ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ι. Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών. Διδάσκων: Γεώργιος Ν. Μπάρδης

Transcript

1 ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ι Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών Διδάσκων: Γεώργιος Ν. Μπάρδης

2 2η Διάλεξη µε θέµα Εισαγωγή στο Μοντέλο OSI & TCP/IP Περιέχει : Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Εισαγωγή στην Διαστρωμάτωση OSI Εισαγωγή στο TCP Εισαγωγή στο TCP/IP και Iteret Protocol

3 Πρωτόκολλα Επικοινωνίας Σκοπός Επιπέδων (Layers) : Μείωση πολυπλοκότητας Δικτύων ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ : Σύνολο κανόνων ή παραδοχών που ακολουθούν τουλάχιστον δύο υπολογιστές για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους Τύποι πρωτοκόλλων: SNA (IBM 1970), NetWare (Novell 1980), AppleTalk (Apple) κλπ... Απλή Ταξινόμηση πρωτοκόλλων: - Cliet/Server ή Peer to peer - Coectio orieted (TCP) ή Coectioless (UDP) - Sychroous ή Asychroous

4 Λειτουργίες Πρωτοκόλλων Κατάτμηση Μηνυμάτων : Οι πληροφορίες χωρίζονται σε μικρότερες ομάδες δεδομένων-τεμαχισμένες πληροφορίες (Packets). Οι τεμαχισμένες πληροφορίες ονομάζονται PDU (Protocol Data Uits) Επανασύνθεση : Αντίθετη λειτουργία της κατάτμησης (re-assembly) Ενθυλάκωση : Πρόσθεση (ecapsulatio) κάποιων πληροφοριών ελέγχου στα PDU (πχ. IP address, error check, συγχρονισμός κλπ..) Έλεγχος Σύνδεσης : Όλες οι απαραίτητες διαδικασίες (coectio cotrol) για να επιτευχθεί η επικοινωνία μεταξύ 2 υπολογιστών Έλεγχος Ροής: Καθορίζεται ο ανώτατος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων στον παραλήπτη (flow cotrol) Έλεγχος Σφαλμάτων: Έλεγχος για λάθος μετάδοσης δεδομένων, διπλές επαναλήψεις, απώλειες κλπ. Διευθυνσιοδότηση: Εφοδιασμός με την διεύθυνση παραλήπτη (IP Adressig) Ασφάλεια : Εξασφάλιση μέγιστης ασφάλειας μηνυμάτων

5 Μοντέλο Αναφοράς Διασύνδεσης Ανοικτών Συστηµάτων (OSI) Διαστρωμάτωση OSI : Το «Ευαγγέλιο των Δικτυάδων...και το δικό σας» Διαστρωμάτωση OSI : Αποτελείται από επτά (7) στρώματα (layers) ανεξάρτητα μεταξύ τους, καθένα από τα οποία υλοποιεί ένα συγκεκριμένο πρωτόκολλο Διαστρωμάτωση OSI : Το πρωτόκολλο κάθε επιπέδου επιτελεί ένα σύνολο λειτουργιών, ενώ όμοιες λειτουργίες ομαδοποιούνται και επιτελούνται στο ίδιο επίπεδο Διαστρωμάτωση OSI : Ο ρόλος κάθε λειτουργίας είναι αυστηρά προσδιορισμένος και δεν υπάρχει επικάλυψη λειτουργιών Διαστρωμάτωση OSI : Κάθε επίπεδο χρησιμοποιεί υπηρεσίες του αμέσως χαμηλότερου επιπέδου, ενώ παρέχει υπηρεσίες στο αμέσως υψηλότερο επίπεδο

6 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδα Επίπεδο 1 - Φυσικό Επίπεδο : Το επίπεδο αυτό καθορίζει τις λειτουργίες του μέσου μετάδοσης (physical layer) Επίπεδο 2 - Επίπεδο Γραμμής Δεδομένων : Αναλαμβάνει την προσαρμογή και την μεταφορά των δεδομένων στο κανάλι μετάδοσης (data lik layer). Παραδίδει τα δεδομένα στο φυσικό επίπεδο για μετάδοση Επίπεδο 3 - Επίπεδο Δικτύου : Υπεύθυνο στις λειτουργίες δρομολόγησης και διευθυνσιοδότησης (etwork layer - routig) Επίπεδο 4 - Επίπεδο Μεταφοράς : Αναλαμβάνει τη μεταφορά δεδομένων από την μία άκρη δικτύου σε μία άλλη (trasport layer) Επίπεδο 5 - Επίπεδο Συνόδου : Ελέγχει τη δημιουργία και τον τερματισμό των συνδέσεων του επιπέδου μεταφοράς (sessio layer) Επίπεδο 6 - Επίπεδο Παρουσίασης : Αναλαμβάνει την παρουσίαση και την κωδικοποίηση των δεδομένων (presetatio layer) Επίπεδο 7 - Επίπεδο Εφαρμογής : Υπεύθυνο για την εφαρμογή που εμφανίζεται στο χρήστη (presetatio layer)

7 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδα

8 Διαστρωµάτωση OSI - Φυσικό Επίπεδο Το φυσικό επίπεδο ορίζει όλες τις ηλεκτρικές και φυσικές προδιαγραφές των συσκευών. Σ αυτές περιλαμβάνονται οι σχηματισμοί των ακίδων, οι επιτρεπτές τάσεις, οι προδιαγραφές των καλωδίων. Συσκευές φυσικού επιπέδου είναι οι διανεμητές (αγγλ. hub), οι αναμεταδότες (αγγλ. repeater), οι κάρτες δικτύου (αγγλ. card), οι προσαρμοστές (αγγλ. adaptor) αρτηρίας (αγγλ. bus) Ενεργοποιεί τη φυσική σύνδεση Απενεργοποιεί την φυσική σύνδεση Μεταφέρει τα δεδομένα σε μορφή δυαδικού ψηφίου Επισημαίνει τα σφάλματα στην μετάδοση

9 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο Γραµµής Δεδοµένων Το επίπεδο διασύνδεσης δεδομένων παρέχει τα λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για την μεταφορά δεδομένων από την μια συσκευή του δικτύου στην άλλη, και για τον έλεγχο και την πιθανή διόρθωση σφαλμάτων που συμβαίνουν στο φυσικό επίπεδο. Οι μη ιεραρχημένες διευθύνσεις των συσκευών εδώ είναι οι φυσικές (π.χ. MAC διευθύνσεις), δηλαδή είναι καμένες στις κάρτες δικτύου των συσκευών από το εργοστάσιο. Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι το Etheret. Άλλα παραδείγματα πρωτοκόλλων διασύνδεσης δεδομένων είναι τα HDLC και ADCCP για άμεσες συνδέσεις (αγγλ. poit-to-poit) ή για δίκτυα μεταφοράς πακέτων, το Aloha για τοπικά δίκτυα Αποκαθιστά και ελευθερώνειτη ζεύξη δεδομένων Μεταφέρει τα δεδομένα Αριθμεί και συγχρονίζει τα πλαίσια Ανιχνεύει και διορθώνει τα σφάλματα πλαισίων Ελέγχει τη ροή των πλαισίων

10 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο δικτύου Το επίπεδο δικτύου παρέχει τα λειτουργικά και διαδικαστικά μέσα για την μεταφορά δεδομένων μεταβλητού μήκους από μια προέλευση σε ένα προορισμό, μέσα από ένα ή περισσότερα δίκτυα, ενώ διατηρεί την ποιότητα εξυπηρέτησης που απαιτεί το επίπεδο μεταφοράς. Το επίπεδο δικτύου εκτελεί λειτουργίες δρομολόγησης, με πιθανές τμηματοποιήσεις / αποτμηματοποιήσεις, και αναφέρει σφάλματα σχετικά με την παράδοση των πακέτων. Οι δρομολογητές (αγγλ. routers) λειτουργούν στο επίπεδο αυτό, και στέλνοντας δεδομένα σε διασυνδεδεμένα δίκτυα έκαναν το Διαδίκτυο πραγματικότητα. Υπεύθυνο για την διευθυνσιοδότηση (αντιστοίχηση διευθύνσεων) Δρομολόγηση δεδομένων (routig) Η οργάνωσή τους σε πακέτα Η απαρίθμηση και η ταξινόμησή τους

11 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο Μεταφοράς Το επίπεδο μεταφοράς διεκπεραιώνει την μεταφορά των δεδομένων από χρήστη σε χρήστη, απαλλάσσοντας έτσι τα ανώτερα επίπεδα από κάθε φροντίδα να προσφέρουν αξιόπιστη και οικονομική μεταφορά δεδομένων. Το επίπεδο μεταφοράς ελέγχει την αξιοπιστία ενός χρησιμοποιούμενου καναλιού με έλεγχο ροής (αγγλ. flow cotrol), τμηματοποίηση και αποτμηματοποίηση (αγγλ. segmetatio / desegmetatio), και έλεγχο σφαλμάτων (αγγλ. error cotrol). Ορισμένα πρωτόκολλα καταγράφουν καταστάσεις και συνδέσεις, οπότε κρατούν λογαριασμό των πακέτων και επανεκπέμπουν αυτά που δεν παραλήφθηκαν σωστά. Τα διάφορα πρωτόκολλα σχηματίζουν διαφορετικά τα πακέτα πληροφοριών. Το καλύτερο παράδειγμα πρωτοκόλλου μεταφοράς είναι το TCP (αγγλ. Trasmissio Cotrol Protocol, πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης). Άλλα πρωτόκολλα μεταφοράς είναι τα UDP (αγγλ. User Datagram Protocol, πρωτόκολλο για γράμμα δεδομένων από έναν χρήστη), SCTP (αγγλ. Stream Cotrol Trasmissio Protocol, πρωτόκολλο ελέγχου της ροής μετάδοσης), κλπ.. Υπεύθυνο για την σωστή λήψη των πακέτων Έλεγχος ροής των δεδομένων Έλεγχος της ακολουθίας των πακέτων Αποκαθιστά και τερματίζει την σύνδεση

12 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο Συνόδου Το επίπεδο συνόδου ελέγχει τις συνόδους (δηλαδή τους διαλόγους) μεταξύ δύο υπολογιστών, του Α και του Β. Ξεκινά, διαχειρίζεται και τερματίζει την σύνδεση μεταξύ μιας τοπικής και μιας απομακρυσμένης (αγγλ. remote) εφαρμογής. Αντιμετωπίζει λειτουργίες FDX (full duplex, οι Α και Β μιλούν ταυτόχρονα από δύο κανάλια) ή HDX (halfduplex, μιλάει ο Α και μετά απαντάει ο Β από το ένα διαθέσιμο κανάλι), και έχει διαδικασίες αποθήκευσης κατάστασης (αγγλ. checkpoit) αναβολής (αγγλ. adjourmet), περαίωσης λειτουργίας (αγγλ. termiatio), και επανεκκίνησης (αγγλ. restart). Αυτό το επίπεδο είναι υπεύθυνο για το ομαλό κλείσιμο της συνόδου Αποκαθιστά τον επικοινωνιακό διάλογο μεταξύ 2 πλευρών Διαχειρίζεται την πρόσβαση σε έναν απομακρυσμένο υπολογιστή

13 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο Παρουσίασης Το επίπεδο παρουσίασης μετασχηματίζει τα δεδομένα σε τυπική μορφή που την αναμένει το επίπεδο εφαρμογών. Στο επίπεδο αυτό γίνεται στα δεδομένα κρυπτογράφηση, συμπίεση, κωδικοποίηση MIME, και όποια άλλη διαμόρφωση απαιτεί η μορφή δεδομένων ή ο σχεδιαστής του πρωτοκόλλου. Ως παραδείγματα αναφέρουμε την μετατροπή αρχείων από κώδικα EBCDIC σε κώδικα ASCII, και την μετατροπή της δομής των δεδομένων σε μορφή XML ή το αντίστροφο (π.χ. από XML σε έγγραφο DOC). Συμπιέζει και αποσυμπιέζει τα δεδομένα Κρυπτογραφεί τα δεδομένα

14 Διαστρωµάτωση OSI - Επίπεδο Εφαρµογής Το επίπεδο εφαρμογών παρέχει στον χρήστη έναν τρόπο να προσπελάσει μέσω μιας εφαρμογής τις πληροφορίες ενός δικτύου. Αυτό το επίπεδο είναι η κύρια διεπαφή του χρήστη με την εφαρμογή, και συνεπώς με το δίκτυο. Στο επίπεδο αυτό γίνεται η διαχείριση των κατανεμημένων εφαρμογών και η αποστολή των ηλεκτρονικών επιστολών (αγγλ. ). Ως παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου εφαρμογών αναφέρουμε τα Telet, FTP, SMTP και http. Εξακριβώνει και διαχειρίζεται την ταυτότητα των εφαρμογών Διαχειρίζεται όλες τις εφαρμογές που επικοινωνούν μέσω δικτύου

15 Διαστρωµάτωση OSI

16

17 Διαστρωµάτωση OSI

18 Μοντέλο TCP/IP - Iteret Addressig TCP/IP : Εναλλακτική πρόταση του μοντέλου διασύνδεσης OSI και οφείλεται στο ARPANET 4 Επίπεδα : Διαφοροποιείται στο ότι αποτελείται από 4 επίπεδα αντί για 7 του OSI

19 Μοντέλο TCP/IP - Iteret Addressig Επίπεδο 1 - Επίπεδο Πρόσβασης Δικτύου : Αναλαμβάνει τη μετάδοση και μεταφορά των σημάτων στο μέσο μετάδοσης Επίπεδο 2 - Επίπεδο Δικτύου ή Διαδικτύου : Υπεύθυνο για τις λειτουργίες δρομολόγησης και διευθυνσιοδότησης Επίπεδο 3 - Επίπεδο Μεταφοράς : Αναλαμβάνει την μεταφορά δεδομένων από μία άκρη σε μία άλλη στο δίκτυο Επίπεδο 4 - Επίπεδο Εφαρμογής : Πρόκειται για την εφαρμογή που εμφανίζεται στο χρήστη

20 Μοντέλο TCP/IP - IP Address Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Μοναδική Διεύθυνση για κάθε υπολογιστή που συνδέεται στο Δίκτυο μέσω ενός port (θύρας) και παρομοιάζεται με μοναδικό αριθμό κλήσης τηλεφώνου. Η διεύθυνση αποτελείται από 32 δυαδικά ψηφία, χωρισμένα ανά 8 με μία τελεία.

21 Μοντέλο TCP/IP - IP Λειτουργίες Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Λειτουργεί στο Επίπεδο Δικτύου (Iteret layer) του TCP/IP Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Είναι αυτοδύναμο πακέτο που ονομάζεται IP Datagram Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Καθορίζει την διευθυνσιοδότηση, τη δρομολόγηση και την τμηματοποίησηεπανασυναρμολόγηση των δεδομένων Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Παρέχει έναν στοιχειώδη τρόπο ελέγχου ροής για το καθορισμό του ρυθμού μετάδοσης Πρωτόκολλο Iteret (Iteret Protocol) : Το IP ΔΕΝ εγγυάται την σωστή διανομή των πακέτων

22 Σύγκριση OSI - TCP/IP Ομοιότητες : Περιγράφονται από επίπεδα και τα 2 πρότυπα Ομοιότητες : Σε κάθε επίπεδο δρουν πρωτόκολλα Ομοιότητες : Σε κάθε επίπεδο μπορεί να δρουν παραπάνω από ένα πρωτόκολλα Διαφορές : Το πρότυπο OSI θεωρείται πιο πλήρες Διαφορές : Διαφορετικός αριθμός επιπέδων (7 αντί για 4) Διαφορές : Το TCP/IP έτυχε μεγαλύτερης αποδοχής από τον κόσμο των επικοινωνιών Διαφορές : Το TCP/IP καθιερώθηκε στο χώρο των εμπορικών δικτύων υπολογιστών και στο Iteret ενώ το OSI είναι πιο πολύ εκπαιδευτικό εργαλείο για πλήρης μελέτη ενός δικτύου