ίκτυα - Internet Μάθηµα 3ο Ενότητα Β: Το Πρότυπο ΤCP/IP Eισαγωγή - Επικοινωνία µεταξύ δύο Υπολογιστών Παρασκευή 10 NOE 2006 ιευθύνσεις

Transcript

1 Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας-Βιβλιοθηκονοµίας, Κέρκυρα Παρασκευή 10 NOE 2006 ίκτυα - Internet Μάθηµα 3ο Ενότητα Β: Το Πρότυπο ΤCP/IP Eισαγωγή - Επικοινωνία µεταξύ δύο Υπολογιστών Α Ίδιο τοπικό δίκτυο Β ιευθύνσεις ιεύθυνση Internet (IP) ροµολογητής ιεύθυνση Κάρτας ικτύου (MAC) ιεύθυνση Εφαρµογής (Port) Α Β ( ιαφορετικά τοπικά δίκτυα )

2 Επικοινωνίες (συνέχεια) (Ε) (PC) (N) Επικοινωνίες: Εφαρµογές Υπολογιστές ίκτυα πολλές πολλοί N A N B PC A PC B PC D PC E E A E B E C PC C PC Z E A E B Παράδειγµα: Ανταλλαγή Αρχείων µεταξύ δύο Υπολογιστών Αποστολέας Α ΟΒυπάρχει; Είναι έτοιµος να λάβει; Πώς θα φθάσουν τα δεδοµένα στον Β; Παραλήπτης Β Ποιος είναι ο Α; Τι ακριβώς θέλει; Αυτά που έλαβα είναι αυτά που έστειλε; Ανάγκη Συνεργασίας!! Ένα εργαλείο-πρωτόκολλο για όλες τις εργασίες; ΌΧΙ! ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ (Πρότυπα OSI, TCP/IP) επίπεδα

3 To Παράδειγµα των δύο Φιλοσόφων

4 Αρχιτεκτονικές Πρωτοκόλλων: Οργάνωση σε Επίπεδα (Layers) Κάθε επίπεδο επιτελεί συγκεκριµένες λειτουργίες, βάσει ορισµένων κανόνων (πρωτόκολλα). Ένα επίπεδο µπορείναπεριέχειπερισσότερα από ένα πρωτόκολλα. Κάθε επίπεδο βασίζεται στις υπηρεσίες (services) του αµέσως κατωτέρου επιπέδου για τη «σκληρή» δουλειά. Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσίες (services) στο αµέσως ανώτερο επίπεδο. Οι κόµβοι µπορεί να είναι λογισµικό, υλικό ή άνθρωποι. H ίδια αρχιτεκτονική πρέπει να υποστηρίζεται από τους αποστολέα και παραλήπτη!! Αναλογία: το Σύστηµα Αεροµεταφορών

5 Επίπεδα Αρχιτεκτονικών Πρωτοκόλλων (συνέχεια) Ηοργάνωσηενόςσυστήµατος σε επίπεδα λειτουργίας (layered), µας επιτρέπει την κατανόηση της λειτουργίας πολύπλοκων συστηµάτων. Όταν ένα σύστηµα είναιδοµηµένο σε επίπεδα, είναι εύκολο να αλλάξουµε τον τρόπο µε τον οποίο υλοποιούνται οι υπηρεσίες που παρέχονται σε ένα επίπεδο Χ, χωρίς να αλλάξει το υπόλοιπο σύστηµα, αρκεί: a) το επίπεδο Χ να παρέχει τις ίδιες υπηρεσίες στο αµέσως πιο πάνω επίπεδο, και b) το επίπεδο Χ να βασίζεται στις ίδιες υπηρεσίες του επιπέδου που είναι κάτω από αυτό. To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Επίπεδο Εφαρµογής Επίπεδο Μεταφοράς Επίπεδο ικτύου Επίπεδο Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό ΕΠίπεδο

6 To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 1. Φυσικό Επίπεδο Είναι υπεύθυνο για τη µετάδοση δυαδικών ψηφίων µεταξύ δύο συστηµάτων του επιπέδου Σύνδεσης εδοµένων, µέσω του φυσικού καναλιού επικοινωνίας. Ασχολείται κυρίως µε τα χαρακτηριστικά του µέσου µετάδοσης, το είδος των σηµάτων που αποστέλλονται, το ρυθµό µετάδοσης, κ.λ.π To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 2. Επίπεδο Σύνδεσης εδοµένων (ή Πρόσβασης ικτύου). Είναι υπεύθυνο για την εγκατάσταση, υποστήριξη και κατάργηση συνδέσεων µεταξύ δύο οντοτήτων επιπέδου δικτύου. Καθορίζει τους κανόνες πρόσβασης στο δίκτυο που διασυνδέει δύο ή περισσότερες τερµατικές συσκευές, καθώς και µε την αναγνώριση και διόρθωση λαθών που µπορούν να συµβούν στο φυσικό επίπεδο.

7 To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 3. Επίπεδο ικτύου (ή Επίπεδο Internet). Είναι υπεύθυνο κυρίως για τη δροµολόγηση (routing) των δεδοµένων που αποστέλλονται µεταξύ δύο οντοτήτων του επιπέδου µεταφοράς, αξιοποιώντας το υποδίκτυο (subnet) που τυχόν παρεµβάλλεται. To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 4. Επίπεδο Μεταφοράς. Είναι υπεύθυνο για τη µεταφορά δεδοµένων µεταξύ δύο οντοτήτων επιπέδου εφαρµογής. Καθορίζει τους κανόνες βάσει τωνοποίωνεξασφαλίζεταιη ορθή λήψη δεδοµένων, (έτσι ακριβώς όπως εστάλησαν). Στον παραλήπτη, είναι επίσης υπεύθυνο για τη προώθηση των εισερχόµενων δεδοµένων στη κατάλληλη διεργασία

8 To Μοντέλο Αναφοράς TCP/IP Application Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer 5. Επίπεδο Εφαρµογής. Το επίπεδο αυτό περιέχει ένα πλήθος πρωτοκόλλων και εφαρµογών, οι οποίες χρησιµοποιούνται συνήθως από τους χρήστες δικτύων. Μεταξύ άλλων, ηαίτηση& λήψη σελίδων web, ηλεκτρονική αλληλογραφία, ανταλλαγή αρχείων, chat, Το Πρότυπο (Μοντέλο) TCP/IP Εφαρµογής Μεταφοράς ικτύου «Λογική» Σύνδεση «Λογική» Σύνδεση «Λογική» Σύνδεση Εφαρµογής Μεταφοράς ικτύου Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό «Λογική» Σύνδεση Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό Σε ένα δίκτυο υπολογιστών, όλα τα πρωτόκολλα που εκτελούνται, καθώς και το λογισµικό (software) και το υλικό (hardware) που τα υλοποιούν, κατατάσσονται σε ένα ή περισσότερα επίπεδα του µοντέλου TCP/IP.

9 Πρωτόκολλα στο Μοντέλο TCP/IP (και το Επίπεδο στο οποίο ανήκουν) Application (Εφαρµογής) Transport (Μεταφοράς) Network ( ικτύου) Data Link (Σύνδεσης εδοµένων) Physical (Φυσικό) HTTP, SMTP, DNS FTP, TELNET, POP3, IMAP4 TCP,UDP IP/IPv6 Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, Frame Relay TP, Coaxial, Fiber-Optic, Wireless 5 Επικοινωνία στο Πρότυπο TCP/IP (παράδειγµα) Α Β «Λογική» Σύνδεση E Y E X E Y E X TCP IP Ethernet TCP IP Token Ring Χαλκός Router Χαλκός IP Τoken Ethernet Ring Χαλκός 3 2 1

10 TCP/IP: Χρήση Επικεφαλίδων στα Επίπεδα (1/2) Application data Application Transport data TCP-h Transport Network Data Link Physical User PC data TCP-h IP-h data TCP-h IP-h Ν-h Copper, Fiber Optic, Network Data Link Physical Webserver TCP/IP: Χρήση Επικεφαλίδων στα Επίπεδα (2/2)

11 Επικοινωνίες (συνέχεια) O ροµολογητής, στο επίπεδο IP, αφαιρεί την επικεφαλίδα Ethernet και παίρνει αποφάσεις δροµολόγησης βασιζόµενος στην επικεφαλίδα IP Η επικεφαλίδα IP, εκτός των άλλων, περιέχει τη διεύθυνση IP (IP address) του κόµβου-παραλήπτη. Όταν τα δεδοµένα φθάσουν στον παραλήπτη Β, ηαντίστροφηδιαδικασία εκτελείται. Σε κάθε επίπεδο, η αντίστοιχη επικεφαλίδα αφαιρείται, καιταυπόλοιπαδεδοµένα περνούν στο αµέσως υψηλότερο επίπεδο Η διαδικασία συνεχίζεται ΜΕΧΡΙ να παραδοθούν στην αντίστοιχη εφαρµογή! Τι Κάνει το Πρωτόκολλο TCP (1/3) Το TCP προσφέρει ένα αξιόπιστο πρωτόκολλο πάνω από το IP. Εγγυάται ότι τα πακέτα θα παραδοθούν στον προορισµό τους, ότι θα φτάσουν µε τησειράµε την οποία στάλθηκαν και ότι τα περιεχόµενα των πακέτων θα φτάσουν αναλλοίωτα.. Το TCP είναι ένα πρωτόκολλο προσανατολισµένο στη σύνδεση (connection-oriented) Ο αποστολέας και ο παραλήπτης, συνοµιλούν κατά τη διάρκεια αποστολής και λήψης δεδοµένων, και επιβεβαιώνουν την ορθότητα παραλαβής/αποστολής των δεδοµένων. Σηµειώνεται ότι ο παραλήπτης λαµβάνει το 1ο πακέτο, το 2ο, κλπ, όχι απαραίτητα µε την ίδια σειρά.

12 Η «σουίτα» πρωτοκόλλων IP Το επίπεδο δικτύου (ή αλλιώς επίπεδο IP) είναι είναι υπεύθυνο για το πέρασµα τουπακέτουαπό υπολογιστή σε υπολογιστή µέσα από το «σύννεφο» των συνδέσεων. Καθώς το IP δροµολογεί το κάθε πακέτο µέσα στο δίκτυο, προσπαθεί να το παραδώσει, αλλά δεν µπορεί να εγγυηθεί ούτε ότι τα πακέτα θα φτάσουν στον προορισµό τους, ούτε ότι θα φτάσουν µε τησειράµε την οποία στάλθηκαν, ούτε ότι το περιεχόµενο των πακέτων θα φτάσει αναλλοίωτο. Η ορθή παράδοση των πακέτων επαφίεται στο Επίπεδο Μεταφοράς! Πως ροµολογούνται τα Πακέτα Τα δίκτυα του Internet συνδέονται µεταξύ τους µε ειδικές συσκευές που ονοµάζονται δροµολογητές (routers) ή πύλες (gateways). Ένας router ανήκει σε δύο ή περισσότερα δίκτυα ταυτόχρονα του ίδιου ή διαφορετικού τύπου. ίκτυο Α ίκτυο Γ ίκτυο Άλλα δίκτυα ίκτυο Β ίκτυο Ε

13 Πως ροµολογούνται τα Πακέτα Η δουλειά των routers είναι να δροµολογούν τα πακέτα των δεδοµένων µέσα από τα διάφορα δίκτυα που αποτελούν το Internet, µέχρις ότου τα επιδώσουν στον προορισµό τους. Ας θεωρήσουµε ότι ένας υπολογιστής θέλει να στείλει δεδοµένα σε κάποιον άλλο υπολογιστή. Τα δεδοµένα κόβονται σε πακέτα και το IP που εκτελείται στον υπολογιστή αποστολέα εξετάζει την IP διευθύνση του παραλήπτη Βάσει της διεύθυνσης, ελέγχει, αν ο παραλήπτης βρίσκεται στο ίδιο δίκτυο µε τοναποστολέα. Αν ναι, το πακέτο στέλνεται κατ ευθείαν σε αυτόν. Εάν όχι, προωθείται στον router που είναι συνδεδεµένος µε τοδίκτυο. Πως ροµολογούνται τα Πακέτα O router µε τη σειρά του ελέγχει, αν ο παραλήπτης βρίσκεται σε κάποιο απόταυπόλοιπαδίκτυαµε ταοποίαείναισυνδεδεµένος. Εάν ναι, το πακέτο στέλνεται στον παραλήπτη στο δίκτυο αυτό. Εάν όχι, το πακέτο προωθείται στον επόµενο router κλπ, µέχρι να φθάσει στο router που είναι συνδεδεµένος στο ίδιο δίκτυο µε τον παραλήπτη. Οι routers διατηρούν πίνακες που προσδιορίζουν την κατεύθυνση που πρέπει να πάρει ένα πακέτο για να φτάσει στον προορισµό του. Οι πίνακες καταρτίζονται χρησιµοποιώντας το κατάλληλο πρωτόκολλο δροµολόγησης Κάθε φορά το πακέτο µετακινείται όλο και πιο κοντά προς τον προορισµό του, έως ότου τελικά τον φτάσει.

14 Case: ίκτυα Μεταγωγής Πακέτων (Packet Switching) Routing within a diagram subnet.