος Ιστός Κεφάλαιο 4 ο Φυσικό Επίπεδο Κεφάλαιο Επίπεδο Σύνδεση Δεδομένων Κεφάλαιο 6 ο Επίπεδο Διαδικτύου Κεφάλαιο Επίπεδο Μεταφοράς Κεφάλαιο 8 ο Επίπεδο Εφαρμογής Κεφάλαιο 9 ο Συμπεράσματα Βιβλιογραφία

3 Πρόλογος Η πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε με κύριο σκοπό την επίδειξη της λογικής και λειτουργίας των μοντέλων αναφοράς TCP/IP και OSI, στους νεοεισελθέντες φοιτητές του τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής στο μάθημα Δίκτυα Υπολογιστών. Σκοπός είναι να εξηγηθούν αναλυτικά με κινούμενα γραφικά, «animation», όλα τα επίπεδα του μοντέλου αναφοράς TCP/IP, τα πρωτόκολλά του και να γίνει μια περιγραφή στο μοντέλο αναφοράς OSIκαι τα επίπεδά του. Το πρόγραμμα που έχει χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο επίδειξης και υλοποίησης των ανωτέρω κινουμένων γραφικών είναι το Adobe Captivate 7, το οποίο φορτώνεται στην πλατφόρμα ασύγχρονης εκπαίδευσης Moodle του τμήματος, στο μάθημα Δίκτυα Υπολογιστών. Η εφαρμογή απεικονίζει τη λειτουργία των πρωτοκόλλων του μοντέλου αναφοράς TCP/IP σε κινούμενα γραφικά, δηλαδή γίνεται μια αναπαράσταση της λειτουργίας των πρωτοκόλλων από τη θεωρία στην πράξη. Στο πλαίσιο αυτό παρουσιάζεται ένας μεγάλος αριθμός πρωτοκόλλων, όλων των επιπέδων του TCP/IP, μέσα από μια σειρά από σενάρια επικοινωνιών και ανταλλαγής δεδομένων. Στο κεφάλαιο 1 ο αναφέρονται τα εργαλεία δημιουργίας και χρήσης της εφαρμογής. Στο κεφάλαιο2 ο περιγράφεται το μοντέλο αναφοράς, οι κατηγορίες αυτών και γίνεται μια συγκριτική ανάλυση Στο κεφάλαιο 3 ο περιγράφεται η λειτουργία του Παγκόσμιου Ιστού. Στο κεφάλαιο 4 ο περιγράφονται το φυσικό επίπεδο, τα μέσα μετάδοσης και τα χαρακτηριστικά αυτών. Στο κεφάλαιο 5 ο περιγράφονται το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και τα πρωτόκολλά του όπως είναι ARP, ETHERNET κτλ. Στο κεφάλαιο 6 ο περιγράφονται το επίπεδο διαδικτύου και τα πρωτόκολλα IP και ICMP. Στο κεφάλαιο 7 ο περιγράφονται το επίπεδο μεταφοράς και τα πρωτόκολλα TCP, UDP, τα οποία συγκρίνονται περιληπτικά και περιγράφεται η εγκαθίδρυση της σύνδεσης. Στο κεφάλαιο 8 ο περιγράφονται το επίπεδο εφαρμογής και τα πρωτόκολλά του. 3

4 Γενικά στοιχεία χρήσης της εφαρμογής Η εφαρμογή είναι προσβάσιμη μέσω ενός φυλλομετρητή «browsers», αφού γίνει σύνδεση του χρήστη στην ασύγχρονη εκπαίδευση, στη πλατφόρμα Moodle του τμήματος και ακολουθήσει η απαραίτητη εγγραφή στο μάθημα. Στην Εικόνα 1 παρουσιάζεται ένα στιγμιότυπο της εφαρμογής, όπου παρατηρείται ότι υπάρχουν κάποια αντικείμενα όπως: Τα κουμπιά Back/Next, τα οποία καθοδηγούν τον χρήστη της εφαρμογής. Κουμπιά τα οποία είναι σύνδεσμοι και οδηγούν ανάλογα με το σενάριο, όπως φαίνεται η Βιβλιογραφία, όπου αλλάζει ο δείκτης του ποντικιού. Λεζάντα, που περιέχει τίτλους με μπλε σκούρα γράμματα και δείχνει την ακριβή τοποθεσία της εφαρμογής. Περιεχόμενα όπου μπορεί να επιλεχθεί η επιθυμητή κατηγορία. Εικόνα 1 Στιγμιότυπο από τον πρόλογο 4

5 Κεφάλαιο 1 ο 1.1 Εγχειρίδιο Χρήσης Adobe Captivate Το Adobe Captivate είναι ένα λογισμικό που χρησιμοποιείται στη δημιουργία των διαδραστικών μαθημάτων και κινούμενων γραφικών, «animations». Η φόρμα χρήσης του είναι απλή, όπως το PowerPoint του Office, όπως παρατηρείται στη «Εικόνα 2». Έχει γραμμή εργαλείων στο πάνω μέρος του. Στα αριστερά του παραθύρου υπάρχουν οι διαφάνειες και κάποιες συντομεύσεις για την εισαγωγή κάποιον αντικειμένων. Στα δεξιά υπάρχουν οι ιδιότητες των αντικειμένων αυτών. Τέλος στο κάτω μέρος είναι η διάρκεια της κάθε διαφάνειας. Εικόνα 2 Μενού εργασίας Στο παραπάνω πρόγραμμα υπάρχουν υψηλές δυνατότητες για τη δημιουργία κινούμενων γραφικών στα διαδραστικά μαθήματα. Διαθέτει, επίσης, διάφορα 5

6 εργαλεία, τα οποία βοηθούν στην χρήση του. Τέτοια εργαλεία είναι κάποια κουμπιά που δίνουν τη δυνατότητα στο χρήστη να επιλέγει αυτό που θέλει να δει. Επίσης, δίνει στον χρήστη την δυνατότητα να δει κάποιες εικόνες, οι οποίες είναι κινούμενα γραφικά και βοηθούν στην κατανόηση της θεωρίας. Δηλαδή, γίνεται αναπαράσταση της θεωρίας σε γραφικά. Επιπλέον, ο χρήστης έχει την δυνατότητα να καταγράφει σε βίντεο την επεξήγηση και την εγκατάσταση κάποιας εφαρμογής, καθώς και τα βήματα υλοποίησης της. Εικόνα 3 Επεξήγηση χρήσης της εφαρμογής Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η εισαγωγή κουμπιών βοηθά στην αναζήτηση των επιθυμητών ενοτήτων. Για παράδειγμα, στην παραπάνω «Εικόνα 3» ο χρήστης μπορεί να διαλέξει, μέσω κουμπιών, την ενότητα που θέλει να δει από τις τρεις επιλογές που του δίνονται. Από τη στιγμή που θα διαλέξει την ενότητα που θέλει να δει, θα εμφανιστούν καινούριες διαφάνειες, με σκοπό την κατανόηση της ενότητας αυτής. Επίσης, ο χρήστης έχει την δυνατότητα να εφαρμόσει τη θεωρία με την βοήθεια κάποιων γραφικών, για την καλύτερη κατανόηση της. Η εισαγωγή εικόνων και διάφορων σχημάτων βοηθούν στην καλύτερη απεικόνιση του σεναρίου. Όπως φαίνεται παρακάτω, στην «Εικόνα 4» γίνεται η αναπαράσταση του πρωτοκόλλου ARP, το οποίο έχει σκοπό την αναζήτηση της MAC Address κάποιου χρήστη στο δίκτυο. Συγκεκριμένα, στο παράδειγμα, στέλνεται ένα μήνυμα ARP, από τον χρήστη σε όλο το δίκτυο, με σκοπό ο χρήστης να βρει τον χρήστη που τον αναζητά. 6

7 Εικόνα 4 Επεξήγηση χρήσης της εφαρμογής 1.2 Moodle Το Moodle «Modular Object Oriented Developmental Learning Environment» είναι ελεύθερο λογισμικό διαχείρισης μαθημάτων, ένα σύστημα διαχείρισης μάθησης ή ένα σύστημα εικονικής μάθησης δηλαδή ένα πακέτο λογισμικού για τη διεξαγωγή ηλεκτρονικών μαθημάτων μέσω Διαδικτύου, που προσφέρει ολοκληρωμένες υπηρεσίες Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης. Δημιουργήθηκε το 1999 από τον Αυστραλό Martin Dougiamas και σύμφωνα με αυτόν, έχει δημιουργηθεί πάνω στη φιλοσοφία του κοινωνικού δομητισμού. Το Moodle παρέχεται δωρεάν ως ελεύθερο λογισμικόλογισμικό ανοικτού κώδικα και μπορεί να τρέξει σε οποιοδήποτε σύστημα που υποστηρίζει PHP, ενώ έχει τη δυνατότητα να συνδυάζεται με πολλούς τύπους βάσεων δεδομένων ιδιαίτερα MySQL. Το Moodle χρησιμοποιείται κυρίως για τις ανάγκες της ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης. Ο υπεύθυνος διαχείρισης της πλατφόρμας της ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης του τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής, έχοντας τα πλήρη δικαιώματα στη λειτουργία της πλατφόρμας, θα ανεβάσει την εφαρμογή που έχει δημιουργηθεί. Η εφαρμογή, από την στιγμή που θα δημοσιευθεί, θα δημιουργηθεί ένα συμπιεσμένο αρχείο, ώστε να φορτωθεί στην ασύγχρονη εκπαίδευση του τμήματος. Παρακάτω θα περιγραφεί αναλυτικά η διαδικασία της φόρτωσης του συμπιεσμένου αρχείου. 7

8 Ο διαχειριστής θα πρέπει να εισαχθεί στην πλατφόρμα της ασύγχρονης εκπαίδευσης του συστήματος Moodle και να ενεργοποιήσει την επεξεργασία των ρυθμίσεων «Turn editing on». Θα διαλέξει την ενότητα στην οποία θα φορτωθεί το αρχείο και θα κάνει εισαγωγή του νέου υλικού «Add a resource». Στη συνέχεια, θα επιλεγεί ο τύπος αρχείου που θα φορτωθεί «Ims content package». Ανοίγει νέο παράθυρο με τις ιδιότητες του αρχείου όπως το Name και το Description που πρέπει να συμπληρωθούν. Στο παράθυρο αυτό πρέπει να επιλεγεί το αρχείο από το σωστό μονοπάτι «choose a file». Τέλος, πρέπει να αποθηκεύσει το αρχείο και να επιστρέψει στην αρχική ενότητα «Save and return». Εικόνα 5Παράθυρο της πλατφόρμας Moodle των δικτύων υπολογιστών 8

9 Κεφάλαιο 2 ο 2.1 Μοντέλα Αναφοράς Το μοντέλο αναφοράς περιγράφει τη σχεδίαση τηλεπικοινωνιακών και δικτυακών πρωτοκόλλων η οποία καθορίστηκε από την πρωτοβουλία «Ανοικτή Διασύνδεση Συστημάτων OSI». Αν και τα πρωτόκολλα που σχετίζονται με το μοντέλο OSI χρησιμοποιούνται πλέον σπάνια, στην πραγματικότητα το ίδιο το μοντέλο είναι αρκετά γενικό και εξακολουθεί να είναι έγκυρο, και οι λειτουργίες που περιλαμβάνονται σε κάθε επίπεδο του μοντέλου εξακολουθούν να είναι σημαντικές. Το μοντέλο TCP/IP έχει τις αντίθετες ιδιότητες, το ίδιο το μοντέλο δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, αλλά τα πρωτόκολλά του χρησιμοποιούνται ευρύτατα. Το μοντέλο OSI «Open Systems Interconnection» το οποίο βασίζεται σε μια πρόταση που αναπτύχθηκε από το Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης «ISO», ως ένα πρώτο βήμα για τη διεθνή τυποποίηση των πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται στα διάφορα επίπεδα των δικτύων. Το OSI ασχολείται με τη διασύνδεση ανοιχτών συστημάτων δηλαδή συστημάτων που είναι ανοιχτά στην επικοινωνία με άλλα συστήματα. Το μοντέλο OSI έχει επτά επίπεδα. Οι αρχές που εφαρμόστηκαν για να καταλήξουμε σε αυτά τα επτά επίπεδα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: Όπου χρειάζεται μια διαφορετική λογική αφαίρεση πρέπει να δημιουργείται ένα επίπεδο. Κάθε επίπεδο πρέπει να εκτελεί μια σαφώς καθορισμένη λειτουργία. Η λειτουργία κάθε επιπέδου πρέπει να επιλέγεται με στόχο τον καθορισμό διεθνώς τυποποιημένων πρωτοκόλλων. Τα σύνορα των επιπέδων πρέπει να επιλέγονται έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η ροή πληροφοριών μέσω της διασύνδεσης των επιπέδων. Το πλήθος των επιπέδων πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο έτσι ώστε να μη χρειάζονται να ανακατεύονται χωρίς λόγο διαφορετικές λειτουργίες στο ίδιο επίπεδο, και ταυτόχρονα αρκετά μικρό έτσι ώστε η αρχιτεκτονική να μη γίνεται άβολη. Στο παρακάτω «Εικόνα 6» στιγμιότυπο από την εφαρμογή φαίνονται τα επτά επίπεδα του μοντέλου OSI. 9

10 Εικόνα 6 Το μοντέλο αναφοράς OSI Στο σενάριο του μοντέλου OSI γίνεται μια περιληπτική περιγραφή στην αποστολή ενός μηνύματος. Αυτό προβάλλεται στην εφαρμογή, είναι η προσθήκη των επικεφαλίδων σε κάθε ένα επίπεδο, ώστε να παραδοθεί στο σύστημα του παραλήπτη. Παράλληλα, γίνεται μια περιγραφή του επιπέδου θεωρητικά. Όταν προστέθηκαν δορυφορικά δίκτυα και δίκτυα ραδιοκυμάτων, τα ήδη υπάρχοντα πρωτόκολλα δυσκολεύτηκαν να συνεργαστούν με τα δίκτυα αυτά, οπότε χρειάστηκε μια νέα αρχιτεκτονική αναφορά. Κατά συνέπεια, η ικανότητα διασύνδεσης πολλών δικτύων με διαφανή τρόπο ήταν από την αρχή ένας από τους βασικούς στόχους της σχεδίασης. Η αρχιτεκτονική αυτή έγινε αργότερα γνωστή ως Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP, χρησιμοποιώντας το όνομα των δύο βασικών της πρωτοκόλλων. Το μοντέλο TCP/IP θα εξεταστεί λεπτομερώς στο τρίτο κεφάλαιο. Τώρα θα γίνει μια σύγκριση των δυο μοντέλων αυτών. 10

11 Τα μοντέλα αναφοράς OSI και TCP/IP έχουν πολλά κοινά σημεία. Και τα δύο βασίζονται στην έννοια μιας στοίβας από ανεξάρτητα πρωτόκολλα. Επιπλέον, η λειτουργικότητα των επιπέδων είναι σε χονδρικές γραμμές παρόμοια. Επίσης, και στα δύο μοντέλα τα επίπεδα που βρίσκονται πάνω από το επίπεδο μεταφοράς είναι χρήστες της υπηρεσίας μεταφοράς, και είναι προσανατολισμένα προς τις εφαρμογές. Παρά τις θεμελιώδεις αυτές ομοιότητες, τα δυο μοντέλα έχουν και πολλές διαφορές. Εδώ θα αποδοθεί έμφαση στις βασικές διαφορές ανάμεσα στα δυο μοντέλα αναφοράς. Στο επίκεντρο του μοντέλου OSI βρίσκονται τρεις έννοιες: Υπηρεσίες. Διασυνδέσεις. Πρωτόκολλα Η μεγαλύτερη συνεισφορά του μοντέλου OSI είναι πιθανότατα το ότι έκανε σαφή τη διάκριση ανάμεσα στις τρεις αυτές έννοιες. Κάθε επίπεδο υλοποιεί κάποιες υπηρεσίες, για το επίπεδο που βρίσκεται επάνω από αυτό. Ο ορισμός της υπηρεσίας λέει τι κάνει το επίπεδο, όχι πως γίνεται η προσπέλαση του από τα ανωτέρα επίπεδα, ή πως δουλεύει. Καθορίζει λοιπόν τη σημασιολογία του επίπεδου. Η διασύνδεση ενός επίπεδου λέει στις διεργασίες, που βρίσκονται πάνω από αυτό, πώς να το προσπελάσουν, προσδιορίζει ποιες είναι οι παράμετροι και ποια αποτελέσματα πρέπει να αναμένονται. Ούτε η διασύνδεση λέει τίποτα σχετικά με τον τρόπο εσωτερικής λειτουργιάς του επίπεδου. Τέλος, τα ομότιμα πρωτόκολλα, που χρησιμοποιούνται σε ένα επίπεδο, είναι δουλειά του επίπεδου και μόνο. Το επίπεδο μπορεί να χρησιμοποιήσει όποια πρωτόκολλα θέλει, αρκεί να κάνει τη δουλειά του «δηλαδή, να παρέχει τις κατάλληλες υπηρεσίες». Μπορεί ακόμη και να αλλάξει πρωτόκολλα κατά βούληση, χωρίς να επηρεάσει το λογισμικό στα ανωτέρα επίπεδα. Από την άλλη πλευρά, το μοντέλο TCP/IP αρχικά δεν έκανε σαφή διάκριση ανάμεσα στις υπηρεσίες, τις διασυνδέσεις, και τα πρωτόκολλα. Στη συνέχεια, κάποιοι προσπάθησαν να το μετασκευάσουν εκ των υστέρων, για να το κάνουν να μοιάζει με το μοντέλο OSI. Τέλος, μια άλλη διάφορα ανάμεσα στα δυο μοντέλα αναφοράς είναι ο αριθμός των επιπέδων. Το μοντέλο OSI έχει επτά επίπεδα και το μοντέλο TCP/IP έχει πέντε. 11

12 Κεφάλαιο 3 ο 3.1 Παγκόσμιος Ιστός Ο Παγκόσμιος Ιστός χρησιμοποίει τα πρωτόκολλα του μοντέλου TCP/IP. Το σενάριο που έχει υλοποιηθεί, στην εφαρμογή είναι το εξής: ένας χρήστης πληκτρολογεί μια ιστοσελίδα, όπου αναπαριστάται το πώς συμπεριφέρεται το σύστημα παρασκηνιακά. Όπως φαίνεται στην «Εικόνα 7», στην αναζήτηση της σελίδας υπάρχουν τρεις παράμετροι: Ο πελάτης, ο DNS Server, και ο Διακομιστής. Αυτοί οι τρεις παράμετροι συνεργάζονται μεταξύ τους, ώστε να προβληθεί η σελίδα που ζήτησε ο χρήστης στην οθόνη του. Θα προβληθούν αναλυτικά όλες οι λειτουργίες του Παγκόσμιου Ιστού στην εφαρμογή. Εικόνα 7 Η επεξήγηση του Παγκόσμιου Ιστού 12

13 Κεφάλαιο 4 ο 4.1 Φυσικό Επίπεδο Είναι η κατάλληλη στιγμή να αναφερθεί η ανάλυση του μοντέλου αναφοράς TCP/IP. Σε αυτό το κεφάλαιο, κύριο μέλημα θα είναι η ανάλυση του κατώτερου επιπέδου τού μοντέλου αυτού. Το Φυσικό επίπεδο, ασχολείται με τη μετάδοση των δεδομένων από την μια άκρη στη άλλη άκρη, με τα είδη των μέσων μετάδοσης που φαίνονται στην παρακάτω «Εικόνα 8». Εικόνα 8 Τα μέσα μετάδοσης Κάθε μέσο μετάδοσης έχει τις δίκες του λειτουργίες και πρωτόκολλα. Στην εφαρμογή γίνεται μια αναφορά σε όλα τα μέσα μετάδοσης, τα οποία είναι: Τα ενσύρματα και οι υποκατηγορίες αυτών όπως: Οπτική Ίνα Ομοαξονικό καλώδιο Και συστρεμμένα Ζεύγη Τα ασύρματα μέσα όπως: Bluetooth Wi-Fi Τέλος, γίνεται και μια αναφορά στα Δορυφορικά. 13

14 Στα ενσύρματα, γίνεται μια αναφορά στα περισσότερα ειδή των μεσών, στα χαρακτηριστικά τους και στους τύπους των υποκατηγοριών όπως UTP,STP,FTP, Μονότροπη Οπτική Ίνα και Πολύτροπη Ίνα. Ομοίως, γίνεται μια αναφορά και στα Ασύρματα και Δορυφορικά. Κεφάλαιο Επίπεδο Σύνδεση Δεδομένων Μπαίνοντας αργά στην ουσία του μοντέλου TCP/IP, μελετάται ένα επίπεδο πάνω από το φυσικό επίπεδο. Στο επίπεδο Σύνδεση Δεδομένων, συναντιούνται τα πρωτόκολλα ARP, MAC, ETHERNET. Θα επεξηγηθεί αναλυτικά η λειτουργία του πρωτοκόλλου ARP με ένα κατατοπιστικό σενάριο, «Εικόνα 9». Εικόνα 9 Η επεξήγηση του πρωτόκολλου ARP Στο πρωτόκολλο ARP, θα γίνει μια αναζήτηση του MAC Address, γνωρίζοντας την IP διεύθυνση. Θα απεικονιστεί η μορφή από ένα πίνακα ARP και οι λειτουργίες που κάνει ένας δρομολογητής στην εκτέλεση ARP πρωτοκόλλου. Επίσης, θα αναπαρασταθεί περιληπτική περιγραφή του πρωτοκόλλου ETHERNET και του MAC Address. Tο σενάριο του πρωτοκόλλου ARP υλοποιήθηκε με βάση την θεωρία που υπάρχει στο επίσημο βιβλίο, «Δίκτυα Υπολογιστών Andrew S. Tanenbraum 14

15 4 ο αμερικάνικη έκδοση». Ομοίως, η θεωρία για το πρωτόκολλο ETHERNET και του MAC Address. Κεφάλαιο 6 ο 6.1 Επίπεδο Διαδικτύου Σύμφωνα με όλες τις βιβλιογραφίες των δικτύων υπολογιστών, το επίπεδο διαδικτύου είναι ένα από τα σημαντικότερα επίπεδα του μοντέλου TCP/IP, αν όχι το σημαντικότερο. Ο ισχυρισμός αυτός, αποδεικνύεται από το γεγονός ότι το πρωτόκολλο IP είναι αυτό που καθορίζει την διεύθυνση του αποστολέα ή του παραλήπτη στην αποστολή ενός μηνύματος. Επίσης, φαίνεται μια κεφαλίδα IP, με ειδικό σύνδεσμο που υπάρχει στην εφαρμογή πάνω. Εικόνα 10 Τα πρωτόκολλα του επιπέδου Διαδικτύου Βέβαια, στο επίπεδο διαδικτύου υπάρχει ένα ακόμα σημαντικό πρωτόκολλο, όπως είναι το ICMP. Πάνω στην εφαρμογή γίνεται μια αναλυτική περιγραφή του πρωτοκόλλου ICMP. Το ICMP είναι ένα πρωτόκολλο, με τη βοήθεια του οποίου γίνονται έλεγχοι στο δίκτυο. Δηλαδή, το πρωτόκολλο αυτό, κάνει την ανταλλαγή μηνυμάτων λάθους. Για αυτή την δουλειά, υπάρχει ένα εργαλείο το οποίο λέγεται ping και ανταλλάσει μηνύματα, «Εικόνα 11». 15

16 Εικόνα 11 Η επεξήγηση του πρωτόκολλου ICMP Στο σενάριο του πρωτοκόλλου ICMP όλα τα βήματα έγιναν συμφώνα με την θεωρία του «Δίκτυα Υπολογιστών Andrew S. Tanenbraum 4 ο έκδοση». Κεφάλαιο Επίπεδο Μεταφοράς Όπως ειπώθηκε πριν, αν το επίπεδο διαδικτύου είναι σημαντικό, τότε το επίπεδο μεταφοράς ίσως είναι η κάρδια ολόκληρης της ιεραρχίας των επιπέδων TCP/IP. Το παραπάνω ισχύει, διότι, στο επίπεδο αυτό υπάρχουν δυο πρωτόκολλα που καθορίζουν τη μεταφορά δεδομένων. Ασφαλώς και αναφέρονται τα πρωτόκολλα TCP και UDP. Πριν όμως αναφερθεί κάτι για τα δυο αυτά πρωτόκολλα, είναι ευκαιρία να αναφερθεί ότι πριν από κάθε επικοινωνία μεταξύ δυο οντοτήτων, γίνεται μια τριπλή χειραψία «Εικόνα 12». Η χειραψία αυτή τηρείται μόνο από το πρωτόκολλο TCP, για να εγγυηθεί την αξιόπιστη μεταφορά των πακέτων. Η θεωρία για την εγκαθίδρυση σύνδεσης της τριπλής χειραψίας είναι από το βιβλίο «Δίκτυα Υπολογιστών AndrewS. Tanenbraum 4 ο έκδοση». 16

17 Εικόνα 12Η επεξήγηση της τριπλής χειραψίας Είναι σημαντικό να τονιστεί, ότι για να επιτευχθεί μια αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων και με σωστή σειρά, το πρωτόκολλο που προτιμάται είναι το TCP. Αυτό συμβαίνει, διότι, με την αποστολή των τμημάτων «segments» ενός μηνύματος, ο παραλήπτης στέλνει μήνυμα επιβεβαίωσης. Άρα, είναι αδύνατον να χαθούν τα τμήματα, «Εικόνα 13». Η επικεφαλίδα tcp header είναι από τα κυριότερα μέρη ενός τμήματος «segment». Σε ειδικό σύνδεσμο, είναι δυνατό να φανεί το tcp header, από τι αποτελείται μέσα στην εφαρμογή. Το σενάριο που ακολουθείται στην εφαρμογή είναι από τη θεωρία του βιβλίου «Δίκτυα Υπολογιστών Andrew S. Tanenbraum 4 ο έκδοση». Από την άλλη πλευρά, το πρωτόκολλο UDP δεν χρησιμοποίει την τριπλή χειραψία, με αποτέλεσμα να μην εγγυάται την αξιόπιστη παράδοση των μηνυμάτων. Άρα, μπορεί να μην παραληφθούν πότε από τον παραλήπτη. Εφαρμογές όπως audio και video streaming χρησιμοποιούν τα πακέτα UDP,«Εικόνα 14». Οι κύριες διαφορές ανάμεσα στα δυο αυτά πρωτόκολλα είναι: στην αξιοπιστία στη μετάδοση πακέτων στο μέγεθος. 17

18 Εικόνα 13 Η επεξήγηση του πρωτόκολλου TCP Εικόνα 14 Η επεξήγηση του πρωτόκολλου UDP 18

19 Κεφάλαιο 8 ο 8.1 Επίπεδο Εφαρμογής Το τελευταίο κεφάλαιο που θα παρουσιαστεί, είναι το επίπεδο εφαρμογής του μοντέλου TCP/IP. Στο επίπεδο αυτό, ο χρήστης έρχεται σε άμεση επαφή με τις εφαρμογές του επιπέδου. Μερικά από τα πιο συνηθισμένα πρωτόκολλα του είναι τα παρακάτω: DNS HTTP FTP SMTP Τα πρωτόκολλα αυτά έχουν αναπτυχθεί με παραδείγματα, τα οποία αποτελούνται από κινούμενα γραφικά που έχουν ως σκοπό ο χρήστης να γνωρίσει και να κατανοήσει τις λειτουργιές των πρωτοκόλλων. Παρακάτω θα αναλυθούν περιληπτικά οι λειτουργίες αυτές. Εικόνα 15 Τα πρωτόκολλα του επιπέδου εφαρμογής Το DNS είναι ένα πρωτόκολλο, το οποίο έχει ως σκοπό να βοηθήσει τον χρήστη, στη διαχείριση της ονοματολογίας, «τα λεγόμενα URL», με τις IP διευθύνσεις. Στην ουσία, το DNS διαθέτει ένα αρχείο, το οποίο αποτελείται από έναν πίνακα, που κάνει 19

20 την αντιστοίχιση μιας IP διεύθυνσης με το όνομα που διαλέγει ο χρήστης. Το αρχείο αυτό υπάρχει σε κάθε τερματικό, με σκοπό τις αντιστοιχίσεις. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει στο αρχείο κάποια IP διεύθυνση που αναζητά ο χρήστης,τότε το πρωτόκολλο DNS,τη προσθέτει στο πίνακα για μελλοντική χρήση από το χρηστή. Εικόνα 16 Το πρωτόκολλο DNS Το πιο σημαντικό ίσως πρωτόκολλο του επιπέδου εφαρμογής είναι το πρωτόκολλο HTTP. Η βασική λειτουργία του είναι η εξυπηρέτηση του πελάτη. Όταν ο πελάτης θα ζητήσει κάτι από έναν διακομιστή, για να ανταποκριθεί ο διακομιστής, εγκαθιδρύεται μια σύνδεση TCP σε αυτόν, με την οποία ανταλλάσσονται μηνύματα αίτησης και απόκρισης. Σε περίπτωση που θα απαντήσει θετικά στο αίτημα του πελάτη ο διακομιστής, τότε θα προωθήσει την ιστοσελίδα που του έχει ζητηθεί. Αλλιώς, εάν η απόκριση είναι αρνητική, τότε ο πελάτης θα πρέπει να ξαναδοκιμάσει να συνδεθεί. 20

21 Εικόνα 17Το πρωτόκολλο HTTP Επίσης, ένα ακόμη πρωτόκολλο του επιπέδου εφαρμογής, είναι το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων «FTP». Το FTP χρησιμοποιείται στη μεταφορά αρχείων, από τους χρήστες στο διαδίκτυο. Για να γίνει η μεταφορά, ο χρήστης πρέπει πρώτα να δώσει τα στοιχειά του όπως το όνομα χρηστή και κωδικό πρόσβασης. Στη συνέχεια, το FTP πρωτόκολλο πιστοποιεί τα στοιχειά αυτά κι έτσι, ο χρήστης συνδέεται στο Server για την μεταφορά των αρχείων. Μόλις πραγματοποιηθεί η μεταφορά των αρχείων η σύνδεση τερματίζεται αυτομάτως. Εικόνα 18 Το πρωτόκολλο FTP Για την επικοινωνία μέσω του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου « », χρησιμοποιείται ένα πρωτόκολλο, το Απλό Πρωτόκολλο Μεταφοράς Ταχυδρομείου, το λεγόμενο 21

22 SMTP. Όταν ένας χρήστης στείλει κάποιο μήνυμα σε έναν άλλον, η δουλεία του SMTP είναι να ελέγξει την διεύθυνση του παραλήπτη και να προωθήσει αναλόγως το μήνυμα. Εικόνα 19 Το πρωτόκολλο SMTP 22

23 Κεφάλαιο 9 ο 9.1 Συμπεράσματα Μέσα από την παρούσα πτυχιακή εργασία, περιγράφηκαν αναλυτικά τα μοντέλα αναφοράς OSI και TCP/IP με κινούμενα γραφικά, με σκοπό οι φοιτητές να κατανοήσουν τη θεωρία των μοντέλων αναφοράς. Δημιουργήθηκαν διάφορα σενάρια των σημαντικότερων πρωτοκόλλων του μοντέλου TCP/IP, στα οποία πραγματοποιείται η επικοινωνία μεταξύ δυο υπολογιστών με τη χρήση των πρωτοκόλλων αυτών. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε είναι το Adobe Captivate 7, που είναι κατάλληλο στην δημιουργία διαδραστικών μαθημάτων με κινούμενα γραφικά, διότι έχει τα απαραίτητα εργαλεία με τα οποία είναι εύκολη η σχεδίαση της θεωρίας σε γραφικά. Τα διαδραστικά μαθήματα, φορτώνονται από τον διαχειριστή της ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης του μαθήματος δίκτυα υπολογιστών, με σκοπό οι φοιτητές να μελετήσουν τα μοντέλα αναφοράς. Στο μοντέλο αναφοράς OSI, περιγράφεται η προσθήκη και αφαίρεση της επικεφαλίδας των επιπέδων στην επικοινωνία μεταξύ δυο υπολογιστών. Ενώ στο μοντέλο αναφοράς TCP/IP, περιγράφονται όλα τα επίπεδα και τα σημαντικότερα πρωτόκολλα τους, και οι λειτουργίες τους. Τέλος, η τηλεκπαίδευση είναι ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία στη μάθηση, στο οποίο οι φοιτητές μπορούν οποιαδήποτε στιγμή να μελετήσουν τα μαθήματά τους. Γενικά η χρήση των κινούμενων γραφικών βοηθάει στην καλύτερη κατανοήσει μιας θεωρίας, το οποίο είναι δυσνόητο προς τον φοιτητή. 23

24 Βιβλιογραφία 1) Δίκτυα Υπολογιστών Andrew S. Tanenbraum Τετάρτη Αμερικανική έκδοση εκδόσεις Κλειδάριθμος. 2)Δίκτυα Υπολογιστών, Διδακτικές Σημειώσεις Ράντος Κωνσταντίνος. 3)Τηλεματική και Ευρυζωνικά Δίκτυα, Διδακτικές Σημειώσεις Τσινάκος Αύγουστος. 4) Εκπαίδευση από Απόσταση, Διδακτικές Σημειώσεις Τσινάκος Αύγουστος. 4) Stallings W. Επικοινωνίες Υπολογιστών και Δεδομένων, Τζιόλα «6Η έκδοση» ) Αλεξόπουλος Α. Λαγογιάννης Γ Τηλεπικοινωνίες και Δίκτυα Υπολογιστών «5Η έκδοση» ) 7) Packet Tracing Cisco. 24