Υποενότητα 5.3.α: Εισαγωγή στα δίκτυα (client/server, διαχείριση πόρων, κλπ.) Διδάσκων: Κ. Χατζηλυμπέρης

Transcript

1 Υποενότητα 5.3.α: Εισαγωγή στα δίκτυα (client/server, διαχείριση πόρων, κλπ.) Διδάσκων: Κ. Χατζηλυμπέρης Αποσπάσματα από το βιβλίο «Δίκτυα Δεδομένων. Θεωρία & Εφαρμογές.», Βασιλείου Κ. Ράπτη, Αθήνα ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΙΚΤΥΩΝ 1.1 Αρχιτεκτονική του Internet Τι είναι ακριβώς το Internet; Η λέξη internet, αποτελεί μια σύντμηση της φράσης διασυνδεδεμένο δίκτυο (interconnected network). Όταν όμως η λέξη αυτή γράφεται με κεφαλαίο I αναφέρεται στο σύνολο των παγκόσμια διασυνδεδεμένων δικτύων. Το Internet αποτελεί στην ουσία όλο το σύνολο των δικτύων, τόσο ιδιωτικών (private) όσο και δημόσιων (public). Τα ιδιωτικά δίκτυα περιλαμβάνουν τα δίκτυα τοπικής περιοχής LAN (Local Area Networks) και τα δίκτυα ευρείας περιοχής WAN (Wide Area Networks) διαφόρων επιχειρήσεων, δημόσιων οργανισμών, κτλ. Τα δημόσια δίκτυα περιλαμβάνουν τα δίκτυα όλων των παροχέων υπηρεσιών Διαδικτύου ISP (Internet Service Providers). Ο όρος ISP χρησιμοποιείται για να υποδηλώσει οποιονδήποτε φορέα ο οποίος μπορεί να προσφέρει στους χρήστες υπηρεσίες διασύνδεσης με το Διαδίκτυο, είτε απευθείας, είτε μέσω κάποιων άλλων παροχέων. Οι χρήστες συνδέονται στα δίκτυα των παροχέων (σημείο POP Point Of Presence) μέσω των κατάλληλων δικτύων πρόσβασης (π.χ. τηλεφωνικό δίκτυο, μισθωμένες γραμμές κτλ.). Αυτοί οι χρήστες μπορούν να είναι και οι ίδιοι παροχείς υπηρεσιών Διαδικτύου. Για να είναι δυνατή η επικοινωνία χρηστών που ανήκουν σε διαφορετικούς παροχείς, θα πρέπει η κίνηση να μεταφέρεται διαμέσου των συστημάτων NAP (Network Access Points) ή μέσω απευθείας συνδέσεων. Οι παροχείς που έχουν σημεία παρουσίας σε ολόκληρη τη χώρα καλούνται εθνικοί παροχείς (National Providers), ενώ αυτοί που έχουν μόνο μερική γεωγραφική κάλυψη καλούνται τοπικοί παροχείς (Regional Providers). Με αυτό τον τρόπο 1

2 διασύνδεσης είναι δυνατή η επικοινωνία χρηστών σε διαφορετικά δίκτυα, τα οποία μπορεί να βρίσκονται σε οποιαδήποτε χώρα. 1.2 Το μοντέλο επικοινωνίας OSI Ως πρωτόκολλο (protocol), καλούμε γενικά ένα σύνολο κανόνων για την επικοινωνία μεταξύ δύο συστημάτων. Η δημιουργία ενός μοντέλου επικοινωνίας διαφορετικών οντοτήτων πρωτοκόλλων (protocol entities) για τη διασύνδεση δικτύων, ήταν αποτέλεσμα της προσπάθειας του διεθνούς οργανισμού τυποποίησης ISO (International Organization for Standardization), ο οποίος πρότεινε αρχικά ένα γενικό μοντέλο επικοινωνίας ανοικτής αρχιτεκτονικής δικτύων OSI (Open Systems Interconnection). Στο τέλος της δεκαετίας του 70, ο ISO πρότεινε το μοντέλο αρχιτεκτονικής OSI, με 7 συνολικά επίπεδα, με το φυσικό επίπεδο να αποτελεί το κατώτερο επίπεδο και το επίπεδο εφαρμογών το ανώτερο. Το μοντέλο OSI περιγράφει πως τα δεδομένα από μια εφαρμογή σε ένα σύστημα (π.χ. υπολογιστής), μεταφέρονται πάνω από το φυσικό μέσο σε μια αντίστοιχη εφαρμογή στο ίδιο ή σε ένα άλλο σύστημα. 1.3 Το μοντέλο αρχιτεκτονικής του TCP/IP Όπως είδαμε και προηγούμενα, οι ερευνητές του δικτύου ARPANET (Υπηρεσία Αμύνης Η.Π.Α.) αντικατέστησαν το αρχικό πρωτόκολλο επικοινωνίας NCP, με το TCP/IP. Η υλοποίηση του νέου πρωτοκόλλου ακολούθησε τη διαστρωμάτωση του μοντέλου OSI. Συνεπώς και το TCP/IP είναι δομημένο σε επίπεδα, καθένα από τα οποία εκτελεί και μια σειρά από λειτουργίες. Το σύνολο όλων αυτών των επιπέδων είναι γνωστό ως σωρός ή στοίβα πρωτοκόλλων του TCP/IP (TCP/IP protocol stack). Ο σωρός πρωτοκόλλων του TCP/IP, αποτελείται συνολικά από τέσσερα επίπεδα, τα οποία παρουσιάζονται σχηματικά στην Εικόνα 1.8. Όπως γίνεται άμεσα αντιληπτό υπάρχουν ομοιότητες με τη διαστρωμάτωση των επιπέδων στο μοντέλο OSI. Τα επίπεδα αυτά είναι τα ακόλουθα: 2

3 Στο TCP/IP, για να επικοινωνήσουν οι περισσότερες εφαρμογές μεταξύ τους χρησιμοποιούν το μοντέλο επικοινωνίας πελάτη/εξυπηρετητή (client/server). Το μοντέλο αυτό παρουσιάζεται σχηματικά στην Εικόνα 1.9. Ο εξυπηρετητής (server) είναι το μέρος της εφαρμογής που προσφέρει υπηρεσίες στους χρήστες αυτής. Ο πελάτης (client) είναι το μέρος της εφαρμογής που αιτείται αυτή την υπηρεσία. Μια εφαρμογή αποτελείται από το τμήμα του εξυπηρετητή και από το τμήμα του πελάτη, τα οποία μπορούν να υπάρχουν στο ίδιο ή και σε διαφορετικά συστήματα. Οι χρήστες συνήθως ζητούν την παροχή υπηρεσίας από τον εξυπηρετητή, διαμέσου του πελάτη της εφαρμογής, ο οποίος δημιουργεί μία αίτηση (request) για την παροχή αυτής της υπηρεσίας που προωθείται στον εξυπηρετητή, χρησιμοποιώντας ως πρωτόκολλο μεταφοράς το TCP/IP. Ο εξυπηρετητής αφού λάβει την αίτηση, εκτελεί τη ζητούμενη υπηρεσία και στέλνει πίσω το αποτέλεσμα με μία απόκριση (response). Ο εξυπηρετητής μπορεί να ικανοποιήσει ταυτόχρονα πολλές αιτήσεις από διαφορετικούς χρήστες. 3

4 2. ΔΙΚΤΥΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ) Ως δίκτυο (network), καλούμε γενικά τη σύνδεση μεταξύ δύο ή περισσότερων υπολογιστικών συστημάτων όμοιων ή μη. Ένα κοινό παράδειγμα δικτύου αποτελεί το σύγχρονο τηλεφωνικό δίκτυο. 2.1 Κατηγορίες Δικτύων Τα δίκτυα χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες, ανάλογα με: Την εκάστοτε τοπολογία. Την γεωγραφική τους κατανομή. Τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία και την αρχιτεκτονική τους. Η φυσική τοπολογία ενός δικτύου καθορίζει τη διασύνδεση των φυσικών κόμβων μέσω φυσικών συνδέσεων. Ως κόμβο (node), ορίζουμε ένα στοιχείο του δικτύου, όπως για παράδειγμα ένα κέντρο μεταγωγής, ένα δρομολογητή, ένα πολυπλέκτη, κτλ. Συνήθως χαρακτηρίζουμε τους κόμβους ενός δικτύου και ως συσκευές (devices), ενώ μια σύνδεση και ως διαδρομή μετάδοσης. Μια σύνδεση (link), αναπαριστά τη φυσική ή λογική επικοινωνία μεταξύ δύο κόμβων. Συνεπώς μπορεί να είναι μια φυσική σύνδεση όπως για παράδειγμα μια μισθωμένη ιδιωτική γραμμή (private leased line) ή μια λογική εικονική σύνδεση όπως για παράδειγμα οι συνδέσεις PVC (Permanent Virtual Circuits) στην τεχνολογία ATM Κατηγορίες δικτύων σύμφωνα με την τοπολογία 4

5 2.1.2 Κατηγορίες δικτύων σύμφωνα με τη γεωγραφική κατανομή Τα δίκτυα κατηγοριοποιούνται ανάλογα και με τη γεωγραφική περιοχή στην οποία ανήκουν. Ένα δίκτυο μπορεί να βρίσκεται τοπικά ή να εκτείνεται σε μικρή απόσταση. Είναι επίσης δυνατό να εκτείνεται και σε διαφορετικά γεωγραφικά διαμερίσματα μιας χώρας, καθώς και να συνδέει δύο ή περισσότερες χώρες. 5

6 Ως δίκτυο LAN (Local Area Network), ορίζουμε ένα δίκτυο δεδομένων που συνδέει υπολογιστικά συστήματα που ανήκουν στην ίδια τοπική ή άμεσα γειτονική περιοχή (π.χ. ένα γραφείο ή ένα κτίριο). Στα δίκτυα LAN τα πρωτόκολλα διασύνδεσης που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι το Ethernet, το Token Ring, το FDDI, κτλ. Ένα παράδειγμα δικτύου LAN είναι το δίκτυο που συναντάμε κυρίως σε περιβάλλοντα γραφείου και στις περισσότερες επιχειρήσεις που διασυνδέουν τα υπολογιστικά συστήματα των εργαζομένων τους. Ένα δίκτυο MAN (Metropolitan Area Network), διασυνδέει δίκτυα LAN μέσα σε μια πόλη ή μια μητροπολιτική περιοχή. Τα δίκτυα MAN απαιτούν τη χρήση της κατάλληλης τηλεπικοινωνιακής υποδομής όπως το κοινό αναλογικό τηλεφωνικό δίκτυο, το ISDN, τη χρήση γραμμών μεταφοράς δεδομένων, κτλ. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα διασύνδεσης στα δίκτυα MAN είναι το X.25, το ISDN BRI και PRI, το Frame Relay, το ΑΤΜ, το ADSL, κτλ. Παραδείγματα οργανισμών που χρησιμοποιούν δίκτυα MAN είναι τα πανεπιστήμια, οι επιχειρήσεις, οι χρηματοπιστωτικοί και κυβερνητικοί οργανισμοί, τα δίκτυα καλωδιακής τηλεόρασης, κτλ. Τα δίκτυα WAN (Wide Area Networks), διασυνδέουν δίκτυα LAN ή/και MAN που βρίσκονται σε διαφορετικές πόλεις, χώρες ή/και ηπείρους. Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός δικτύου MAN και ενός δικτύου WAN, είναι ότι το δίκτυο WAN χρησιμοποιεί τις υποδομές ενός παροχέα υπηρεσιών (Service Provider) που μπορεί να εξυπηρετήσει και συνδρομητές εκτός μιας μητροπολιτικής περιοχής. Τα πρωτόκολλα διασύνδεσης που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα WAN είναι όμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται και στα δίκτυα MAN. Με την παραπάνω κατηγοριοποίηση των δικτύων δημιουργείται και μια ιεραρχική δομή αυτών, όπως παρουσιάζεται σχηματικά και στην Εικόνα Κατηγορίες δικτύων σύμφωνα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία Τεχνολογία μεταγωγής κυκλώματος Στη ψηφιακή επικοινωνία, ως κύκλωμα (circuit), ορίζεται ένα κανάλι σταθερού ρυθμού μετάδοσης. Η τεχνολογία μεταγωγής κυκλώματος, βασίζεται στην τεχνική TDM (Time Division Multiplexing) που χρησιμοποιείται ευρέως στο τηλεφωνικό 6

7 δίκτυο. Ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων είναι σταθερός και ίσος με 64Kbps. Τα κέντρα μεταγωγής πραγματοποιούν τη σύνδεση μεταξύ των καναλιών εισόδου και εξόδου, ορίζοντας με αυτό τον τρόπο ένα κύκλωμα. Η σύνδεση πραγματοποιείται είτε από τον παροχέα μέσω της χρήσης κατάλληλων εντολών διαμόρφωσης, είτε δυναμικά μέσω της χρήσης κάποιου πρωτοκόλλου σηματοδοσίας (Εικόνα 3.6). Τεχνολογία μεταγωγής πακέτων Η τεχνολογία μεταγωγής κυκλώματος σχεδιάστηκε με κύριο σκοπό τη μεταφορά φωνής και όχι τη μεταφορά δεδομένων. Το κύριο κίνητρο πίσω από τη δημιουργία της τεχνολογίας μεταγωγής πακέτων (Packet Switching), είναι η μεταφορά δεδομένων. Όπως είδαμε προηγουμένως, στην τεχνολογία μεταγωγής κυκλώματος το κανάλι παραμένει δεσμευμένο καθ όλη τη διάρκεια της συνόδου επικοινωνίας, άσχετα από το εάν μεταφέρονται ή όχι δεδομένα, με συνέπεια να μην μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μια άλλη σύνοδο επικοινωνίας που πρέπει να στείλει δεδομένα. Αυτό το πρόβλημα έρχεται να το λύσει η τεχνολογία μεταγωγής πακέτων. Ένα πακέτο δεδομένων (data packet), είναι μια συλλογή από bits και αποτελεί τη βασική μονάδα μεταφοράς. Το μήκος του πακέτου είναι μεταβλητό και συνήθως δεν ξεπερνά τα 1500 bytes. 7

8 2.2 Στοιχεία Δικτύων Στη συνέχεια θα παρουσιάσουμε διάφορα στοιχεία, που απαντώνται στις περισσότερες υλοποιήσεις των σύγχρονων δικτύων δεδομένων Συσκευές Modem Ως Modem (Modulator/Demodulator) ορίζουμε μια συσκευή DCE (Data Communication Equipment), η οποία συνδέει ένα τερματικό/υπολογιστή (συσκευή DTE: Data Terminal Equipment) με ένα κανάλι φωνής (voice channel). Το modem μετατρέπει τα ψηφιακά σήματα της συσκευής DTE, σε αναλογικά σήματα κατάλληλα διαμορφωμένα για τη μετάδοσή τους πάνω από το τηλεφωνικό δίκτυο. Στον παραλήπτη εκτελείται η αντίστροφη διαδικασία για να προκύψουν τα αρχικά δεδομένα. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι συσκευών modems: τα εσωτερικά (Internal modems) και τα εξωτερικά (External modems). Τα εξωτερικά modems βρίσκονται συνήθως δίπλα σε έναν υπολογιστή και συνδέονται με αυτόν μέσω της σειριακής θύρας, χρησιμοποιώντας ένα σειριακό καλώδιο. Τα εσωτερικά modems είναι συνήθως κάρτες που τοποθετούνται στο εσωτερικό του υπολογιστή, πάνω στη μητρική πλακέτα. Έχουν μικρότερο κόστος σε σχέση με τα εξωτερικά modems, γιατί δεν χρειάζονται εξωτερικό κουτί, τροφοδοτικό και καλώδιο. Η λειτουργία τους είναι ακριβώς η ίδια με ένα εξωτερικό modem Κάρτες Δικτύων Οι κάρτες δικτύων (NICs Network Interface Cards), είναι συσκευές υλικού και αποτελούν τη φυσική οντότητα με την οποία ένα υπολογιστικό σύστημα μπορεί να διασυνδεθεί με ένα δίκτυο. Οι κάρτες αυτές τοποθετούνται εσωτερικά στο σύστημα και έχουν ως εξόδους διάφορους συνδετήρες, η μορφή των οποίων εξαρτάται από τον τύπο της διασύνδεσης μεταξύ του υπολογιστικού συστήματος και του δικτύου. Οι πιο γνωστές κάρτες δικτύου είναι οι τύποι καρτών για τα δίκτυα Ethernet σε περιβάλλοντα δικτύων LAN. 8

9 Οι κάρτες δικτύου Ethernet αναγνωρίζονται από τη διεύθυνση υλικού MAC (Medium Access Control address), η οποία είναι αποθηκευμένη σε μνήμη ROM. Αυτή η διεύθυνση είναι μοναδική για κάθε κάρτα και εξαρτάται από τον κατασκευαστή της. Για τη μορφή αυτής της διεύθυνσης θα μιλήσουμε σε επόμενο κεφάλαιο. Επιπλέον, οι κάρτες δικτύου είναι εφοδιασμένες με το κατάλληλο λογισμικό που καλείται οδηγός συσκευής (device driver), το οποίο αποτελεί τη διασύνδεση μεταξύ του υλικού (hardware/firmware) της κάρτας και του επιπέδου ζεύξης δεδομένων του λειτουργικού συστήματος του δικτύου. Ουσιαστικά ο οδηγός συσκευής είναι ένας μετατροπέας των εσωτερικών εντολών της κάρτας σε εντολές και μηνύματα που αντιλαμβάνεται το δίκτυο Επαναλήπτης (Repeater) Οι επαναλήπτες (repeaters), είναι συσκευές που η κύρια λειτουργία τους είναι να αναγεννούν το ηλεκτρικό σήμα που λαμβάνουν, μέσω αναμόρφωσης και ενίσχυσης της κυματομορφής και επανασυγχρονισμού (re-synchronization) του σήματος. Οι επαναλήπτες λειτουργούν στο φυσικό επίπεδο (επίπεδο 1 του μοντέλου OSI). Με τη χρήση ενός επαναλήπτη, επεκτείνεται η υποδομή ενός δικτύου LAN και πέρα από τα φυσικά του όρια (π.χ. 500m στο δίκτυο Ethernet με συνδετήρα τύπου 10BaseT), όπως παρουσιάζεται στην Εικόνα 3.13, χωρίς φυσικά να αυξάνει τη διαθέσιμη χωρητικότητα του φυσικού μέσου. Τυπικά, οι επαναλήπτες χρησιμοποιούνται για να συνδέουν δύο φυσικά απομακρυσμένα τμήματα ενός δικτύου, τα οποία όμως βρίσκονται σε σχετικά μικρή απόσταση μεταξύ τους. Οι χρήστες των τμημάτων του δικτύου που διασυνδέονται μέσω ενός επαναλήπτη, θεωρούν ότι βρίσκονται σε ένα ενιαίο δίκτυο Hub Οι συσκευές Hub, καλούνται και επαναλήπτες πολλαπλών θυρών ή συγκεντρωτές και λειτουργούν όπως και οι επαναλήπτες, στο φυσικό επίπεδο (επίπεδο 1 του μοντέλου OSI). Οι συσκευές hub χρησιμοποιούνται για να προεκτείνουν το φυσικό μέσο και συνδέονται συνήθως σε μια τοπολογία αστέρα (Star Topology). Η λογική τοπολογία εξαρτάται από το επίπεδο ζεύξης δεδομένων που χρησιμοποιείται. Στο κέντρο της τοπολογίας βρίσκεται το hub, ενώ στις κορυφές του βρίσκονται οι 9

10 συσκευές που συνδέονται. Φυσικά είναι δυνατή η συνδεσμολογία συσκευών hub σε οποιαδήποτε τοπολογία Γέφυρα και Μεταγωγέας Η γέφυρα (bridge) και ο μεταγωγέας (switch), αποτελούν συσκευές οι οποίες λειτουργούν στο επίπεδο ζεύξης δεδομένων (επίπεδο 2) του μοντέλου OSI. Οι συσκευές αυτές διασυνδέουν δύο ή περισσότερα τμήματα ενός δικτύου LAN. Και οι δύο συσκευές εκτελούν τη λειτουργία της προώθησης των πακέτων πληροφορίας από ένα δίκτυο σε ένα άλλο. Η διαφορά τους βασίζεται στο γεγονός ότι ο αλγόριθμος προώθησης είναι υλοποιημένος στις γέφυρες σε λογισμικό (software), ενώ στους μεταγωγείς σε υλικό (hardware). Για αυτό το λόγο οι μεταγωγείς είναι πιο γρήγοροι στη λήψη αποφάσεων από τις γέφυρες. Στην Εικόνα 3.15 φαίνεται η χρήση της γέφυρας και του μεταγωγέα Δρομολογητής (router) Ο δρομολογητής (router), είναι μια συσκευή η οποία διασυνδέει διαφορετικά δίκτυα, ανεξάρτητα από το επίπεδο ζεύξης δεδομένων καθώς και το φυσικό μέσο που αυτά χρησιμοποιούν. Για τη λειτουργία αυτή απαιτείται η χρήση του κατάλληλου υλικού (π.χ. κάρτες NIC για τις διασυνδέσεις) και λογισμικού για την υλοποίηση των πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Ο δρομολογητής μπορεί να διασυνδέει τα τοπικά δίκτυα LAN με τα μητροπολιτικά δίκτυα MAN, καθώς και τα δημόσια δίκτυα WAN, όπως φαίνεται και στην Εικόνα Οι δρομολογητές μπορούν επιπλέον να φιλτράρουν κατάλληλα τα πακέτα πληροφορίας που εισέρχονται μέσα στο δίκτυο και να απορρίπτουν τα ακατάλληλα. Με αυτό τον τρόπο παρέχουν ασφάλεια στο δίκτυο έναντι κακόβουλων επιθέσεων. Μπορούν επίσης να συνδέσουν απομακρυσμένα δίκτυα μεταξύ τους ή/και με το κεντρικό (π.χ. παραρτήματα μιας εταιρείας με τα κεντρικά της γραφεία) πάνω από μια ποικιλία διασυνδέσεων όπως το Ethernet, το Frame Relay, το ISDN, το ΑΤΜ κτλ. Μια τυπική χρήση του δρομολογητή παρουσιάζεται στην Εικόνα Είναι φανερό το μεγάλο πλεονέκτημα που διαθέτει για τη διασύνδεση δικτύων LAN (π.χ. το Ethernet) με τα δίκτυα WAN (π.χ. το ISDN, το Frame Relay ή το ATM) μέσω του Διαδικτύου. 10

11 Οι δρομολογητές αποτελούν το κυριότερο στοιχείο που συναντά κανείς σε μια τοπολογία δικτύου. Η εξέλιξη και η χρησιμοποίηση αυτών των συσκευών είναι ραγδαία, γιατί παρέχονται πολλές δυνατότητες από μια συσκευή με ιδιαίτερα χαμηλό κόστος. 11

12 2.2.7 Εξυπηρετητής (server) Οι εξυπηρετητές αποτελούν γενικά συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για την εξυπηρέτηση πολλών χρηστών και βρίσκονται συνήθως σε περιβάλλοντα δικτύων. Η πρόσβαση σε αυτούς τους εξυπηρετητές από τους χρήστες πραγματοποιείται συνήθως τοπικά (π.χ μέσα από ένα δίκτυο LAN). Δεν είναι όμως ασυνήθιστη και η πρόσβαση από απόσταση (remote access) σε αυτούς, μέσω της χρήσης κάποιας υποδομής WAN και κάποιου δρομολογητή. Οι κυριότεροι τύποι εξυπηρετητών που συναντάμε στα σύγχρονα δίκτυα επικοινωνιών είναι οι εξυπηρετητές αρχείων και οι εξυπηρετητές εκτύπωσης. Οι εξυπηρετητές αρχείων (File Servers), αποτελούν υπολογιστικά συστήματα που υποστηρίζουν την προσπέλαση στα αρχεία που διατηρούν αποθηκευμένα από πολλούς χρήστες. Τα αρχεία αυτά είναι συνήθως λειτουργικά συστήματα, βάσεις δεδομένων, αλλά και αρχεία περιεχομένου, τα οποία ενημερώνονται δυναμικά σε αλληλεπίδραση με τους χρήστες ή/και με άλλα συστήματα εξυπηρετητών ή στατικά. Από την άλλη, οι εξυπηρετητές εκτύπωσης (Print Servers), αποτελούν συστήματα τα οποία δέχονται και ταξινομούν τις αιτήσεις των χρηστών για εκτύπωση κάποιων αρχείων σε εκτυπωτικά μηχανήματα (π.χ. εκτυπωτές, τυπογραφικές μηχανές κτλ.) Η πύλη (gateway) Η πύλη (gateway), αποτελεί ένα ιδιαίτερα σύνθετο και πολύπλοκο υπολογιστικό σύστημα το οποίο λειτουργεί σε όλα τα επίπεδα του μοντέλου OSI. Η πύλη διασυνδέει δίκτυα σε υψηλότερα επίπεδα από αυτά των συσκευών δρομολογητή και μεταγωγέα ή γέφυρας. 12

13 Μια πύλη συνήθως υποστηρίζει τη λειτουργία της αντιστοίχησης και της μεταγλώττισης διευθύνσεων (address mapping) μεταξύ δικτύων, ενώ μπορεί ταυτόχρονα να υποστηρίζει και το μετασχηματισμό των δεδομένων σε μια διαφορετική μορφή με σκοπό να παρέχει την από άκρη σε άκρη λειτουργία των εφαρμογών. Συνεπώς έχει τη δυνατότητα να υποστηρίζει διαφορετικούς σωρούς προτοκόλλων, διαφορετικούς τρόπους διευθυνσιοδότησης, μη-συμβατά μεταξύ τους πρωτόκολλα κτλ. Η πύλη δηλαδή είναι ο συνδετικός κρίκος για την επικοινωνία δύο εφαρμογών που βρίσκονται σε δίκτυα διαφορετικής αρχιτεκτονικής. Από τα παραπάνω αντιλαμβανόμαστε ότι οι πύλες είναι πολύπλοκες συσκευές. Σήμερα, οι πύλες μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας το κατάλληλο λογισμικό. Λόγω όμως της εναλλαγής μεταξύ των διαφορετικών σωρών πρωτοκόλλων, οι πύλες εισάγουν κατά την επεξεργασία της πληροφορίας επιπρόσθετη καθυστέρηση. Επιπλέον ο σωρός πρωτοκόλλων που υποστηρίζουν είναι σχετικά περιορισμένος για λόγους απλούστερης σχεδίασης και συνολικής απόδοσης. 13

14 3. ΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΚΑΙ ΤΑ ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ Για τη διασύνδεση των δικτύων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο ενσύρματες όσο και ασύρματες ζεύξεις. 3.1 Ενσύρματες ζεύξεις Η πιο συνηθισμένη μορφή μέσου μετάδοσης που συναντάμε σε περιβάλλοντα διασύνδεσης δικτύων είναι η ενσύρματη ζεύξη. Τα κυριότερα είδη ενσύρματων ζεύξεων είναι: Τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους. Τα ομοαξονικά καλώδια. Οι οπτικές ίνες Καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους Ανάλογα με την εσωτερική τους δομή, τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγου δικρίνονται γενικά σε δύο κατηγορίες: Τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους χωρίς προστασία UTP (Unshielded Twisted Pair), και Τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους με προστασία STP (Shielded Twisted Pair). 14

15 Συνδετήρας Δικτύου RJ-45 15

16 Τηλεφωνικός Συνδετήρας RJ-11 16

17 4. ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗΣ ΔΙΚΤΥΩΝ Τα κυριότερα πρωτόκολλα στο επίπεδο διασύνδεσης δικτύων είναι τα ακόλουθα: Πρωτόκολλα διασύνδεσης δικτύων LAN Το πρωτόκολλο Ethernet (10 Mbps) Το πρωτόκολλο Fast Ethernet (100 Mbps) Το πρωτόκολλο Gigabit Ethernet (1000 Mbps) Token Ring FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Πρωτόκολλα διασύνδεσης δικτύων WAN PPP (Point-to-Point Protocol) Το PPP χρησιμοποιείται κατά κόρον από τους χρήστες του Διαδικτύου όταν θέλουν να συνδεθούν μέσω μιας συσκευής modem με έναν παροχέα υπηρεσιών Διαδικτύου ISP (Internet Service Provider), μέσω του κοινού τηλεφωνικού δικτύου PSTN (Public Service Telephone Network), όπως φαίνεται σχηματικά και στην Εικόνα Ο χρήστης συνδέεται με ένα εξυπηρετητή πρόσβασης δικτύου NAS (Network Access Server) που βρίσκεται στον ISP και ο οποίος του επιτρέπει ή όχι μέσω της διαδικασίας της πιστοποίησης, την πρόσβαση στις υπηρεσίες του (π.χ. πρόσβαση στο WWW). HDLC (High-Level Data Link Control) X.25 ISDN (Integrated Services Digital Network) Frame Relay ATM (Asynchronous Transfer Mode) Το Πρωτόκολλο Διασύνδεσης Δικτύων ΑΤΜ Το ATM (Asynchronous Transfer Mode), αποτελεί μια τεχνολογία για την μεταφορά δεδομένων, όπου η πληροφορία για διάφορους τύπους εφαρμογών, μεταφέρεται σε μικρές και σταθερού μήκους μονάδες που καλούνται κυψελίδες (cells). Το ATM είναι το αποτέλεσμα των εργασιών της ITU-T για το ISDN ευρείας ζώνης ή αλλιώς B-ISDN (Broadband-ISDN) και ξεκίνησε αρχικά ως τεχνολογία μεταφοράς δεδομένων φωνής και εικόνας βίντεο με υψηλές ταχύτητες, πάνω από τα δημόσια δίκτυα WAN. 17

18 To ΑΤΜ αποτελεί μία τεχνολογία μεταγωγής και πολύπλεξης κυψελίδων, η οποία συνδυάζει τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας μεταγωγής κυκλώματος, όπως η εγγυημένη χωρητικότητα και η σταθερή καθυστέρηση στη μετάδοση, με αυτά της τεχνολογίας μεταγωγής πακέτων, όπως η στατιστική πολυπλεξία, η ευελιξία και η αποτελεσματικότητα στη μεταφορά σποραδικής πληροφορίας (bursty traffic). UNI = User-Network Interface NNI = Network-Network Interface Στην Εικόνα 5.64, παρουσιάζεται η δομή ενός δικτύου ATM. Όπως φαίνεται, το δίκτυο ATM λειτουργεί ως ένα δίκτυο κορμού (backbone network) και προσφέρει δυνατότητες διασύνδεσης μεταξύ διαφορετικών τύπων χρηστών και δικτύων. Η φυσική δομή, καθορίζεται από τις διαδρομές μετάδοσης (transmission paths), που περιγράφουν τις φυσικές γραμμές σύνδεσης μεταξύ δύο κόμβων ή μεταξύ ενός κόμβου και ενός τερματικού σημείου. Η λογική δομή με τη σειρά της περιγράφεται από τις ιδεατές διαδρομές VP (Virtual Paths) και τα ιδεατά κανάλια VC (Virtual Channels). Μια διαδρομή μετάδοσης αποτελείται από μια ομάδα από VPs. Ένα VP περιέχει με τη σειρά του ένα σύνολο από VCs. Στην Εικόνα 5.65, παρουσιάζεται σχηματικά η σχέση μεταξύ της διαδρομής μετάδοσης, των ιδεατών διαδρομών και των ιδεατών καναλιών. Για τον εύκολο διαχωρισμό τους, τόσο τα VPs όσο και τα VCs διαθέτουν μια ετικέτα (label). Οι τιμές αυτών των ετικετών χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά της πληροφορίας μέσα στο δίκτυο ATM. Για τα VPs χρησιμοποιείται η ετικέτα VPI (Virtual Path Identifier), ενώ για τα VCs η ετικέτα VCI (Virtual Channel Identifier). Συνεπώς ο συνδυασμός VPI/VCI καθορίζει μοναδικά τη διαδρομή μετάδοσης που θα ακολουθήσει η πληροφορία μας. 18

19 Μέσω των κατάλληλων εντολών διαχείρισης στους μεταγωγείς ATM καθορίζονται οι κατάλληλοι πίνακες για τις λογικές συνδέσεις μεταξύ των τερματικών σημείων. Στην Εικόνα 5.66, φαίνεται η μορφή ενός τέτοιου πίνακα. Μορφή της κυψελίδας ΑΤΜ Το ATM μεταφέρει την πληροφορία σε μονάδες σταθερού μήκους, οι οποίες καλούνται κυψελίδες (cells). Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η σταθερή καθυστέρηση μετάδοσης και η απλότητα στη σχεδίαση του λογισμικού και του υλικού των συστημάτων. Κάθε κυψελίδα αποτελείται συνολικά από 53 bytes. Τα πρώτα 5 bytes αποτελούν την κεφαλή (header) της κυψελίδας και τα υπόλοιπα 48 bytes τα δεδομένα του χρήστη (payload) τα οποία μπορεί να είναι για παράδειγμα φωνή, εικόνα βίντεο, δεδομένα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, κτλ. Η γενική μορφή της κυψελίδας ATM παρουσιάζεται σχηματικά στην Εικόνα Κατηγορίες υπηρεσίας στο ATM Ο Πίνακας 5.7, παρουσιάζει τις κατηγορίες υπηρεσιών που μπορούν να παρασχεθούν σήμερα από ένα δίκτυο ATM, σύμφωνα με τις προδιαγραφές της ITU-T. 19

20 20

21 5. ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ IP v4 (Internet Protocol version 4) To IP (Internet Protocol) είναι το πρωτόκολλο που βρίσκεται σε ανώτερο επίπεδο από το φυσικό δίκτυο, δημιουργώντας ένα ιδεατό δίκτυο (virtual network), στο οποίο οι οντότητές του αναγνωρίζονται λογικά μέσω των IP διευθύνσεων Διευθυνσιοδότηση IP Σε ένα δίκτυο IP, κάθε σύστημα host (π.χ. ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής) αναγνωρίζεται λογικά από μια διεύθυνση. Αυτή η διεύθυνση καλείται IP διεύθυνση (IP address ή Internet address) και είναι μοναδική για κάθε host. Αυτό σημαίνει, ότι δε μπορεί κάποιος άλλος host στο δίκτυο ή/και στον κόσμο να έχει την ίδια διεύθυνση. Οι διευθύνσεις IP, για την έκδοση 4 (IPv4) του πρωτοκόλλου, αναπαριστώνται από μια μη προσημασμένη δυαδική τιμή των 32 bits, η οποία συνήθως για λόγους ευκολίας και αναγνωσιμότητας παριστάνεται σε δεκαδική μορφή (dotted decimal format). Έτσι λοιπόν οι διευθύνσεις IP είναι αριθμοί των 32 bit, οι οποίοι αναπαρίστανται με τέσσερις δεκαδικούς αριθμούς (4 bytes), μήκους 8 bits ο καθένας και οι οποίοι χωρίζονται από τελεία. Για παράδειγμα η διεύθυνση είναι μια έγκυρη διεύθυνση ενός host που βρίσκεται κάπου στο Διαδίκτυο. Οι τελείες μεταξύ των αριθμών τοποθετούνται για λόγους ευκολίας στην ανάγνωση και δεν έχουν φυσική σημασία. Η αντιστοίχηση μεταξύ μιας IP διεύθυνσης και ενός εύκολου για ανάγνωση και απομνημόνευση από τον άνθρωπο συμβολικού ονόματος (π.χ. γίνεται από το πρωτόκολλο DNS (Domain Name System), για το οποίο θα μιλήσουμε σε επόμενο κεφάλαιο. Ας δούμε όμως πρώτα τη μορφή μιας IP διεύθυνσης. Η IP διεύθυνση αποτελείται γενικά από δύο μέρη: IP address = <network number> <host number> Η δυαδική αναπαράσταση μιας IP διεύθυνσης, προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τη δεκαδική τιμή με το δυαδικό ισοδύναμο των 8bits και για την IP διεύθυνση , είναι αυτή που απεικονίζεται στην Εικόνα

22 5.2 Ειδικές IP διευθύνσεις Οποιαδήποτε IP διεύθυνση που το περιεχόμενό της στο τμήμα <network number> ή/και στο τμήμα <host number>, αποτελείται από όλα τα bits 0, ή όλα τα bits 1, έχει ειδική σημασία και υφίσταται ειδική μεταχείριση. Αν όλα τα bits στο μέρος <network number> είναι 0, αυτό σημαίνει «αυτό το δίκτυο», ενώ να όλα τα bits στο μέρος <host number> είναι 0 σημαίνει «αυτός ο host». Όταν ένας host θέλει να επικοινωνήσει μέσω ενός δικτύου, αλλά δεν γνωρίζει ακόμα την IP διεύθυνση του δικτύου, τότε στέλνει πακέτα με το μέρος <network number> της IP διεύθυνσης προορισμού ίσο με 0. Οι άλλοι hosts στο δίκτυο θα μεταφράσουν αυτή τη διεύθυνση σαν να σημαίνει «αυτό το δίκτυο». Η απόκρισή τους θα περιλαμβάνει την πλήρη διεύθυνση του δικτύου, την οποία ο αποστολέας θα αποθηκεύσει για μελλοντική χρήση. Αν όλα τα bits είναι 1, σημαίνει αντίστοιχα «όλοι οι hosts» ή «όλα τα δίκτυα». Για παράδειγμα, η IP διεύθυνση , αναφέρεται σε όλους τους hosts στο δίκτυο (IP διεύθυνση τάξεως C) και ονομάζεται απευθείας broadcasting διεύθυνση. Έτσι όλα τα πακέτα IP με διεύθυνση προορισμού την παραπάνω, απευθύνονται προς όλους τους hosts του δικτύου με netid = H διεύθυνση Loopback Η τάξης Α διεύθυνση , ορίζεται ως διεύθυνση επιστροφής βρόχου (loopback address) και αντιστοιχεί σε μια διασύνδεση (interface) η οποία επεξεργάζεται εσωτερικά τα δεδομένα σε ένα τοπικό σύστημα (πεδίο <host number>=0) και δεν πραγματοποιεί ποτέ προσπέλαση στο φυσικό δίκτυο. Η διεύθυνση αυτή είναι χρήσιμη για να επιβεβαιώσουμε τη σωστή λειτουργία του σωρού του πρωτοκόλλου TCP/IP στο σύστημά μας. 22

23 5.3 Τα υποδίκτυα IP (subnets IP) Το subnetting καθορίζεται τοπικά, αποκλειστικά από τον διαχειριστή του δικτύου, ο οποίος ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού, την ήδη υπάρχουσα οργάνωσή του, την τοπολογία του δικτύου και τις μελλοντικές απαιτήσεις ανάπτυξης, μπορέι να επιλέξει την κατάλληλη μορφή υποδικτύωσης. Το subnetting πραγματοποιείται με τη δέσμευση ενός συνόλου από bits υψηλότερης τάξης στο τοπικό μέρος της IP διεύθυνσης, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν ένα υποδίκτυο. Έτσι λοιπόν για να προκύψει η διεύθυνση του υποδικτύου, χρησιμοποιούμε τη λεγόμενη μάσκα υποδικτύου (subnet mask) η οποία είναι και αυτή ένας αριθμός 32-bit. 23

24 Ένας δρομολογητής εκτελεί την παραπάνω πράξη για κάθε ένα IP datagram που λαμβάνει, ώστε να το κατευθύνει προς τον προορισμό του που ανήκει στο υποδίκτυο του οποίου η IP διεύθυνση προκύπτει από την παραπάνω λογική πράξη AND. Στο παράδειγμά μας, η IP διεύθυνση του υποδικτύου είναι η Διαδικασία σχεδίασης ενός δικτύου IP Εάν γνωρίζουμε μια IP διεύθυνση και την αντίστοιχη μάσκα υποδικτύου, μπορούμε να καθορίσουμε τη διεύθυνση του υποδικτύου, τη διεύθυνση broadcast, την πρώτη και την τελευταία προς χρήση IP διεύθυνση των hosts, ακολουθώντας τα επόμενα βήματα, που παρουσιάζονται στην Εικόνα 6.5: 1. Γράφουμε την IP διεύθυνση (32bits) σε δυαδική μορφή. 2. Από κάτω γράφουμε τη μάσκα υποδικτύου (32bits) σε δυαδική μορφή. 3. Στη μάσκα υποδικτύου, τραβάμε μια κάθετη γραμμή αμέσως μετά την τελευταία συνεχή ακολουθία bits με τιμή Στην αμέσως επόμενη σειρά, τοποθετούμε στα δεξιά της γραμμής όλα τα 0 για τα επόμενα ελεύθερα τμήματα. Αυτή είναι η διεύθυνση του υποδικτύου (subnet). 5. Στην επόμενη σειρά, τοποθετούμε όλα τα 1 μέχρι να φτάσουμε στο όριο των 32 bits. Αυτή θα αποτελεί τη διεύθυνση broadcast. 6. Στη δεξιά πλευρά της γραμμής και στην επόμενη σειρά, τοποθετούμε όλα τα 0 στα εναπομείναντα κενά διαστήματα. Τοποθετούμε ένα 1 στο τελευταίο κενό διάστημα. Αυτή η διεύθυνση αποτελεί την πρώτη προς χρήση IP διεύθυνση που μπορεί να διατεθεί σε κάποιον host στο υποδίκτυο. 7. Στη δεξιά πλευρά της γραμμής και στην επόμενη σειρά, τοποθετούμε όλα τα 1 στα εναπομείναντα κενά διαστήματα. Τοποθετούμε ένα 0 στο τελευταίο κενό διάστημα. Αυτή η διεύθυνση αποτελεί την τελευταία προς χρήση IP διεύθυνση που μπορεί να διατεθεί σε κάποιον host στο υποδίκτυο. 8. Αντιγράφουμε όλα τα bits που γράψαμε στο βήμα 1 για τα πεδία των bits στα αριστερά της γραμμής. 9. Μετατρέπουμε τελικά τη δυαδική μορφή της IP διεύθυνσης σε δεκαδική. 24

25 Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό ότι οι διαθέσιμες για χρήση από τους hosts του δικτύου/υποδικτύου διευθύνσεις IP είναι πάντοτε μειωμένες κατά δύο (λόγω μίας που δεσμεύει το υποδίκτυο και μίας που χρησιμοποιείται ως διεύθυνση broadcast). Συνεπώς ο αριθμός των διαθέσιμων διευθύνσεων σε ένα δίκτυο ή υποδίκτυο, καθορίζεται από τη σχέση (2 Ν -2), όπου Ν ο αριθμός των bits που χρησιμοποιούνται για subnetting. 5.4 Άλλα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται σε συνεργασία με το IP σε επίπεδο δικτύου. Το πρωτόκολλο ICMP Το ICMP (Internet Control Message Protocol) αποτελεί όπως και το IP ένα πρότυπο πρωτόκολλο. Χρησιμοποιείται όταν ένας δρομολογητής ή ένας host προορισμού, πρέπει να πληροφορήσει τον host αφετηρίας σχετικά με σφάλματα τα οποία προέκυψαν κατά την επεξεργασία των datagrams. Σφάλματα μπορούν να προκύψουν όταν για παράδειγμα ένα datagram δε μπορεί να προσεγγίσει τον προορισμό του, ή όταν ένας δρομολογητής δε διαθέτει την απαραίτητη χωρητικότητα για να το προωθήσει. Το πρωτόκολλο ARP Το πρωτόκολλο ARP (Address Resolution Protocol) είναι ένα πρότυπο πρωτόκολλο που εξαρτάται από το υποκείμενο φυσικό δίκτυο. Το ARP αντιστοιχεί τις διευθύνσεις υψηλότερου επιπέδου (IP διευθύνσεις), σε φυσικές διευθύνσεις δικτύου (π.χ. MAC addresses). Σε ένα φυσικό δίκτυο, οι διάφοροι hosts είναι γνωστοί από τις διευθύνσεις υλικού (hardware addresses). Τα πρωτόκολλα που βρίσκονται ιεραρχικά σε υψηλότερο επίπεδο, διευθυνσιοδοτούν τους hosts προορισμού με μια συμβολική διεύθυνση, όπως είναι για παράδειγμα στην περίπτωση του πρωτοκόλλου IP, η IP διεύθυνση. Όταν για παράδειγμα το πρωτόκολλο δικτύου θέλει να στείλει ένα IP datagram στην IP διεύθυνση προορισμού , ο οδηγός της συσκευής υλικού του δικτύου (π.χ. ο Ethernet device driver) δεν αναγνωρίζει αυτή τη διεύθυνση. Για το λόγο αυτό παρέχεται ένα τμήμα λογισμικού, που στην προκειμένη περίπτωση είναι το πρωτόκολλο ARP και το οποίο αντιστοιχεί την IP διεύθυνση στη φυσική διεύθυνση του host προορισμού. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η μετατροπή, χρησιμοποιείται ένας πίνακας αναφοράς (lookup table), ο οποίος λέγεται συχνά και ARP cache. Ο πίνακας αυτός έχει τρεις καταχωρήσεις ή τρεις στήλες και ενημερώνεται δυναμικά. Η πρώτη καθορίζει τον τύπο του πρωτοκόλλου (π.χ. το IP), η δεύτερη τη διεύθυνση του πρωτοκόλλου (π.χ. μια IP διεύθυνση) και η Τρίτη τη διεύθυνση υλικού. Στον επόμενο πίνακα βλέπουμε μερικές καταχωρήσεις μιας ARP cache. 25

26 Δυναμική Διαμόρφωση Συστημάτων Το πρωτόκολλο DHCP Το πρωτόκολλο DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), παρέχει ένα πλαίσιο για τη μεταφορά της πληροφορίας διαμόρφωσης στους hosts, σε ένα δίκτυο TCP/IP, ενώ δίνει επιπλέον τη δυνατότητα της αυτόματης διανομής των διευθύνσεων δικτύου καθώς και άλλων επιλογών διαμόρφωσης (configuration options) στους hosts. Το DHCP αποτελείται από δύο στοιχεία. Ένα πρωτόκολλο το οπίο μεταφέρει τις παραμέτρους διαμόρφωσης από τον εξυπηρετητή DHCP προς τον host και έναν μηχανισμό για τη δέσμευση των διευθύνσεων δικτύου στους hosts. Οι παράμετροι διαμόρφωσης εξαρτώνται από τον τύπο του κάθε host. Το IP προϋποθέτει τη ρύθμιση αρκετών παραμέτρων μέσα στο λογισμικό υλοποίησης του πρωτοκόλλου. Λόγω του ότι το IP μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλά ανόμοια είδη υλικού δικτύου, οι τιμές για αυτές τις παραμέτρους δε μπορούν να προβλεφθούν ή να θεωρηθούν εξ ορισμού σωστές. Για τη δέσμευση μιας IP διεύθυνσης σε έναν host, το πρωτόκολλο DHCP μπορεί να χρησιμοποιήσει τρεις μηχανισμούς: Την αυτόματη δέσμευση (Automatic allocation). Με αυτό το μηχανισμό αντιστοιχίζεται μια μόνιμη IP διεύθυνση στον host. Τη δυναμική δέσμευση (Dynamic allocation). Το DHCP αντιστοιχεί μια IP διεύθυνση για κάποιο συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Αυτού του είδους η IP διεύθυνση δικτύου καλείται μισθωμένη διεύθυνση (leased address). Μόλις λήξει ο χρόνος μίσθωσης της IP διεύθυνσης, αυτή μπορεί να δοθεί σε κάποιον άλλο host. Τη χειροκίνητη δέσμευση (Manual allocation). Η διεύθυνση του host δίνεται χειροκίνητα μέσω εντολών διαμόρφωσης, από τον διαχειριστή του δικτύο. Είναι φανείο ότι αυτή η λύση δεν προτιμάται από τρους διαχειριστές των δικτύων. 26

27 6. ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ IP v6 (Internet Protocol version 6) Σήμερα το Διαδίκτυο αναπτύσσεται ραγδαία και κάνει δειλά-δειλά την εμφάνισή του και στις αναπτυσσόμενες χώρες. Τα δίκτυα που βασίζουν τη λειτουργία τους στο πρωτόκολλο IP αυξάνονται παγκοσμίως με εκθετικούς ρυθμούς. Το πρωτόκολλο IPv4 σχεδιάστηκε αρχικά για την παροχή διασύνδεσης μεταξύ των υπολογιστικών συστημάτων οργανισμών, πανεπιστημίων, επιχειρήσεων κτλ. Σήμερα όμως ολοένα και περισσότερες συσκευές εκτός των ηλεκτρονικών υπολογιστών (π.χ. κινητά τηλέφωνα, τηλεόραση νέας γενιάς κ.ά.), αρχίζουν και χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο IP για επικοινωνία στην πληθώρα εφαρμογών που έχουν αναπτυχθεί. Αυτές οι νέες συσκευές δημιουργούν και τις αντίστοιχες νέες αγορές. Η πρόκληση που αντιμετωπίζουμε σήμερα για τη δημιουργία του πρωτοκόλλου IP νέας γενιάς IPng (IP new generation) είναι να συνδυάσουμε τις σημερινές απαιτήσεις με τις απαιτήσεις αυτών των αγορών. Αυτή η μεγάλη ανάπτυξη δε μπορεί να αντιμετωπιστεί με τη χρήση των διευθύνσεων IPv4 (32bits), γιατί η απόδοση διευθύνσεων δεν είναι ιεραρχική. Όπως είδαμε και σε προηγούμενο κεφάλαιο σε λίγα χρόνια θα υπάρχει πρόβλημα στη δέσμευση διευθύνσεων IP λόγω ανάπτυξης αυτών των αγορών. Επιπλέον, σήμερα τα δίκτυα IP χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο από εφαρμογές πραγματικού χρόνου (real-time applications) και διαδραστικές εφαρμογές (interactive applications) οι οποίες έχουν διαφορετικές απαιτήσεις από αυτές που παρέχει το σημερινό Διαδίκτυο. Το πρωτόκολλο IPv6 σχεδιάζεται για να λύσει τα παραπάνω προβλήματα και για να παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία για την υποστήριξη των μελλοντικών εφαρμογών οι οποίες είναι γνωστές μέχρι σήμερα. Σε προηγούμενο κεφάλαιο είδαμε ότι οι διευθύνσεις IPv4 αναπαρίστανται γενικά με δεκαδική μορφή με μέγιστη τιμή τη διεύθυνση Οι διευθύνσεις Ipv6 διαφέρουν σημαντικά. Στο Ipv6 δεν υπάρχουν οι τάξεις διευθύνσεων όπως στο IPv4. Η γενική μορφή μιας διεύθυνσης IPv6 παρουσιάζεται στην Εικόνα 13.2 Όπου Χ είναι ένας δεκαεξαδικός αριθμός. Η διεύθυνση αποτελείται από οκτώ πεδία και κάθε πεδίο αποτελείται από τέσσερις δεκαεξαδικούς χαρακτήρες. Η μέγιστη δυνατή τιμή μιας διεύθυνσης IPv6 είναι η FFFF:FFFF:FFFF:FFFF: FFFF:FFFF:FFFF:FFFF και είναι σημαντικές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από τη μεγαλύτερη τιμή μιας διεύθυνσης IPv4 (FF.FF.FF.FF). Με τη χρήση συμβατών με το IPv4 διευθύνσεων, είναι δυνατή η επικοινωνία και η διασύνδεση των υφιστάμενων δικτύων, όπως παρουσιάζεται στην Εικόνα

28 28

29 7. ΤΑ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ 7.1 Οι θύρες και οι υποδοχές Γενικά Πριν παρουσιάσουμε τα κυριότερα πρωτόκολλα που συναντάμε στο επίπεδο μεταφοράς θα ήταν καλό να κάνουμε μια εισαγωγή στις βασικές έννοιες της θύρας (port) και της υποδοχής (socket), οι οποίες είναι αναγκαίες για να καθορίσουν το ποια τοπική διεργασία (εφαρμογή) σε έναν host, θα επικοινωνήσει µε μια άλλη διεργασία σε έναν άλλο host, χρησιμοποιώντας κάποιο πρωτόκολλο επικοινωνίας. Οι έννοιες αυτές είναι γνωστές σε όσους ασχολούνται µε τον προγραμματισμό λειτουργικών συστημάτων, όπως το UΝIΧ και θεωρούνται θεμελιώδεις για την κατανόηση της λειτουργίας του σωρού του πρωτοκόλλου TCP/IP. Ο ρόλος τους είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τα επίπεδα μεταφοράς και εφαρμογής του TCP/IP. Οι θύρες και οι υποδοχές επιτρέπουν στο λογισμικό να ξεχωρίζει τις διαφορετικές εφαρμογές και τα πρωτόκολλα που τρέχουν σε έναν host σε ένα δεδομένο επίπεδο. Η λειτουργία τους βασίζεται στην αρχή ότι πρέπει να αναγνωρίζονται μοναδικά οι λογικές συνδέσεις, οι εφαρμογές και οι συσκευές που τις χρησιμοποιούν. Και τα δύο πρωτόκολλα μεταφοράς, το TCP και το UDP, χρησιμοποιούν τις θύρες και τις υποδοχές, για να ανταλλάξουν πληροφορία µε τα ανώτερα επίπεδα. Οι αριθμοί θυρών (port numbers) χρησιμοποιούνται για να μπορεί το λειτουργικό σύστημα να ελέγχει τις διάφορες συνόδους που πραγματοποιούνται διαμέσου του δικτύου την ίδια χρονική στιγμή Οι θύρες (ports) Κάθε διεργασία η οποία πρέπει να επικοινωνήσει µε μιαν άλλη διεργασία, αναφέρει την ύπαρξή της στο πρωτόκολλο TCP/IP µέσω μιας ή περισσότερων θυρών. Μια θύρα καθορίζεται από έναν αριθμό μήκους 16-bit, ο οποίος χρησιμοποιείται για να καθορίσει σε ποιο πρωτόκολλο υψηλότερου επιπέδου ή πρόγραμμα εφαρμογής πρέπει να μεταφερθούν τα εισερχόμενα μηνύματα. Υπάρχουν γενικά δύο τύποι θυρών: οι γνωστές θύρες (well-known ports) και oι εφήμερες ή προσωρινές θύρες (ephemeral ports). Οι γνωστές θύρες Οι γνωστές θύρες καθορίζουν τις γνωστές διεργασίες ή εφαρμογές εξυπηρετητών (serνer processes), όπως για παράδειγμα η εφαρμογή Telnet που χρησιμοποιεί τη θύρα µε αριθμό 23. Οι γνωστές θύρες έχουν τιμές μεταξύ 1 και Οι γνωστές θύρες έχουν περιττό αριθμό, γιατί τα παλαιότερα συστήματα που χρησιμοποιούσαν την αρχή των θυρών, χρειάζονταν την ύπαρξη ενός ζεύγους μονής/ζυγής θύρας για την πραγματοποίηση της ταυτόχρονης αμφίδρομης μετάδοσης (λειτουργία full duplex). Οι περισσότεροι εξυπηρετητές σήμερα χρειάζονται µόνο μια θύρα. Εξαίρεση αποτελούν ο εξυπηρετητής ΒΟΟΤΡ, ο οποίος χρησιμοποιεί δύο θύρες, τις 67 και 68, καθώς και ο εξυπηρετητής FTP που χρησιμοποιεί τις θύρες 20 και 21, για αμφίδρομη μετάδοση. 29

30 Η απόδοση των αριθμών των γνωστών θυρών ελέγχεται και καθορίζεται από τον οργανισμό ΙΑΝΑ και στα περισσότερα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε από διεργασίες του συστήματος είτε από προγράμματα που εκτελούνται από εξουσιοδοτημένους χρήστες. Ο λόγος χρήσης των γνωστών θυρών είναι να επιτρέπουν στις εφαρμογές πελάτες (client processes) να επικοινωνούν µε τους εξυπηρετητές, χωρίς την ανάγκη ύπαρξης κάποιας αρχικής πληροφορίας διαμόρφωσης. Ο επόμενος πίνακας παρουσιάζει τους αριθμούς μερικών από τις πιο γνωστές θύρες και τα αντίστοιχα πρωτόκολλα μεταφοράς που τις χρησιμοποιούν. Οι εφήµερες ή προσωρινές θύρες Οι πελάτες (clients) δεν χρειάζονται τις γνωστές θύρες, για να ξεκινήσουν την επικοινωνία µε τους εξυπηρετητές. Κάθε διεργασία στον πελάτη καταλαμβάνει δυναμικά μια προσωρινή θύρα για όσο χρονικό διάστημα διαρκέσει η σύνοδος επικοινωνίας µε τον εξυπηρετητή. Στη συνέχεια αυτή αποδεσμεύεται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μια άλλη διεργασία. Οι εφήμερες ή προσωρινές θύρες έχουν τιμές μεγαλύτερες από 1023, συνήθως στην περιοχή από 1024 μέχρι Οι εφήμερες ή προσωρινές θύρες δεν καθορίζονται από τον οργανισμό ΙΑΝΑ και στα περισσότερα συστήματα ορίζονται από τα προγράμματα εφαρμογών. Πρέπει να λαμβάνεται ειδική μέριμνα κατά την υλοποίηση για να µην χρησιμοποιείται ταυτόχρονα από δύο ή περισσότερες εφαρμογές η ίδια θύρα. Για το λόγο αυτό η εφαρμογή ζητάει μια διαθέσιμη θύρα από το πρωτόκολλο επικοινωνίας. Αυτός ο αριθμός αντιστοιχίζεται δυναμικά σε κάθε κλήση και αλλάζει από εφαρμογή σε εφαρμογή. Έτσι η κάθε μια εφαρμογή έχει και έναν διαφορετικό αριθμό θύρας. 30

31 Οι υποδοχές (sockets) Η υποδοχή αποτελεί μια από τις διάφορες διασυνδέσεις προγραμματισμού εφαρμογών APIs (Application Programming Interfaces) στα πρωτόκολλα επικοινωνίας και σχεδιάστηκε αρχικά για να αποτελέσει μια γενική διασύνδεση προγραμματισμού επικοινωνίας. Για πρώτη φορά υλοποιήθηκε στο λειτουργικό σύστημα UΝlX BSD 4.2. Παρότι δεν αποτελεί πρότυπο, έχει καθιερωθεί και χρησιμοποιείται παγκοσμίως από τις εταιρείες παραγωγής λογισμικού. Ως υποδοχή (socket) χαρακτηρίζουμε μια σύνδεση επικοινωνίας μεταξύ δύο διεργασιών του επιπέδου εφαρμογής και ορίζεται ως ένας ειδικός τύπος διαχειριστή αρχείου (file handler), που χρησιμοποιείται από τη διεργασία η οποία ζητά την παροχή κάποιων υπηρεσιών δικτύου (network serνices) από το λειτουργικό σύστημα. Μια υποδοχή είναι το τελικό σημείο επικοινωνίας (end point) το οποίο μπορεί να οριστεί και να διευθυνσιοδοτηθεί μέσα σε ένα δίκτυο. Η διεύθυνση μιας υποδοχής αποτελείται από την εξής τριάδα: {protocol, local-address, local-process} Έτσι για παράδειγμα στο TCP/IP, η τριάδα: (tcp, , 23) καθορίζει μια υποδοχή για τον host µε ΙΡ διεύθυνση , που θέλει να τρέξει την εφαρμογή Telnet η οποία καθορίζεται από τον αριθμό 23. Μια συνομιλία (conversation) μεταξύ δύο διεργασιών στον ίδιο ή σε διαφορετικούς hosts καθορίζει το κανάλι επικοινωνίας που έχει ανοιχτεί μεταξύ τους. Από την άλλη μια συσχέτιση (association) καθορίζει πλήρως δύο διεργασίες οι οποίες έχουν μια επικοινωνία και αναπαρίσταται από μια πεντάδα αριθμών. Η πεντάδα αυτή θα είναι: {protocol, local-address, local-process, foreign-address, foreign-process} Έτσι για παράδειγμα στο TCP/IP η πεντάδα: {tcp, ,23, , 2367} καθορίζει τη δημιουργία επικοινωνίας Telnet (γνωστή θύρα 23), μεταξύ του host (που δρα ως εξυπηρετητής) και του που δρα ως πελάτης (προσωρινή θύρα 2367). Μια ημι-συσχέτιση (half-association) αναπαρίσταται είτε ως: είτε ως: {protocol, local-address, local-process} {protocol, foreign-address, foreign-process} και καθορίζει το κάθε μισό της σύνδεσης. Αυτή η ημι-συσχέτιση καλείται και διεύθυνση της υποδοχής ή της μεταφοράς (socket or transport address). 31

32 Πρέπει όμως να έχουμε κατά νου τον εξής βασικό κανόνα: Μόνο όταν συνδεθούν δύο υποδοχές είναι δυνατή η ύπαρξη μιας συνόδου μεταξύ δύο εφαρμογών. Οι διεργασίες ενός εξυπηρετητή μπορούν να διαχειρίζονται πολλές συνδέσεις µε τις εφαρμογές των πελατών µέσω μιας υποδοχής. Δημιουργείται όμως και το εξής ερώτημα: Πώς θα επικοινωνήσουν οι άλλοι χρήστες όταν είναι δεσμευμένη η διεργασία; Η λύση βασίζεται στο μοντέλο πελάτη/εξυπηρετητή. Ας εξετάσουμε την Εικόνα 7.2. Έστω ότι ο Host Α έχει ήδη δημιουργήσει μια σύνοδο Telnet µε τον εξυπηρετητή. Έτσι η τοπική θύρα 23 στον εξυπηρετητή που καθορίζει τη διεργασία Telnet είναι δεσμευμένη από τον Host Α. Από την άλλη, ο Host Β, επιθυμεί και αυτός να χρησιμοποιήσει την εφαρμογή Telnet που καθορίζεται από τον αριθμό θύρας 23 στον εξυπηρετητή. Τι γίνεται λοιπόν σε αυτή την περίπτωση; Ο εξυπηρετητής θα απορρίψει την αίτηση; Φυσικά όχι, γιατί κάτι τέτοιο δεν θα ήταν μια έξυπνη υλοποίηση. Αντίθετα ο 32

33 εξυπηρετητής παρακολουθεί τις αιτήσεις για συνδέσεις Telnet που έρχονται από τους πελάτες και δεσμεύει για αυτές άλλες ελεύθερες εφήμερες θύρες. Με αυτό τον τρόπο, δίνει τις ίδιες υπηρεσίες και στους δύο άλλους πελάτες, τον Host Β και τον Host C και συνεπώς η ίδια εφαρμογή Telnet στον εξυπηρετητή μπορεί να εξυπηρετήσει πολλούς πελάτες ταυτόχρονα. Στο παράδειγμά µας η επικοινωνία είναι δυνατή ακόμα και αν συμβεί οι τοπικές θύρες στους hosts να είναι ίδιες, όπως στους Hosts Β και C. Πρέπει να έχουμε κατά νου ότι όλα τα λειτουργικά συστήματα δεν υποστηρίζουν το μοντέλο πελάτη/εξυπηρετητή για όλες τις εφαρμογές τους. Ο παραπάνω μηχανισμός είναι η διαδικασία passive open που συναντάμε στο TCP. Στην Εικόνα 7.3, φαίνεται το πώς επικοινωνούν τα διάφορα τμήματα του σωρού του πρωτοκόλλου TCP/IP μεταξύ τους. Μεταξύ πρώτου και δεύτερου επιπέδου έχουμε τους κωδικούς τύπου ή τύπους των πακέτων (Τyρe Codes ή Packet Types), μεταξύ δεύτερου και τρίτου έχουμε τους αριθμούς πρωτοκόλλων (protocol numbers) και μεταξύ τρίτου και τέταρτου έχουμε τους αριθμούς θυρών (port numbers). 7.2 Το πρωτόκολλο UDP Το UDP (User Datagram Protocol) είναι ένα πρότυπο πρωτόκολλο και κάθε υλοποίηση του TCP/IP εμπεριέχει και το πρωτόκολλο UDP. Το UDP αποτελεί ουσιαστικά μια διασύνδεση εφαρμογής στο ΙΡ. Δεν προσθέτει στο IP αξιοπιστία, ούτε έλεγχο ροής δεδομένων (Flow Control) και ανάκτηση από σφάλματα (Error Recovery). Το UDP παρέχει στα προγράμματα εφαρμογών το µέσο για να μπορούν να στέλνουν τα μηνύματά τους σε άλλα προγράμματα, µε την ελάχιστη κατανάλωση των πόρων του σωρού του πρωτοκόλλου TCP/IP. Λειτουργεί επίσης και ως ένας πολυπλέκτης/αποπλέκτης (multiplexer/demultiplexer) για την αποστολή και παραλαβή των datagrams, χρησιμοποιώντας το μηχανισμό των θυρών για να τα κατευθύνει στον προορισμό τους. Αυτό παρουσιάζεται σχηματικά στην Εικόνα 7.4. Το πρωτόκολλο UDP, καθορίζει τις θύρες αποστολής και λήψης και μεταφέρει τα δεδομένα της εφαρμογής από τον αποστολέα προς τον host προορισμού. Στην Εικόνα 7.7, στον αποστολέα τρέχει μια εφαρμογή VoIP (Voice over IP), η οποία χρησιμοποιεί τη θύρα και καλεί μια άλλη εφαρμογή VoIP στον προορισμό που χρησιμοποιεί τη θύρα Τα δεδομένα της εφαρμογής μαζί με 33

34 τον UDP header περνούν στο επίπεδο IP, όπου και ενθυλακώνονται σε IP datagrams, για να μπορέσουν να δρομολογηθούν μέσα από το δίκτυο IP προς τον τελικό τους προορισμό. 7.2 Το πρωτόκολλο TCP Το TCP (Transmission Control Protocol) είναι ένα πρότυπο πρωτόκολλο και κάθε υλοποίηση οφείλει να το υποστηρίζει. Το TCP παρέχει συγκριτικά με το UDP, περισσότερες δυνατότητες όπως: Η μεταφορά ακολουθίας δεδομένων (Stream Data Transfer), Η ανάκτηση από σφάλματα (Error Recovery), Ο έλεγχος ροής (Flow Control), Η πολύπλεξη δεδομένων (Multiplexing), Η προτεραιότητα εξυπηρέτησης (Precedence), Η ασφάλεια μεταφοράς (Security), Η αξιοπιστία (Reliability). Ας μην ξεχνάμε ότι το TCP σχεδιάστηκε αρχικά για στρατιωτικές εφαρμογές, με σκοπό να διασυνδέσει τα διαφορετικά στρατιωτικά συστήματα και να παρέχει ευρωστία και αποφυγή εμφάνισης συμφορήσεων στα στρατιωτικά δίκτυα επικοινωνιών. Το ίδιο μοντέλο όμως εφαρμόστηκε και στα εμπορικά, εταιρικά και επιχειρησιακά δίκτυα. Το TCP είναι ένα πρωτόκολλο που προαπαιτεί την ύπαρξη σύνδεσης (connection-oriented) σε αντίθεση με το UDP το οποίο δεν την προαπαιτεί (connectionless). Δηλαδή πριν γίνει η μεταφορά των δεδομένων, απαιτείται η αποκατάσταση μιας σύνδεσης από άκρη σε άκρη (end-to-end) μεταξύ της αφετηρίας και του προορισμού μέσω της αποστολής των κατάλληλων μηνυμάτων σηματοδοσίας. Πολλές εφαρμογές σήμερα χρησιμοποιούν το TCP και οι πιο διαδεδομένες είναι το Telnet και το FTP. Το TCP αποτελεί τη διασύνδεση μεταξύ των εφαρμογών ή διεργασιών του χρήστη και των πρωτοκόλλων χαμηλότερου επιπέδου, όπως το IP. Η διασύνδεση μεταξύ μιας διεργασίας και του TCP, αποτελείται από ένα σύνολο κλήσεων, όπως αυτές που πραγματοποιούνται στα λειτουργικά συστήματα για τη διαχείριση των 34

35 αρχείων. Για παράδειγμα, οι κλήσεις πραγματοποιούνται για να δημιουργούνται και να τερματίζονται οι συνδέσεις και για να αποστέλλονται και να λαμβάνονται δεδομένα πάνω από αυτές. Δύο εφαρμογές επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω μιας σύνδεσης TCP. Η επικοινωνία, πραγματοποιείται όπως φαίνεται στην Εικόνα 7.8. TCP. Στην Εικόνα 7.9 παρουσιάζεται σχηματικά η λειτουργία του πρωτοκόλλου Στην Εικόνα 9.1, παρουσιάζεται η λειτουργία του μοντέλου πελάτη/εξυπηρετητή σε ένα δίκτυο TCP/IP. Στους υπολογιστές Α, Β και C που λειτουργούν ως πελάτες (clients) τρέχει μια εφαρμογή (π.χ. WWW browser). Στον server, τρέχει το μέρος της εφαρμογής WWW που λειτουργεί ως εξυπηρετητής (Web Server). Μόλις ο server λάβει τις αιτήσεις (requests) των υπολογιστών A, B και C, τις επεξεργάζεται και στέλνει πίσω σε αυτούς τις αντίστοιχες απαντήσεις (responses). Το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται είναι το TCP/IP. 35

36 36

37 8. ΤΑ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Το σύστημα (πρωτόκολλο) DNS (Domain Name System) Στο παράδειγμα της Εικόνας 9.3, είναι πολύ πιο απλό, αντί να πληκτρολογούμε Telnet , να πληκτρολογούμε Telnet Athens και ύστερα το συμβολικό όνομα Athens να μεταφράζεται με κάποιο τρόπο στην πραγματική IP διεύθυνση που διαθέτει ο host Athens (Εικόνα 9.2). Αυτή η λύση, ενώ είναι αποτελεσματική, εισάγει και το πρόβλημα της συντήρησης αυτής της αντιστοίχησης μεταξύ των IP διευθύνσεων και των συμβολικών ονομάτων. Το DNS περιέχει τρία βασικά στοιχεία: 37

38 Το χώρο των ονομάτων κυριότητας (domain name space) με τις εγγραφές πόρων (resource records). Τους εξυπηρετητές ονομάτων (name servers), και Τους αναλυτές ονομάτων (name resolvers). Το συμβολικό όνομα κυριότητας ενός κόμβου αποτελείται από το σύνολο των ετικετών στη διαδρομή από τον κόμβο προς την κορυφή (root) του δένδρου και είναι παγκοσμίως μοναδικό. Από σύμβαση, οι ετικέτες οι οποίες αποτελούν ένα όνομα κυριότητας διαβάζονται ή γράφονται από αριστερά προς τα δεξιά, από το πιο χαμηλό σε σημαντικότητα προς το πιο υψηλό (πιο κοντά στην αρχή του δένδρου) μέρος. Όταν ένας χρήστης χρειάζεται να γράψει ένα όνομα κυριότητας, το μήκος της κάθε ετικέτας παραβλέπεται και οι ετικέτες χωρίζονται μεταξύ τους με τελεία (.). Για παράδειγμα, έστω το συμβολικό όνομα: training.iqtech.gr. Εδώ το training.iqtech.gr είναι το χαμηλότερο σε επίπεδο συμβολικό όνομα κυριότητας, μια υποδιαίρεση του.iqtech.gr, το οποίο είναι με τη σειρά του υποδιαίρεση του.gr, υποδιαίρεση της κορυφής (root). Αυτό αποτελεί μια ιεραρχική δομή, η μορφή της οποίας παρουσιάζεται στην Εικόνα

39 Εξυπηρετητές ονομάτων κυριότητας (DNS servers) Κάθε εξυπηρετητής ονομάτων έχει εξουσία πάνω σε μία ή περισσότερες ζώνες (ιεραρχικά επίπεδα ονοματοδοσίας). Γενικά υπάρχουν τρεις τύποι εξυπηρετητών ονομάτων (Domain Name Servers), όπως φαίνεται και στην Εικόνα Ψευδώνυμα και κανονικά ονόματα Πολλοί οργανισμοί χρησιμοποιούν συχνά διαφορετικά ονόματα για να καθορίσουν τον ίδιο πόρο. Για παράδειγμα παρατηρείται το φαινόμενο οι διαχειριστές να χρησιμοποιούν διαφορετικά ονόματα για τον ίδιο αποθηκευτικό χώρο (το λεγόμενο mailbox), ώστε να διευκολύνουν τους χρήστες, όπως για παράδειγμα τα το και το που καταλήγουν όμως όλα στο ίδιο mailbox (π.χ. Το σύστημα DNS, γνωρίζει από τα κύρια αρχεία ότι ένα από αυτά τα ισοδύναμα ονόματα είναι το κύριο ή το κανονικό όνομα (primary or canonical name) και όλα τα άλλα είναι τα ψευδώνυμα (aliases). Το DNS παρέχει αυτό το χαρακτηριστικό, χρησιμοποιώντας το πεδίο CNAME στην εγγραφή RR. Το πεδίο CNAME καθορίζει ως ψευδώνυμο το όνομα του χρήστη, ενώ το αντίστοιχο κανονικό όνομα βρίσκεται στο πεδίο Rdata. 39