ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.7. Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.7 Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύου

2 Επικοινωνία δύο σταθμών Ύπαρξη διαδρομής Αποκατάσταση σύνδεσης Ο σταθμός-πηγή πρέπει να ξέρει πότε ο σταθμός-προορισμός είναι έτοιμος να λάβει δεδομένα. Ό σταθμός-πηγή πρέπει να γνωρίζει αν τα δεδομένα που έστειλε, έφτασαν σωστά ή δεν παρελήφθησαν καθόλου.

3 Επικοινωνία δύο σταθμών Χρειάζεται ένα σύνολο κανόνων για να γίνουν τα προηγούμενα. Οι κανόνες αυτοί αποτελούν το πρωτόκολλο επικοινωνίας. Το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για την επικοινωνία μεταξύ οντοτήτων. Οντότητα είναι οτιδήποτε μπορεί να στέλνει ή να λαμβάνει πληροφορία. Για να γίνει η επικοινωνία θα πρέπει οι οντότητες να «μιλούν» την ίδια γλώσσα, δηλαδή το ίδιο πρωτόκολλο.

4 Αρχιτεκτονική δικτύου Καθορίζει τον ρόλο που παίζουν τα διάφορα τμήματα του λογισμικού και του υλικού στην επικοινωνία, η μεταξύ τους σχέση, και τα πρωτόκολλα που πρέπει να ακολουθούνται. Για να γίνει εύκολη η σχεδίαση ενός δικτύου χρησιμοποιούνται τα στρώματα ή επίπεδα. (Στρωματοποιημένη αρχιτεκτονική δικτύου) Κάθε αρχιτεκτονική δικτύου καθορίζει τον αριθμό των επιπέδων, τα ονόματα τους και τη λειτουργία τους. Σκοπός κάθε επιπέδου είναι να προσφέρει συγκεκριμένες υπηρεσίες στα υψηλότερα επίπεδα.

5 Τι πετυχαίνουμε με τη στρωματοποιημένη αρχιτεκτονική: Διαχωρισμό του προβλήματος της επικοινωνίας σε μικρότερα προβλήματα, πιο εύκολα να διαχειριστούμε. Εύκολη προσθήκη ή βελτίωση υπηρεσιών, αφού οι αλλαγές γίνονται σ ένα συγκεκριμένο επίπεδο.

6 Αφού αποφασισθεί ο αριθμός των επιπέδων του δικτύου, ο ρόλος του καθενός και τα πρωτόκολλα τους, σχεδιάζεται μετά η διεπαφή ανάμεσα στα γειτονικά επίπεδα. τα Η διεπαφή καθορίζει: τις βασικές λειτουργίες και υπηρεσίες που προσφέρει κάθε επίπεδο στο ανώτερό του και τα μηνύματα που ανταλλάσσουν δυο γειτονικά επίπεδα

7

8 Διάφοροι οργανισμοί και κατασκευαστές υπολογιστών έχουν ασχοληθεί με την ανάπτυξη αρχιτεκτονικών δικτύων. Π.χ. SNA της IBM, OSI του ISO TCP/IP που χρησιμοποιεί το διαδίκτυο.

9 1.8 Το μοντέλο OSI Δημιουργήθηκε το 1984 από τον ISO Μοντέλο στρωματοποιημένης αρχιτεκτονικής δικτύου. Στόχος: Τυποποίηση της επικοινωνίας συσκευών διαφορετικών συσκευών από διαφορετικούς κατασκευαστές.

10 Το μοντέλο OSI Ιεραρχικό σύνολο επιπέδων. Κάθε επίπεδο εκτελεί μικρό υποσύνολο των λειτουργιών που χρειάζονται για την επικοινωνία μ ένα άλλο σύστημα. Κάθε επίπεδο στηρίζεται στο αμέσως χαμηλότερο για να του παρέχει κάποιες βασικές λειτουργίες. Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσίες στο αμέσως ανώτερο. Κάθε αλλαγή σε ένα επίπεδο δεν επηρεάζει τα υπόλοιπα επίπεδα.

11 Το μοντέλο OSI Αποτελείται από 7 επίπεδα. Το χαμηλότερο επίπεδο βρίσκεται πιο κοντά στο υλικό. Το υψηλότερο επίπεδο βρίσκεται πιο κοντά στην εφαρμογή. Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσίες στο αμέσως ανώτερο.

12 1.8.1 Τα επτά επίπεδα του OSI 7.Επίπεδο εφαρμογής 6.Επίπεδο Παρουσίασης 5.Επίπεδο συνόδου 4.Επίπεδο Μεταφοράς 3.Επίπεδο Δικτύου 2.Επίπεδο Σύνδεσης δεδομένων 1.Φυσικό επίπεδο

13 Επίπεδο εφαρμογής Το υψηλότερο επίπεδο του μοντέλου OSI Περιέχει τις κατάλληλες εφαρμογές που κάνουν το δίκτυο χρήσιμο. Ορίζει το πρωτόκολλο που αναφέρεται κάθε εφαρμογή. Δημιουργεί τα κατάλληλα μηνύματα για να διαπιστώσει αν είναι διαθέσιμη η αντίστοιχη εφαρμογή από την άλλη πλευρά του δικτύου. Σ αυτό ανήκουν οι εφαρμογές: ηλεκτρονικό ταχυδρομείο ( ), η μεταφορά αρχείων, η πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων, οι web browsers κλπ Protocols: FTP, HTTP, SMTP, TFTP, TELNET.

14 Επίπεδο παρουσίασης Επειδή τα δεδομένα αναπαριστώνται με διαφορετικούς τρόπους στους διάφορους υπολογιστές, έτσι ένας υπολογιστής δεν μπορεί να επεξεργαστεί δεδομένα που έρχονται από κάποιον άλλο με διαφορετική μορφή αναπαράστασης των δεδομένων. Το επίπεδο αυτό κάνει τον «μεταφραστή» του δικτύου. Εδώ γίνεται η συμπίεση και κρυπτογράφηση των δεδομένων για καλύτερη εκμετάλλευση των πόρων του δικτύου και για μεγαλύτερη ασφάλεια. Protocols: ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG, JPEG.

15 Επίπεδο συνόδου Επιτρέπει σε 2 εφαρμογές που τρέχουν σε διαφορετικούς υπολογιστές, να δημιουργήσουν, να χρησιμοποιήσουν και να τερματίσουν μια σύνδεση μεταξύ τους, που λέγεται σύνοδος (session). Στην ουσία το επίπεδο αυτό δεν ασχολείται με την μεταφορά των δεδομένων, για την οποία ευθύνη έχουν άλλα επίπεδα, αλλά αναλαμβάνει κυρίως τη διαχείριση και το συγχρονισμό του διαλόγου μεταξύ των εφαρμογών. Protocols: SQL, RPC.

16 Επίπεδο μεταφοράς Οι βασικές του λειτουργίες είναι: η παραλαβή των δεδομένων από το επίπεδο συνόδου, ο τεμαχισμός τους (αν χρειαστεί) σε μικρότερες μονάδες (πακέτα), η παράδοσή τους στο επίπεδο δικτύου και η διασφάλιση ότι όλα τα πακέτα θα φτάσουν σωστά (χωρίς λάθη, στη σωστή σειρά και χωρίς απώλειες) στον προορισμό τους (έλεγχος αρτιότητας). Ο έλεγχος ροής των δεδομένων φροντίζοντας ν αποφεύγεται η υπερφόρτωση των πόρων του δικτύου. Να επισημάνουμε ότι το επίπεδο μεταφοράς είναι αυτό που συνδέει τα χαμηλότερα επίπεδα, τα οποία υλοποιούνται κυρίως μέσω του υλικού, με τα υψηλότερα επίπεδα, τα οποία υλοποιούνται κυρίως μέσω του λογισμικού. Protocols: TCP, UDP.

17 Επίπεδο δικτύου Ο ρόλος του είναι να μεταδώσει την πληροφορία από το σταθμό πηγής στο σταθμό προορισμού μέσω του δικτύου. Δίνει διευθύνσεις στα πακέτα και μετατρέπει τις λογικές διευθύνσεις και ονόματα σε φυσικές διευθύνσεις. Όταν στο δίκτυο μεσολαβούν ενδιάμεσοι κόμβοι, φροντίζει ν ακολουθήσουν τα πακέτα την καλύτερη διαδρομή (πιο σύντομη ή με λιγότερη συμφόρεση). Protocols: IP, ICMP, ARP

18 Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων Παίρνει τα πακέτα από το επίπεδο δικτύου και τα μετατρέπει σε πλαίσια (data frames). Ορίζει που αρχίζει και που τελειώνει κάθε πλαίσιο, προσθέτοντας τους επικεφαλίδα και ουρά. Ανιχνεύει σφάλματα μετάδοσης, επιδιορθώνει τα αλλοιωμένα δεδομένα ή ζητά την επανεκπομπή τους όταν δεν μπορεί να τα διορθώσει. Ελέγχει πότε το φυσικό μέσο είναι ελεύθερο για να στείλει πλαίσια για να μην γίνεται ταυτόχρονη μετάδοση από άλλο σταθμό. Μεταβάλλει την ροή των πλαισίων, ανάλογα με αυτά που μπορεί να δεχθεί ο σταθμός παραλήπτης.

19 Φυσικό επίπεδο Το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου OSI. Υπεύθυνο για τη μετάδοση των bits μέσα από το τηλεπικοινωνιακό κανάλι (καλώδια, οπτική ίνα, ασύρματη ζεύξη). Ορίζει όλες τις ηλεκτρικές και μηχανικές προδιαγραφές της σύνδεσης του σταθμού με το μέσο μετάδοσης (π.χ. επιτρεπτές τάσεις, προδιαγραφές των καλωδίων κλπ.). Ορίζει τον τρόπο αναπαράστασης των bits (με ποια ηλεκτρική τάση θα παριστάνεται το 1 και με ποια το 0), τη διάρκεια κάθε bit κι αν η μετάδοση θα γίνεται προς μια κατεύθυνση ή και τις δύο ταυτόχρονα.

20 1.9 Κατηγορίες δικτύων ανάλογα με τη γεωγραφική τους έκταση Ανάλογα με την έκταση που καταλαμβάνουν, τα κατατάσσουμε σε : Τοπικά (LAN) Μητροπολιτικά (MAN) Ευρείας Περιοχής (WAN)

21 Τοπικά δίκτυα Σύνολο συνδεδεμένων υπολογιστών που εκτείνονται σε περιορισμένη γεωγραφική περιοχή (μερικά μέτρα ή λίγα χιλιόμετρα) Έχουν υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων, μικρή καθυστέρηση μετάδοσης και μικρό αριθμό σφαλμάτων. Χρησιμοποιούν ιδιωτικά μέσα μετάδοσης. Μπορούν να συνδέονται με άλλα τοπικά δίκτυα, σε μικρή απόταση.

22

23 Δίκτυα ευρείας περιοχής Καλύπτουν εκτεταμένη γεωγραφικά περιοχή. Η σύνδεση γίνεται με τις τηλεφωνικές γραμμές, με μισθωμένες τηλεφωνικές γραμμές, με δορυφορικές ζεύξεις Έχουν χαμηλές ταχύτητες και μεγάλες καθυστερήσεις (σε σχέση με τα τοπικά δίκτυα) Σ αυτά μπορούν να συμμετέχουν τοπικά ή άλλα δίκτυα ευρείας περιοχής. Το γνωστότερο δίκτυο ευρείας περιοχής είναι το Internet. Η υλοποίηση του στηρίζεται στην υποδομή των τηλεφωνικών εταιρειών κι αυτό επηρεάζει την επίδοση του.

24

25 Σύγκριση LAN και WAN LAN WAN Γεωγραφική έκταση Μικρή Μεγάλη Ταχύτητες μετάδοσης Ιδιοκτησία Μεγάλες Τοπικού οργανισμού, αγορά, συντήρηση και διαχείρηση από τον ίδιο Μικρές Μεγαλύτερος τηλεπικοινωνιακός οργανισμός

26 Βιντεο OSI model