ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Transcript

1 Εισαγωγή Στοέβδοµο κεφάλαιοπαρουσιάζεται ο τρόποςµε τον οποίο γίνεται η επικοινωνίασε ένα δίκτυο υπολογιστών. Παρόλο που το κεφάλαιο εστιάζεται κυρίως σε θέµατατου επιπέδου δικτύου, γίνεται επίσης αναφορά και στα ανώτερα επίπεδατου µοντέλου αναφοράςδιασύνδεσης ανοικτών συστηµάτων (Open Systems Interconnection, OS1), έτσι ώστε να δοθεί µία συνολική εικόνα και να γίνει κατανοητό πως δύο εφαρµογές µπορούν να επικοινωνήσουνµέσω ενός δικτύου. Για την καλύτερη κατανόηση των βασικών αρχών επικοινωνίας, η παρουσίαση τους γίνεται χρησιµοποιώντας για παράδειγµα την τεχνολογία των πρωτοκόλλων Ελέγχου Μετάδοσης και ιαδικτύου (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol, TCP/IP) και το παγκόσµιο ιαδίκτυο (Internet). INTERNET ανώτερα επίπεδα

2 Τοεπίπεδο δικτύουασχολείται µε τη µεταφορά των πακέτωνκαι καθορίζει τη διαδροµή, που θα ακολουθήσουν. Μέχριτα πακέτα να φτάσουνστο προορισµό τους διέρχονται από διάφορα δίκτυα, µε αποτέλεσµα µία σειρά από ενδιάµεσους κόµβους να συµµετέχουν στη διαδικασία παράδοσης ενός πακέτου στο τελικό του προορισµό (Σχήµα 7-1). ata Εφαρµογής Εφαρµογής Παρουσίασης 6 6 Παρουσίασης Συνόδου 5 5 Συνόδου Μεταφοράς 4 Segment 4 Μεταφοράς ata ικτύου 3 Packet Ενδιάµεσοι κόµβοι 3 ικτύου Segment Σύνδεσης Frame Σύνδεσης Packet Φυσικό 1 1 Φυσικό Frame

3 Όπως φαίνεται και στο Σχήµα, το επίπεδο δικτύου είναι το χαµηλότερο επίπεδο της αρχιτεκτονικής OSI, που ασχολείται µε την από άκρο σε άκροεπικοινωνία. Εφαρµογής Εφαρµογής Παρουσίασης 6 6 Παρουσίασης Συνόδου 5 5 Συνόδου Μεταφοράς 4 4 Μεταφοράς ικτύου ικτύου Σύνδεσης Σύνδεσης Φυσικό Φυσικό

4 Εφαρµογής 47 Μπορούµενα θεωρήσουµε, δηλαδή, ότι παρέχειµια νοητή γραµµή επικοινωνίαςµεταξύ δύο υπολογιστών, που συνδέονται µέσω ενός δικτύου. Νοητή γραµµή 47 Εφαρµογής Παρουσίασης 6 6 Παρουσίασης Συνόδου 5 5 Συνόδου Μεταφοράς 4 4 Μεταφοράς ικτύου ικτύου Σύνδεσης 42 Φυσικό Κόµβος υποδικτυου Κόµβος υποδικτυου Σύνδεσης Φυσικό

5 Για να µπορέσει το επίπεδο δικτύου να παραδώσει ένα πακέτο στον προορισµό του, απαιτείται η συνεργασία όλων των οντοτήτων επιπέδου δικτύου των κόµβων, που παρεµβάλλονται µεταξύ της πηγής και του προορισµού. Εφαρµογής 47 Πηγή Προορισµός 47 Εφαρµογής Παρουσίασης 6 6 Παρουσίασης Συνόδου 5 5 Συνόδου Μεταφοράς 4 4 Μεταφοράς ικτύου Packet ικτύου Σύνδεσης 42 Φυσικό Κόµβος υποδικτυου Κόµβος υποδικτυου Σύνδεσης Φυσικό

6 Ηανάγκη αυτής της συνεργασίας συνεπάγεται, ότι η λειτουργικότητατων ενδιάµεσων κόµβων (Σχήµα 7.2) θα πρέπει να φτάνει τουλάχιστον µέχρι και το επίπεδο δικτύου. Τοσύνολοόλων των ενδιάµεσων κόµβων, που εξασφαλίζουντην επικοινωνίαµεταξύ των τελικών υπολογιστών ονοµάζεται επικοινωνιακό υποδίκτυο. Τοέργο του επικοινωνιακού υποδικτύουείναι η µεταφοράτων πακέτωναπό την πηγή στον προορισµό τους. Με το τρόπο αυτό γίνεται λογικός διαχωρισµόςµεταξύ των καθαρά επικοινωνιακών θεµάτων, τα οποία είναι αρµοδιότητα του επικοινωνιακού υποδικτύου και των εφαρµογών, που είναι αρµοδιότητα των τελικών υπολογιστών. Κόµβος Επικοινωνιακού Υποδικτυου Packet Τοπικό δίκτυο Τοπικό δίκτυο Τοπικό δίκτυο Επικοινωνιακό Υποδίκτυο

7 Τοεπίπεδο δικτύουκάθε κόµβου αποφασίζει για τη διαδροµή, που θα ακολουθήσει ένα πακέτο µέχρι να φτάσει στο επόµενο κόµβο. Η απόφαση αυτή βασίζεται στα στοιχεία, που διαθέτει ο κόµβος για την τοπολογία του δικτύου. καιτην κατάσταση των γραµµώντου. Το επιδιωκόµενοείναι να επιλέγεται κάθε φορά η καλύτερη διαδροµή. Μία διαδροµή µπορεί να θεωρηθεί, ότι είναι η καλύτερη είτε εάν είναι ησυντοµότερη, είτε εάν εξασφαλίζει οµοιόµορφη φόρτιση των γραµµών του επικοινωνιακού υποδικτύου (δεν πρέπει να παρατηρείται το φαινόµενο ορισµένες γραµµές του επικοινωνιακού υποδικτύου να είναι υπερφορτωµένες και άλλες άδειες). Κόµβος Επικοινωνιακού Υποδικτυου Packet Τοπικό δίκτυο Τοπικό δίκτυο Τοπικό δίκτυο Επικοινωνιακό Υποδίκτυο

8 Οιυπηρεσίες, που προσφέρει το επίπεδο δικτύου στο επίπεδο µεταφοράς, κατατάσσονται σε δυο κατηγορίες: 1. υπηρεσίες χωρίς σύνδεσηκαι 2. υπηρεσίες προσανατολισµένες σε σύνδεση. Μεταφοράς 4 ικτύου 3

9 Ανεξάρτητα από τον τύπο των υπηρεσιών,που υποστηρίζει το επίπεδο δικτύου, η εσωτερική οργάνωσητου επικοινωνιακού υποδικτύουµπορεί να ακολουθεί δύο διαφορετικές φιλοσοφίες. 1. Η πρώτηβασίζεται στις συνδέσεις, τις οποίες ονοµάζει νοητά κυκλώµατα (Virtual Circuits,VCs), ενώ E C Β Α Station 1 Σταθµός 1 Station 2 Σταθµός 2

10 Ανεξάρτητα από τον τύπο των υπηρεσιών,που υποστηρίζει το επίπεδο δικτύου, η εσωτερική οργάνωσητου επικοινωνιακού υποδικτύουµπορεί να ακολουθεί δύο διαφορετικές φιλοσοφίες. 1. Η πρώτηβασίζεται στις συνδέσεις, τις οποίες ονοµάζει νοητά κυκλώµατα (Virtual Circuits,VCs), ενώ 2. η δεύτερη στα αυτοδύναµα πακέτα (datagrams). E C Β Α Station 1 Σταθµός 1 Station 2 Σταθµός 2

11 Τανοητά κυκλώµαταχρησιµοποιούνται, κυρίως, για υπηρεσίες µε σύνδεση. Η βασική ιδέαείναι ότι όλες οι αποφάσεις, που αφορούν τη διαδροµή, που θα ακολουθήσουν τα πακέταµιας σύνδεσης, λαµβάνονται πριν την εγκατάσταση της και, εποµένως όλα τα πακέτα ακολουθούν τον ίδιο δρόµο. Αυτό συνεπάγεται, ότι οι κόµβοιτου επικοινωνιακού υποδικτύουπρέπει να θυµούνταισε ποιο κόµβοθα προωθήσουν τα πακέτα της ίδιας σύνδεσης, προκειµένου να ακολουθήσουν το ίδιονοητό κύκλωµα. E C Β Α Station 1 Σταθµός 1 Station 2 Σταθµός 2

12 Γιατο σκοπό αυτό κάθε κόµβοςτου επικοινωνιακού δικτύου διατηρεί ένα πίνακαµε µια καταχώρηση για κάθε νοητό κύκλωµα. Τα στοιχεία, που περιλαµβάνει κάθε καταχώρηση είναι: αριθµός εισερχόµενουνοητού κυκλώµατος, γραµµή εισόδου, αριθµός εξερχοµένου νοητού κυκλώµατος και γραµµή εξόδου. E C Β Α Station 1 Σταθµός 1 Station 2 Σταθµός 2

13 Ότανγίνεται η εγκατάστασηµιας σύνδεσης δικτύου, ανατίθεταισε αυτήν ένας αναγνωριστικός αριθµός, ο αριθµός νοητού κυκλώµατος. Ο αριθµός αυτός επιλέγεται τοπικάαπό τη συσκευή του αποστολέα και δεν θα πρέπει να χρησιµοποιείται από κάποια άλλη σύνδεσηστην ίδια συσκευή. Αυτό βέβαια δεν εξασφαλίζει, ότι και στους υπόλοιπους κόµβους, από τους οποίους θα περάσειτο πακέτο, ο συγκεκριµένος αριθµός νοητού κυκλώµατος θα είναι ελεύθερος. E C Β Α Αποστολέας Station 1 Σταθµός 1 8 Station 2 Σταθµός 2 8

14 Γιατο λόγο αυτό, οι κόµβοιέχουν τη δυνατότητανα τροποποιούντον αριθµό νοητού κυκλώµατος των εισερχόµενων πακέτων, εάναυτός χρησιµοποιείται ήδηαπό κάποια άλλη σύνδεση. Προκειµένου οι κόµβοι να θυµούνται, ποιος αριθµός νοητού κυκλώµατος έχει τροποποιηθείκαι πως έχει τροποποιηθεί, η πληροφορία καταχωρείται στους πίνακες των κόµβων. E C Β Α Αποστολέας Station 1 Σταθµός 1 8 Station 2 Σταθµός 2 8

15 ΣτοΣχήµα 7-3 παρουσιάζονται τα νοητά κυκλώµατα, πουυποστηρίζει ο κόµβος Ζ. Από το Σχήµα βλέπουµε, ότι τα πακέταµε αριθµό νοητού κυκλώµατος 3, που φθάνουν απότον κόµβο Α, πρέπει να µεταδοθούν στον κόµβο Βµε αριθµόνοητού κυκλώµατος 2, γιατί ο αριθµός νοητού κυκλώµατος 3 χρησιµοποιείται από ήδη εγκατεστηµένη σύνδεση προς τον κόµβο V. Κόµβος Α Κόµβος B Κόµβος Εισόδου VC Εισόδου Κόµβος Εξόδου VC Εξόδου Κόµβος C VC3 Κόµβος Ζ VC2 Κόµβος X 3 V 3 C 5 X 1 VC5 VC1 A 3 B 2 Κόµβος VC3 VC3 Κόµβος V B 2 3 V 3 X 1 V 3 3

16 Σταυποδίκτυααυτοδύναµων πακέτωνδεν επιλέγεται διαδροµή, την οποία πρέπει να ακολουθήσουν όλα τα πακέτα, οϋτεκαν στην περίπτωση, που έχουµε υπηρεσίες µε σύνδεση. Αντίθετα, κάθε πακέτοακολουθεί τη δική του διαδροµή. Στην περίπτωση αυτή, οι κόµβοι διατηρούν πίνακες, που προσδιορίζουν σε ποια γραµµή (κόµβο)πρέπει να σταλεί ένα πακέτο για κάθε πιθανό προορισµό. E C Β Α Station 1 Σταθµός 1 Station 2 Σταθµός 2

17 Τελειώνοντας, πρέπει να επαναλάβουµε, ότι ανεξάρτητα από τον τρόπο οργάνωσης του επικοινωνιακού υποδικτύου (µε νοητά κυκλώµατα ή αυτοδύναµα πακέτα), αυτό µπορεί να προσφέρει και τα δυο είδη υπηρεσιών: µε σύνδεσηκαι χωρίς σύνδεση. E C Β Α